无铅锡膏助焊剂中基体材料和活性剂相结合在回流焊接过程中的作用

2022-01-12

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关键词：金属表面,无铅锡膏,助焊剂,基体,焊料,焊接,漫流,表面,氧化,界面张力

前面提到了无铅锡膏中基体材料的种类和作用，同时我们知道，在无铅锡膏助焊剂体系中不止有基体材料，那么下面简单介绍一下无铅锡膏助焊剂中基体材料和活性剂相结合，在再流焊接过程中可发挥哪些作用?

(1)除去被焊基体金属表面的氧化膜。
锡膏助焊剂中的松香在锡膏合金颗粒熔融之前熔融并覆盖在焊接区域基体金属的表面上，随后释放出活性除去金属表面的氧化物。锡膏助焊剂中的松香对铜的氧化物的清除作用可用下述化学反应式描述:

2C₁₉H₂₀COOH+Cu₂O→2C₁₉H₂₀RCOOCu+H₂O

由于松香也是有机酸，作为锡膏基体材料也具有洁净金属表面的作用。但因其效果比较弱，故需再在锡膏助焊剂中添加活性物质，目的是为了进一步强化其洁净作用。

(2)防止焊接基体金属在加热过程中二次氧化。
随着焊接温度的提高，基体金属表面的再氧化现象更加严重。所以，锡膏助焊剂必须对被净化的基体金属表面提供保护。锡膏助焊剂应在整个基体金属表面形成薄膜，并将基体金属包裹起来，与空气隔离，以防止焊接过程中金属的二次氧化。

(3)降低锡膏焊接时的表面张力。
焊接区域的锡膏助焊剂可以通过促进锡膏漫流来影响表面能量平衡，降低锡膏焊接时的表面张力和接触角。

γ_SF>γ_LF是液体润湿固体的基本条件。覆盖着氧化膜的固体金属表面比起无氧化膜的洁净表面，表面自由能显著减小，致使γSF<γLF而出现不润湿现象。焊接中使用锡膏助焊剂可以清除锡膏合金颗粒和被焊金属表面的氧化膜，改善润湿。而且当液态锡膏合金和被焊金属表面覆盖了一层助焊剂之后，他们之间的界面张力发生了变化，如图所示。

液态锡膏合金终止漫流是的平衡方程为

γ_SF=γ_LS+γ_LFcosθ

cosθ=(γ_SF=γ_LS)/γ_LF

γ_SF-被焊金属和助焊剂之间的界面张力;
γ_LF-液态焊料和助焊剂界面上的界面张力;
γ_LS-液态焊料和被焊金属之间的界面张力。

由上式可知，要提高锡膏润湿性(减小θ角)，必须增大γ_SF或减小γ_LF及γ_LS。锡膏助焊剂的作用除了清除被焊金氧化膜使γ_SF增大外，另一重要作用即为减小液态间的界面张力γ_LF。

(4)传热。
一般被焊接的接头部都存在不少间隙。这些间隙中的空气在焊接过程中起到隔热的作用，因而造成传热不良。如果这些间隙充满焊剂，可以加速传热，快速达到热平衡。

(5)促进液态锡膏合金的漫流。
预加热后的锡膏助焊剂进入再流区后活性急剧增加，粘度急剧下降，形成了在金属表面的第二次漫流。并且其在被焊接的金属表面快速展开。锡膏助焊剂第二次漫流过程形成的漫流力附着在液体焊料上，从而拖动液体金属的漫流过程。

-End-

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