Materijali za lemljenje su legure punila sa nižim tačkama topljenja od osnovnih metala. Nakon zagrijavanja i topljenja, oni ispunjavaju spojne praznine putem kapilarnog djelovanja, podvrgavaju se metalurškoj interakciji s osnovnim metalima i skrućuju se kako bi formirali stabilan spoj. Ove legure punila se široko koriste u mehaničkoj proizvodnji, elektronskim komponentama, vazduhoplovstvu, kućnim aparatima i električnim razvodnim uređajima; oni služe kao osnovni potrošni materijal za kontrolu otpornosti zglobova, otpornosti na vibracije i dugotrajnog radnog vijeka. U proizvodnji kontaktora, prekidača i sklopki za skladištenje energije, izbor materijala za lemljenje direktno određuje stabilnost električne provodljivosti i otpor luka električnih kontakata za lemljenje.
Materijali za lemljenje sastoje se od osnovnih komponenti, sredstava za smanjenje tačke topljenja i elemenata koji modifikuju performanse. Osnovne komponente osiguravaju metaluršku kompatibilnost sa osnovnim materijalima; sredstva za smanjenje tačke topljenja održavaju temperaturu topljenja ispod temperature solidusa osnovnih metala; i modificirajući elementi prilagođavaju karakteristike širenja i protoka rastopljene legure, kao i mehaničke performanse spoja. U industriji, materijali za lemljenje su kategorisani prema njihovim temperaturama topljenja na "meke" lemove i "tvrde" legure za lemljenje. Meki lemovi se tope ispod 450 stepeni - obično legure na bazi kositra ili bizmuta - i prvenstveno se koriste za sklapanje PCB-a i malih, preciznih elektronskih komponenti, iako nude relativno nižu čvrstoću spoja. Tvrde legure za lemljenje tope se iznad 450 stepeni i uključuju legure na bazi srebra, bakra i nikla; oni pružaju superiornu nosivost i otpornost na toplinu, što ih čini pogodnim za komponente koje nose snagu, alate za rezanje i strukturalne cijevi. Uz sve strožije ekološke propise, lemovi bez olova postupno zamjenjuju tradicionalne sisteme kalaj-olovo, pri čemu legura kalaj-srebro-bakar i kalaj-bizmut sada služe kao glavna rješenja za elektronsko sklapanje.
Kada se procjenjuju materijali za lemljenje za inženjerske primjene, prioritet treba dati kvašenju, fluidnosti, čvrstoći spoja, otpornosti na koroziju i električnoj provodljivosti. Vlaženje se odnosi na sposobnost rastaljene legure da se širi po površini osnovnog metala. Obim ovog širenja određuje efektivnu površinu vezivanja i na njega utiču čistoća površine osnovnog metala, sastav legure i parametri grejanja. Fluidnost određuje efikasnost popunjavanja praznina; nedovoljna fluidnost može dovesti do šupljina, dok prekomjerna fluidnost može dovesti do gubitka legure punila. Čvrstoća spoja se provjerava ispitivanjem na smicanje i zatezanje kako bi se osiguralo da ispunjava zahtjeve opterećenja komponenti. Otpornost na koroziju je od suštinskog značaja za delove izložene vlažnom ili slanom okruženju, sprečavajući prednost korozije na spoju. Električna provodljivost je posebno kritična za komponente napojnog kontakta, jer fluktuacije otpora sučelja mogu uzrokovati nenormalan porast temperature i dodatni gubitak energije.
Proces odabira materijala uključuje procjenu osnovnog metala, operativnih opterećenja, dozvoljenih temperatura grijanja, troškova materijala i usklađenosti sa propisima. Osnovni metali od nehrđajućeg čelika obično su upareni sa legurama punila na bazi srebra ili nikla, dok se legure aluminijuma najbolje uklapaju sa punilima na bazi aluminijuma. Za komponente podvrgnute cikličkom opterećenju ili visokim temperaturama, treba odabrati legure za lemljenje otporne na toplinu i zamor. Tokom cijelog procesa lemljenja, temperatura ne smije prelaziti temperaturu solidusa osnovnog metala kako bi se spriječila degradacija njegove zrnaste strukture. Punila na bazi srebra su pogodna za komponente koje zahtijevaju visoku električnu provodljivost i otpornost na luk – kao što su oni koji se koriste u sklopovima za tvrdo lemljenje sa srebrnim kontaktom – iako imaju veću cijenu; za aplikacije sa manje strožim zahtjevima opterećenja ili provodljivosti, umjesto njih se mogu koristiti legure na bazi bakra ili cinka. Budući da je upotreba legura za lemljenje koje sadrže olovo ili kadmijum ograničena propisima, sistemima legura niske toksičnosti treba dati prioritet za nove projekte.
Različiti procesi lemljenja zahtijevaju posebne oblike materijala za punjenje. Lemljenje plamenom obično koristi punila u obliku šipke, dok je indukcijsko lemljenje dobro pogodno za punila u obliku lima ili paste. Punila u obliku paste – sastavljena od praha legure, nosača i fluksa – idealna su za automatizovane proizvodne linije velikog obima. Flux se koristi zajedno sa punilom za uklanjanje oksidnih slojeva sa površina osnovnog metala i legure punila, a istovremeno štiti rastopljeni bazen od oksidacije. Brzine grijanja i hlađenja moraju biti usklađene s toplinskim svojstvima osnovnog metala; prebrzo zagrijavanje može uzrokovati prskanje i deformaciju, dok sporije hlađenje pomaže u smanjenju preostalog naprezanja u spoju, iako po cijenu dužeg proizvodnog ciklusa.
Uslovi skladištenja moraju biti suvi i čisti, jer materijali za lemljenje u obliku praha ili paste mogu da se zgrudaju i izgube svoju efikasnost ako su izloženi vlazi. Prije upotrebe u električnim kontaktnim lemljenim komponentama za štancanje, punila u obliku žice treba očistiti kako bi se uklonilo ulje ili zagađivači, a punila u obliku paste moraju se temeljito promiješati kako bi se osigurala ujednačena konzistencija. Otpadni materijali za lemljenje moraju se oporaviti u skladu sa propisima o opasnom otpadu; komponente koje sadrže teške metale ne mogu se neselektivno odbaciti.
Materijali za lemljenje primenjuju se u različitim industrijskim sektorima. Elektronička industrija prvenstveno koristi meke lemove na bazi kositra za pakovanje komponenti i međusobne veze. U mehaničkoj mašinskoj obradi, tvrde legure za lemljenje na bazi bakra i nikla (dodatni metali za lemljenje) koriste se za sastavljanje reznih alata i strukturnih komponenti. Vazduhoplovstvo se oslanja na legure za lemljenje na bazi kobalta ili nikla otporne na visoke temperature. U industriji kućanskih aparata, lemljenje se koristi za izmjenjivače topline i kućišta kompresora. Za automobilske radijatore i elektronske upravljačke komponente propisani su specifični kriteriji performansi u pogledu otpornosti spojeva na termički zamor i vibracije.
Trenutna industrijska istraživanja i razvoj fokusiraju se na formulacije niske toksičnosti, legure za lemljenje ojačane kompozitima, nano-modificirane legure punila i prethodno oblikovane folije za lemljenje ili podloške. Prethodno oblikovani elementi za lemljenje i stabilne paste za lemljenje su pogodne za automatizovane proizvodne linije, pomažući da se minimiziraju nedoslednosti koje bi inače mogle nastati ručnim intervencijama. Stalna optimizacija sastava materijala i usavršavanje procesa nastavljaju da smanjuju jedinični trošak visokokvalitetnih materijala za lemljenje.
Prije nego što inženjerski timovi nastave sa prototipom i masovnom proizvodnjom komponenti kao što su prekidači ili kontaktori, oni moraju definitivno utvrditi specifičan razred legure lemljenja, sistem fluksa, profil grijanja i standarde inspekcije. Samo osiguranjem usklađenosti odabira materijala, parametara procesa i protokola inspekcije može se efikasno kontrolisati otpor kontaktnog interfejsa. Ovaj pristup smanjuje rizik od kvara uzrokovanog erozijom luka ili zamorom izazvanim vibracijama, osiguravajući daSrebrni kontakt lemljeni sklopoviodržavati stabilne performanse tokom dugotrajnih ciklusa prebacivanja.
kontaktirajte nas
