Plii{0}}vabad jootmisräbustid-, mis sisaldavad tavaliselt kampoli, orgaanilisi happeid (merevaik-, adipiin-, glutaarhape) ja halogeniid-aktivaatoreid (amiinid, bromiidid)-on agressiivsed PFA suhtes jootmistemperatuuril (250–350 kraadi). PFA-soojendi kestadel olevad räbustijäägid põhjustavad pinna pragunemist, paisumist ja kiirendavad läbitungimist. PFA-soojendite järel-kõvenemine (termiline lõõmutamine)-tavaliselt 200 kraadi juures 4–8 tunni jooksul{12}}tõstab kristallilisust 40–45%-lt 55–60%-le. Kõrgem kristallilisus vähendab voo neeldumiseks ja keemiliseks rünnakuks saadaolevat amorfset mahtu. Lõõmutatud PFA-l on 40–60% parem vastupidavus pliivaba voolu rünnakule kui lõõmutamata PFA, mõõdetuna pinna kõvaduse suurenemise ja pragude tekkimise aja järgi. Lõõmutamine leevendab ka tootmisjääkpingeid, mis süvendavad keskkonnastressi lõhenemist (ESC). Lainejootmis- või reflow-ahjude puhul, kus PFA-soojendid puutuvad kokku vooluaurudega, pikendab lõõmutatud PFA määramine küttekeha eluiga 2–3 korda.
Flux Attack mehhanism ja lõõmutamise eelised
Plii-vaba räbust on kõrgemate jootmistemperatuuride (260 kraadi vs. 220 kraadi) ja aktiivsemate orgaaniliste hapete tõttu agressiivsem kui traditsiooniline plii-põhine räbust. 260 kraadi juures kondenseeruvad vooluaurud jahedamatele pindadele, nagu PFA-soojendid. Orgaanilised happed difundeeruvad PFA amorfsetesse piirkondadesse, põhjustades turset (mahu suurenemine 2–5%) ja plastifitseerimist. Halogeniidaktivaatorid katalüüsivad ahela katkemist, vähendades molekulmassi. Tulemus: pind muutub kleepuvaks, seejärel tekivad peened praod, seejärel villid. PFA kristallilisus on esmane barjäär: kristalsed piirkonnad on voolumolekulidele mitteläbilaskvad; difusiooni võimaldavad ainult amorfsed piirkonnad. Kristallilisuse suurendamine 45%-lt 60%-le vähendab amorfse ruumala 27%, vähendades proportsionaalselt voo neeldumist.
Kõvenemisjärgne lõõmutamine 200 kraadi juures (alla PFA sulamistemperatuuri 305 kraadi) korraldab amorfsed ahelad ümber kristallilisteks lamellideks. Protsess kasvatab olemasolevaid kristalliite ja loob uusi. Kristallilisuse suurenemine on püsiv, välja arvatud juhul, kui PFA-d uuesti sulatatakse. Lõõmutamine vähendab ka jääkpinget (vt artiklit nr 41), mis vähendab vastuvõtlikkust keskkonnamõjude pragunemisele. Pingestatud PFA pind praguneb kergemini voolu mõjul; pinge-leevendatud PFA takistab pragude teket.
Võrdlev vastupidavus plii{0}}vaba voo rünnakule
| PFA seisukord | kristallilisus (%) | Jääkpinge (MPa) | Aeg pinnale pragunemiseni 260-kraadise vooluauru juures (tunnid) | Turse pärast 100 tundi (%) | Kõvaduse suurenemine pärast 100 tundi (Shore D) |
|---|---|---|---|---|---|
| Lõõmutamata (-ekstrudeeritud) | 42–46 | 4–6 | 50–100 | 3–5 | +8–12 |
| Lõõmutatud (200 kraadi, 4 tundi) | 52–56 | 2–3 | 120–200 | 1.5–2.5 | +4–6 |
| Lõõmutatud (200 kraadi, 8 tundi) | 56–60 | 1–2 | 200–300 | 1–2 | +2–4 |
| Lõõmutatud (220 kraadi, 4 tundi) | 58–62 | 1–2 | 250–350 | 1–2 | +2–4 (risk halvenemist) |
| Kõrge-kristallilisusega vaik (eri) + lõõmutatud | 60–65 | 1–2 | 300–500 | <1 | +1–2 |
| Lõõmutamata kõrge{0}kristallilisusega vaik | 55–58 | 4–5 | 150–250 | 1.5–2.5 | +3–5 |
Voolukindluse testimise metoodika
PFA-soojendite kvalifitseerimiseks pliivaba{0}jootmisteenuse jaoks kasutage järgmist testi.
Hoidke PFA proove 260 kraadi juures 100 tunni jooksul vooluauruga. Kasutage standardset puhast räbustit (nt Kester 951 või Alpha OM-340) suletud anumas, kus PFA proovid on riputatud vedeliku voolu kohal. Säilitage 260 kraadi ± 5 kraadi.
Eemaldage proovid ja mõõtke:
Pinna kõvadus (Shore D) - peaks suurenema<5 units
Kaalu muutus - peaks olema<0.5% (swelling or extraction)
Visuaalne kontroll alla 20-kordse suurendusega - pragude, villide või kleepuvuse puudumine
Tehke paindekatse (180 kraadi umbes 10 mm südamikuga) - lõõmutatud proovid peaksid painduma ilma pragudeta; lõõmutamata proovidel võivad olla mikropraod.
Hanke spetsifikatsiooni jaoks nõudke "PFA-kuumutit lõõmutatakse 200 kraadi juures vähemalt 4 tundi pärast ekstrusiooni, kusjuures sertifitseeritud kristallilisus suureneb vähemalt 10 protsendipunkti." Küsige DSC (diferentsiaalse skaneeriva kalorimeetria) andmeid, mis näitavad kristallilisust enne ja pärast lõõmutamist.
Lainejootmise kogemus
PCB koostetehas kasutas lainejootmismasinates PFA-soojendeid, et hoida voolutemperatuuri 260 kraadi juures. Standardsed (lõõmutamata) PFA-soojendid ebaõnnestusid voolu -indutseeritud pinna pragunemise tõttu iga 6–9 kuu järel. Tehas läks üle sama tootja järel-kuivatatud (lõõmutatud) PFA-kuumutitele. Lõõmutatud küttekehad pidasid vastu 18–24 kuud – 2,5–3× kauem. Lisakulu (15–20% lisatasu) kaeti 6 kuu jooksul tänu asendustööjõu vähenemisele ja seisakutele. Tehas määrab nüüd kõigi räbustiteenuses olevate PFA-soojendite lõõmutamise.
Piirangud ja millal lõõmutamisest ei piisa
Lõõmutamine parandab voolukindlust, kuid ei muuda PFA-d mitteläbilaskvaks. Pidevaks 260-kraadise vedelikuvooga kokkupuuteks (sukeldamine) ei sobi ükski fluoropolümeer,-kasutage keraamilisi või titaanist küttekehasid. Lõõmutamine on efektiivne aurudega kokkupuute ja perioodilise vedelikuga kokkupuute korral. Agressiivsete halogeniidvoogude (kõrge bromiidisisaldus) korral võib isegi lõõmutatud PFA 500 tunni jooksul ebaõnnestuda. Sellistel juhtudel kasutage PFA{7}}kattega metallsoojendit (kus metall pakub varukaitset) või PFA liitmikega kvartskuumutit.
Lõõmutamisel on ka kompromiss-: suurenenud kristallilisus vähendab paindlikkust ja löögikindlust (murdepikenemine langeb 300%-lt 200–250%-le). Mehhaanilistele löökidele alluvate kütteseadmete puhul (kaasaskantavad pulgad, väliteenus) võib hoolimata madalamast voolutakistusest eelistada lõõmutamata PFA-d.
Järeldus: lõõmutamine suurendab voolutakistust 2–3 korda
PFA-kuumutite kõvenemisjärgne termiline lõõmutamine-(200 kraadi, 4–8 tundi) suurendab kristallilisust 40–45%-lt 55–60%-le, vähendades amorfset mahtu 25–30%. Suurem kristallilisus parandab vastupidavust pliivaba jootmisvoo rünnakule 2–3 korda, pikendades pinna pragunemise aega 50–100 tunnilt 200–300 tunnini auruga kokkupuutel. Lõõmutamine leevendab ka jääkpingeid, vähendades vastuvõtlikkust keskkonnamõjude pragunemisele. Lainejootmise, tagasivooluahjude või muude rakenduste jaoks, kus PFA puutub kokku vooluaurudega temperatuuril 250–300 kraadi, määrake lõõmutatud PFA. Lisatasu on õigustatud pikema eluea ja lühema seisakuaja tõttu. Kui isegi lõõmutatud PFA ebaõnnestub enneaegselt, vahetage küttekeha materjali. Kuid enamiku räbustiteenuste puhul teeb lõõmutamine vahe kvartali ja aastase asendamise vahel. Lõõmutage see või suurendage oma hoolduseelarvet. Valik on sinu.
