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波峰焊中锡渣多和不溶物锡团的产生机理和部分对策
日期:2010-08-08 16:43  点击:964

一般说来,在波峰焊工作温度(240℃-270℃)下的焊锡合金,由于暴露在空气中,均会与空气中的氧气发生反应,产生黑色粉末的锡渣(SnO和SnO2)。这是一种正常现象,不在本文的讨论范围内。

    本文所讨论的是在波峰焊工作时,突然产生大量锡渣和块状不溶物(因类似豆腐渣而被俗称豆腐渣),或同等作业条件下,锡渣很多,超出正常的承受范围。   

在锡渣或块状不溶物突然产生时,人们通常的反应是对此锡渣的合金成分进行分析。可惜的是,从成分分析得不到任何结果。这是因为目前的国家标准中,仅对部分元素的含量进行规定(如Sb、Cu、Bi、As、Fe、 S、Al、Zn等),而人们通常也仅对这些元素含量进行分析。一般来说,除Cu的含量会变高外,其他元素含量变化并不明显。    有些人指出,铝元素会对块状不溶物的形成有很大影响,并认为是夹具或电子元器件管脚上的铝溶入焊锡合金引起。可惜的是,从现场上看,夹具并没有发生很大的腐蚀,而且多数时间内对不溶物合金成分的分析并没有发现铝成分有很大变化。    有人认为电解锡比火化锡的纯度更高而全部采用电解材料进行制作。可惜的是,实践表明,即使全部材料采用电解材料也无法根除锡渣多和不溶块状锡渣的大量生成现象。    有些焊锡生产商添加P合金来试图解决此问题。实践表明,P合金的加入会对锡渣生成有一定的减少作用,但仍无法根除锡渣多和块状不溶物的生成。而且研究表明,P对焊锡润湿性有影响,P元素的增加会恶化焊锡的润湿性,P还会对铜有腐蚀作用,因此P合金并不是理想的抗氧化合金。A.锡渣多和不溶锡块产生的原因是熔融状态下的焊锡合金粘滞力大。    本文认为,产生块状锡渣的一个主要原因是熔融状态下的焊锡合金的粘滞力较大引起的。焊锡在正常工作状态下会产生黑色粉末状态的锡粉。当熔融状态下的焊锡合金的粘滞力较大时,在波峰焊时包裹住锡渣形成块状锡渣。这也是为什么我们将块状锡渣进行加热时分离出大部分是完好的焊锡合金的原因。同理,在工作状态下,粘滞力大的焊锡易产生拉尖、桥连等不良。    粘滞力本身与锡原材料有关,每一批锡原料的粘滞力不一样,这也是为什么同一厂家的焊锡成品有时锡渣很少,有时突然锡渣和块状锡渣很多的原因。    作者从以下几方面进行处理后,锡渣多和出现块状锡渣的几率大大减少。1.不使用只经过简单处理的再生锡。因为再生锡的原料来源不一,每个厂家原料产地不一,添加的元素不一,混在一起很容易产生锡渣多。当然,回收锡是可以再利用的,只是要经过合适的处理。2.对来料每一批锡锭采用专门的方法进行鉴别,挑选出粘滞力小的锡锭用于制作锡条。3.在制作锡条的过程中,采用特别的工艺处理,降低焊锡的粘滞力。4.在焊料合金中加入适量的其他元素,提升焊锡的流动性,增强焊锡的抗氧化能能力,减少锡渣的生成。  P合金作为抗氧化合金,正如前面所言,如需要添加,一定要控制好含量。C.其它原因造成锡渣多和块状锡渣产生的其他原因还有:a.锡渣量的大小和波峰焊机的内部结构设计有很大关系。有些品牌的波峰焊机因设计问题,较易产生大量锡渣,这种设计上的缺陷所造成的锡渣多无法消除,只有更换此型号波峰焊机。b.锡炉材质的不同对锡渣有很大影响。实践表明,纯钛锡炉的使用效果最好,而不锈钢锡炉效果最差。c.锡炉中焊料尽量加足,锡峰尽可能低,流速调节合理,可以降低锡渣生成。d.不同合金成分的焊锡表现不一,有些合金成分较易生成大量锡渣,有些合金成分锡渣较少。e.同一合金成分不同品牌混用,有时也会产生大量锡渣和块状不溶物,这是由于每个焊锡生产厂家的原料来源、工艺、抗氧化材料不一,混料后有时会发生反应。f.有些厂家将焊锡丝用后所产生的锡丝渣放入波峰焊炉也会产生品质问题。这是因为一般说来,锡条生产时会经过工艺处理或添入抗氧化合金,而锡丝合金未做处理,且锡丝渣里还混有残留松香,甚至含有烙铁头合金(锡会溶蚀烙铁头,故烙铁头使用一段时间后就必须更换),造成锡渣生成。g.作业温度高引起,由于作业中元器件管脚和焊盘上的铜箔上的铜会不断析入焊锡中,造成熔点升高。为达到满意的作业效果需相应提升作业温度,温度越高,生成锡渣越多。h.不及时清除锡渣。正确的作业方式应每隔4小时清除锡渣一次或每次关机前都要对锡渣进行清除。有的客户几天清一次锡渣或作业前清除锡渣。由于锡渣已经冷却,重新开机时锡渣的导热性不好,当熔融锡碰到锡渣后包裹住锡渣造成块状不溶物。     这里要特别提及锡渣抗氧化还原剂的使用,东莞市卓力电子材料有限公司生产的ZL-70(普通型)和  ZL-80(环保型)  高效焊锡抗氧化还原剂正如其命名,确实不仅具有抗氧化的效果还具有还原效果,不同一般市场上只有抗氧化或只有还原效果的产品,其抗氧化还原效果甚佳,我们做个试验可还原94%左右的好锡。在线使用时熔锡表面可以长时保持如镜面的效果,是锡渣的克星。其公司网址为:http://www.0769zhuoli.com/

目前市场上还有推出一种锡渣还原机,它的作业原理实际上是通过物理加热分离实现,此种分离法也很容易混入杂质,站在专业角度我们不提倡此种做法。    结论    本文认为,锡渣多特别是块状锡渣的形成是由于熔融的锡粘度较高引起的。因此应采用合适的方法降低熔融锡的粘滞力,减少块状锡渣的生成。    本文还认为,锡渣多特别是块状锡渣多跟某些未知的微量元素有关,这值得众多研究者对此问题继续深入研究,以彻底解决此困惑业界多年的问题。    本文不建议使用P合金来作为抗氧化合金。
 

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