Usuari:Mcapdevila/Fundent (FLUX)
 |
En metal·lúrgia, un fundent (o flux, derivat del llatí fundentus que significa "fundent") és un agent de neteja químic, un agent que flueix o un agent purificador. Els fundents poden tenir més d'una funció alhora. S'utilitzen tant en metal·lúrgia extractiva com en unió i tall de metalls.
Alguns dels fundents més antics coneguts van ser carbonat sòdic, potassa, carbó vegetal, coc, bòrax, [1] calç, [2] sulfur de plom [3] i certs minerals que contenien fòsfor. El mineral de ferro també es va utilitzar com a fundent en la fosa del coure. Aquests agents complien diverses funcions, la més senzilla era un agent reductor, que evitava que es formin òxids a la superfície del metall fos, mentre que altres absorbien impureses a l' escòria, que es podien raspar del metall fos. [4]
Els fundents també s'utilitzen a les foneries per eliminar impureses de metalls no ferrosos fosos com l'alumini, o per afegir oligoelements desitjables com el titani.
Com a agents de neteja, els fundents faciliten la soldadura, la soldadura forta i la soldadura eliminant l'oxidació dels metalls a unir. En algunes aplicacions, el fundent fos també serveix com a mitjà de transferència de calor, facilitant l'escalfament de la junta mitjançant l'eina de soldadura o la soldadura fosa.
Ús[modifica]
Unió de metalls[modifica]
En els processos d'unió de metalls a alta temperatura ( soldadura, soldadura forta i soldadura ), el fundent és una substància gairebé inert a temperatura ambient, però que es redueix fortament a temperatures elevades, evitant l'oxidació de la base i dels materials de farciment. El paper del fundent és típicament doble: dissoldre els òxids ja presents a la superfície metàl·lica, cosa que facilita la humectació pel metall fos, i actuar com a barrera d'oxigen recobrint la superfície calenta, evitant la seva oxidació
Per exemple, la soldadura d'estany i plom [5] s'adhereix molt bé al coure, però malament als diversos òxids de coure, que es formen ràpidament a les temperatures de soldadura. En evitar la formació d'òxids metàl·lics, el fundent permet que la soldadura s'adhereixi a la superfície metàl·lica neta, en lloc de formar perles, com ho faria en una superfície oxidada.
Soldadura[modifica]
En la soldadura de metalls, el fundent té un triple propòsit: elimina qualsevol metall oxidat de les superfícies a soldar, segella l'aire evitant així una oxidació addicional i, en facilitar la fusió, millora les característiques d' humectació de la soldadura líquida. [6] Alguns fundents són corrosius, de manera que les peces s'han de netejar amb una esponja humida o un altre material absorbent després de la soldadura per evitar danys. En l'electrònica s'utilitzen diversos tipus de fundent. [7]
Existeixen una sèrie d'estàndards per definir els diferents tipus de fundent. L'estàndard principal és J-STD-004.
Es poden fer servir diverses proves, inclosa la prova ROSE, després de la soldadura per comprovar la presència de contaminants iònics o altres que puguin causar curtcircuits o altres problemes.
Soldadura amb groc i plata[modifica]
La soldadurra amb groc (de vegades coneguda com a soldadura de plata o soldadura dura ) requereix una temperatura molt més alta que la soldadura suau, de vegades superior a 850 °C. A més d'eliminar els òxids existents, s'ha d'evitar l'oxidació ràpida del metall a temperatures elevades. Això vol dir que els fundents han de ser més agressius i proporcionar una barrera física. [8] Tradicionalment, el borax s'utilitzava com a fundent per a la soldadura, però ara hi ha molts fundents diferents disponibles, sovint utilitzant productes químics actius com ara fluorurs [9] així com agents humectants. Molts d'aquests productes químics són tòxics i s'ha de tenir la deguda precaució durant el seu ús.
Fosa[modifica]
Article principal: Fosa
La soldadura (de vegades coneguda com a soldadura de plata o soldadura dura ) requereix una temperatura molt més alta que la soldadura suau, de vegades superior a 850°C. A part d'eliminar els òxids existents, s'ha d'evitar l'oxidació ràpida del metall a temperatures elevades. Això vol dir que els fundents han de ser més agressius i proporcionar una barrera física. [10] Tradicionalment, el borax s'utilitzava com a fundent per a la soldadura, però ara hi ha molts fundents diferents disponibles, sovint utilitzant productes químics actius com ara fluorurs [11] així com agents humectants. Molts d'aquests productes químics són tòxics i s'ha de tenir la deguda precaució durant el seu ús.
El fundent més utilitzat en els forns de ferro i acer és la pedra calcària, que es carrega en les proporcions adequades amb el ferro i el combustible .
Inconvenients[modifica]
Els fundents tenen diversos inconvenients greus:
- Corrosió, que es deu principalment als compostos agressius dels activadors; Les propietats higroscòpiques dels residus de fundent poden agreujar els efectes
- Interferència amb equips de prova, que es deuen als residus aïllants dipositats en els contactes de prova en plaques de circuit electrònic
- Interferència amb sistemes de visió artificial quan la capa de fundent o les seves restes és massa gruixuda o mal localitzada
- Contaminació de peces sensibles, per exemple, facetes de díodes làser, contactes de connectors i interruptors mecànics, i muntatges MEMS
- Deteriorament de les propietats elèctriques de les plaques de circuit imprès, ja que les temperatures de soldadura estan per sobre de la temperatura de transició del vidre del material de placa i els components de fundent (per exemple, glicols, o ions de clorur i bromur) es poden difondre a la seva matriu; per exemple, es va demostrar que els fundents solubles en aigua que contenien polietilè glicol tenien aquest impacte
- Deteriorament del rendiment del circuit d'alta freqüència per residus de fundent
- Deteriorament de la resistència a l'aïllament superficial, que tendeix a ser fins a tres ordres de magnitud inferior a la resistència a granel del material
- Electromigració i creixement de bigotis entre traces properes, ajudat per residus iònics, humitat superficial i un voltatge de biaix
- Els fums alliberats durant la soldadura tenen efectes adversos per a la salut, i els compostos orgànics volàtils es poden desgasejar durant el processament.
- Els dissolvents necessaris per a la neteja post-soldadura de les juntes són cars i poden tenir un impacte ambiental advers
En casos especials, els inconvenients són prou greus com per justificar l'ús de tècniques sense fundent.
Perills[modifica]
Els tipus de fundent d'àcid (no utilitzats en electrònica) poden contenir àcid clorhídric, clorur de zinc o clorur d'amoni, que són perjudicials per als humans. Per tant, el fundent s'ha de manejar amb guants i ulleres, i s'ha d'utilitzar amb una ventilació adequada.
L'exposició prolongada als fums de rosina alliberats durant la soldadura pot causar asma ocupacional (anteriorment anomenada malaltia de colofonia en aquest context) en individus sensibles, tot i que no se sap quin component dels fums causa el problema.
Mentre que la soldadura fosa té una baixa tendència a adherir-se als materials orgànics, els fundents fosos, especialment del tipus resina / resina, s'adhereixen bé als dits. Una massa de fundent enganxós calent pot transferir més calor a la pell i causar cremades més greus que una partícula comparable de metall fos no adherit, que es pot sacsejar ràpidament. En aquest sentit, el fundent fos és similar a la cola calenta fosa.
Tècniques sense fundent[modifica]
En alguns casos la presència de fundent és indesitjable; les traces de fundent interfereixen amb, per exemple, l'òptica de precisió o els conjunts MEMS. Els residus de fundent també tendeixen a desgasar-se en aplicacions de buit i espai, i les traces d'aigua, ions i compostos orgànics poden afectar negativament la fiabilitat a llarg termini dels envasos no hermètics. Els residus de fundent atrapats també són la causa de la majoria dels buits en les articulacions. Per tant, les tècniques sense fundent són desitjables allà.
Per a la soldadura i la soldadura amb èxit, la capa d'òxid s'ha d'eliminar tant de les superfícies dels materials com de la superfície de la preforma metàl·lica de farciment; les superfícies exposades també han d'estar protegides contra l'oxidació durant l'escalfament. Les preformes recobertes de fundent també es poden utilitzar per eliminar completament els residus de fundent del procés de soldadura.
La protecció de les superfícies contra una major oxidació és relativament senzilla, mitjançant l'ús de buit o atmosfera inert. L'eliminació de la capa d'òxid natiu és més problemàtic; S'han d'utilitzar mètodes de neteja física o química i les superfícies poden ser protegides per, per exemple, bany d'or. La capa d'or ha de ser prou gruixuda i no porosa per proporcionar protecció durant un temps d'emmagatzematge raonable. La metal·lització gruixuda de l'or també limita l'elecció dels aliatges de soldadura, ja que les soldadures a base d'estany dissolen l'or i formen intermetàl·lics trencadissos, embriaguen l'articulació. Els recobriments d'or més gruixuts normalment es limiten a utilitzar-los amb soldadures i soldadures a base d'indi amb alt contingut d'or. [Cal citació]
L'eliminació dels òxids de la preforma de soldadura també és molest. Afortunadament, alguns aliatges són capaços de dissoldre els òxids superficials en la seva massa quan es sobreescalfa diversos graus per sobre del seu punt de fusió; el Sn-Cu1 i el Sn-Ag4 requereixen un sobreescalfament de 18-19 °C, el Sn-Sb5 requereix tan sols 10 °C, però l'aliatge Sn-Pb37 requereix 77 °C per sobre del seu punt de fusió per dissoldre el seu òxid superficial. [Cal citació] L'òxid autodesolit degrada les propietats de la soldadura i augmenta la seva viscositat en estat fos, però, de manera que aquest enfocament no és òptim.
Les preformes de soldadura es prefereixen per estar amb una alta relació volum-superfície, ja que limita la quantitat d'òxid que es forma. Les pastes han de contenir partícules esfèriques llises, les preformes estan idealment fetes de filferro rodó. El problema amb les preformes també es pot evitar dipositant l'aliatge de soldadura directament a les superfícies de les parts i / o substrats, per mitjans químics o electroquímics, per exemple. [Cal citació]
Una atmosfera protectora amb propietats reductores químicament pot ser beneficiosa en alguns casos. L'hidrogen molecular es pot utilitzar per reduir els òxids superficials d'estany i indi a temperatures superiors a 430 i 470 °C; per al zinc la temperatura és superior a 500 °C, on el zinc ja s'està volatilitant. (A temperatures més baixes, la velocitat de reacció és massa lenta per a aplicacions pràctiques.) S'han d'aconseguir pressions parcials molt baixes d'oxigen i vapor d'aigua perquè la reacció continuï. [Cal citació]
També s'utilitzen altres atmosferes reactives. Els vapors d'àcid fòrmic i àcid acètic són els més utilitzats. Els monòxid de carboni i els gasos halògens (per exemple tetrafluorur de carboni, hexafluorur de sofre o diclorodifluorometà) requereixen temperatures bastant altes durant diversos minuts per ser eficaços. [Cal citació]
L'hidrogen atòmic és molt més reactiu que l'hidrogen molecular. En contacte amb òxids superficials forma hidròxids, aigua o complexos hidrogenats, que són volàtils a temperatures de soldadura. El mètode de dissociació més pràctic és probablement una descàrrega elèctrica. [contingut ambigu] Es poden utilitzar composicions de gas argó-hidrogen amb concentració d'hidrogen per sota del baix límit inflamable, eliminant els problemes de seguretat. L'operació s'ha de realitzar a baixa pressió, ja que l'estabilitat de l'hidrogen atòmic a pressió atmosfèrica és insuficient. Aquest plasma d'hidrogen es pot utilitzar per a la soldadura de refundent sense fundent. [Cal citació]
Les atmosferes actives són relativament comunes en el brazing de forns; A causa de les altes temperatures de procés, les reaccions són raonablement ràpides. Els principis actius solen ser monòxid de carboni (possiblement en forma de gas combustible combusted) i hidrogen. La dissociació tèrmica de l'amoníac produeix una barreja barata d'hidrogen i nitrogen. [Cal citació]
El bombardeig amb feixos de partícules atòmiques pot eliminar capes superficials a un ritme de desenes de nanòmetres per minut. L'addició d'hidrogen al plasma augmenta l'eficiència d'eliminació per mecanismes químics. [Cal citació]
L'agitació mecànica és una altra possibilitat d'interrompre la capa d'òxid. Ultrasò es pot utilitzar per ajudar a endreçar i soldar; es pot muntar una transductora ultrasònica al ferro de soldadura, en un bany de soldadura o a l'ona per a la soldadura d'ona. La interrupció i eliminació de l'òxid implica efectes de cavitació entre la soldadura fosa i la superfície del metall base. Una aplicació comuna de fundent d'ultrasons és en l'endreça de parts passives (les parts actives no s'enfronten bé a les tensions mecàniques implicades); fins i tot l'alumini es pot enllaunar d'aquesta manera. Les peces es poden soldar o presumir convencionalment. [Cal citació]
El fregament mecànic d'una superfície escalfada amb soldadura fosa es pot utilitzar per recobrir la superfície. Ambdues superfícies a unir es poden preparar d'aquesta manera, després col·locar-les juntes i reescalfades. Aquesta tècnica s'utilitzava antigament per reparar petits danys en les pells dels avions d'alumini. [Cal citació]
Es pot utilitzar una capa molt fina de zinc per unir peces d'alumini. Les peces han d'estar perfectament mecanitzades, o pressionades juntes, a causa del petit volum de metall de farciment. A alta temperatura aplicada durant molt de temps, el zinc es difon lluny de l'articulació. L'articulació resultant no presenta una debilitat mecànica i és resistent a la corrosió. Aquesta tècnica es coneix com a soldadura per difusió. [Cal citació]
La frenada sense fundent d'aliatges de coure es pot fer amb metalls de farciment auto-fundent. Aquests metalls contenen un element capaç de reaccionar amb oxigen, generalment fòsfor. Un bon exemple és la família dels aliatges de coure-fòsfor. [Cal citació]
Propietats[modifica]
Els fundents tenen diverses propietats importants:
- Activitat – la capacitat de dissoldre els òxids existents a la superfície metàl·lica i promoure mullar amb soldadura. Els fundents altament actius són sovint àcids i/o corrosius en la naturalesa.
- La corrosió: la promoció de la corrosió pel fundent i els seus residus. La majoria dels fundents actius tendeixen a ser corrosius a temperatura ambient i requereixen una eliminació acurada. A mesura que l'activitat i la corrosió estan vinculades, la preparació de superfícies a unir ha de permetre l'ús de fundents més suaus. Alguns residus de fundent soluble en aigua són higroscòpics, el que causa problemes amb la resistència elèctrica i contribueix a la corrosió. Els fundents que contenen halurs i àcids minerals són altament corrosius i requereixen una eliminació exhaustiva. Alguns fundents, especialment els basats en bòcar utilitzats per a la frenada, formen recobriments molt durs en forma de vidre que són difícils d'eliminar.
- Netejabilitat: la dificultat d'eliminació del fundent i els seus residus després de l'operació de soldadura. Els fundents amb major contingut de sòlids tendeixen a deixar una major quantitat de residus; la descomposició tèrmica d'alguns vehicles també condueix a la formació de dipòsits difícils de netejar, polimeritzats i possiblement fins i tot carbonitzats (un problema especialment per a la soldadura de mans). Alguns residus de fundent són solubles en dissolvents orgànics, altres en aigua, alguns en ambdós. Alguns fundents no són nets, ja que són prou volàtils o pateixen descomposició tèrmica a productes volàtils, que no requereixen el pas de neteja. Altres fundents deixen residus no corrosius que es poden deixar al seu lloc. No obstant això, els residus de fundent poden interferir amb operacions posteriors; poden perjudicar l'adhesió dels recobriments conformes o actuar com a aïllament no desitjat en connectors i coixinets de contacte per a equips de prova.
- Tatxa de residus: la adherència de la superfície del residu de fundent. Quan no s'elimina, el residu de fundent ha de tenir una superfície llisa i dura. Les superfícies tacky tendeixen a acumular pols i partícules, el que causa problemes amb la resistència elèctrica; les partícules poden ser conductores o poden ser higroscòpiques o corrosives.
- Volatilitat : aquesta propietat ha de ser equilibrada per facilitar la fàcil eliminació de dissolvents durant la fase de preescalfament, però no requereixen una reposició massa freqüent de dissolvent en l'equip de procés.
- Viscositat, especialment important per a les pastes de soldadura, que han de ser fàcils d'aplicar, però també prou gruixudes per mantenir-se al seu lloc sense estendre's a llocs no desitjats. Les pastes de soldadura també poden funcionar com un adhesiu temporal per mantenir les peces electròniques al seu lloc abans i durant la soldadura. Els fundents aplicats per l'escuma, per exemple, requereixen una baixa viscositat.
- Inflamabilitat – rellevant especialment per a vehicles basats en glicol i per a dissolvents orgànics. Els vapors de fundent tendeixen a tenir una baixa temperatura d'autoignició i presenten un risc d'incendi flash quan el fundent entra en contacte amb una superfície calenta.
- Sòlids: percentatge de material sòlid en el fundent. Els fundents amb sòlids baixos, de vegades tan sols 1-2%, s'anomenen fundent de sòlids baixos, fundent de residus baixos o cap fundent net. Sovint es componen d'àcids orgànics febles, amb l'addició de poca quantitat de resina o resines.
- Conductivitat : alguns fundents romanen conductors després de la soldadura si no es netegen correctament, donant lloc a mal funcionament aleatoris en circuits amb altes impedàncies. Els diferents tipus de fundents són diferents propensos a causar aquests problemes.
Composició[modifica]
Fundents per a la unió de metalls[modifica]
La composició dels fundents s'adapta a les propietats requerides: els metalls base i la seva preparació superficial (que determinen la composició i el gruix dels òxids superficials), la soldadura (que determina les propietats de mullat i la temperatura de soldadura), la resistència a la corrosió i la facilitat d'eliminació, i altres.
Els fundents per a la soldadura suau són típicament de naturalesa orgànica, encara que els fundents inorgànics, generalment basats en halògends i / o àcids, també s'utilitzen en aplicacions no electròniques. Els fundents per a la frenada operen a temperatures significativament més altes i, per tant, són majoritàriament inorgànics; els compostos orgànics tendeixen a ser de naturalesa suplementària, per exemple, per fer que el fundent sigui enganxós a baixa temperatura perquè es pugui aplicar fàcilment.
La superfície de la soldadura a base d'estany està recoberta predominantment amb òxids d'estany; fins i tot en aliatges la capa superficial tendeix a enriquir-se relativament amb estany. Els fundents per a soldadures a base d'indi i zinc tenen composicions diferents de les dels fundents per a soldadures ordinàries de plom d'estany i estany, a causa de les diferents temperatures de soldadura i la química diferent dels òxids implicats.
Els fundents orgànics no són adequats per a la soldadura de flama i la frenada de flama, ja que tendeixen a carbonar i deteriorar el fundent de soldadura.
Alguns metalls es classifiquen com a "irresolubles" en l'aire, i han d'estar recoberts amb un altre metall abans de la soldadura o s'han d'utilitzar fundents especials i / o atmosferes protectores. Aquests metalls són beril·li, crom, magnesi, titani i alguns aliatges d'alumini.
Els fundents per a soldadura d'alta temperatura difereixen dels fundents per al seu ús a temperatures més baixes. A temperatures més altes, fins i tot els productes químics relativament suaus tenen suficient activitat disruptiva de l'òxid, però les taxes d'oxidació de metalls es tornen bastant altes; Per tant, la funció de barrera del vehicle esdevé més important que l'activitat de fundent. Els hidrocarburs d'alt pes molecular s'utilitzen sovint per a aquesta aplicació; un diluent amb un pes molecular més baix, bullint durant la fase de preescalfament, s'utilitza generalment per ajudar a l'aplicació.
Els fundents comuns són clorur d'amoni o àcids de resina (continguts en resina) per a la soldadura de coure i estany; àcid clorhídric i clorur de zinc per soldar ferro galvanitzat (i altres superfícies de zinc); i bòrax per a brazing, metalls ferrosos de soldadura de braze i soldadura de forja.
Fundents orgànics[modifica]
Els fundents orgànics consisteixen típicament en quatre components principals:
- Activadors – productes químics que interrompen / dissolen els òxids metàl·lics. El seu paper és exposar la superfície metàl·lica no oxidada i fàcilment humida i ajudar a la soldadura per altres mitjans, per exemple, mitjançant reaccions d'intercanvi amb els metalls base.
- Els fundents altament actius contenen productes químics que són corrosius a temperatura ambient. Els compostos utilitzats inclouen halurs metàl·lics (més sovint clorur de zinc o clorur d'amoni), àcid clorhídric, àcid fosfòric, àcid cítric i àcid hidrobròmic. Les sals d'àcids minerals amb amines també s'utilitzen com a activadors agressius. Els fundents agressius normalment faciliten la corrosió, requereixen una eliminació acurada i no són adequats per a treballs més fins. Els activadors per a fundents per a soldadura i frenada d'alumini sovint contenen fluorurs.
- Els activadors més suaus comencen a reaccionar amb òxids només a temperatura elevada. Els compostos típics utilitzats són els àcids carboxílics (per exemple, àcids grassos (més sovint àcid oleic i àcid esteàric), àcids dicarboxílics) i de vegades aminoàcids. Alguns fundents més suaus també contenen halurs o organohalides.
- Vehicles : productes químics tolerants a alta temperatura en forma de líquids o sòlids no volàtils amb un punt de fusió adequat; generalment són líquids a temperatures de soldadura. El seu paper és actuar com una barrera d'oxigen per protegir la superfície del metall calent contra l'oxidació, dissoldre els productes de reacció d'activadors i òxids i allunyar-los de la superfície metàl·lica, i facilitar la transferència de calor. Els vehicles sòlids tendeixen a basar-se en resines naturals o modificades (principalment àcid abiètic, àcid pimaric i altres àcids de resina) o resines naturals o sintètiques. Els fundents orgànics solubles en aigua tendeixen a contenir vehicles basats en poliols d'alta ebullició: glicols, dietilè glicol i poliglicols superiors, tensioactius a base de poliglicol i glicerol.
- Dissolvents – afegits per facilitar el processament i la deposició a l'articulació. Els dissolvents s'assequen típicament durant el preescalfament abans de l'operació de soldadura; L'eliminació incompleta del dissolvent pot conduir a l'ebullició i l'esquitxada de partícules de pasta de soldadura o soldadura fosa.
- Additius: molts altres productes químics modifiquen les propietats del fundent. Els additius poden ser tensioactius (especialment no iònics), inhibidors de la corrosió, estabilitzadors i antioxidants, sacificadors, espessidors i altres modificadors reològics (especialment per a les pastes de soldadura), plastificants (especialment per a soldadures de corbs de fundent) i tints.
Fundents inorgànics[modifica]
Els fundents inorgànics contenen components que juguen el mateix paper que en els fundents orgànics. S'utilitzen amb més freqüència en brazing i altres aplicacions d'alta temperatura, on els fundents orgànics tenen una estabilitat tèrmica insuficient. Els productes químics utilitzats sovint actuen simultàniament com a vehicles i activadors; exemples típics són el bòrax, els borats, els fluoroborates, els fluorurs i els clorurs. Els halògends són actius a temperatures més baixes que els borats, i per tant s'utilitzen per a la frenada d'aliatges d'alumini i magnesi; Són, però, altament corrosius.
Comportament dels activadors[modifica]
El paper dels activadors és principalment la interrupció i eliminació de la capa d'òxid a la superfície metàl·lica (i també la soldadura fosa), per facilitar el contacte directe entre la soldadura fosa i el metall. El producte de reacció sol ser soluble o almenys dispersable en el vehicle fos. Els activadors solen ser àcids o compostos que alliberen àcids a temperatura elevada.
La reacció general de l'eliminació d'òxid és:
- Òxid metàl·lic + àcid → sal + aigua
Les sals són de naturalesa iònica i poden causar problemes de lixiviació metàl·lica o creixement de la dendrita, amb possible fallada del producte. En alguns casos, especialment en aplicacions d'alta fiabilitat, s'han d'eliminar els residus de fundent.
L'activitat de l'activador generalment augmenta amb la temperatura, fins a un cert valor on cessa l'activitat, ja sigui per descomposició tèrmica o per volatilització excessiva. No obstant això, la taxa d'oxidació dels metalls també augmenta amb la temperatura.
A altes temperatures, l'òxid de coure reacciona amb el clorur d'hidrogen al clorur de coure soluble en aigua i mecànicament feble, i amb la rosina a sals de coure i àcid abiètic que és soluble en resina fosa.
Alguns activadors també poden contenir ions metàl·lics, capaços d'intercanviar reacció amb el metall subjacent; aquests fundents ajuden a la soldadura dipositant químicament una fina capa de metall soldable més fàcil sobre el metall base exposat. Un exemple és el grup de fundents que contenen compostos de zinc, estany o cadmi, generalment clorurs, de vegades fluorurs o fluoroborats.
Activadors inorgànics[modifica]
Els activadors comuns d'alta activitat són els àcids minerals, sovint juntament amb halurs, amines, aigua i / o alcohols:
- àcid clorhídric, el més comú
- àcid fosfòric, menys comú, ús limitat per la seva polimerització a temperatures més altes
Els àcids inorgànics són altament corrosius per als metalls fins i tot a temperatura ambient, el que causa problemes durant l'emmagatzematge, manipulació i aplicacions. Com que la soldadura implica altes temperatures, els compostos que es descomponen o reaccionen, amb àcids com a productes, s'utilitzen amb freqüència:
- clorur de zinc, que a altes temperatures reacciona amb la humitat, formant oxiclorur i àcid clorhídric
- clorur d'amoni, en descomposició tèrmica a amoníac i àcid clorhídric
- clorhidrat d'amina, descomponent-se amb l'amina i l'àcid clorhídric
Fundents de rosins[modifica]
Soldadura elèctrica amb un nucli de resina, visible com un punt fosc a l'extrem de tall del cable de soldadura. Els termes fundent de resina i fundent de resina són ambigus i una mica intercanviables, amb diferents proveïdors que utilitzen diferents assignacions. En general, els fundents s'etiqueten com a resina si el vehicle en què es basen és principalment de resina natural. Alguns fabriquen la designació de "rosina" reserva per a fundents militars basats en composicions de resina (composicions R, RMA i RA) i en etiquetes d'altres com a "resina".
Rosin té bones propietats de fundent. Una barreja d'àcids orgànics (àcids de resina, predominantment àcid abiètic, amb àcid pimaric, àcid isopimaric, àcid neoabiètic, àcid dihidroabiètic i àcid dehidroabiètic), la rosina és un sòlid vidriós, pràcticament no reactiu i nocorrosiu a temperatura normal, però líquid, iònic i lleugerament reactiu als òxids metàl·lics en estat fos. La rosina tendeix a suavitzar-se entre 60-70 °C i és totalment fluida al voltant de 120 °C; La resina fosa és feblement àcida i és capaç de dissoldre capes més primes d'òxids superficials del coure sense més additius. Per a una contaminació superficial més pesada o una velocitat de procés millorada, es poden afegir activadors addicionals.
Hi ha diversos grups activadors possibles per a les rosinques:
- activadors d'halurs (sals d'halur orgànic, per exemple, clorur de dimetilammoni i clorur de dietiammoni)
- àcids orgànics (monocarboxílics, per exemple, àcid fòrmic, àcid acètic, àcid propiònic i dicarboxílic, per exemple, àcid oxàlic, àcid malònic, àcid sebàmic)
Hi ha tres tipus de resina: rosa de goma (de l'oleoresina de pi), rosina de fusta (obtinguda per extracció de soques d'arbres), i alta rosina d'oli (obtinguda d'oli alt, un subproducte del procés de paper kraft). La resina de goma té una olor més suau i una menor tendència a cristal·litzar a partir de solucions que la rosina de fusta, i per tant és preferida per a aplicacions de fundent. La resina d'oli alt troba un major ús a causa de la seva major estabilitat tèrmica i, per tant, menor tendència a formar residus de descomposició tèrmica insolubles. La composició i la qualitat de la rosina difereixen segons el tipus d'arbre, i també per la ubicació i fins i tot per any. A Europa, la resina per als fundents s'obté generalment d'un tipus específic de pi portuguès, a Amèrica s'utilitza una variant de Carolina del Nord.
La rosina natural es pot utilitzar tal qual, o pot ser modificada químicament per esterificació, polimerització o hidrogenació. Les propietats que s'alteren són un augment de l'estabilitat tèrmica, una millor neteja, una viscositat de solució alterada i residus més durs (o, per contra, residus més suaus i més tàcits). La rosina també es pot convertir en un fundent de rosina soluble en aigua, mitjançant la formació d'una amina rosina etoxilatada, un adducte amb un poliglicol i una amina.
Un dels primers fundents era una barreja de quantitats iguals de rosina i vaselina. Una composició primerenca més agressiva era una barreja de solució saturada de clorur de zinc, alcohol i glicerol.
Els fundents també es poden preparar a partir de resines sintètiques, sovint basades en èsters de poliols i àcids grassos. Aquestes resines han millorat l'olor dels fums i la caiguda de la taca de residus, però la seva activitat de fundent i solubilitat tendeixen a ser inferiors a les de les resines naturals.
Graus de fundent de rosins[modifica]
Els fundents de rosina es classifiquen en graus d'activitat: L per baix, M per moderat, i H per alt. També hi ha altres abreviatures per a diferents graus de fundent de rosina:
- R (Rosin) – rosina pura, sense activadors, baixa activitat, més lleu
- WW (Water-White) – grau de rosina més pur, sense activadors, baixa activitat, de vegades sinònim de R
- RMA (Rosin Mildly Activated) - conté activadors lleus, normalment sense halurs
- AR (Rosin Activat) – rosina amb activadors forts, alta activitat, conté halurs
- OA (Àcid Orgànic) – rosina activada amb àcids orgànics, alta activitat, neteja altament corrosiva, aquosa
- SA (Activat sintèticament) – rosina amb activadors sintètics forts, alta activitat; formulats per ser fàcilment solubles en dissolvents orgànics (clorofluorocarburs, alcohols) per facilitar la neteja
- WS (soluble en aigua) – generalment basat en halurs inorgànics o orgànics; Residus altament corrosius
- SRA (resina superactivada) – rosina amb activadors molt forts, activitat molt alta
- IA (Àcid Inorgànic) – rosina activada amb àcids inorgànics (generalment àcid clorhídric o àcid fosfòric), activitats més altes, altament corrosiva
Els graus R, WW i RMA s'utilitzen per a articulacions que no es poden netejar fàcilment o on hi ha un risc de corrosió massa alt. Les qualificacions més actives requereixen una neteja exhaustiva dels residus. Una neteja inadequada pot agreujar la corrosió alliberant activadors atrapats dels residus de fundent.
Fundents especials[modifica]
Fundents per a la soldadura de certs metalls[modifica]
Alguns materials són molt difícils de soldar. En alguns casos s'han d'emprar fundents especials.
L'alumini i els seus aliatges[modifica]
L'alumini i els seus aliatges són difícils de soldar a causa de la formació de la capa de passivació de l'òxid d'alumini. El fundent ha de ser capaç d'interrompre aquesta capa i facilitar mullar per soldadura. Es poden utilitzar sals o complexos orgànics d'alguns metalls; la sal ha de ser capaç de penetrar les esquerdes de la capa d'òxid. [Cal citació] Els ions metàl·lics, més nobles que l'alumini, experimenten una reacció redox, dissolen la capa superficial d'alumini i formen un dipòsit allà. Aquesta capa intermèdia d'un altre metall es pot mullar amb una soldadura.
Un exemple d'aquest fundent és la composició de trietanolamina, àcid fluoroboric i fluoroborat de cadmi. Més de l'1% de magnesi en l'aliatge perjudica l'acció de fundent, però, ja que la capa d'òxid de magnesi és més refractària. Una altra possibilitat és un fundent inorgànic compost de clorur de zinc o clorur d'estany(II), clorur d'amoni, i un fluorur (per exemple, fluorur de sodi). La presència de silici en l'aliatge perjudica l'efectivitat del fundent, ja que el silici no pateix la reacció d'intercanvi que fa l'alumini.
Aliatges de magnesi[modifica]
Aliatges de magnesi. Un fundent putatiu per soldar aquests aliatges a baixa temperatura és l'acecetamida fosa. L'acecetamida dissol òxids superficials tant en alumini com en magnesi; Es van fer experiments prometedors amb el seu ús com a fundent per a una soldadura d'indi d'estany sobre magnesi. [Cal citació]
Acer inoxidable[modifica]
L'acer inoxidable és un material difícil de soldar a causa de la seva capa estable i autocuradora d'òxid superficial i la seva baixa conductivitat tèrmica. Una solució de clorur de zinc en àcid clorhídric és un fundent comú per als acers inoxidables; No obstant això, s'ha d'eliminar a fons després, ja que causaria corrosió de picades. Un altre fundent altament eficaç és l'àcid fosfòric; la seva tendència a polimeritzar-se a temperatures més altes però limita les seves aplicacions.
Sals metàl·liques com a fundent en corrosió calenta[modifica]
La corrosió calenta pot afectar les turbines de gas que operen en ambients alts de sal (per exemple, a prop de l'oceà). Les sals, inclosos els clorurs i sulfats, són ingerides per les turbines i dipositades en les seccions calentes del motor; altres elements presents en els combustibles també formen sals, per exemple, vanadates. La calor del motor fon aquestes sals que després poden fluït les capes d'òxid passivant en els components metàl·lics del motor, permetent que la corrosió es produeixi a un ritme accelerat.
Llista de fundents[modifica]
| Aquesta secció necessita cites addicionals per a la verificació. Si us plau, ajudeu a millorar aquest article afegint cites a fonts fiables. El material no subcontractat pot ser desafiat i eliminat.
Troba fonts: Metal·lúrgia "Fundent" – notícies · diaris · llibres · scholar · JSTOR (març 2021) (Aprèn com i quan treure aquest missatge de plantilla) |
| Aquesta secció s'ha d'actualitzar. La raó donada és: No sembla reflectir els ingredients moderns en ús, incloent la majoria esmentats anteriorment en aquest article.. Ajudeu a actualitzar aquest article per reflectir els esdeveniments recents o la informació recentment disponible. (març 2021) |
- Borax – per brazing
- Cera d'belles
- Àcid - per soldar coure / electrònica.
- Tallow i plom
- Cera de parafina
- Oli de palma
- Clorur de zinc ("Esperits morts")
- Clorur de zinc i clorur d'amoni
- Oli d'oliva i clorur d'amoni – per al ferro
- Rosina, arada, oli d'oliva i clorur de zinc - per a alumini
- Criolita (hexafluoroaluminat de sodi)
- Criolita i àcid fosfòric
- Àcid fosfòric i alcohol
- Criolita i clorur de bari
- Àcid oleic
- Clorur de liti
- Clorur de magnesi
- Clorur de sodi
- Clorur de potassi
- Calç sense col·egar
Recuperació de fundent[modifica]
Durant el procés de soldadura per arc submergit, no tot el fundent es converteix en. Depenent del procés de soldadura, es pot reutilitzar entre el 50% i el 90% del fundent.
Estàndards[modifica]
Els fundents de soldadura s'especifiquen d'acord amb diversos estàndards.
ISO 9454-1 i DIN EN 29454-1[modifica]
La norma més comuna a Europa és iso 9454-1 (també coneguda com A DIN EN 29454-1).
Aquest estàndard especifica cada fundent mitjançant un codi de quatre caràcters: tipus de fundent, base, activador i forma. Sovint s'omet la forma.
| Tipus de fundent | Base | Activador | Formulari |
|---|---|---|---|
| 1 Resina |
|
|
|
| 2 Ecològic |
| ||
| 3 Inorgànic |
|
| |
|
| ||
|
|
Per tant, 1.1.2 significa fundent de rosina amb halurs.
DIN 8511[modifica]
L'antiga especificació alemanya DIN 8511 encara s'utilitza sovint a les botigues. A la taula següent, tingueu en compte que la correspondència entre els codis DIN 8511 i ISO 9454-1 no és única.
| Residus | DIN 8511 | ISO 9454-1 | Descripció |
|---|---|---|---|
| Fortament corrosiu | F-SW-11 | 3.2.2 | Àcid inorgànic diferent del fosfòric |
| Fortament corrosiu | F-SW-12 | 3.1.1 | Clorur d'amoni |
| Fortament corrosiu | F-SW-13 | 3.2.1 | Àcid fosfòric |
| Feblement corrosiu | F-SW-21 | 3.1.1 | Clorur d'amoni |
| Feblement corrosiu | F-SW-22 | 3.1.2 | Sals inorgàniques sense clorur d'amoni |
| Feblement corrosiu | F-SW-23 | 2.1.3 | Soluble en aigua ecològica sense halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-23 | 2.2.1 | Aigua orgànica insoluble sense activadors |
| Feblement corrosiu | F-SW-23 | 2.2.3 | Aigua orgànica insoluble sense halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-24 | 2.1.1 | Soluble en aigua orgànica sense activadors |
| Feblement corrosiu | F-SW-24 | 2.1.3 | Soluble en aigua ecològica sense halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-24 | 2.2.3 | Aigua orgànica insoluble sense halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-25 | 2.1.2 | Soluble en aigua orgànica amb halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-25 | 2.2.2 | Aigua orgànica insoluble amb halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-26 | 1.1.2 | Rosin amb halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-27 | 1.1.3 | Rosin sense halurs |
| Feblement corrosiu | F-SW-28 | 1.2.2 | Resina sense rosins amb halurs |
| No corrosiu | F-SW-31 | 1.1.1 | Rosin sense activadors |
| No corrosiu | F-SW-32 | 1.1.3 | Rosin sense halurs |
| No corrosiu | F-SW-33 | 1.2.3 | Resina sense rosins sense halurs |
| No corrosiu | F-SW-34 | 2.2.3 | Aigua orgànica insoluble sense halurs |
J-STD-004[modifica]
Un estàndard cada vegada més utilitzat (per exemple, als Estats Units) és J-STD-004. És molt similar a DIN EN 61190-1-1.
Quatre caràcters (dues lletres, després una lletra i l'última un número) representen la composició del fundent, l'activitat de fundent i si els activadors inclouen halurs:
- Les dues primeres lletres: Base
- RO: rosinat
- RE: resina
- O: ecològic
- EN: inorgànic
- Tercera lletra: Activitat
- L: baixa
- M: moderat
- H: alta
- Número: Contingut de l'halur
- 0: menys del 0,05% de pes ("lliure d'halurs")
- 1: el contingut de l'halur depèn de l'activitat:
- menys del 0,5% per a la baixa activitat
- del 0,5% al 2,0% per a l'activitat moderada
- superior al 2,0% per a l'alta activitat
Qualsevol combinació és possible, per exemple, ROL0, REM1 o ORH0.
J-STD-004 caracteritza el fundent per fiabilitat dels residus des d'un punt de vista de resistència a l'aïllament superficial (SIR) i electromigració. Inclou proves per a l'electromigració i la resistència a l'aïllament superficial (que ha de ser superior a 100 MΩ després de 168 hores a temperatura i humitat elevades amb un biaix de corrent continu aplicat).
MIL-F-14256 i QQ-S-571[modifica]
Els antics estàndards MIL-F-14256 i QQ-S-571 definien els fundents com:
| R | (Rosin) |
| RMA | (Rosin lleugerament activat) |
| RA | (Rosin activat) |
| WS | (Soluble en aigua) |
Qualsevol d'aquestes categories pot ser no neta, o no, depenent de la química seleccionada i l'estàndard que requereixi el fabricant.
Vegeu també[modifica]
- Soldadura d'arc corejat per fundent
- Soldadura d'arc metàl·lic de gas
- Soldadura d'arc metàl·lic blindat
Referències[modifica]
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^ Control dels riscos per a la salut dels fundents de soldadura basats en resina (colofonia), IND(G)249L, Executiu de Seguretat i Salut del Regne Unit, 1997 (PDF en línia) Arxivat 2011-01-12 a wayback Machine
- ^
- ^
- ^
- ^
- ^ Jump up to:un b
- ^
- ^
- ^ 3988175 de patents dels EUA, fundent de soldadura i mètode Arxivat 2016-04-10 a la Wayback Machine. Baker, James C.; Bauer, Robert E.
- ^
- ^
- ^
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ^
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
Enllaços externs[modifica]
| A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Fundents de soldadura |
| Viquitexts té el text de l'article "Fundent" de l'Encyclopædia Britannica de 1911. |
- MetalShapers.Org Consells i trucs dels avantatges: ''Soldadura d'alumini' (inclou gràfic de metall de farciment)
- Solder Fume i tu
- ↑ «The use of ... borax ... traced back to the ancient Egyptians, who used it as a metallurgical flux». Britannica.com. Arxivat de l'original el 2012-01-14. [Consulta: 19 agost 2011].
- ↑ Bhardwaj, Hari C. Aspects of Ancient Indian Technology (use of lime as a flux). Motilal Banarsidass, 1979. ISBN 81-208-3040-7.
- ↑ «Metallurgy in southern South America, Smelting, p. 1659-60». Arxivat de l'original el October 10, 2010. [Consulta: 19 agost 2011].
- ↑ «What Is Solder Flux And How Do You Use It?». www.pcbgogo.com. [Consulta: 9 juliol 2021].
- ↑ «What is Solder and its Types» (en anglès americà). bestsolderingirons, 18-12-2019. [Consulta: 5 agost 2021].
- ↑ «How to Use Flux When Soldering Electronics For Beginners» (en anglès americà). Solderingironguide, 18-12-2019. [Consulta: 9 juliol 2021].
- ↑ «Why use flux when soldering?» (en anglès). Engineering and Component Solution Forum - TechForum │ Digi-Key, 03-07-2019. [Consulta: 9 juliol 2021].
- ↑ «Society of American Silversmiths». Silversmithing.com. Arxivat de l'original el 2010-12-01. [Consulta: 2 març 2010].
- ↑ «FAQ on fluorides in flux». Fluoridefreeflux.com. Arxivat de l'original el 2011-07-20. [Consulta: 19 agost 2011].
- ↑ «Society of American Silversmiths». Silversmithing.com. Arxivat de l'original el 2010-12-01. [Consulta: 2 març 2010].
- ↑ «FAQ on fluorides in flux». Fluoridefreeflux.com. Arxivat de l'original el 2011-07-20. [Consulta: 19 agost 2011].