Sekali waktu, ketika saya masih anak sekolah dan komponen radio ditambang terutama dari berbagai papan sirkuit yang dilemparkan ke TPA, saya melihat fenomena yang tidak biasa dalam proses menyolder papan sirkuit lain: beberapa tentara langsung jatuh dari kertas timah, ada baiknya menusuk mereka dengan besi solder. Area kontak tetap bersih dari solder, halus dan timah perak, dan setetes solder pada output bagian memiliki dasar datar yang sama mengkilap di bawah ini.
Saya perhatikan dan lupa untuk saat ini. Dan tahun sebelumnya, mengambil bagian dalam ekspedisi ilmiah ke Kutub Utara, saya tiba-tiba menemukan kegagalan perangkat yang saya kerjakan. Perangkat itu buatan sendiri - orang lain melakukannya, tetapi untungnya, mereka memberi saya sirkuit dan semua dokumentasi, saya bawa bersama saya untuk berjaga-jaga kalau-kalau besi solder dan perangkat yang diperlukan. Kami tidak harus mencari kerusakan untuk waktu yang lama: di dalam case terdapat stabilizer terintegrasi 5V dalam paket D-Pak, yang jatuh begitu saja. Bantalan dan "perut" stabilizer memiliki permukaan mengkilap yang sama indahnya.
Kasing terakhir adalah dengan laptop lama, yang, menurut pemilik sebelumnya, mengubah konektor daya di ruang bawah tanah untuk seribu rubel setelah yang lama berhenti menghubungi. Seiring waktu, ada masalah dengan kontak di konektor ini lagi, dan ketika saya menemukan bahwa konektor itu hanya disolder dengan buruk dan hanya menggantung di papan, saya mengambil dan menyolder konektor seperti yang seharusnya. Tetapi waktu berlalu dan kesalahan kembali.
Seperti yang sudah Anda duga, alasan semua fenomena ini sama dan disebutkan dalam judul artikel dan ditunjukkan pada KDPV. Tapi dari mana asalnya di papan tulis dan bahkan di laptop?
Dalam dua kasus pertama, kesalahannya adalah proposal orang lain, yang pada beberapa titik menjadi cara yang hampir umum diterima untuk mencetak papan sirkuit cetak untuk amatir radio, dan, tampaknya, juga mulai diproduksi. Saya melempar papan ke dalam campuran air, gliserin dan asam sitrat, dipanaskan hingga seratus derajat, melemparkan beberapa butiran dari paduan Rose di sana, menyebarkan paduan cair dengan spatula karet - dan jalur yang sekarang sudah siap dengan timah dan mudah disolder sudah siap. Dan laptop, seperti yang kita ingat, dikunjungi oleh tukang reparasi tidak resmi yang memiliki satu trik lucu - cara menyolder solder ke poligon besar papan, dan bahkan solder bebas timah, besi solder lemah. Untuk ini, paduan yang sama digunakan untuk Rose, yang, menyatu dengan timah yang ketat, mencairkannya dengan cepat dan membuatnya mudah untuk membongkar konektor tanpa "menghapus" semua yang ada di papan dan tanpa mengupas tembaga dari PCB. Dan dalam ketiga kasus, paduan Rose, dicampur dengan solder, dengan tajam menurunkan titik lelehnya, yang menyebabkan masalah.
Tampaknya sedikit paduan Rose seharusnya tidak terlalu mengubah sifat solder. Tapi ini tidak benar. Mengapa - mari kita ingat bahwa paduan Rose adalah eutektik rangkap tiga dalam sistem timah-timah-bismut.
Bicara tentang eutektik
Mari kita lihat diagram fase sistem dua komponen dengan kelarutan tak terbatas dalam keadaan cair dan kelarutan tidak berarti dalam padatan. Komposisi paduan diplot pada sumbu horizontal, dan suhu pada sumbu vertikal. Dan garis-garis di atasnya adalah ketergantungan suhu dari awal leleh (solidus - ADCB) dan akhir leleh (liquidus - AEB). Masih ada dua cabang yang memisahkan wilayah solusi padat yang homogen dari wilayah dua fase, tetapi mereka tidak akan menarik minat kita sekarang. Di wilayah antara solidus dan liquidus, kami memiliki sistem dua fase fase leleh dan padat.
Titik E adalah istimewa, di dalamnya solidus dan liquidus saling bersentuhan: paduan komposisi ini adalah yang paling melebur dan langsung meleleh, seperti logam murni. Ini eutektik. Solder yang baik biasanya eutektik dan itulah tepatnya POS-61 atau POS-63.
Dan apakah komposisi paduannya tidak sesuai dengan eutektik? Pernahkah Anda menyolder solder POS-40, yang biasanya dijual di rumah tangga Soviet sebagai batang tebal? Di bawah sengatan besi solder, awalnya berubah menjadi semacam bubur, dan kemudian hanya meleleh sepenuhnya. Itu mengeras dalam urutan terbalik, pertama berubah menjadi berantakan, dan akhirnya mengeras.
Dan jika kita mengambil timah dan menambahkan hanya 5% timah ke dalamnya? Ini akan benar-benar sama, hanya antara solidus dan liquidus "bubur" praktis akan padat. Tetapi rapuh, karena fase cair akan mengisi lapisan tipis di antara kristal.
Dan sekarang perhatikan bahwa garis solidus horizontal. Ini berarti bahwa peleburan setiap paduan timah dan timah (dalam kisaran komposisi 2,6-80,5% timah) akan dimulai pada
suhu yang sama , terlepas dari komposisinya. Pada suhu yang sama, pembekuan akan berakhir, dan omong-omong, komposisi tetes terakhir dari lelehan ini sama dengan komposisi eutektik.
Sekarang tambahkan kaki bismut
Dan jika Anda menambahkan komponen ketiga, yang juga bebas larut dalam keadaan cair, tetapi tidak larut dalam padatan ... Di sini kita perlu mempertimbangkan sistem tiga komponen.
Secara umum, sistem seperti itu berperilaku mirip dengan satu komponen dua. Di sini juga ada komposisi tiga komponen, di mana suhu solidus dan liquidus sama. Dan titik leburnya bahkan lebih rendah daripada suhu eutektik ganda di masing-masing dari tiga sistem biner yang membentuk triple.
Angka ini menggambarkan likuidus yang telah berubah dari garis menjadi permukaan. Dan solidus ... Solidus adalah bidang horizontal untuk hampir seluruh segitiga (kecuali untuk sudut memimpin - ada fase intermetalik). Untuk sistem timbal-timah-bismut, posisinya sesuai dengan suhu konstan 96 ° C, suhu leleh paduan Rose.
Jadi jika kita menambahkan sedikit bismut ke paduan timah-timah, kita mendapatkan paduan yang mulai meleleh pada 96 ° C.
Benar, bismut sangat larut dalam timah, dan terutama dalam timbal. Karena ini, bidang solidus dipindahkan dari tepi segitiga - bagian timah-timah. Ini sekitar 15% bismut dari timah-eutektik, "menekuk" ke atas saat mendekati tepi. Oleh karena itu, jumlah paduan Rose yang akan menyebabkan masalah tidak terbatas kecil, tetapi sekitar 10-20%. Namun sayangnya, ini hanya dalam kondisi ideal. Dalam kerusakan nyata dan kurang. Alasannya adalah penyolderan adalah proses yang cepat.
Faktor kinetik
Kinetika adalah bagian kimia yang dikhususkan untuk laju proses kimia. Menyolder adalah proses yang cepat dan singkat, titik solder cepat memanas sebelum solder meleleh dan mendingin dengan cepat. Apa yang menyebabkan ini?
Bayangkan pad kontak pada papan berlapis timah dengan paduan Rose (khusus atau setelah itu digunakan untuk menyolder bagian yang rusak). Mereka menyolder papan kontak ke sana dan melepas besi solder. Solder beku. Waktu solder - detik. Selama waktu ini, solder dan paduan Rose tidak akan memiliki waktu untuk bercampur, terutama jika elemen SMD disolder dan pencampuran dicegah oleh celah sempit antara bantalan kontak dan bantalan keluaran. Akibatnya, sebagai ganti dari paduan Rose sebelumnya, lapisan lapisan yang diperkaya bismut diperoleh pada panel kontak, yang akan mulai meleleh pada suhu 96 ° C, bahkan jika jumlah total persimpangan kontaminan bismut tampaknya tidak mencukupi. Itulah sebabnya detail jatuh dari sentuhan ringan dengan besi solder, dan karenanya "cermin" dibentuk.
Biru pada gambar ini menunjukkan paduan Rose, dan abu - abu. Di sebelah kiri - sebelum, dan di sebelah kanan - setelah penyolderan.
Apa yang mengancam?
Ketika bagian pemanas disolder dengan paduan Rose, hasilnya jelas: bagian itu akan jatuh begitu saja. Pada suhu di atas 96 ° C, butiran solder kristal dipisahkan oleh lapisan cair dan kekuatannya mirip dengan pasir basah. Tampaknya jika bagian itu tidak memanas, tidak ada yang perlu ditakutkan? Tapi di sini faktornya ikut bermain yang cukup banyak waktu berlalu dari saat penyolderan ke saat pemadatan akhir. Dan pada saat ini, upaya terkecil di persimpangan akan menghancurkannya, celah akan muncul. Ternyata semacam "solder palsu": semuanya tampaknya disolder, ada kontak - tetapi tidak ada keandalan, lama kelamaan kontak ini akan hilang, terutama di bawah tekanan mekanis, seperti pada konektor daya laptop.
Kesimpulan
Jangan gunakan paduan Rose untuk papan timah atau untuk bagian solder. Dan jika Anda perlu mensolder beberapa paduan halus dan sangat takut panas berlebih dengan paduan Rose, dapatkan besi solder terpisah atau tip terpisah untuk ini. Alternatif yang layak untuk tinning dengan paduan Rose adalah tinning kimia. Anda hanya perlu menerapkan fluks pada timah "kimia" dan melelehkannya.
Saat komponen tidak dimuat secara mekanis dan Anda tetap menyoldernya dengan paduan Rose (atau seseorang melakukannya sebelum Anda), jangan malas dan tempelkan ke papan dengan perekat yang tidak terlalu kuat (sehingga Anda dapat merobeknya jika perlu) . Dengan melakukan ini, Anda akan mengasuransikannya sampai taraf tertentu dari perpindahan selama pemadatan solder dan menjadikan solder lebih andal. Anda juga dapat berjalan di sekitar lokasi dengan paduan Rose dengan setetes besar solder di ujung lebar besi solder, kemudian lepaskan solder dengan jalinan dan ulangi operasi ini 1-2 kali lebih banyak, tetapi tergantung pada kualitas papan, ada risiko bahwa trek tidak akan berdiri.
PS:Situasi serupa muncul jika Anda tiba-tiba menemukan solder timah-bismut. Solder seperti itu, karena rendah toksik (bismut jauh lebih tidak toksik daripada timbal) dan dapat melebur (Tmelt = 139 ° C), akan menjadi patri bebas timah yang sempurna jika bukan karena pembentukan triple eutektik ketika timah masuk. Misalnya, ketika memperbaiki papan yang disolder oleh solder seperti itu menggunakan solder timah-timah biasa. Namun, solder seperti itu, seperti yang ditunjukkan oleh
Habra_nik , memiliki tingkat popularitas tertentu di Jepang. Jadi, Anda perlu berhati-hati saat memperbaiki elektronik Jepang modern.