Há muito tempo, quando eu era estudante e minerava componentes de rádio principalmente de várias placas de circuito lançadas no aterro, notei um fenômeno incomum no processo de soldar outra placa de circuito: algumas soldas caíram instantaneamente da folha, vale a pena cutucá-las com um ferro de solda. A área de contato permaneceu livre de solda, lisa e enlatada em prata, e uma gota de solda na saída da peça tinha a mesma base plana brilhante abaixo.
Notei e esqueci por enquanto. E no ano anterior, participando de uma expedição científica ao Ártico, encontrei inesperadamente uma falha inesperada do dispositivo com o qual estava trabalhando. O dispositivo foi feito em casa - outras pessoas o fizeram, mas, felizmente, eles me forneceram o circuito e toda a documentação que eu levei comigo, para o caso do ferro de soldar e dos dispositivos necessários. Não tivemos que procurar um mau funcionamento por um longo tempo: dentro do gabinete havia um estabilizador integrado de 5V no pacote D-Pak, que simplesmente caiu do papel. As almofadas e a “barriga” do estabilizador tinham as mesmas belas superfícies brilhantes.
O último caso foi com um laptop antigo, que, de acordo com o ex-proprietário, trocou o conector de alimentação em um porão por mil rublos depois que o antigo parou de entrar em contato. Com o tempo, houve um problema com o contato neste conector novamente e, quando descobri que o conector estava simplesmente com uma solda muito ruim e que estava travado na placa, peguei e soldei o conector como deveria. Mas o tempo passou e a falha retornou.
Como você deve ter adivinhado, a razão para todos esses fenômenos é a mesma e é mencionada no título do artigo e mostrada no KDPV. Mas de onde ele veio em placas e até em um laptop?
Nos dois primeiros casos, a falha foi a proposta de outra pessoa, que em algum momento se tornou quase a maneira geralmente aceita de estanhar placas de circuito impresso para radioamadores e, aparentemente, também entrou em produção. Joguei uma prancha em uma mistura de água, glicerina e ácido cítrico, aquecida a cem graus, joguei alguns grânulos da liga Rose lá, dispersei a liga derretida com uma espátula de borracha - e agora os caminhos lindamente enlatados e facilmente soldados estão prontos. E o laptop, como lembramos, foi visitado por reparadores não oficiais, que têm um truque fofo - como soldar soldados em polígonos maciços de placas e até mesmo solda sem chumbo e ferro de solda frágil. Para isso, a mesma liga é usada para a Rose, que, fundida com um cabo apertado, a derrete rapidamente e facilita a desmontagem do conector sem "apagar" tudo o que está na placa e sem descascar o cobre da placa de circuito impresso. Nos três casos, a liga Rose, misturada à solda, reduziu drasticamente seu ponto de fusão, o que causou problemas.
Parece que uma pequena liga Rose não deve alterar muito as propriedades da solda. Mas isso não é verdade. Por que - vamos lembrar que a liga Rose é uma eutética tripla no sistema estanho-chumbo-bismuto.
Fale sobre eutética
Vejamos o diagrama de fases de um sistema de dois componentes com solubilidade ilimitada no estado líquido e solubilidade insignificante no sólido. A composição da liga é plotada no eixo horizontal e a temperatura no eixo vertical. E as linhas nele são as dependências das temperaturas do início da fusão (solidus - ADCB) e do fim da fusão (liquidus - AEB). Ainda existem dois ramos que separam as regiões de uma solução sólida homogênea da região de duas fases, mas elas não nos interessam agora. Na região entre solidus e liquidus, temos um sistema de duas fases de fusão e fase sólida.
O ponto E é especial, pois o solidus e o liquidus se tocam: uma liga dessa composição é a mais fusível e derrete imediatamente, como um metal puro. Isso é eutético. Uma boa solda geralmente é eutética e é exatamente isso que é o POS-61 ou POS-63.
E se a composição da liga não corresponder à eutética? Você já teve que soldar a solda POS-40, que geralmente era vendida nas residências soviéticas como uma barra grossa? Sob a picada de um ferro de solda, ele primeiro se transforma em uma espécie de mingau e depois derrete completamente. Endurece na ordem inversa, primeiro se transformando em uma bagunça e, finalmente, solidificando-se.
E se pegarmos a lata e adicionarmos apenas 5% de chumbo? Será absolutamente o mesmo, somente entre solidus e liquidus o “mingau” será praticamente sólido. Mas frágil, já que a fase líquida preencherá finas camadas entre os cristais.
E agora observe que a linha solidus é horizontal. Isso significa que a fusão de qualquer liga de estanho e chumbo (na faixa de composição de 2,6 a 80,5% de chumbo) começará na
mesma temperatura , independentemente de sua composição. À mesma temperatura, a solidificação terminará e, a propósito, a composição dessas últimas gotas do fundido é igual à composição da eutética.
Agora adicione as pernas de bismuto
E se você adicionar um terceiro componente, que também se dissolve livremente no estado líquido, mas não se dissolve em um sólido ... Aqui precisamos considerar um sistema de três componentes.
Em geral, esse sistema se comporta de maneira semelhante a um de dois componentes. Aqui também existe uma composição de três componentes, onde as temperaturas do solidus e liquidus são iguais. E seu ponto de fusão é ainda mais baixo do que a temperatura da dupla eutética em cada um dos três sistemas binários que compõem o triplo.
Esta figura mostra um líquido que se transformou de uma linha em uma superfície. E solidus ... Solidus é um plano horizontal para quase todo o triângulo (exceto para o ângulo de ataque - existe uma fase intermetálica). Para o sistema chumbo-estanho-bismuto, sua posição corresponde a uma temperatura constante de 96 ° C, a temperatura de fusão da liga Rose.
Portanto, se adicionarmos um pouco de bismuto à liga de estanho-chumbo, obteremos uma liga que começa a derreter a 96 ° C.
É verdade que o bismuto é visivelmente solúvel em estanho e principalmente em chumbo. Por esse motivo, o plano solidus se afasta da borda do triângulo - a seção de chumbo-estanho. É aproximadamente 15% de bismuto da eutética do chumbo-estanho, “dobrando” para cima quando se aproxima da borda. Portanto, a quantidade de liga de Rosa que levará a problemas não é infinitamente pequena, mas cerca de 10 a 20%. Mas, infelizmente, isso é apenas em condições ideais. Em reais e menos danos. A razão para isso é que a solda é um processo rápido.
Fator cinético
Cinética é uma seção de química dedicada à taxa de processos químicos. A solda é um processo rápido e curto; o ponto de solda aquece rapidamente antes que a solda derreta e esfrie rapidamente. O que isso leva a?
Imagine um bloco de contato em uma placa estanhada com uma liga Rose (especificamente ou depois que ela foi usada para soldar uma peça defeituosa). Eles soldaram a almofada de contato e removeram o ferro de soldar. A solda está congelada. Tempo de solda - segundos. Durante esse período, a solda e a liga Rose não terão tempo para se misturar, principalmente se o elemento SMD for soldado e a mistura for impedida pelo estreito espaço entre o contato e o contato. Como resultado, no lugar da antiga liga Rose na almofada de contato, é obtida uma camada de uma camada enriquecida com bismuto, que começa a derreter a uma temperatura de 96 ° C, mesmo se a quantidade total de junção contaminante do bismuto parecer insuficiente. É por isso que os detalhes caíram de um leve toque com um ferro de soldar e, portanto, um "espelho" foi formado.
O azul nesta figura mostra a liga Rose e a solda cinza. À esquerda - antes e à direita - após a solda.
O que ameaça?
Quando a peça de aquecimento é soldada com a liga Rose, o resultado é claro: a peça simplesmente cai. Em temperaturas acima de 96 ° C, os grãos de solda cristalinos são separados por camadas líquidas e sua resistência é semelhante à da areia úmida. Parece que se a peça não esquentar, não há nada a temer? Mas aqui entra em cena o fator que passa bastante tempo desde o momento da solda até o momento da solidificação final. E neste momento, o menor esforço na junção o destruirá, surgirão rachaduras. Acontece uma espécie de "solda falsa": tudo parece estar soldado, há contato - mas não há confiabilidade, com o tempo esse contato desaparecerá, especialmente sob tensões mecânicas, como no conector de energia de um laptop.
Conclusões
Não use a liga Rose em placas de estanho ou em peças de solda. E se você precisar soldar algumas ligas delicadas e com muito medo de superaquecer com uma liga Rose, compre um ferro de solda separado ou uma ponta separada para isso. Uma alternativa digna ao estanho com uma liga de Rose é o estanho químico. Só é necessário aplicar fluxo à lata "química" e derretê-la.
Quando a peça não estiver carregada mecanicamente e você a soldou com uma liga Rose (ou alguém a fez antes de você), não seja preguiçoso e cole-o na placa com algum adesivo não muito forte (para que você possa rasgá-lo se necessário) . Ao fazer isso, você assegurará, em certa medida, o deslocamento durante a solidificação da solda e tornará a soldagem mais confiável. Você também pode percorrer os locais com a liga Rose com uma grande gota de solda em uma ponta larga do ferro de solda, remover a solda com uma trança e repetir esta operação mais uma ou duas vezes, mas, dependendo da qualidade da placa, existe o risco de que as esteiras não permaneçam.
PS:Uma situação semelhante ocorre se você de repente se deparar com solda de estanho-bismuto. Tal solda, sendo pouco tóxica (bismuto é muito menos tóxico que o chumbo) e fusível (Tmelt = 139 ° C), seria uma excelente solda sem chumbo se não fosse a formação de uma eutética tripla quando o chumbo entra. Por exemplo, ao reparar uma placa soldada por essa solda usando solda de estanho-chumbo comum. No entanto, essa solda, como indicado por
Habra_nik , tem um certo nível de popularidade no Japão. Portanto, você precisa ter cuidado ao reparar os eletrônicos japoneses modernos.