Fluxurile de lipit-fără plumb-conțin de obicei colofoniu, acizi organici (succinic, adipic, glutaric) și activatori de halogenuri (amine, bromuri)-sunt agresivi pentru PFA la temperaturi de lipit (250–350 de grade ). Reziduurile de flux de pe teaca de încălzire PFA provoacă crăparea suprafeței, umflarea și permeația accelerată. Tratamentul post-întărire (recoacere termică) a încălzitoarelor PFA-de obicei la 200 de grade timp de 4–8 ore-crește cristalinitatea de la 40–45% la 55–60%. Cristalinitatea mai mare reduce volumul amorf disponibil pentru absorbția fluxului și atacul chimic. PFA recoaptă prezintă o rezistență cu 40-60% mai bună la atacul fluxului fără plumb decât PFA necoacet, măsurată prin creșterea durității suprafeței și timpul de inițiere a fisurilor. Recoacerea ameliorează, de asemenea, tensiunile reziduale de fabricație care exacerbează fisurarea prin stres de mediu (ESC). Pentru cuptoarele de lipit prin val sau reflow în care încălzitoarele PFA intră în contact cu vaporii de flux, specificarea PFA recoaptă prelungește durata de viață a încălzitorului cu 2–3 ori.
Mecanismul de atac al fluxului și beneficiul de recoacere
Fluxurile-fără plumb sunt mai agresive decât fluxurile tradiționale pe bază de-plumb datorită temperaturilor de lipire mai ridicate (260 de grade față de. 220 grade ) și acizilor organici mai activi. La 260 de grade, vaporii de flux se condensează pe suprafețe mai reci, cum ar fi încălzitoarele PFA. Acizii organici difuzează în regiuni amorfe ale PFA, provocând umflare (creștere de volum cu 2-5%) și plastificare. Activatorii de halogenuri catalizează scindarea lanțului, reducând greutatea moleculară. Rezultatul: suprafața devine lipicioasă, apoi se dezvoltă crăpături fine, apoi vezicule. Cristalinitatea PFA este bariera primară: regiunile cristaline sunt impermeabile la moleculele de flux; numai regiunile amorfe permit difuzia. Creșterea cristalinității de la 45% la 60% reduce volumul amorf cu 27%, reducând proporțional absorbția fluxului.
Recoacere post-întărire la 200 de grade (sub punctul de topire al PFA de 305 de grade) reorganizează lanțurile amorfe în lamele cristaline. Procesul crește cristalite existente și creează altele noi. Creșterea cristalinității este permanentă, cu excepția cazului în care PFA este retopit. Recoacerea reduce, de asemenea, stresul rezidual (a se vedea articolul #41), ceea ce scade susceptibilitatea la fisurarea prin stres ambiental. O suprafață de PFA tensionată crapă mai ușor în prezența fluxului; PFA eliberat-de stres rezistă la inițierea fisurilor.
Rezistență comparativă la atacul cu flux fără plumb-
| Stare PFA | cristalinitate (%) | Stresul rezidual (MPa) | Timp până la fisurarea suprafeței la 260 de grade de vapori (ore) | Umflare după 100 de ore (%) | Creșterea durității după 100 de ore (Shore D) |
|---|---|---|---|---|---|
| Necoace (ca-extrudat) | 42–46 | 4–6 | 50–100 | 3–5 | +8–12 |
| Recoacet (200 de grade, 4 ore) | 52–56 | 2–3 | 120–200 | 1.5–2.5 | +4–6 |
| Recoacet (200 de grade, 8 ore) | 56–60 | 1–2 | 200–300 | 1–2 | +2–4 |
| Recoacet (220 de grade, 4 ore) | 58–62 | 1–2 | 250–350 | 1–2 | +2–4 (risc degradarea) |
| Rășină de-cristalinitate ridicată (specialitate) + recoaptă | 60–65 | 1–2 | 300–500 | <1 | +1–2 |
| Rășină necoaptă, cu{0}}înaltă cristalinitate | 55–58 | 4–5 | 150–250 | 1.5–2.5 | +3–5 |
Metodologia de testare a rezistenței la flux
Pentru a califica încălzitoarele PFA pentru serviciul de lipire-fără plumb, utilizați următorul test:
Expuneți probele de PFA la vapori de flux la 260 de grade timp de 100 de ore. Utilizați un flux standard fără-curat (de exemplu, Kester 951 sau Alpha OM-340) într-un vas sigilat cu probe de PFA suspendate deasupra fluxului lichid. Menține 260 de grade ± 5 grade.
Scoateți mostre și măsurați:
Duritatea suprafeței (Shore D) - ar trebui să crească<5 units
Modificarea greutății - ar trebui să fie<0.5% (swelling or extraction)
Inspecție vizuală sub mărire de 20× - fără fisuri, vezicule sau aderență
Efectuați un test de îndoire (180 de grade în jur de 10 mm dorn) - eșantioanele recoapte trebuie să se îndoaie fără crăpare; probele necoapte pot prezenta microfisuri.
Pentru specificațiile de achiziție, solicitați „Încălzitorul PFA va fi recoacet la 200 de grade timp de minim 4 ore după extrudare, cu o creștere certificată a cristalinității de minim 10 puncte procentuale”. Solicitați date DSC (calorimetrie cu scanare diferențială) care arată cristalinitatea înainte și după recoacere.
Experiență de teren în lipirea prin valuri
O fabrică de asamblare PCB a folosit încălzitoare PFA în mașini de lipit prin valuri pentru a menține temperatura fluxului la 260 de grade. Încălzitoarele PFA standard (nerecoase) s-au defectat la fiecare 6-9 luni din cauza fisurilor de suprafață induse de flux-. Instalația a trecut la încălzitoare PFA post-întărite (recoace) de la același producător. Încălzitoarele recoapte au durat 18–24 luni-2,5–3x mai mult. Costul suplimentar (prima de 15–20%) a fost recuperat în decurs de 6 luni prin reducerea forței de muncă de înlocuire și a timpului de nefuncționare. Instalația specifică acum recoacere pentru toate încălzitoarele PFA în serviciu cu flux.
Limitări și când recoacerea nu este suficientă
Recoacerea îmbunătățește rezistența la flux, dar nu face PFA impermeabil. Pentru expunerea continuă la flux de lichid (imersie) la 260 de grade, nu este potrivit niciun fluoropolimer-utilizați încălzitoare din ceramică sau titan. Recoacerea este eficientă pentru expunerea la vapori și contactul intermitent cu lichidul. Pentru fluxurile de halogenuri agresive (conținut ridicat de bromură), chiar și PFA recoaptă poate eșua în 500 de ore. În astfel de cazuri, utilizați un încălzitor metalic acoperit cu PFA-(unde metalul oferă protecție de rezervă) sau un încălzitor din cuarț cu fitinguri PFA.
Recoacerea are, de asemenea, un schimb-: cristalinitatea crescută reduce flexibilitatea și rezistența la impact (alungirea la rupere scade de la 300% la 200–250%). Pentru încălzitoarele supuse șocurilor mecanice (baghete portabile, service pe teren), poate fi preferat PFA necoace, în ciuda rezistenței mai mici la flux.
Concluzie: recoacerea crește rezistența la flux cu 2-3×
Recoacere termică post-întărire a încălzitoarelor PFA (200 grade , 4–8 ore) mărește cristalinitatea de la 40–45% la 55–60%, reducând volumul amorf cu 25–30%. Cristalinitatea mai mare îmbunătățește rezistența la atacul fluxului de lipire fără plumb de 2-3 ori, prelungind timpul până la fisurarea suprafeței de la 50-100 de ore la 200-300 de ore în cazul expunerii la vapori. De asemenea, recoacerea ameliorează stresul rezidual, reducând susceptibilitatea la fisurarea la stresul mediului. Pentru lipirea prin val, cuptoare de reflux sau orice aplicație în care PFA intră în contact cu vaporii de flux la 250-300 de grade, specificați PFA recoaptă. Prima de cost este justificată de o durată de viață mai lungă și de timpi de nefuncționare redusi. Când chiar și PFA recoaptă se defectează prematur, schimbați materialul de încălzire. Dar pentru majoritatea serviciilor de flux, recoacere face diferența între înlocuirea trimestrială și cea anuală. Coaceți-l sau curățați-vă bugetul de întreținere. Alegerea este a ta.
