Může dodatečné-vytvrzování ohřívače PFA zlepšit jeho odolnost vůči tavidlům pro pájení bez olova?

Bezolovnatá-tavidla pro pájení (která obvykle obsahují kalafunu, organické kyseliny (jantarová, adipová, glutarová) a halogenidové aktivátory (aminy, bromidy)) jsou korozivní pro PFA při teplotách pájení (250–350 stupňů). Zbytky tavidla na pláštích ohřívačů PFA podporují praskání povrchu, bobtnání a rychlé pronikání. Tepelné žíhání (po{5}}vytvrzení) ohřívačů PFA-obvykle 200 stupňů po dobu 4–8 hodin-zvyšuje krystalinitu ze 40–45 % na 55–60 %. Čím vyšší je krystalinita, tím nižší je amorfní objem dostupný pro absorpci toku a chemický útok. Žíhaný PFA je o 40-60 % odolnější vůči náporu bezolovnatého tavidla než nežíhaný PFA, jak ukazuje zvýšení povrchové tvrdosti a doba iniciace lomu. Žíhání odstraňuje zbytková výrobní napětí, která zhoršují praskání způsobené environmentálním stresem (ESC). U pecí pro pájení vlnou nebo přetavovací pece s ohřívači PFA vystavenými výparům tavidla může specifikace žíhaného PFA prodloužit životnost ohřívače 2–3x.

Mechanismus působení toku a výhoda žíhání
Tavidla bez olova jsou agresivnější než typická tavidla na bázi olova kvůli vyšším teplotám pájení (260 stupňů vs . 220 stupňů) a aktivnějším organickým kyselinám. Při 260 stupních páry tavidla kondenzují na chladnějších površích, jako jsou ohřívače PFA. Organické kyseliny pronikají do amorfních oblastí PFA a způsobují bobtnání (zvýšení objemu o 2-5 %) a plastifikaci. Halogenidové aktivátory katalyzují štěpení řetězce a molekulová hmotnost je snížena. Výsledek: Povrch se lepí, pak se na něm objevují malé praskliny a pak puchýře. Hlavní bariérou je krystalinita PFA. Krystalické domény jsou neprostupné pro tok molekul, pouze amorfní domény umožňují difúzi. Absorpce toku se sníží odpovídajícím způsobem se snížením amorfního objemu o 27 % a krystalinita se zvýší ze 45 % na 60 %.

Žíhání po vytvrzení při 200 C (pod teplotou tání PFA 305 C) reorganizuje amorfní řetězce na krystalické lamely. Rozšiřuje současné krystality a tvoří nové. Nárůst krystalinity je trvalý, pokud není PFA přetavena. Žíhání také minimalizuje zbytkové napětí (viz článek č. 41), díky čemuž je materiál méně náchylný k praskání způsobenému namáháním. Tavidlo snižuje koncentraci napětí na namáhaném povrchu PFA. Odlehčení pnutí zvyšuje odolnost proti tvorbě trhlin v PFA.

Porovnání odolnosti proti útokům bez olova-
Krystalinita (%) Stav PFARzbytkové napětí (MPa) Čas do povrchového praskání při 260 stupních proudění páry (h) Bobtnání po 100 h (%) Nárůst tvrdosti po 100 h (Shore D)
Nežíhané (jako-extrudované) 42 až 46 4 až 6 50 až 100 3 až 5 +8 až 12
Žíhané (200 stupňů, 4 hodiny) 52-56 2-3 120-200 1.5-2.5 +4-6
Žíhané (200 stupňů, 8 hodin) 56–60 1–2 200–300 1–2 +2–4
Žíhané (220 stupňů, 4 hodiny) 58–62 1–2 250–350 1–2 +2–4 (riziko degradace)
Pryskyřice s vysokou krystalinitou (specialita) + žíhaná 60 – 65 1 – 2 300 – 500 1 +1 – 2
Pryskyřice, vysoká krystalinita, nežíhaná 55–58 4–5 150–250 1.5–2.5 +3–5 Metodika testování odolnosti vůči tavidlům
Pomocí následujícího testu můžete ohřívače PFA kvalifikovat pro službu -bezolovnatého pájení:

Vzorky PFA vystavte na 100 hodin 260 stupňům toku páry. Například pomocí konvenčního nečistého tavidla (např. Kester 951 nebo Alpha OM-340) v utěsněné nádrži se vzorky PFA zavěšenými nad kapalným tokem. Držte v úhlu 260 stupňů ± 5 stupňů.

Vzorky ven. Změřte .

Tvrdost povrchu (Shore D) by se měla zvýšit<5 units

Změna hmotnosti -<0.5% (swelling or extraction)

Vizuální kontrola pod 20× zvětšením - žádné praskliny, puchýře, lepkavost.

Zkouška ohybem (180 stupňů kolem 10 mm trnu) Žíhané vzorky by se měly ohýbat bez praskání, nevyžíhané vzorky mohou odhalit mikrotrhliny.

Specifikace zakázky vyžaduje: "Ohřívač PFA musí být žíhán při 200 stupních po dobu min 4 hodin po vytlačení, s certifikovaným zvýšením krystalinity min. 10 procentních bodů." Vyžádejte si data DSC k označení krystalinity před a po žíhání.

Zkušenosti s polem pájení vlnou
Zařízení pro montáž desek plošných spojů využívalo ve svých vlnových pájecích strojích ohřívače PFA, aby udržely tavidlo na teplotě 260 stupňů. Standardní (nežíhané) ohřívače PFA selhaly každých 6-9 měsíců v důsledku praskání povrchu způsobeného tavidlem. Závod se změnil na dodatečně vytvrzené (žíhané) ohřívače PFA od stejného výrobce. Žíhané ohřívače vydržely 18–24 měsíců, 2,5–3× déle. Zvýšené náklady (15-20% prémie) byly splaceny do 6 měsíců s nižší pracností a prostoji. Zařízení nyní vyžaduje žíhání pro všechny ohřívače PFA v provozu tavidla.

Omezení a kdy žíhání nestačí
Žíhání zvyšuje odolnost vůči toku, ale není imunní vůči PFA. Žádný fluoropolymer není přijatelný pro kontinuální vystavení tekutému toku (ponoření) při 260 stupních, použijte keramické nebo titanové ohřívače. Žíhání je dobré pro vystavení výparům a přerušovaný kontakt s kapalinou. Dokonce i žíhaný PFA může selhat za méně než 500 hodin pro silné halogenidové toky (vysoká koncentrace bromidu). Za těchto okolností použijte kovový ohřívač potažený PFA (kov poskytuje zpět{6}}ochranu) nebo křemenný ohřívač s armaturami PFA.

Ale žíhání má také{0}}výhru. Vyšší krystalinita znamená menší pružnost a odolnost proti nárazu (prodloužení při přetržení klesá z 300 % na 200-250 %). Z hlediska odolnosti vůči tavidlu není nežíhaný PFA tak dobrý, ale pro topná tělesa, mechanické rázy (obsluha v terénu, přenosné hůlky), je lepší nežíhaný PFA.

Závěr: 2-3× větší odpor tavidla po žíhání.
Tepelné žíhání ohřívačů PFA po vytvrzení (200 stupňů, 4-8 h) zvyšuje krystalinitu ze 40-45 % na 55-60 %, tj. amorfní objem se zmenší o 25-30 %. Zvýšená krystalinita zvyšuje odolnost proti napadení bezolovnatým pájecím tavidlem 2-3X. Doba do popraskání povrchu se zvyšuje z 50-100 hodin na 200-300 hodin při vystavení výparům. Žíhání také snižuje zbytkové pnutí, což snižuje náchylnost k praskání vlivem okolního prostředí. Pro pájení vlnou, přetavovací pece nebo jakoukoli aplikaci, kde je PFA vystavena výparům tavidla při 250-300 stupních, specifikujte žíhaný PFA. Přidané náklady jsou odůvodněny delší životností a kratšími prostoji. Když i žíhaný PFA předčasně selže. Vyměňte materiál ohřívače. Ale u většiny služeb tavidla je rozdíl mezi čtvrtletní a roční výměnou způsoben žíháním. Vyžíhejte to. Nebo žíhejte svůj rozpočet na údržbu. Vaše možnost.