了解焊锡和焊剂,以及如何选择焊锡和焊剂

作者 张晓东 来源 《无线电》杂志
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发布时间 2010-12-24

焊接技术是电子爱好者必须掌握的基本技能。电子制作中常用的焊接工具是电烙铁,焊接用料是锡铅合金,另外还有帮助焊接的焊剂。焊接的原理,就是通过加热的电烙铁将固态焊料加热熔化,并借助于焊剂的物理和化学作用,使焊料流入被焊金属之间,在焊接物表面形成不同金属的良好熔合,待冷却后成为牢固可靠的焊接点。如果没有焊料,焊接就无从谈起,而选择良好的焊料是确保焊接质量的前提。

许多初学者对焊料的成分及特性等了解甚少,直接影响了焊接技能的熟练掌握。为此,下面对常用焊料及配合使用的焊剂等进行简单介绍,让读者明白基本的焊接原理、常用焊料和焊剂的正确选用等,做到心中有数,尽快在实际操作中提高自己的焊接水平。

最常用的焊料——焊锡。

最常用的焊料见图1,它是由锡和铅两种金属按照一定比例熔合而成的锡铅合金,其中锡为主料,因此通常称这种焊料为焊锡。纯锡(Sn)为银白色,有光泽,富有延展性,在空气中不易氧化,它的熔点为232℃。锡能与大多数金属熔融而形成合金。但纯锡材料呈脆性,为增加焊料的柔韧性并降低焊料的熔化温度,必须用另一种金属与锡熔合,以缓和锡的性能。铅就是一种很不错的配料,纯铅(Pb)为青灰色,质软而重,有延展性,但容易氧化,有毒性,它的熔点为327℃。当锡和铅按比例熔合后,就构成了我们

焊锡

图1 常用焊锡实物图

最常用的锡铅合金焊料——焊锡,此时熔点温度变低,使用方便,并能与大多数金属结合;具有价格低、导电性能好和连接电子元器件可靠等特点。

1. 焊锡的焊接原理

焊接是一个比较复杂的物理、化学过程,当用焊锡焊接金属铜时,随着电烙铁的加热和焊剂的帮助,焊锡先对焊接表面产生润湿,并逐渐向金属铜扩散,在焊锡与金属铜的接触面形成附着层,冷却后即形成牢固可靠的焊接点。其过程可分为以下三步:

第一步,润湿。润湿过程是指已经熔化了的焊锡借助毛细管力沿着被焊金属表面细微的凹凸和结晶的间隙向四周漫流,从而在被焊金属表面形成附着层,使焊锡与被焊接金属的原子相互接近,达到原子引力起作用的距离。引起润湿的环境条件是:被焊金属的表面必须清洁,不能有氧化物或污染物。读者不妨通过形象比喻来理解润湿,我们把水滴到荷花叶上形成水珠,就是水不能润湿荷花;而把水滴到毛巾上,水就渗透到毛巾里面去了,这就是说水能润湿毛巾。

第二步,扩散。伴随着润湿的进行,焊锡与被焊接金属原子间的相互扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动状态,一旦温度升高,原子活动加剧,就会使熔化的焊锡与被焊接金属中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵,而原子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。

第三步,冶金结合。由于焊锡与被焊金属相互扩散,在接触面之间就形成了一个中间层——金属化合物。可见要获得良好的焊点,被焊金属与焊锡之间必须形成金属化合物,从而使焊接点达到牢固的冶金结合状态。综上所述,某种金属是否能够焊接,是否容易焊接,取决于两个因素:一是所用焊料是否能与焊件形成化合物;二是要有除去接头上污锈的焊剂。焊接时,焊锡能与大多数金属(如金、银、铜、铁、锌等)反应生成一种相当硬而脆的金属化合物,这种化合物就是焊料与焊件结合的粘合剂,但有些金属(如钛、硅、铬等)不能与焊锡反应,因而焊接这些金属时就不能采用焊锡这种焊料。

2. 焊锡成分与熔点的关系

焊锡中锡和铅的比例不同,其熔点和焊接时所需要的温度也不同,但它的熔点始终低于组成合金的任一种成分的熔点。对于不同的焊接件,需要选用不同熔点的焊锡和采用不同的。

由表可知,焊锡的锡含量一般保持在20%~63%。如果焊锡中锡的含量高于63%,则不仅焊料的价格上升、熔点增大,而且焊接强度降低;但锡含量也不能太低,当锡含量小于20%时,焊接强度减弱,接头发脆,焊接性能变差。

焊接电子线路,为了避免焊接时高温对电子元器件和电路板等所造成的损害,锡和铅是按锡占63%、铅占37%来配比的,以获得183℃的最低熔点和足够的可焊性。目前,市售的各种焊锡中,有些还加入了少量的其他金属,以进一步改善焊接性能,增强焊锡的坚固性等。

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