Głównym składnikiem aktywnym topnika jest kalafonia, która pod wpływem cyny ulegnie rozkładowi już w temperaturze około 260 stopni Celsjusza, zatem temperatura kąpieli cynowej nie powinna być zbyt wysoka.
Topnik to substancja chemiczna ułatwiająca spawanie. W lutowaniu jest niezastąpionym materiałem pomocniczym i jego rola jest niezwykle istotna.
Rozpuścić warstwę tlenku macierzystego lutu
W atmosferze powierzchnia lutowanego materiału macierzystego jest zawsze pokryta warstwą tlenku, a jej grubość wynosi około 2×10-9～2×10-8m. Podczas spawania warstwa tlenku nieuchronnie zapobiegnie zwilżeniu materiału macierzystego przez lut, a spawanie nie będzie mogło przebiegać normalnie. Dlatego topnik należy nałożyć na powierzchnię materiału macierzystego, aby zredukować tlenek na powierzchni materiału macierzystego, aby osiągnąć cel polegający na wyeliminowaniu warstwy tlenku.
Ponowne utlenianie lutowanego materiału macierzystego
Materiał macierzysty wymaga podgrzania podczas procesu spawania. W wysokich temperaturach powierzchnia metalu przyspiesza utlenianie, więc ciekły topnik pokrywa powierzchnię materiału macierzystego i lutowia, aby zapobiec ich utlenianiu.
Napięcie roztopionego lutowia
Powierzchnia roztopionego lutu ma pewne napięcie, podobnie jak deszcz padający na liść lotosu, który pod wpływem napięcia powierzchniowego cieczy natychmiast skrapla się w okrągłe kropelki. Napięcie powierzchniowe roztopionego lutowia zapobiegnie jego spływaniu na powierzchnię materiału podstawowego, wpływając na normalne zwilżanie. Gdy topnik pokrywa powierzchnię roztopionego lutowia, może zmniejszyć napięcie powierzchniowe ciekłego lutowia i znacznie poprawić wydajność zwilżania.
Chroń materiał bazowy spawania
Oryginalna warstwa zabezpieczająca powierzchnię spawanego materiału uległa zniszczeniu w procesie spawania. Dobry topnik może szybko przywrócić rolę ochrony materiału spawalniczego po spawaniu. Może przyspieszyć przekazywanie ciepła z grotu lutownicy do lutu i powierzchni spawanego przedmiotu; odpowiedni topnik może również sprawić, że połączenia lutowane będą piękne
Posiadanie wydajności
⑴ Topnik powinien mieć odpowiedni aktywny zakres temperatur. Zaczyna działać zanim lut się stopi i odgrywa większą rolę w usuwaniu warstwy tlenku i zmniejszaniu napięcia powierzchniowego ciekłego lutowia podczas procesu lutowania. Temperatura topnienia topnika powinna być niższa niż temperatura topnienia lutu, ale nie powinna się zbytnio różnić.
⑵ Topnik powinien mieć dobrą stabilność termiczną, a ogólna temperatura stabilności termicznej nie powinna być niższa niż 100 ℃.
⑶ Gęstość topnika powinna być mniejsza niż gęstość ciekłego lutowia, tak aby topnik mógł być równomiernie rozprowadzony na powierzchni spawanego metalu, pokrywając lut i powierzchnię spawanego metalu cienką warstwą film, skutecznie izolujący powietrze i sprzyjający zwilżaniu lutu do materiału macierzystego.
⑷ Pozostałości topnika nie powinny być żrące i łatwe do czyszczenia; nie powinien wytrącać toksycznych i szkodliwych gazów; powinien posiadać rezystancję rozpuszczalną w wodzie i rezystancję izolacji spełniającą wymagania przemysłu elektronicznego; nie powinien wchłaniać wilgoci i powodować powstawania pleśni; powinien mieć stabilne właściwości chemiczne i być łatwy w przechowywaniu. [2]
Typy
Topnik można podzielić na topnik do lutowania ręcznego, topnik do lutowania na fali i topnik do stali nierdzewnej, zgodnie z jego funkcją. Pierwsze dwa są znane większości użytkowników. Tutaj wyjaśniamy topnik do stali nierdzewnej, który jest środkiem chemicznym przeznaczonym specjalnie do spawania stali nierdzewnej. Spawanie ogólne może zakończyć jedynie spawanie powierzchni miedzianych lub cynowych, ale topnik ze stali nierdzewnej może zakończyć spawanie miedzi, żelaza, blachy ocynkowanej, niklowania, różnych rodzajów stali nierdzewnej itp.
Istnieje wiele rodzajów topników, które można z grubsza podzielić na trzy grupy: organiczne, nieorganiczne i żywiczne.
Topnik żywiczny jest zwykle ekstrahowany z wydzielin drzew. Jest to produkt naturalny i nie powoduje korozji. Kalafonia jest przedstawicielem tego typu topnika, dlatego nazywana jest również topnikiem kalafonii.
Ponieważ topnik jest zwykle używany w połączeniu z lutem, można go podzielić na topnik miękki i topnik twardy odpowiadający lutowiowi.
Miękkie topniki, takie jak kalafonia, topnik mieszany z kalafonią, pasta lutownicza i kwas solny, są powszechnie stosowane przy montażu i konserwacji produktów elektronicznych. Przy różnych okazjach należy je wybierać w zależności od różnych elementów spawalniczych.
Istnieje wiele rodzajów topników, które ogólnie można podzielić na serie nieorganiczne, serie organiczne i serie żywic. Nieorganiczny strumień szeregowy
Topnik szeregowy nieorganiczny ma silne działanie chemiczne i bardzo dobre właściwości topnika, ale ma duże działanie korozyjne i należy do topnika kwaśnego. Ponieważ rozpuszcza się w wodzie, nazywany jest również topnikiem rozpuszczalnym w wodzie, który obejmuje dwa rodzaje: kwas nieorganiczny i sól nieorganiczną.
Głównymi składnikami topnika zawierającego kwas nieorganiczny są kwas solny, kwas fluorowodorowy itp., a głównymi składnikami topnika zawierającego sól nieorganiczną są chlorek cynku, chlorek amonu itp. Należy je bardzo dokładnie oczyścić bezpośrednio po użyciu, ponieważ wszelkie pozostałości halogenków na spawanych częściach spowoduje poważną korozję. Ten rodzaj topnika jest zwykle używany tylko do spawania produktów nieelektronicznych. Surowo zabrania się stosowania tego typu nieorganicznego topnika szeregowego w montażu sprzętu elektronicznego.
Organiczny
Efekt topnika organicznego topnika szeregowego mieści się pomiędzy efektem szeregowego topnika nieorganicznego i strumienia szeregowego żywicy. Należy również do topników kwaśnych i rozpuszczalnych w wodzie. Topnik rozpuszczalny w wodzie zawierający kwasy organiczne na bazie kwasu mlekowego i kwasu cytrynowego. Ponieważ jego pozostałości po lutowaniu mogą pozostawać na lutowanym przedmiocie przez pewien czas bez poważnej korozji, można go stosować do montażu sprzętu elektronicznego, ale generalnie nie jest stosowany w paście lutowniczej SMT, ponieważ nie ma lepkości topnika kalafonii (co uniemożliwia przemieszczanie się elementów łatki).
Seria żywiczna
Topnik żywiczny jest stosowany w największej proporcji przy spawaniu wyrobów elektronicznych. Ponieważ można go rozpuścić tylko w rozpuszczalnikach organicznych, nazywany jest również topnikiem rozpuszczalnika organicznego, a jego głównym składnikiem jest kalafonia. Kalafonia jest nieaktywna w stanie stałym i aktywna tylko w stanie ciekłym. Jego temperatura topnienia wynosi 127 ℃, a jego aktywność może trwać do 315 ℃. Optymalna temperatura lutowania wynosi 240-250℃, a więc mieści się w zakresie temperatur aktywnych kalafonii, a pozostałości po lutowaniu nie wykazują problemów korozyjnych. Te cechy sprawiają, że kalafonia jest topnikiem niekorozyjnym i jest szeroko stosowana w spawaniu sprzętu elektronicznego.
W zależności od potrzeb topnik kalafonii ma trzy postacie: płynną, pastę i stałą. Topnik stały nadaje się do lutowania, natomiast topnik w postaci płynnej i pasty nadaje się do lutowania na fali.
W rzeczywistym zastosowaniu stwierdzono, że gdy kalafonia jest monomerem, jej aktywność chemiczna jest słaba i często nie wystarcza do wspomagania zwilżania lutowia. Dlatego w celu poprawy jego działania należy dodać niewielką ilość aktywatora. Topniki serii kalafonii dzielą się na cztery typy: kalafonia inaktywowana, kalafonia słabo aktywowana, kalafonia aktywowana i kalafonia superaktywowana w zależności od obecności lub braku aktywatorów i siły działania chemicznego. W amerykańskiej normie MIL nazywa się je R, RMA, RA i RSA, a japońska norma JIS dzieli się na trzy klasy w zależności od zawartości chloru w topniku: AA (mniej niż 0,1% wag.), A (0,1 ~ 0,5% wag. %) i B (0,5 ~ 1,0% wag.).
① Inaktywowana kalafonia (R): Składa się z czystej kalafonii rozpuszczonej w odpowiednim rozpuszczalniku (takim jak alkohol izopropylowy, etanol itp.). Nie ma w nim aktywatora, a możliwość eliminacji warstwy tlenku jest ograniczona, dlatego od spawanych elementów wymagana jest bardzo dobra lutowność. Jest zwykle stosowany w niektórych obwodach, w których ryzyko korozji jest absolutnie niedopuszczalne podczas użytkowania, takich jak wszczepione rozruszniki serca.
② Słabo aktywowana kalafonia (RMA): Aktywatory dodawane do tego typu topnika obejmują kwasy organiczne, takie jak kwas mlekowy, kwas cytrynowy, kwas stearynowy i zasadowe związki organiczne. Po dodaniu tych słabych aktywatorów można przyspieszyć zwilżanie, ale pozostałość na materiale macierzystym nadal nie jest korozyjna. Oprócz niezawodnych produktów lotniczych i kosmicznych lub produktów do montażu powierzchniowego o drobnej podziałce, które wymagają czyszczenia, cywilne produkty konsumenckie (takie jak nagrywarki, telewizory itp.) nie wymagają przeprowadzania procesu czyszczenia. W przypadku stosowania słabo aktywowanej kalafonii obowiązują również rygorystyczne wymagania dotyczące lutowalności spawanych części.
③ Kalafonia aktywowana (RA) i kalafonia superaktywowana (RSA): W aktywowanym topniku kalafonii dodane silne aktywatory obejmują zasadowe związki organiczne, takie jak chlorowodorek aniliny i chlorowodorek hydrazyny. Aktywność tego topnika ulega znacznej poprawie, jednak korozja jonów chlorkowych w pozostałościach po spawaniu staje się problemem, którego nie można ignorować. Dlatego jest na ogół rzadko stosowany w montażu produktów elektronicznych. Wraz z udoskonalaniem aktywatorów opracowano aktywatory, które w temperaturach spawania mogą rozkładać pozostałości na substancje niekorozyjne, z których większość to pochodne związków organicznych.
