这种设备属离线分离处理,由于利用的是物理分离法,已氧化的锡渣SnO2是不可能被还原出锡Sn的, 我们看到所谓还原出来的锡,只不过是在打牢锡渣时混杂在其中的纯锡而已,高温、加压及还原机在工作状况下的摩擦,反而会将在打牢锡渣时混杂在其中的纯锡再度氧化;氧化物按分配定律可部分溶解于熔融的液态焊料, 同时由于溶差关系使金属氧化物向内部扩散,内部金属含氧逐步增多而使焊料质量变差,大多数焊料生产厂家都采用加入P元素来改善其抗氧化性能,经过高温分离(或称还原)出来的合金焊料中的抗氧化元素早已消耗完毕,因此这种方法处理出来的焊料非常容易氧化,且氧化渣较多;占用空间、需专人操作、耗电、噪音大,打捞、运输、储存、还原过程复杂,增加管理成本 。在还原率本身就不高的情况下,减去设备占用空间的租金+储存空间的租金+员工工资+电费+设备投资等,还不如直接与厂家兑换锡条!由于易造成二次污染,又要消耗电能,在电力供应本身就很紧张的情况下,使用此类设备的可行性也将遭到质疑!
以上几种出方法都是采用物理分离的原理将混合在氧化渣中的纯锡Sn分离出来,虽可在一定程度上减少氧化锡渣的产生,但已氧化的SnO2根本无法用此方法还原出锡Sn来,且经过高温加热分理出的锡更容易氧化,产生更多的氧化锡渣,去除相关的成本后,根本就达不到节约成本的目的!因此,大多数电子制造企业都在寻求一种既可抗氧化又可将SnO2还原成Sn的化学产品 。
4〉抗氧化焊料的使用
日本学者Tadashi Takemoto〈3〉等人向焊料中加入P和Ge元素进行研究,试验用合金焊料为SnAg和SnAgCu,具体化学成分见表三 。设备为可容纳15KG的小波峰锡炉,试验温度为250℃ 。通过实验得到:氧化渣的重量随时间线性增加;添加少量的Ge和P可有效降低氧化渣的重量,其中P的加入可使氧化渣的重量降低到原来的50%左右;对氧化渣进行化学分析表明,在氧化渣含有的微量元素中Ge是添加含量2-9%,磷是4.5倍多 。氧化渣中的主要成分是SnO,氧含量为5at%左右,90%的氧化渣是由金属组成的 。
表三 各种焊料合金的化学成分
成分
简写
元素质量百分比(%)
Ag
Cu
P
Ge
其他
Sn
SnAg3.5
SA
3.56
Bal
SnAg3.5P0.003
SA30P
3.48
0.00325
Bal
SnAg3.5P0.006
SA60P
3.50
0.006
Bal
SnAg3.5P0.01
SA100P
3.48
0.0092
Bal
SnAg3.5Ge0.05
SA5Ge
3.50
0.050
Bal
SnAg3.5Ge0.1
SA10Ge
3.51
0.090
Bal
SnAg3.5Cu0.7
SA7C
3.48
0.71
Bal
SnAg3.0Cu0.5
SA5C
3.04
0.53
Bal
SnAg3.0Cu0.5P0.004
SA5C40P
3.03
0.5
0.004
Bal
SnAg3.5Cu0.7Ge0.05
SA7C5G
3.51
0.67
0.049
Bal
SnAg3.5Cu3.50.7Ge0.1
SA7C10G
3.5
0.68
0.1
Bal
SnCu0.5Ag0.3
SCA
0.34
0.49
Bal
SnCu0.5Ag0.3P0.004
SCA40P
0.34
0.49
0.004
Bal
国内学者也都研究并提出了通过在各种不同合金无铅料焊料中分别添加诸如TI、 Ga、 Re、 Sb、 In、 Ni等各种微量元素,以减少氧化渣的产生,都收到一定的效果 。目前国内波峰焊行业所用的无铅焊料主要是SnCu和SnAgCu,大多数焊料生产厂家都采用加入P元素来改善其抗氧化性能,但抗氧化效果都会随时间的延长、微量元素的消耗而逐步失效 。因此有了抗氧化还原剂的出现!
锡渣还原剂(粉)的研究与应用
氧化渣的产生与熔融焊料流动行为有很大关系,流体越不稳定、扰度越大就越容易吸氧而使氧化渣大量增加,到目前为止,波峰焊接过程焊料氧化渣混合物的形成机理还不够明确,对于使用波峰焊的电子生产企业来说,最好选择喷流系统设计合理、产生氧化渣较少、捞取氧化渣方便的波峰焊设备,再配合性价比高的抗氧化还原剂,以最终减少因氧化渣(SnO2)带来的浪费,从而获得更高的经济效益 。
由于无铅焊料中的抗氧化微量元素倾向于向熔融焊料表面凝聚并优先于Sn元素与空气中的氧结合,微量元素很快被消耗掉,焊料也就失去抗氧化的效果;流体的不稳定性及瀑布效应,及熔融焊料的翻滚造成的吸氧现象;氧化物按分配定律可部分溶解于熔融的液态焊料,同时由于溶差关系使金属氧化物向内部扩散,种种原因使焊料合金内部的含氧逐步增多;因此在熔融的焊料炉内添加一种抗氧化还原剂,使产生的氧化锡渣立即被还原而无法堆积,同时有效阻止氧化渣的进一步产生,是目前最切实可行的有效措施;因此国内外商家先后推出了锡渣(焊料氧化渣即SnO2工业中又成为锡渣)抗氧化还原剂(粉) 。
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