O elemento Sb exerce uma influência pronunciada no desempenho da barra de solda porque o antimônio forma fases intermetálicas estáveis com o estanho, modifica a coesão dos limites dos grãos e suprime o espessamento excessivo da camada intermetálica nas interfaces metálicas durante a soldagem e o subsequente envelhecimento térmico; quando o conteúdo de Sb aumenta de 3,5% em peso para 6,0% em peso em sistemas binários Sn – Sb, a temperatura solidus aumenta em 2,7 ° C enquanto o liquidus permanece quase inalterado, resultando em uma faixa pastosa mais estreita que melhora a definição de impressão, mas também aumenta o risco de solidificação prematura na impressão de estêncil de passo fino.
A adição de Sb aumenta a resistência à tração e a resistência à fluência devido ao fortalecimento da solução e ao endurecimento por dispersão dos precipitados de SnSb, mas o Sb excessivo Além de 7,0% em peso induz fragilidade porque os dendritos primários grosseiros de SnSb nucleam preferencialmente durante o resfriamento lento, criando locais de concentração de tensão que iniciam microfissuras sob choque mecânico ou ciclo térmico; este efeito torna-se especialmente severo quando as barras de solda são fundidas usando tempos de permanência de forno não controlados acima de 30 minutos, onde a segregação localizada leva a zonas ricas em Sb excedendo 9,2% em peso perto das superfícies dos lingotes.
A consistência da barra de solda depende muito da uniformidade de distribuição Sb em toda a seção transversal, e a variação entre lotes superior a ± 0,15% em peso desencadeia um desvio mensurável na molhabilidade da soldagem por onda, evidenciado pelo aumento do ângulo de contato de 28° a 39° em cupons de teste de cobre revestidos com OSP após 3 segundos de imersão a 255°C; tal inconsistência decorre não apenas da pureza da matéria-prima, mas também do acúmulo de resíduos no cadinho durante a refusão contínua, onde o SbO₂ oxidado se acumula na superfície fundida e esgota o ativo Sb disponível para a liga.
Durante o reFluxo, Sb retarda a cinética de crescimento de Cu ₆ Sn ₅ na interface solda-cobre, substituindo-o na rede cristalina e diminuindo a energia interfacial, mas promove simultaneamente a formação de vazios de Kirkendall na frente de reação quando a difusão de Cu supera a difusão de Sn, particularmente acima de 210 ° C e após tempos de permanência superiores a 90 segundos; esse comportamento duplo explica por que as juntas de solda com 4,8% em peso Sb apresentam energia de fratura interfacial 22% menor após 1000 ciclos térmicos entre -40°C e 125°C em comparação com aquelas com 5,2% em peso Sb, apesar dos valores idênticos de resistência ao cisalhamento medidos à temperatura ambiente.
As condições de armazenamento afetam a estabilidade de desempenho relacionada ao Sb porque a umidade ambiente acima de 60% UR acelera a oxidação da superfície de barras de solda com baixo teor de Sb (<4> 6,5% em peso), desenvolvendo películas de óxido mais espessas contendo fases mistas de SnO₂–Sb₂O₄ que resistem à ativação de fluxo convencional, a menos que fluxos à base de colofônia com elevado teor de ácido abiético sejam usados.
A rastreabilidade da fabricação requer controle rigoroso da origem de Sb porque o antimônio extraído de sucata secundária geralmente contém níveis variáveis de impurezas As, Pb e Bi que co-segregam com Sb durante a solidificação, levando a depressão eutética imprevisível e anomalias de fusão localizadas; primário certificado Sb com pureza ≥99,99% mantém temperatura eutética consistente a 231,9°C em ligas Sn–10Sb, enquanto lotes não certificados deslocam o ponto eutético para baixo em até 3,4°C devido à contaminação Bi acima de 120 PPM.
Os engenheiros de processo devem verificar o conteúdo de Sb via XRF ou ICP-OES antes da liberação do lote de barras porque as unidades de XRF portáteis calibradas para matrizes Sn–Pb subestimam a concentração de Sb em sistemas Sn–Sb em até 0,42% em peso devido aos efeitos de absorção da matriz, e a calibração contra o material de referência NIST SRM 1151a Sn–Sb é obrigatória para a incerteza de medição abaixo ±0,07% em peso.
Ao selecionar barras de solda para aplicações automotivas de alta confiabilidade, o conteúdo de Sb deve ser mantido entre 4,95–5,05% em peso para atender aos requisitos de choque térmico AEC-Q200, uma vez que desvios fora desta janela se correlacionam com taxas de falha de junta 17% mais altas durante testes de vida acelerados em 1.500 ciclos, e qualquer desvio superior a ±0,18% em peso invalida a conformidade com a Cláusula 3.4.2 da IPC-J-STD-006C. para limites de tolerância elementar.
