После того, как мы перешли на паяльные стержни с высокой устойчивостью к окислению JJY JY-901 на линии пайки волновой пайкой, мы обнаружили, что при тех же условиях (температура ванны для припоя 320°C и расход азотной защиты, поддерживаемый на уровне 8 л/мин), количество припоя, собираемого за смену, упало с первоначального среднего показателя в 2,1 кг до примерно 0,9 кг. Это изменение было достигнуто не за счет принудительного увеличения давления азота, а потому, что редкоземельный композитный антиоксидант, содержащийся в самом припое, постоянно образует динамический самовосстанавливающийся окислительный барьерный слой в расплавленном состоянии, снижая скорость окисления поверхности припоя более чем на 63%, тем самым значительно сокращая физическую основу для агрегирования оксида олова и частиц нерасплавленного металла в окалину.
Образование окалины никогда не определяется каким-то одним фактором. Он тесно связан с продолжительностью времени, в течение которого припой подвергается воздействию воздуха, а также напрямую зависит от исходного содержания кислорода в припое, равномерности распределения примесных элементов и градиента изменения вязкости вблизи точки плавления. Заводское содержание кислорода в паяльных стержнях JJY JY-901 контролируется в пределах 80 PPM, а диапазон колебаний легко отделяющихся элементов, таких как свинец, висмут и цинк, составляет менее ±0,005%. Это гарантирует, что во время повторяющихся процессов плавления и охлаждения локальная сегрегация компонентов не вызовет ускоренного микроокисления, тем самым предотвращая постоянное накопление и увеличение мелких частиц шлака припоя.
Мы сравнили различия в морфологии окалины между обычными припоями и JJY JY-901, используемыми поочередно на одном и том же оборудовании. Окашка, образующаяся при использовании обычных припоев, в основном рыхлая и хлопьевидная, смешана с большим количеством черных оксидов и легко разрушается, тогда как припой, образуемый JY-901, значительно более плотный, серовато-белый и яркий, с ровными краями. Это указывает на то, что реакция его окисления эффективно задерживается, а доля извлекаемого металлического олова, остающегося в шлаке, увеличивается примерно на 35%, что напрямую снижает затраты на потери припоя при каждой чистке ванны.
Стоит отметить, что припои с высокой стойкостью к окислению не могут полностью заменить ежедневный контроль процесса. Например, если наклон рельса отклоняется от стандартного значения более чем на 0,5° или колебание скорости цепи превышает заданное значение на ±3%, это все равно приведет к тому, что остатки карбида флюса на нижней части печатной платы смешаются с припоем, образуя композитный припойный окалин вместе со следами оксида олова. Поэтому обновление паяльников и калибровка состояния оборудования должны выполняться одновременно; в противном случае эффект от изменения только материала будет в значительной степени нивелирован механическими отклонениями.
Данные отслеживания на месте показывают, что без изменения других параметров после использования JJY JY-901 количество операций ручного сбора окалины в ванне для припоя в неделю снизилось с 4,3 до 1,7, стабильная продолжительность уровня поверхности припоя была увеличена на 5,2 часа, а скорость доработки, вызванная шипами паяных соединений и перемычками при контроле AOI, снизилась на 0,18 процентных пункта. Все эти изменения происходят из-за каскадных улучшений, вызванных уменьшением образования припоя, а не за счет повышения температуры или увеличения времени пайки.
Коллега однажды попытался смоделировать эффект припоев с высокой стойкостью к окислению, добавив антиоксидантный порошок, но обнаружил, что порошок диспергируется в припое неравномерно, а чрезмерно высокая локальная концентрация вместо этого ухудшает агломерацию шлака. Более того, он не может создать постоянный антиоксидантный барьер на ранней стадии плавления припоя, как JY-901. Следовательно, металлургическая консистенция самого материала более надежна, чем постфактумное восстановление, особенно при непрерывном крупносерийном производстве, где эта разница становится все более очевидной по мере увеличения времени работы.
