Problem brkova
Kositreni brkovi mikroskopski su kristalni filamenti-nalik dlakama koji spontano rastu iz galvaniziranih kositra i kositreno-olovnih površina. Uzrokuju kratke spojeve u elektroničkim sklopovima, osobito u visoko-pouzdanim aplikacijama u zrakoplovstvu, medicini i obrani gdje su ograničenja-bez olova ponovno usredotočena na ublažavanje brda. Rast brda se ubrzava tlačnim naprezanjem u talozima, stvaranjem intermetala i-kritično-kontaminacijom metala u kupki za nanošenje galvanizacije.
Izvor kontaminacije često se nalazi u uronjenom grijaču. Zavojnice od nehrđajućeg čelika i titana sporo korodiraju u elektrolitima fluoroborata ili metansulfonske kiseline koji se koriste za presvlačenje kositra-olovom. Otopljeni ioni željeza, nikla, kroma ili titana ko-talože se s legurom kositra-olovo. Ovi strani metalni atomi stvaraju diskontinuitete rešetke koji postaju mjesta nukleacije brkova. Razina kontaminacije potrebna za mjerljivo povećanje gustoće brkova je zapanjujuće niska - 10-20 ppm otopljenog željeza može udvostručiti broj brkova.
PTFE izmjenjivač topline ne oslobađa metalne ione. Fluorpolimer ne sadrži metale. Naslaga kositra-olovo ostaje bez kontaminacije-proizvedene grijačem. Nukleacija brkova iz ovog izvora je eliminirana.
Ko-taloženje i veza nukleacije viska
Metalne nečistoće u kupkama za galvaniziranje kositar-olovom ko-talože se prvenstveno na granicama zrna i kristalnim defektima u elektrotaloženoj leguri. Strani atomi imaju različite atomske radijuse od kositra ili olova. Oni stvaraju lokalizirano naprezanje rešetke. Tijekom vremena-tjednima do mjesecima nakon nanošenja-napeta rešetka opušta se istiskivanjem atoma kositra duž granice zrna kako bi se formirao brk.
Posebno je štetno željezo. Njegov atomski radijus (126 pm) značajno se razlikuje od kositra (145 pm). Atom željeza supstitucijski ugrađen u kositrenu rešetku stvara oko sebe polje tlačnog naprezanja. Višestruki atomi željeza koncentrirani na granici zrna stvaraju dovoljnu napetost da potaknu rast brkova.
Krom, nikal i titan na sličan način potiču brkove kroz mehanizme deformacije rešetke. Izvor onečišćenja je izmjenjivač topline. Zavojnica od nehrđajućeg čelika koja korodira brzinom od 0,05 mm/godišnje oslobađa približno 150 grama željeza, 35 grama kroma i 25 grama nikla u kupku od 4000- litara godišnje - dovoljno za održavanje 50+ ppm ukupne metalne kontaminacije.
| Čimbenik rizika za brkove | Grijač od nehrđajućeg čelika | Grijač od titana | PTFE izmjenjivač topline |
|---|---|---|---|
| Unos otopljenog željeza (g/godina) | 120-180 | 0 | 0 |
| Unos otopljenog nikla/kroma (g/godina) | 40-60 | 0 | 0 |
| Unos otopljenog titana (g/godina) | 0 | 15-40 | 0 |
| Razina metalne nečistoće u kadi (ppm) | 40-80 | 10-25 | < 5 (drag-in only) |
| Relativna gustoća brkova (brkova/cm²) | 1.0 (osnovna linija) | 0.6-0.8 | 0.3-0.5 |
| Učestalost tretmana kupkom za uklanjanje nečistoća | Mjesečna lažna obloga | Tromjesečna lažna oplata | Godišnje (samo-uvlačenje) |
Prednost dosljednosti procesa
Osim ublažavanja brda, eliminacija kontaminacije-proizvedene grijačima stabilizira proces nanošenja pločice. Različita koncentracija otopljenih metala kako grijač korodira, čisti se i ponovno -korodira stvara pokretnu metu za održavanje kupke. Lažna obrada-koja radi u kupelji pri niskoj gustoći struje radi uklanjanja metalnih nečistoća-izvodi se prema reaktivnom rasporedu kada kontaminacija dosegne vidljivi prag.
S PTFE-om, jedini izvori metalne kontaminacije su otapanje anode i uvlačenje obradaka--i predvidljivo i kontrolirano. Lažna oplata, ako je uopće potrebna, prelazi na preventivni raspored koji se temelji na amper-satnoj propusnosti, a ne na reaktivnom kriznom odgovoru. Kemija kupke se stabilizira. Sastav depozita postaje dosljedniji. Rezultati testiranja brkova postaju ponovljivi, a ne varijabilni.
Sažetak
Kositrene-kupke za oblaganje olovom stvaraju brkove-koji potiču kontaminaciju otopljenim metalima koje oslobađaju korodirajući metalni uronjeni grijači. Željezo, nikal, krom i titan ko-talože se u kositar-leguri olova i stvaraju deformaciju rešetke koja potiče rast brkova. PTFE izmjenjivači topline u potpunosti eliminiraju ovaj izvor kontaminacije-bez metala, korozije, bez grijača-nečistoća.
Uklanjanje kontaminacije uzrokovane-grijačem stabilizira proces nanošenja, smanjuje učestalost lažnog nanošenja i daje dosljednije rezultate testa brkova. Za visoko{2}}pouzdanu elektroniku, PTFE izmjenjivač topline izravno pridonosi pouzdanosti proizvoda.
Inženjerska podrška za specifikacije PTFE izmjenjivača topline u kositar-olovu i drugim elektroničkim aplikacijama za oplatu dostupna je nakon podnošenja kemijskog sastava kupke, trenutnih razina metalne kontaminacije, rezultata ispitivanja brda te materijala i starosti grijača.
