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小白科普:无铅焊台为什么争议多?

  根据《2020年中国焊台市场调查分析与发展前景研究报告》显示我国焊台行业的需求数据呈上升的趋势。未来无铅恒温焊台和机器人焊接将成为焊接行业的主流。当前市场上存在最多的争议就是无铅恒温焊台,有人吐槽它不仅贵,而且是国内很多企业相仿的对象,不能如人意。而事实上也并非全部这样,下面我们就从几个方面来分析为何它们存在争议的地方。

  (1)铅的特性及对人体的危害:铅( lead Pb),灰白色金属,熔点为 327.5℃,加热至 400--500℃时即有大量铅蒸气逸出,并在空气中迅速氧化成氧化亚铅而凝集为烟尘并四处逸散。在工业中与铅接触的行业主要有铅矿开采,铅烧绳索和精练、蓄电池制造、电子产品的焊接和电子元件的喷铅作业等等。在以上接触中铅及其化合物主要通过呼吸产和消化道入侵人体造成铅中毒,对人体健康构成危害。美国环保署研究发现,铅及其化合物是 17 种严重危害人类寿命和自然环境的化学物质之一。通常的职业性铅中毒都是慢性中毒,其对人体的神经系统、消化系统和血液系统都将造成干扰和伤害,其临订症状表现为头昏头痛、乏力、记忆力下降、恶心、烦躁、食欲不振、腹部胀痛、贫血、精神障碍等。

  (2)电子产品无铅化的趋势:随着人类对自身健康意识的提高和全球范围内环保意识的增强,为了尽可能减少铅等重金属对环境的污染和对人类的的侵害,欧美国家在2006 年 7 月 1 日起全面实行电子产品无铅化,我国也同样在 2006 年 7 月 1 日起要求投放市场的国家重点监管目录内的电子住处产品不能含有铅的成分。因此电子焊接中所使用的焊料(焊锡丝、焊膏等)将逐步摒弃传统的锡铅合金而采用几乎纯净的锡。当然不含任何杂质的锡是不存在的, 目前国际上对无铅的标准尚无明确统一的定义, 国际标准组织 (ISO)提案:电子装联用焊料中铅的含量应低于 0.1WT%,不过在无铅焊料中通常会根据不同的产品要求,在锡料中参和一些铜和银等其他金属物质来增强锡丝的活性焊点的电气连接性能。

  63/37 有铅焊锡熔点为 183℃,凝固点同样为 183℃。注 :此焊锡不会出现胶态 [从液态冷却到固态 (或相反 )的温度点相同 ]。

  60/40 有铅焊锡熔点为 191℃,凝固点为 183℃。注 :此焊锡有 8℃范围形成胶态 [从液态冷却到固态 (或相反 )所需的温度范围 ]。

  (1)价格: 许多厂商都要求价格不能高于传统的焊料 (63Sn/37Pb), 但目前, 无铅替代物的成品 ( 焊锡丝,焊膏及锡条 ) 都比传统的焊料 (63Sn/37Pb) 高 35%。

  (2)熔点:大多数厂家要求固相温度最小为 150℃,以满足电子设备的工作要求。液相温度则视具体应用而定。手工焊用焊锡丝:液相温度应低于烙铁工作温度345℃。这种目前无铅焊台设定温度基本都在350℃左右。而且在升温速度和回温上面都要求很高,目前国内有QUIK、金三源、谷德海普GD90无铅恒温焊台等都可以达到这种要求。

  (4)较小的固液共存范围:大多专家建议此温度范围控制在 10℃之内,以便形成良好的焊点,如果合金凝固范围太宽,则有可能发生焊点开裂,使电子产品过早损坏。

  (7)良好的物理特性(强度、拉伸、疲劳):合金必须能够提供 Sn63/Pb37 所能达到的强度和可靠性,而且不会在通孔器件上出现突起的角焊缝。

  (8)生产的可重复性,焊点的一致性:由于电子装配工艺是一种大批量制造工艺, 要求其重复性和一致性要保持较高的水平,如果某些合金成份不能在大批量条件下重复制造,或者其熔点在批量生产时由于成份的改变而发生较大的变化,便不能予以考虑。

  (10)与铅的兼容性:由于短期内不会立刻全面转型为无铅系统,所以铅可能仍会用于PCB焊盘和元件的端子上,焊料中如掺如铅,可能会使焊料合金的熔点降的很低,强度大大降低。

  综合以上的三种主要因素,我们可以知道为什么一些使用无铅恒温焊台的人会吐槽了,其实大家吐槽的不是无铅恒温焊台不好用,是吐槽这个行业的产业链没有完善和行成一个行业标准。而这种业界标准的建立除了需要国家的规范外还需要产业形成一个共识,或者在这个领域内有超高科技的企业作为引领牵头才能给用户交一份满意的答案。

  本期我们就先讲到这里,下次我会把无铅焊接时遇到的哪些困难以前其他方面的问题加以完善后跟大家分享。


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