Non tutti i metalli vanno d'accordo tra loro. E questo si ripercuote nel mondo dell'elettronica e dei materiali utilizzati. Un esempio relativamente nuovo e rilevante è nato con l'avvento della RoHS e il desiderio di individuare un sostituto "drop-in" per le saldature SnPb(Ag). Una miscela eutettica di Sn (stagno) e Zn (zinco) era molto interessante come possibile sostituto. 91Sn 9Zn è eutettico, non contiene materiali RoHS e fonde a 199°C, solo 16 gradi in più rispetto alla saldatura eutettica SnPb e ~20 gradi in meno rispetto alle comuni miscele SAC, e non contiene alcun costoso metallo prezioso.
Ma la lega contiene Zn. E questo è un ostacolo per due motivi. Lo Zn è piuttosto reattivo, il che rende molto difficile creare un veicolo di flussaggio che consenta di ottenere una pasta saldante stabile (con una durata di conservazione apprezzabile). Il secondo, quello che approfondiremo in questo post, è il potenziale elettrodico dello Zn.
Maggiore è la differenza di potenziale elettrodico tra i metalli, maggiore è la probabilità che si verifichi la corrosione galvanica. Il potenziale elettrodico di Cu (rame) è +0,334V. Il potenziale elettrodico di Sn (stagno) e Pb (piombo) è rispettivamente -0,140V e -0,126V. Il potenziale elettrodico dello Zn è invece di -0,761V. Quindi, un contatto accidentale tra Zn e Cu può creare una differenza di potenziale di 1,095V. Se si aggiunge un po' di umidità, si ottiene uno scenario ideale per la corrosione galvanica. Il fenomeno può essere ulteriormente aggravato dalla presenza di ioni alogenuri (nebbia salina).
Quindi, alla luce di tutto ciò, una lega di saldatura composta da 91%Sn e 9%Zn potrebbe rappresentare un problema?
Ho fatto un semplice esperimento per scoprirlo.
Ho preso alcuni nastri di saldatura SnZn e tagliandi di rame, li ho semplicemente appoggiati l'uno sull'altro e li ho esposti a 85C/85%RH durante il lungo weekend del Labor Day (>72 ore).
Di seguito è riportata un'immagine del nastro di saldatura SnZn prima di essere sottoposto alle condizioni sopra menzionate.
L'immagine successiva mostra il nastro di saldatura SnZn dopo essere stato esposto a 85C/85%RH per >72 ore. Questo campione di nastro non era in contatto con altri metalli. Stavo cercando di determinare quale sarebbe stata la "normale" ossidazione di questa lega, in queste condizioni. Ho fatto lo stesso con i tagliandi di rame. (Immagine successiva)
Quest'ultima immagine mostra l'effetto del contatto accidentale del rame con il nastro di saldatura SnZn. Si noti il peggioramento dell'ossidazione/corrosione dei tagliandi di rame.
In questo semplice esperimento possiamo vedere gli effetti della corrosione galvanica che si verifica attraverso il contatto accidentale della lega di saldatura SnZn con il rame. Dico "contatto accidentale" perché i materiali si stanno semplicemente toccando, non sono stati saldati insieme. Sarebbe interessante vedere se l'effetto sarebbe altrettanto grande se i materiali fossero incollati l'uno all'altro senza che l'acqua possa penetrare.
