Les gens,
demande Richard :
Cher Dr,
Récemment, nous avons rencontré un problème de soudabilité avec des fils de composants étamés et de la pâte à braser SAC305. L'un de nos ingénieurs a affirmé que le problème était dû au fait que la finition à l'étain fondait à une température trop élevée (Tm= 232°C) pour que la pâte à braser SAC305 (Tm = 219°C).
D'après ce que j'ai compris, il est certain qu'au-dessus de 232°C, les deux fondront et formeront un bon joint de soudure, mais même si la température était inférieure à 232°C, disons 225°C, l'étain fondrait. Pouvez-vous expliquer ce phénomène ?
Richard,
Merci pour cette question qui peut être interprétée de deux manières. La première serait que, dans un four de refusion à des températures supérieures au point de fusion des deux métaux, celui dont la température de fusion est la plus élevée empêche le métal dont la température de fusion est la plus basse de le fondre. Cela n'est pas vrai, car les deux métaux s'approcheraient de la température de l'air dans le four de refusion et fondraient.
L'autre point de vue serait que la température du four de refusion est supérieure à la température de fusion du SAC305, mais inférieure à celle de l'étain. Comment l'étain peut-il donc fondre ? Pour examiner cette situation, disons que la température du four est de 228°C. L'étain de la finition du plomb ou de la pastille fondra-t-il ? La réponse est oui. Mais essayons d'abord de comprendre le phénomène avec l'or et l'étain.
Les métaux dont les points de fusion sont extrêmement différents se dissolvent souvent l'un dans l'autre. Comme vous l'avez indiqué, l'étain fond à 232°C, tandis que l'or fond à 1064°C.
Ce diagramme de phase est disponible ici.
Figure 1. Diagramme de phase or-étain
Pour fabriquer une soudure or-étain, il suffit d'avoir un bain d'étain à une température modérée, disons 350°C. Insérez l'or et l'or fondra et coulera dans l'étain fondu. Cela est vrai même si l'or fond à 1064°C. Cet effet peut être démontré expérimentalement. Un phénomène similaire existe avec l'or et le mercure. Le mercure réagit avec l'or à température ambiante. Ce phénomène peut être utilisé pour extraire de minuscules particules d'or du sol et est couramment utilisé aujourd'hui dans l'extraction artisanale de l'or. Malheureusement, cette utilisation du mercure est souvent toxique pour les mineurs et pollue l'environnement.
Si l'on considère à nouveau les soudures d'assemblage électronique, supposons qu'une soudure liquide à l'étain-plomb soit chauffée à 200°C. Voir la figure 2a. Comme le montre cette figure, une boule d'étain à 25°C est maintenue au-dessus de la soudure étain-plomb en fusion. La boule d'étain est immergée dans la soudure étain-plomb en fusion (figure 2b). La soudure étain-plomb forme un ménisque autour de l'étain solide. Même à température ambiante, les atomes d'étain vibrent et, par conséquent, certains de ces atomes sur la boule d'étain finiront par s'écouler dans la soudure étain-plomb. Cette action laissera un vide dans la boule d'étain qui pourra être comblé par un atome de plomb provenant de la soudure étain-plomb. À proximité de l'atome de plomb nouvellement arrivé, la température de fusion de ce micro-point d'alliage étain-plomb sera abaissée, car la soudure étain-plomb a une température de fusion inférieure à celle de l'étain. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que tout l'étain se mélange à la soudure étain-plomb et s'y infiltre, comme le montrent les figures 2c à 2f.
Figure 2a
Figure 2b
Figure 2c
Figure 2d
Figure 2e
Figure 2f
Une vidéo montrant une expérience qui démontre que la soudure SAC coule dans la soudure étain-plomb à 208°C (environ 10C° en dessous du point de fusion de la soudure SAC) est présentée ci-dessous. Merci à Mario Scalzo pour cette vidéo.
Santé,
Dr. Ron
