Un collègue californien m’a appelé la semaine dernière : « Il nous faut un flux avec une activité plus élevée ! », m’a-t-il dit. Ravalant des remarques du genre « On pourrait peut-être aller courir ensemble la prochaine fois que tu viendras en ville ? », je lui ai demandé d’être plus précis. « Tu sais parfaitement ce que je veux dire ! » Il avait raison. Je le savais. En quelque sorte… Mais j’essayais aussi de l’amener à réfléchir à ce qu’il demandait réellement. Trop souvent, les gens (même les personnes intelligentes et bien formées) demandent un flux avec une activité plus élevée, plus grande, plus forte ou meilleure, sans prendre le temps de réfléchir à l’effet qu’ils souhaitent réellement obtenir. Si vous commencez à perdre le fil, il vaut peut-être mieux repartir de zéro et examiner ce que fait un activateur…
Les activateurs sont des substances chimiques ajoutées aux flux de soudure afin d’éliminer les oxydes présents à la surface des métaux, leur permettant ainsi de s’assembler pour former une liaison métallurgique solide. À mes débuts en tant que chimiste spécialisé dans la formulation de pâtes à souder, je pensais, comme beaucoup, que plus un produit chimique était réactif, meilleur il serait en tant qu’activateur. Je pensais également que la clé résidait dans le pKa, ou constante de dissociation : j’assimais en effet la corrosivité à l’activité. Pour un composé de formule AB qui se dissocie en solution :
AB < A + B
Sa constante de dissociation, pKa, est donc :
pKa = -log { [A].[B] / [AB] }
Ainsi, plus le pKa est faible, plus le degré de dissociation est élevé. Cependant, les données n’avaient aucun sens lorsque j’ai réalisé les expériences. Les substances chimiques à faible pKa ne donnaient souvent (mais pas toujours) de bons résultats ; et lors des tests sur des « séries homologues » d’activateurs, certains fonctionnaient bien, tandis que beaucoup d’autres ne fonctionnaient pas, mais toujours sans qu’aucune tendance apparente ne se dégage. Trois éléments sont rapidement apparus comme évidents :
1/ Le pKa est presque toujours indiqué en solution aqueuse
2/ Je ne me concentrais pas sur un seul effet (nous verrons dans un instant ce que j'entends par « effet »)
3/ Certains produits chimiques peuvent être ajoutés aux activateurs pour renforcer leur effet
À l’exception de certains flux très corrosifs ou réactifs, l’eau est un mauvais choix comme solvant ; par conséquent, toute analyse fondée (par exemple) sur les acides et les bases est, au mieux, assez simpliste, ce qui rend le point 1/ inapplicable. En ce qui concerne les points 2/ et 3/… Bon, alors quel est cet « effet » ? À l’époque, je me concentrais uniquement sur la pâte à souder, et plus particulièrement sur le problème de la formation de billes de soudure : lorsque certaines particules de soudure fusionnent partiellement, laissant derrière elles des particules isolées qui ne se joignent pas au corps principal de la pâte refondue. Lorsque j’ai pris une pâte à souder qui donnait d’excellents résultats en matière de formation de billes de soudure et que je l’ai refondue sur du cuivre OSP, le résultat était souvent un très mauvais mouillage de la surface en cuivre ; c’était donc ma quatrième leçon, et c’est la plus importante dans la formulation d’une pâte à souder :
4/ Quel effet souhaitez-vous obtenir ?
Les activateurs qui éliminent les oxydes de la surface de la soudure sont, le plus souvent, peu efficaces pour éliminer les oxydes présents sur les surfaces des substrats, tels que les oxydes et les hydroxydes de nickel ou de cuivre. Il y a eu également un cinquième enseignement :
5/ Les activateurs doivent remplir deux fonctions (voir illustration), et non une seule :
– Premièrement : réagir avec les oxydes métalliques de surface pour former un produit de réaction métal-activateur (MARP)
– Deuxièmement : éliminer les MARP de la surface métallique
Cela m'amène tout naturellement au koan de l'activateur : à quoi cela sert-il de remplacer un oxyde métallique insoluble par un MARP, à moins que celui-ci ne s'éloigne de la surface métallique ? Notez que ces MARP peuvent soit être dissous dans le résidu, soit être rendus volatils : bien que cette dernière approche soulève la question de la toxicité des composés organométalliques volatils, je ne pense pas que ce concept intéressant ait jamais été mis en pratique. Peut-être en savez-vous davantage ?
La prochaine fois que quelqu'un vous demandera de mettre au point un flux présentant une « activité plus élevée », souriez joyeusement et envoyez-lui le lien vers cet article de blog (en précisant qu'Andy Mackie vous a envoyé !) et, pour finir, demandez-lui : « Que voulez-vous exactement que ce flux FAIT ? », ou, pour être plus précis :
* Décrivez en détail le défaut de soudure constaté par le client
* Quel alliage de soudure est utilisé ?
* Sur quelle surface s'effectue le mouillage ?
* Dans quelles conditions de refusion (profil / atmosphère) ?
De cette manière, vous serez mieux à même d'aider le chimiste chargé de la formulation à résoudre le problème, plutôt que d'essayer de deviner quelle approche il adopte.
Santé ! Andy
