Um colega da Califórnia ligou-me na semana passada: «Precisamos de um fluxo com maior atividade!», disse ele. Engolindo comentários do tipo «Talvez possamos levá-lo para uma corrida da próxima vez que estiveres na cidade?», pedi-lhe que fosse mais específico. «Sabes perfeitamente o que quero dizer!», respondeu ele. Tinha razão. Eu sabia. Mais ou menos… Mas também estava a tentar obrigá-lo a refletir sobre o que estava a pedir. Muitas vezes, as pessoas (mesmo as inteligentes e com boa formação) pedem um fluxo com uma atividade mais elevada/maior/mais forte/melhor, sem parar para pensar no efeito que realmente pretendem. Se estás a começar a perder o fio à meada, talvez seja melhor recuar ao início e refletir sobre o que um ativador faz…
Os ativadores são as substâncias químicas adicionadas aos fluxos de soldadura para remover óxidos das superfícies metálicas, permitindo assim que estas se unam para formar uma ligação metalúrgica forte. Quando comecei a trabalhar como químico especializado na formulação de pastas de soldadura, pensava, tal como muitas pessoas, que quanto mais reativa fosse a substância química, melhor ativador seria. Além disso, pensava que a chave para isso era o pKa, ou constante de dissociação: equiparando a corrosividade à atividade. Para um produto químico de fórmula AB que se dissocia em solução:
AB <> A + B
A sua constante de dissociação, pKa, é, portanto:
pKa = -log { [A].[B] / [AB] }
Assim, quanto menor for o pKa, maior será o grau de dissociação. No entanto, os dados não faziam sentido quando realizei as experiências. As substâncias químicas com pKa baixo muitas vezes (mas nem sempre) não funcionavam bem; e, ao testar «séries homólogas» de ativadores: algumas funcionavam bem e muitas não, mas sempre sem qualquer padrão aparente. Houve três aspetos que rapidamente se tornaram evidentes:
1/ O pKa é quase sempre indicado em solução aquosa
2/ Não me estava a concentrar num único efeito (falaremos sobre o que entendo por «efeito» daqui a pouco)
3/ Podem ser adicionados determinados produtos químicos aos ativadores para potenciar o seu efeito
Com exceção de certos fluxos muito corrosivos/reativos, a água é uma má escolha como solvente; por isso, qualquer análise baseada (por exemplo) em ácidos e bases é, na melhor das hipóteses, bastante simplista, pelo que o ponto 1/ é inaplicável. Falando do ponto 2/ e do ponto 3/… OK, então o que é este «efeito»? Na altura, estava focado apenas na pasta de solda e também apenas na questão da formação de bolas de solda; situação em que partículas individuais de solda se aglutinam parcialmente, deixando para trás algumas partículas individuais que não se unem ao corpo principal da pasta submetida a refluxo. Quando peguei numa pasta de solda que apresentava excelentes dados de formação de bolas de solda e a submeti a refluxo em cobre OSP, o resultado era frequentemente uma humectação muito fraca na superfície do cobre; por isso, esta foi a minha quarta lição, e é a mais importante na formulação da pasta de solda:
4/ Que efeito pretende obter?
Os ativadores que removem óxidos da superfície da solda, na maioria das vezes, não são eficazes na remoção de óxidos das superfícies dos substratos, tais como óxidos e hidróxidos de níquel ou de cobre. Houve também uma quinta lição:
5/ Os ativadores têm de fazer duas coisas (ver figura), e não apenas uma:
– Em primeiro lugar: reagir com os óxidos metálicos da superfície para formar um produto de reação metal-ativador (MARP)
– Em segundo lugar: remover os MARP da superfície metálica
Isto leva-me naturalmente ao koan do ativador: de que serve substituir um óxido metálico insolúvel por um MARP, a menos que este se afaste da superfície metálica? Note-se que estes MARP podem ser dissolvidos no resíduo ou tornados voláteis: embora esta última abordagem levante a questão de quão tóxicos são os compostos organometálicos voláteis, e não creio que este conceito interessante tenha alguma vez sido posto em prática. Talvez saibas mais sobre o assunto?
Da próxima vez que alguém te pedir para formular um fluxo com «maior atividade», sorri alegremente e envia-lhe um link para esta publicação do blogue (e diz-lhe que foi o Andy Mackie que te enviou!) e, por fim, pergunta-lhe: «O que é que queres exatamente que o fluxo FAÇA?», ou, para ser mais específico:
* Descreva em pormenor o defeito de soldadura que o cliente está a observar
* Que liga de solda é utilizada?
* Em que superfície ocorre a humectação?
* Em que condições de refluxo (perfil / atmosfera)?
Desta forma, estará em melhor posição para orientar o químico responsável pela formulação na resolução do problema, em vez de tentar adivinhar qual será a sua abordagem ao mesmo.
Saúde! Andy
