Qu'est-ce que le flux : comment fonctionne la soudure de toute façon ?

Je soude depuis longtemps et je suis fier de mes capacités. Je ne dirai pas que je suis le meilleur soudeur du moment, mais je suis assez doué pour cette compétence essentielle en atelier - du moins pour la soudure traversante et "traditionnelle" ; Je n'ai pas encore beaucoup pratiqué les trucs SMD. Je suis convaincu que je pourrais faire un bon joint solide et stable qui est à la fois électriquement et mécaniquement solide dans à peu près n'importe quel type de fil ou de conducteur.

Mais comme beaucoup d'entre nous, j'ai appris la soudure comme une compétence pratique ; assemblez la soudure et le fer, observez les résultats, répétez ce qui fonctionne et évitez ce qui ne fonctionne pas. Il semble que l'ajout d'informations privilégiées pourrait m'aider à améliorer mes compétences, alors j'ai commencé à apprendre ce qui se passe mécaniquement et chimiquement à l'intérieur d'un joint de soudure.

Il n'est pas surprenant que, comme d'autres méthodes de travail des métaux, la soudure ait une définition stricte. Le brasage est l'assemblage de métaux par fusion d'un métal d'apport dans le joint. Contrairement au soudage, seul le métal d'apport - la soudure - fond. Les métaux assemblés ont généralement un point de fusion beaucoup plus élevé que la soudure. Le brasage est similaire à la soudure à cet égard; même si le métal d'apport dans le brasage fond à une température beaucoup plus élevée que la soudure, les métaux joints ne fondent toujours pas.

Les détails métallurgiques de la soudure elle-même pourraient prendre des volumes à discuter complètement, mais pour nos besoins, c'est assez simple. La soudure est juste un alliage qui a été conçu pour fondre à une température spécifique. Pour les utilisations électroniques, le roi des soudures pendant des années était un alliage de 60 % d'étain et de 40 % de plomb. De nouvelles réglementations en réponse aux préoccupations environnementales ont conduit au développement de différents alliages sans plomb, mais quelle que soit la composition, le travail de soudure est assez simple. La soudure doit fondre à une température prévisible et conserver ses propriétés mécaniques et électriques lorsqu'elle se solidifie. En d'autres termes, la soudure doit être suffisamment solide pour maintenir physiquement un joint ensemble sans introduire de propriétés électriques indésirables dans le joint.

Cependant, la soudure doit faire plus que simplement fondre et se solidifier. Les gens semblent considérer la soudure comme une sorte de "colle métallique" - appliquez-la sous forme liquide et laissez-la devenir solide pour verrouiller un joint ensemble. Ce n'est qu'une partie de l'image, cependant. Pour qu'un joint soudé soit électriquement et mécaniquement solide, la soudure doit mouiller les métaux à assembler. Dans le contexte de la soudure, le mouillage est le processus par lequel la soudure fondue se dissout partiellement dans le métal de base en cuivre, formant une région qui est en partie soudure et en partie cuivre. Cela crée une liaison intermétallique et c'est la clé de la soudure. Dans la plupart des soudures, l'étain fondu est le solvant principal qui se dissout dans le substrat de cuivre et forme la liaison intermétallique qui stabilise électriquement et mécaniquement le joint.

Les intermétalliques sont nécessaires pour un bon joint de soudure, mais comme tant de choses, trop de bonnes choses peuvent être une mauvaise chose. Les intermétalliques ont tendance à être cassants, donc si la couche intermétallique est trop épaisse, le joint peut être mécaniquement faible. Il peut également y avoir des vides dans la couche intermétallique qui ajoutent à l'instabilité mécanique.

Nous savons tous que le flux est essentiel à la qualité des joints de soudure. Mais qu'est-ce exactement que le flux et pourquoi les fabricants de soudure se donnent-ils la peine de le fourrer dans le noyau du fil de soudure ?

L'importance du flux est due à sa capacité à combattre l'ennemi mortel de la soudure : les oxydes métalliques. Les oxydes métalliques ne sont pas bons pour les joints de soudure - la soudure ne mouillera pas suffisamment un joint lorsqu'il y a un revêtement d'oxyde métallique. Les flux sont conçus pour éliminer les oxydes métalliques, et ce, pendant que le joint est en train d'être soudé. Le pré-nettoyage des métaux ne le coupe pas, au moment où la soudure s'écoule, l'oxygène atmosphérique a suffisamment reconstruit la couche d'oxyde métallique pour gâcher le mouillage de la soudure.

La soudure électronique a généralement un flux composé de colophane. La colophane est un produit naturel dérivé des pins, notamment les pins à encens et à longues feuilles pour la colophane fabriquée aux États-Unis. Il a l'avantage d'être plus ou moins inerte à température ambiante mais très acide lorsqu'il est liquéfié, et a un point de fusion légèrement inférieur à celui de la soudure. Le noyau de colophane de la soudure électronique fondra donc avant la soudure, s'écoulant dans et autour du joint. Le liquide acide réagit avec les oxydes métalliques, exposant le métal propre dans lequel la soudure peut s'humidifier. Le flux liquide acide convertit les oxydes métalliques en sels métalliques et en eau, qui sont généralement enfermés dans le flux lorsqu'il se solidifie. Les produits de réaction sont généralement inoffensifs à ce stade, mais certains procédés nécessitent encore l'élimination du flux utilisé.

Bien sûr, il y a beaucoup plus à souder que cela, mais ce sont les bases de ce qui se passe à l'intérieur de cette goutte de soudure au bout de votre fer.