Môže post-vytvrdzovanie ohrievača PFA zlepšiť jeho odolnosť voči tavivám na spájkovanie bez olova?

Bezolovnaté{0}}tavivá na spájkovanie (ktoré zvyčajne obsahujú kolofóniu, organické kyseliny (jantárová, adipová, glutarová) a halogenidové aktivátory (amíny, bromidy)) sú korozívne pre PFA pri teplotách spájkovania (250 – 350 stupňov ). Zvyšky taviva na plášťoch ohrievačov PFA podporujú praskanie povrchu, napučiavanie a rýchle prenikanie. Tepelné žíhanie (po{5}}vytvrdzovaní) ohrievačov PFA-zvyčajne 200 stupňov počas 4–8 hodín-zvyšuje kryštalinitu zo 40–45 % na 55–60 %. Čím vyššia je kryštalinita, tým nižší je amorfný objem dostupný pre absorpciu toku a chemické napadnutie. Žíhaný PFA je o 40 až 60 % odolnejší voči pôsobeniu bezolovnatého taviva ako nežíhaný PFA, ako ukazuje zvýšenie povrchovej tvrdosti a čas iniciácie lomu. Žíhanie odstraňuje zvyškové výrobné napätia, ktoré zhoršujú praskanie spôsobené environmentálnym stresom (ESC). V prípade pecí na vlnové spájkovanie alebo pretavenia s ohrievačmi PFA vystavenými pôsobeniu výparov môže špecifikácia žíhaného PFA predĺžiť životnosť ohrievača 2–3x.

Mechanizmus pôsobenia toku a výhoda žíhania
Tavivá bez obsahu olova sú agresívnejšie ako typické tavidlá na báze olova, a to z dôvodu vyšších teplôt spájkovania (260 stupňov vs. . 220 stupňov) a aktívnejších organických kyselín. Pri 260 stupňoch výpary tavidla kondenzujú na chladnejších povrchoch, ako sú ohrievače PFA. Organické kyseliny prenikajú do amorfných oblastí PFA a spôsobujú napučiavanie (zvýšenie objemu o 2 až 5 %) a plastifikáciu. Halogenidové aktivátory katalyzujú štiepenie reťazca a molekulová hmotnosť sa zníži. Výsledok: Povrch je lepkavý, potom má malé praskliny a potom pľuzgiere. Hlavnou bariérou je kryštalinita PFA. Kryštalické domény sú nepreniknuteľné pre tok molekúl, iba amorfné domény umožňujú difúziu. Absorpcia toku sa zníži zodpovedajúco zníženiu amorfného objemu o 27 % a kryštalinita sa zvýši zo 45 % na 60 %.

Žíhanie po vytvrdnutí pri 200 °C (pod teplotou topenia PFA 305 °C) reorganizuje amorfné reťazce na kryštalické lamely. Rozširuje súčasné kryštality a vytvára nové. Nárast kryštalinity je trvalý, pokiaľ sa PFA nepretaví. Žíhanie tiež minimalizuje zvyškové napätie (pozri článok č. 41), vďaka čomu je materiál menej náchylný na praskanie vplyvom prostredia. Tok znižuje koncentráciu napätia na namáhanom povrchu PFA. Uvoľnenie napätia zvyšuje odolnosť proti tvorbe trhlín v PFA.

Porovnanie odolnosti proti útokom bez olova-
Kryštalickosť (%) Stav PFARzostatkové napätie (MPa) Čas do povrchového praskania pri 260 stupňoch prúdenia pary (h) Napučiavanie po 100 hodinách (%) Nárast tvrdosti po 100 hodinách (Shore D)
Nežíhané (ako-extrudované) 42 až 46 4 až 6 50 až 100 3 až 5 +8 až 12
Žíhané (200 stupňov, 4 hodiny) 52-56 2-3 120-200 1.5-2.5 +4-6
Žíhané (200 stupňov, 8 hodín) 56–60 1–2 200–300 1–2 +2–4
Žíhané (220 stupňov, 4 hodiny) 58–62 1–2 250–350 1–2 +2–4 (riziko degradácie)
Živica s vysokou kryštalinitou (špecialita) + žíhaná 60 – 65 1 – 2 300 – 500 1 +1 – 2
Živica, vysoká kryštalinita, nežíhaná 55–58 4–5 150–250 1.5–2.5 +3–5 Metodika testovania odolnosti proti toku
Pomocou nasledujúceho testu kvalifikujte ohrievače PFA na bezolovnaté{0}}spájkovanie:

Vzorky PFA vystavte na 100 hodín pôsobeniu 260 stupňových výparov. Napríklad použitím konvenčného nečistého taviva (napr. Kester 951 alebo Alpha OM-340) v utesnenej nádrži so vzorkami PFA zavesenými nad tekutým tavidlom. Držte v uhle 260 stupňov ± 5 stupňov.

Vzorky von. Zmerajte .

Tvrdosť povrchu (Shore D) by sa mala zvýšiť<5 units

Zmena hmotnosti -<0.5% (swelling or extraction)

Vizuálna kontrola pri 20-násobnom zväčšení - žiadne praskliny, pľuzgiere, lepkavosť.

Skúška ohybom (180 stupňov okolo tŕňa 10 mm) Žíhané vzorky by sa mali ohýbať bez praskania, nevyžíhané vzorky môžu odhaliť mikrotrhliny.

Špecifikácia obstarávania vyžaduje: "Ohrievač PFA musí byť žíhaný pri 200 stupňoch minimálne 4 hodiny po vytlačení, s certifikovaným zvýšením kryštalinity minimálne o 10 percentuálnych bodov." Požiadajte o údaje DSC na označenie kryštalinity pred a po žíhaní.

Skúsenosti s vlnovým spájkovaním
Zariadenie na montáž dosiek plošných spojov využívalo vo svojich strojoch na spájkovanie vlnou ohrievače PFA na udržanie toku pri teplote 260 stupňov. Štandardné (nežíhané) ohrievače PFA zlyhali každých 6-9 mesiacov v dôsledku praskania povrchu spôsobeného tavivom. Zariadenie sa zmenilo na dodatočne vytvrdené (žíhané) ohrievače PFA od rovnakého výrobcu. Žíhané ohrievače vydržali 18–24 mesiacov, 2,5–3× dlhšie. Zvýšené náklady (15 – 20 % prémia) boli splatené do 6 mesiacov s nižšou prácou na výmene a prestojmi. Zariadenie teraz vyžaduje žíhanie pre všetky ohrievače PFA v prevádzke s tavivom.

Obmedzenia a kedy žíhanie nestačí
Žíhanie zvyšuje odolnosť voči toku, ale nie je imúnne voči PFA. Žiadny fluoropolymér nie je prijateľný pre nepretržité vystavenie tekutému toku (ponorenie) pri 260 stupňoch, použite keramické alebo titánové ohrievače. Žíhanie je dobré pre vystavenie výparom a prerušovaný kontakt s kvapalinou. Dokonca aj žíhané PFA môžu zlyhať za menej ako 500 hodín pre silné halogenidové toky (vysoká koncentrácia bromidu). Za týchto okolností použite kovový ohrievač potiahnutý PFA (kov poskytuje spätnú{6}}ochranu) alebo kremenný ohrievač s armatúrami PFA.

Ale žíhanie má aj{0}}výhodu. Vyššia kryštalinita znamená menšiu pružnosť a odolnosť proti nárazu (predĺženie pri pretrhnutí klesá z 300 % na 200 – 250 %). Pokiaľ ide o odolnosť voči tavivu, nežíhaný PFA nie je taký dobrý, ale pre vykurovacie telesá, mechanické otrasy (služba v teréne, prenosné tyče), je lepší nežíhaný PFA.

Záver: 2-3× väčší odpor taviva po žíhaní.
Tepelné žíhanie ohrievačov PFA po vytvrdnutí (200 stupňov, 4-8 h) zvyšuje kryštalinitu zo 40 – 45 % na 55 – 60 %, tj amorfný objem sa zníži o 25 – 30 %. Zvýšená kryštalinita zvyšuje odolnosť proti napadnutiu bezolovnatým spájkovacím tavidlom 2-3X. Čas do prasknutia povrchu sa zvyšuje z 50-100 hodín na 200-300 hodín pri vystavení výparom. Žíhanie tiež znižuje zvyškové napätie, čo znižuje náchylnosť k praskaniu vplyvom prostredia. Pre vlnové spájkovanie, pretavovacie pece alebo akúkoľvek aplikáciu, kde je PFA vystavený výparom taviva pri 250-300 stupňoch, špecifikujte žíhaný PFA. Pridané náklady sú odôvodnené dlhšou životnosťou a kratšími prestojmi. Keď aj žíhaný PFA predčasne zlyhá. Vymeňte materiál ohrievača. Ale pre väčšinu služieb taviva je rozdiel medzi štvrťročnou a ročnou výmenou spôsobený žíhaním. Žíhajte to. Alebo žíhajte svoj rozpočet na údržbu. Vaša možnosť.