润湿称量法可焊性试验
来源:用户上传
作者: 林 玲
【摘要】 润湿称量法可焊性试验可以确定元器件任何形状的引出端锡焊的可焊性，特别适用于仲裁试验和不能用其他方法作定量试验的元器件引出端锡焊的可焊性评定。
【关键词】 可焊性 润湿力 可焊性试验
前言：可焊性，是工件表面易于被熔融焊料润湿的特性。是在具有规定焊剂存在和规定的温度下以规定的熔融软焊料合金流进工件表面之间的空间形成良好接合的性能。可焊性具有两方面的含义，一是在两个工件表面之间形成接合的能力，即“焊接质量”，另外是形成这种接合所需要的时间，即“焊接时间”。因此，可焊性常常用在规定的条件下、达到规定的润湿程度所需要的时间或在规定的时间内所能达到的润湿程度来表示。
我们常用的焊槽法是将试件以规定的速度浸入到熔融的焊料中，停留规定的时间，然后以同样的速度取出，用肉眼观察判断试件的可焊性。焊槽法的优点：可检查不同形状的试件的可焊性；焊槽法的缺点：用肉眼观察外观和可焊性面积来判定，不可避免人的主观因素，而且可焊性面积也较难掌握。
用润湿称量法来确定元器件的可焊性，其优点是既定性又定量的测试方法。能反映出整个浸渍过程润湿力随时间变化的关系。
1 试验概述
（1）润湿称量法可焊性试验试件从一垂直安装的高灵敏度的称上悬吊下来，以规定的速度浸渍到规定温度的熔融的焊料槽中，且试件的底部浸渍至规定深度时，作用于试件上的浮力和表面张力在垂直方向上的合力（即润湿力），该合力与时间的关系来评定试件的可焊性。
润湿力：F = r L cosQ - p v g
r――焊料表面张力
L――试件与焊料接触部份的周长
Q――试验样品与熔融焊料的接触角
p――熔融焊料的比重
v――试件浸渍在焊料中的体积
g――重力加速度
（2）试件的润湿过程：
固体试件的金属表面与液体的焊料接触时，接触角Q在润湿过程中是不断变化着。若试件是可焊的，那么当它浸入焊料后，经短时间加热就开始润湿，焊料由开始是下弯的凹液面过渡到平面，然后过渡到上升的凸液面，Q在此过程中，由180°变为90°再变为一锐角。
从F = r L cosQ - p v g数学表达式可知，润湿力F是Q的函数，Q是t的函数，因此F也就是t的函数。因此润湿过程是F随t的变化曲线。
2 力-时间曲线分析
试件在刚进入熔融焊料时，由于还没有开始润湿，试件受浮力的作用（浮力大小可根据阿基米德定律，由排开的焊料体积乘以焊料的比重求出），这时润湿力F是正力（这里设定向上为正，向下为负），随着时间的变化，试件逐渐开始润湿，表面张力在垂直方向的分力r L cosQ在F中占的比重逐渐增加就形成F由正渐渐变到零再由零变负。F为负值时，说明表面张力在垂直方向的分力已大于焊料浮力对试件的作用。因此F负值越大润湿情况越好。
曲线上各点的含义：
t0点是焊料表面与试验样品开始接触的时间，是力和时间的开始点。
A点是作用于试验样品上的力等于计算出来的浮力点，此时接触角为90°。在浮力计算过程中的浸渍深度系指焊料平面以下的深度。通过A点的水平虚线为浮力线，所有的力都参照浮力线来测量。
Z点是作用于试验样品上的力等于零时的点。
M点是表示有关标准规定时间t m时力的点。
B点是在规定的浸渍周期内获得最大向下力的点，
C点是在浸渍周期的末尾点所获得的力。
3 润湿称量法可焊性试验有关名词
（1）润湿开始时间t（r.k）
t（r.k） = tA - t0， 是从浸渍开始至作用于试验样品上的力等于浮力之间的时间。
（2）规定时间的润湿力F（测）
是指试验周期内有关标准规定的某一瞬时的润湿力。
（3）浸渍持续时间内的最大润湿力F（max）
规定的试验浸渍周期内所获得的最大的力，向下方向绝对值大的为大，向上上方向为小，既所获得的最大负方向上的力FB，即F（max）= FB
（4）理论润湿力F（理）
F（理）= - 0.4 l （mN）=- 40 l ×10-5（N）
l 为试件的周长（mm）
（5）规定时间的实际润湿力F（实）
规定时间的实际润湿力是规定时间的润湿力测量值减去浮力。
F（实）= F（测）- F（浮）= F（测）- 8 V×10-5（N）
V为浸渍焊料平面以下的体积（mm3）
（ 注：只有弯液面附近试验样品的横截面在其长度方向上恒定不变时理论润湿力F（理）和规定时间的实际润湿力F（实）计算公式方适用，因公式中常数值取决于焊料合金的种类、焊接温度和所用焊剂，F（理）= - 40 l ×10-5（N）及F（浮）=8 V×10-5（N）系数值仅适用于本试验所规定的条件，即所用焊料应符合GB2423.28《电工电子产品基本环境试验规程 试验T：锡焊试验方法》附录B的规定，所用焊剂应符合GB2423.28《电工电子产品基本环境试验规程 试验T：锡焊试验方法》附录C的规定，试验焊槽中焊料温度为235±2℃ ）
（6）对于那些形状复杂不能计算理论润湿力的试验样品，在实用上为了给试验结果比较提供参考，可采用参考润湿力。首先抽取一个试验样品，所用应符合GB2423.28《电工电子产品基本环境试验规程 试验T：锡焊试验方法》附录C的规定活性焊剂的最佳条件下预上焊锡，预上焊锡样品可以在与润湿试验所用相同条件下在润湿称量设备上进行。预上焊锡的程序应在同一试验样品上重复进行直至所读的最大力不再进一步增加为止，参考润湿力就是这个最大的力。
4 参数与实例
（1）润湿称量法可焊性可以用下列参数来表示：
a. 在润湿开始时，时间间隔，即tA - t0。
b. 在润湿过程中，在规定时间的实际润湿力达到理论润湿力或参考润湿力的百分数。
c. 在润湿稳定时，在规定的浸渍周期的末尾的实际润湿力表达为最大润湿力的百分数，即：（在C点的润湿力/在B点的润湿力）×100%，也就是
（实际润湿力/理论润湿力）×100%
一般情况下，当（实际润湿力/理论润湿力）×100% ≥ 35%时，可确定样品可焊性合格。
（2）实例：
设定试件浸渍深度为3mm，F测 = -35×10-5（N）时：
当D=0.8mm时l =2.51mm F理=- 40 l ×10-5（N）= -100.4×10-5（N）
F浮 =8 V×10-5（N）= 12.1×10-5（N）
F测 = -35×10-5（N）
F实/F理 = （F测 - F浮）/ F理 = 46.9（%）
当D=0.6mm时l =1.88mm
F理=- 40 l ×10-5（N）= -75.2×10-5（N）
F浮 =8 V×10-5（N）= 6.8×10-5（N）
F测 = -35×10-5（N）
F实/F理 = （F测 - F浮）/ F理 = 55.6（%）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-244912.htm
