188896. lajstromszámú szabadalom • Kézi forrasztópáka csúcs és eljárás annak előállítására
1 188 896 2 A pákacsúcsot a forraszanyagnak jól kell nedvesíteni. Más esetben a csúcs munkafelületén nem feszül a forrasz, nem lehetséges a forrasztás. A fém akkor nedvesíthető, ha felülete aktív, azaz nincs rajta oxidációs termék vagy más passziváló réteg. 5 A forrasztásnál alkalmazott magas hőmérsékleten a felület rendszeresen korrodálódik. A korrózió eltávolítására folyasztószereket használnak. A szokásos folyasztószereknek képesnek kell lenniük a felületi korrózió eltávolítására. (Thwaites, Barry: 10 Engineering Design Guides No. 7.; Soldering. Oxford University Press. 1975. 2-28. oldal) Az élettartam szempontjából meghatározó a pákacsúcsnak a forraszanyaggal és a folyasztószerrel szembeni ellenállóképessége, A folyasztószerek 15 nagy befolyással vannak a csúcs tartósságára. Ezek redukáló hatással rendelkeznek, ami azzal jár, hogy az oxidált felület aktiválódik és a tiszta fémfelület újból oxidálódhat. A folyasztószer az általa redukált oxidokat leöblíti, lemossa, ami további fém- 20 veszteséget okoz. Ugyancsak fémveszteség áll elő a folyasztószer elektrolitikus hatása révén. Minél kevésbé korrodál a levegőn meleg állapotban a fém, annál hosszabb az élettartam, hiszen a folyasztószer szintén kevesebb fémoxidot redukál időegység ^ alatt. Az 1. sz. táblázat áttekinthető összeállításában ismerteti a pákacsúcsként szóbajöhető fémek termikus tulajdonságait, amelynek alapján a döntő kritériumok szerinti legmegfelelőbb fém kiválasztható. Olyan fém nincs, amely az összes követelménynek eleget tenne. Ezért a funkcionálisan meghatározó követelmények szerint döntenek. Hővezetés szempontjából legjobb az ezüst, utána a vörösréz következik. Az ezüst alkalmazását elsősorban költséges jellege és beszerezhetősége akadályozza. Ezért pákacsúcsként szinte kizárólag vörösrezet használnak. A réznek a fajhője közepes, de a réznél nagyobb fajhőjű fém hővezető képessége sokkal rosszabb. 30 A rézből készült csúcsokon aránylag rövid használat után olyan bemaródások és anyaghiányok keletkeznek, amelyek kifogástalan forrasztást csak korlátozottan tesznek lehetővé. 45 A szokásos rézcsúcsnál a forrasztóhegy használódik el a leggyakrabban. (A forrasztóhegy a pákacsúcs munkafelülete, a forrasszal közvetlen kapcsolatban levő része.) A réz a hő hatására erősen oldódik és hamar képződnek rajta mély üregek. Ezek 50 részben a folyasztószer redukáló hatása, részben az elektrolitikus hatás miatt jönnek létre. Ha két fémet, mint például a rezet és az ónt elektrolittal (folyasztószerrel) rövidre zárunk, akkor galvánelem keletkezik, ahol az elektromotoros 55 erő nagysága a jelenlevő fémek abszolút potenciálkülönbségétől függ. A Cu és Sn között 150°C-on pl. 0,4 V feszültségkülönbség jön létre. Jóllehet a Cu itt kálódként szerepel, de az ozmózisnyomás és az elektrolitikus oldatnyomás között egyensúly nem jön létre, mert a folyasztószer az oldatba ment ionokkal együtt állandóan leöblítődik és igy a fémek elektrolitikus oldatnyomásuk hatására folyamatosan oldódnak. Az elektrolitikus oldatnyomás ellen működő ozmózisnyomás mindig kisebb marad, mert a fémionokban szegény elektrolit állandó utánpótlása miatt a fémionkoncentráció nem nő. Ez a jelenség különösen akkor lép fel, ha a hegynek csak kis része van előónozott állapotban. A gyors és jó forrasztás érdekében azonban sima felület szükséges, mert csak így lehet vele a forrasztandó alkatrészeket rövid idő alatt és kielégítő mértékben a szükséges forrasztási hőmérsékletre hevíteni. Amikor a csúcsot használat nélkül hevítik a folyasztószer égési termékeiből, valamint a forrasz oxidációs maradványaiból erősen tapadó réteg keletkezik. Ha ez nem túl vastag, akkor szalmiák kővel való dörzsöléssel eltávolítható. Ha azonban a réz oldódása következtében létrejött bemaródások is jelen vannak, akkor a hegyet már reszelni kell mindaddig, amíg sima felületet nem kapunk. (Lemmen, W. Erfahrungen mit Lötspitzen für elektrische Lötkolben. Elektrotechnik. Vogel Verlag. Würzburg. Sonderdruck. 46. k. 15. sz. 258-261. oldal) A pákacsúcs szárának különösen a hővezetés vonatkozásában van jelentős szerepe. A forrasztópáka igen magas hőmérsékleten (700 — 800 °C) működik, amelynél a réz a levegő oxigénjével egyesülve terjedelmes oxidréteget alkot, amely porózus azonban nem tapad erősen. így az oxigén a rézzel mindig újból reagálhat. Az így képződő rézoxid a szár és a fűtőtest között megtapad. A keletkezett rézoxid felületi hőátadási tényezője és a hővezető képessége sokkal rosszabb, mint a rézé. Az eredménye ennek az, hogy a pákahegy sokkal lassabban melegszik fel és folyamatos forrasztásnál a hőmérséklete csökken, mert a hőutánpótlás kisebb, mint a forrasztás hősziikséglete. A pákacsúcs szárát ezért időközönként a rézoxidtól megtisztítják. A tisztítás természetesen keresztmetszet csökkenéssel jár a pákacsúcs szára és a fűtőtest között egyre vastagabb levegőréteg keletkezik, amely jó hőszigetelő. Ezáltal a hőátadás tisztított pákacsúcs szár esetén is egyre romlik, ami a fütőbetét túlmelegedését és kiégését is eredményezi. A fenti okok miatt a réz pákacsúcs az egyszerű forrasztásoknál is csak korlátozottan használható, gyakran kell tisztítani és cserélni. Ilyen feltételek mellett a korszerű elektronikus termékgyártó technológiai folyamatokban a réz pákacsúcs használata nagyon sok problémát és többletköltséget okoz. A pákagyártók és kutatók hosszabb ideje dolgoznak a továbbfejlesztés lehetőségein. Az egyik lehetőség a réz helyett más anyag használata. Az 1. táblázat alapján az alumínium és a króm mind fajhő, mind hővezetőképesség tekintetében számításba jöhetne, de ennek a két fémnek az oxidmentesítése, vagyis a nedvesíthetősége a szokásos eszközökkel nem lehetséges, ezért alkalmazásuk kizárt. Az aranyat ugyanolyan okok miatt zárhatjuk ki a felhasználásból, mint az ezüstöt. A továbbiakban szóbajöhető legalkalmasabb fémek a tiszta nikkel és a tiszta vas. Ezek hővezetési tényezői azonban az előbbieknek csupán 13—16 %-a. Ezért ezeket 3
