Lutowanie próżniowe

W dziedzinie obróbki metali dwie techniki wyróżniają się precyzją i niezawodnością: lutowanie twarde i lutowanie miękkie.
Obie metody polegają na łączeniu elementów metalowych bez topienia metali bazowych, wykorzystując metal wypełniający do połączenia elementów. Mimo podobieństw, ich różne cechy sprawiają, że nadają się do różnych zastosowań w różnych branżach.

Produkty do lutowania twardego i miękkiego Większe pojemności

Piec do wyżarzania - GLO

  • Maksymalna temperatura: 900 - 1100 °C
  • Pojemność komory: 10 to 1300 litres
  • For processes in which a specific atmosphere needs to be reliably maintained
Szczegóły produktu

Piec cylindryczny - HBO

  • Maksymalna temperatura: 1600 - 2200 °C
  • Insulation material: Molybdenum or Tungsten
  • Volumes: 10 to 60 litres
Szczegóły produktu

Piec cylindryczny -
V-L

  • Maksymalna temperatura: 1050 °C
  • Pojemność: 7,5 do 95 litrów
  • Automatic tube furnace for applications in atmospheres with highest possible purity
Szczegóły produktu

Mniejsze pojemności

TF/TS 1200 / TF 1600°C

  • Rura kwarcowa lub ceramiczna
  • Do 1450 °C w próżni
  • Do 34 L
  • zakres ciśnienia 10-5 mbar
Szczegóły produktu

Dzielony piec rurowy do 1300°C - FST/FZS

  • Maksymalna temperatura: 1300 °C
  • Długość strefy grzejnej: 200 - 4500 mm
  • Furnace Ø: do 200 mm
  • Orientacja: horyzontalny / pionowy
Szczegóły produktu

Nasze zalety w zakresie lutowania

  • Precyzyjna kontrola temperatury ± 0,5 K
  • Rozkład jednorodności temperatur lepszy niż ± 5 K
  • Najlepsza próżnia końcowa i najniższe wskaźniki wycieków
  • Uszczelnienia typu CF zamiast uszczelnień polimerowych na poszczególnych kołnierzach
  • Podwójny rowek odciągowy kołnierza drzwi/okapu w celu zmniejszenia wskaźnika nieszczelności
  • Specjalna obróbka powierzchni wewnętrznej w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni, a tym samym pokrycia powierzchni głównie wodą. Skutkuje to skróceniem czasu przestoju pompy w zakresie wysokiej próżni
  • Mechaniczne oddzielenie wibracji od strefy gorącej
  • Turbomolekularny system pompowania z automatyczną funkcją obejścia do ewakuacji w zakresie molekularnym
  • Pełna rejestracja danych dla pełnej kontroli procesu 
  • Opcjonalnie dostępny wodór lub wodór wilgotny

 

Definicje

Lutowanie to proces, który polega na użyciu spoiwa (lutu) o temperaturze topnienia poniżej 450 °C. Technika ta jest ceniona za zdolność do tworzenia mocnych, przewodzących prąd połączeń, co czyni ją kamieniem węgielnym w przemyśle elektronicznym. Od płytek drukowanych po połączenia przewodowe, lutowanie jest synonimem precyzji i trwałości

 

Z drugiej strony, lutowanie twarde wykorzystuje metale wypełniające o temperaturze topnienia powyżej 450 °C, ale poniżej temperatury topnienia metali nieszlachetnych. Działanie kapilarne stopionego metalu wypełniającego między ściśle dopasowanymi częściami tworzy mocne i szczelne połączenie. Metoda ta jest szeroko stosowana w produkcji narzędzi, komponentów samochodowych i różnych konstrukcji metalowych, oferując solidność i odporność na wysokie temperatury.

Wnioski

Chemiczno-fizyczne połączenie między materiałami może być typu metal-metal lub izolator-metal. Połączenie to musi być solidne, odporne na wysokie temperatury i kompatybilne z warunkami próżni.
W warunkach próżni lub podwyższonej temperatury, obecność topnika na elemencie elektronicznym może prowadzić do szkodliwych skutków. Topnik, który składa się z kwasów i soli, przechodzi w stan gazowy ze względu na wysokie ciśnienie pary. Późniejsza kondensacja materiału topnika na izolatorach może tworzyć ścieżki przewodzące, powodując prądy upływu, które mogą zagrozić integralności kosztownego komponentu. Niestety, najbardziej aktywne (a tym samym korozyjne) topniki mają tendencję do tworzenia najbardziej wytrzymałych połączeń. Niektóre atrybuty materiałów, takie jak odporność na próżnię, są nieosiągalne w standardowych warunkach produkcji atmosferycznej. Dodatkowo, istotną kwestią związaną z konwencjonalną atmosferą jest nieunikniona inkorporacja zanieczyszczeń gazowych na powierzchni połączenia. Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie technik lutowania w wysokiej próżni i lutowania twardego. W obu metodach wiązanie między dwoma różnymi materiałami jest ustanawiane przez trzecią substancję metaliczną, znaną jako lut lub materiał wypełniający. Kluczowa różnica między lutowaniem a rozlutowywaniem polega na tym, że lutowanie obejmuje przede wszystkim odwracalną adhezję, podczas gdy rozlutowywanie prowadzi do nieodwracalnej dyfuzji materiałów, co skutkuje znacznie silniejszym wiązaniem. Cała procedura jest przeprowadzana w warunkach wysokiej próżni (HV) lub ultrawysokiej próżni (UHV). Takie środowisko eliminuje ryzyko utleniania i pozwala na stosowanie materiałów lutowniczych niezawierających topnika.

Po lewej: konwencjonalne połączenie z osadzonymi zanieczyszczeniami gazowymi.
Po prawej: połączenie utworzone za pomocą lutowania w wysokiej próżni i lutowania twardego prawie bez zanieczyszczeń.

Challenges and solutions in high vacuum soldering and brazing

Challenges and solutions in high vacuum soldering and brazing

Do pobrania
pdf angielski (~2 MB)

Typy próżni i pomp

Aby spełnić specyficzne wymagania klienta w zakresie próżni do lutowania twardego i miękkiego, szybkość wycieku można zminimalizować do mniej niż 10-3 mbar-l/s i dołączyć system pompowania wysokiej próżni. Biorąc pod uwagę, że przenoszenie ciepła w próżni odbywa się wyłącznie poprzez promieniowanie cieplne, zgodnie z prawem promieniowania Plancka, osiągnięcie optymalnej jednorodności temperatury w strefie gorącej zależy od wysoce symetrycznej konstrukcji pieca. Ten aspekt konstrukcyjny ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia równomiernego rozprowadzania ciepła, a co za tym idzie, jakości procesu spajania.

 

Pompa membranowa, obrotowa pompa łopatkowa

10 – 10-2 mbar

Pompa Rootsa, pompa spiralna

10-2 – 10-3 mbar

Pompa turbomolekularna

10-5 – 10-6 mbar

Modyfikacje wymuszonego chłodzenia

Aby spełnić specyficzne wymagania klienta w zakresie próżni do lutowania twardego i miękkiego, szybkość wycieku można zminimalizować do mniej niż 10-3 mbar-l/s i dołączyć system pompowania wysokiej próżni. Biorąc pod uwagę, że przenoszenie ciepła w próżni odbywa się wyłącznie poprzez promieniowanie cieplne, zgodnie z prawem promieniowania Plancka, osiągnięcie optymalnej jednorodności temperatury w strefie gorącej zależy od wysoce symetrycznej konstrukcji pieca. Ten aspekt konstrukcyjny ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia równomiernego rozprowadzania ciepła, a co za tym idzie, jakości procesu spajania.

HBO

Poprzez cyrkulację gazu przez retortę zawierającą wymiennik ciepła. Zbiornik chłodzony wodą przyspiesza chłodzenie w piecach próżniowych z zimnymi ścianami.

V-L

Podniesienie pokrywy i nadmuch zimnego powietrza nad retortę kwarcową przyspiesza chłodzenie i skraca czas cyklu.

GLO

Chłodzenie retorty powietrzem z zewnątrz za pomocą dmuchawy bocznokanałowej. Ta prosta technika skraca czas chłodzenia 4-krotnie

Piec rurowy

Otwarcie pieca na krótki czas obniża temperaturę poprzez naturalne chłodzenie powietrzem. Opcjonalnie można użyć wentylatora, aby przyspieszyć chłodzenie. Należy jednak pamiętać, że zwiększa to zużycie izolacji i grzałek.

Przetwarzanie i analiza po zakończeniu

Części produkowane za pomocą lutowania twardego i miękkiego mogą być wyżarzane w próżni lub atmosferze gazowej, aby zapewnić ich stabilne połączenie. Naprężenia w połączeniu między 2 materiałami osłabią ich wiązania i obniżą ich jakość, a nawet doprowadzą do zakłóceń.
QATM pomaga na przykład zapewnić wysoką jakość lutowanych i rozlutowywanych części. Dzięki swoim produktom do cięcia, osadzania, trawienia i analizy fazowej, QATM jest idealnym partnerem w zakresie materiałografii części wytwarzanych technikami lutowania i rozlutowywania.

Wizyta QATM

Soldering & Brazing - FAQ


Czym jest lutowanie twarde i miękkie?

Lutowanie twarde i miękkie polega na łączeniu elementów metalowych bez topienia metali bazowych, wykorzystując spoiwo do połączenia elementów. W związku z tym stosowane są temperatury do 1600°C.

Jaka jest różnica między lutowaniem twardym a miękkim?

Lutowanie twarde odbywa się w temperaturze poniżej 450°C, a lutowanie miękkie w temperaturze powyżej 450°C.

W jakich branżach stosuje się lutowanie twarde i miękkie?

Lutowanie jest stosowane m.in. w elektronice, medycynie, przemyśle lotniczym, obronnym i wielu innych.