4.6 Химическое лужение
Для придания свойства паяемости детали обычно применяют гальваническое или горячее лужение.
При гальваническом лужении требуется специальное оборудование, наличие электрического тока. При горячем лужении теряется значительное количество припоя за счет его окисления в процессе работы ванны. Получаемые покрытия имеют избыточную толщину.
Взамен горячего и гальванического лужения можно применять химическое лужение, если не требуется высокая коррозионная стойкость покрытия.
Процесс является контактным и основан на осаждении олова из раствора его комплексной соли за счет разности потенциалов, возникающей между медью и оловом. В качестве комплексообразователя олова применяют тиомочевину. В присутствии тиомочевины потенциал меди сдвигается в сторону более электроотрицательного значения, что дает возможность осуществления процесса контактного химического лужения.
Подготовка поверхности деталей перед лужением осуществляется общепринятыми методами:
- обезжириванием,
- травлением,
- декапированием.
Составы растворов для химического лужения стали.
| Составы растворов для лужения стали | г/л | Температура раствора | Скорость наращивания пленки |
| Состав 1 : | |||
| двухлористое олово SnCl2 (расплавленное и измельченное, например в ступке) | 1 | В кипящем растворе | 5-8 мкм/ч |
| Сульфат алюминия-аммония AlH4NO8S2 | 15 | ||
| Состав 2 : | |||
| двухлористое олово SnCl2 | 10 | В кипящем растворе | 5 мкм/ч |
| Сульфат алюминия AlH4NO8S2 | 300 | ||
| Состав 3 : | |||
| двухлористое олово SnCl2 | 20 | 80°С | 3-5 мкм/ч |
| Сегнетова соль кристаллогидрат NaKC4H4O6·4H2O | 10 | ||
| Состав 4 : | |||
| двухлористое олово SnCl2 | 3-4 | 90-100°С | 4-7 мкм/ч |
| Сегнетова соль кристаллогидрат NaKC4H4O6·4H2O | до насыщения | ||
Составы растворов для химического лужения меди и сплавов.
При лужении медных деталей и деталей из сплавов меди их завешивают на цинковых подвесках (проволках или полосках) и при этом мелкие детали "припудривают" цинковыми опилками.
| Составы растворов для лужения меди и сплавов | г/л | Температура раствора | Скорость наращивания пленки |
| Состав 1 : | |||
| Хлористое олово SnCl2 | 1 | В кипящем растворе | 10 мкм/ч |
| Битартрат калия KC4H5O6 | 10 | ||
| Состав 2 : | |||
| Хлористое олово SnCl2 | 20 | 20°С | 10 мкм/ч |
| Лактат натрия C3H5NaO3 | 200 | ||
| Состав 3 : | |||
| двухлористое олово SnCl2 | 8 | 20°С | 15 мкм/ч |
| Тиомочевина CS(NH2)2 | 40-45 | ||
| Серная кислота | 30-40 | ||
| Состав 4 : | |||
| Хлористое олово SnCl2 | 8-20 | 50-100°С | 8 мкм/ч. |
| Тиомочевина CS(NH2)2 | 80-90 | ||
| Соляная кислота | 6,5-7,5 | ||
| Хлористый натрий NaCl | 70-80 | ||
| Состав 5 : | |||
| двухлористое олово SnCl2 | 5,5 | 60-70°С | 5-7 мкм/ч |
| Тиомочевина CS(NH2)2 | 50 | ||
| Винная кислота НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН | 35 | ||
Составы растворов для химического лужения алюминия и алюминиевых сплавов. Для этих материалов специальная процедура:
1. Обезжириваем детали в ацетоне или бензине Б-70.
2. На 5 минут погружаем детали в 70°С раствор из:
o Кальцинированная сода Na2CO3 в количестве 56г/л
o Натрий фосфорноватистокислый NaPH2O2*H2O в количестве 56г/л
3. На 30 с помещаем детали в 50% раствор азотной кислоты
4. Тщательно промываем под струей воды и сразу же помещаем в один из нижеописанных растворов
| Составы растворов для лужения алюминия и алюминиевых сплавов | г/л | Температура раствора | Скорость наращивания пленки |
| Состав 1 : | |||
| Натрий станнат Na2SnO3 | 30 | 50-60°С | 4 мкм/ч |
| Гидроксид натрия NaOH | 20 | ||
| Состав 2 : | |||
| Натрий станнат Na2SnO3 | 20-80 | 20-40°С | 5 мкм/ч |
| Пирофосфат калия K4P2O7 | 30- 120 | ||
| Гидроксид натрия NaOH | 1,5-1,7 | ||
| щавелевокислый аммоний (NH4)2C2O4 | 10-20 | ||
Для консервации поверхности применяют аэрозольные распылители на основе флюсующих композиций. Нанесенный на поверхность заготовки лак после высыхания образует прочную гладкую пленку, которая препятствует окислению. Последующая пайка проводится прямо по обработанной поверхности без дополнительного удаления лака. В особо ответственных случаях пайки лак можно удалить спиртовым раствором.
Растворы для лужения ухудшаются с течением времени, особенно при контакте с воздухом. Поэтому старайтесь приготовить сразу небольшое количество раствора, достаточное для лужения нужного количества ПП, а остатки раствора храните в закрытой емкости. Также необходимо защищать раствор от загрязнения, которое может сильно ухудшить качество вещества
Качество покрытия определяется визуальным осмотром: покрытие не должно иметь темных пятен, шероховатостей и непокрытых участков, цвет покрытия должен быть серебристо-белый. Толщина покрытия проверяется химическим методом.
Для этого используется раствор следующего состава:
- Аммоний азотнокислый NH4NO3 в г/л - 70
- Медь сернокислая CuSO4 5H2O в г/л - 7
- Соляная кислота HCl (1 н. раствор) в мл - 70
- Вода дистиллированная в л - До 1
Для определения толщины покрытие деталь обезжиривают венской известью, погружают в вышеуказанный раствор и выдерживают в нем 30 сек (за это время снимается 0,2 мкм). Затем деталь вынимают из раствора, промывают, сушат между листами фильтровальной бумаги и тщательно осматривают. Покрытие считается пригодным, если на поверхности детали не обнаружено мест, не покрытых оловом.
Луженые детали хорошо паяются некоррозионными флюсами: спиртово-канифольным (КСп) и флюсом ФПП и сохраняют способность к пайке в течение нескольких месяцев.
Нанесение оловянного покрытия на медные проводники печатных схем дает возможность производить пайку некоррозионными флюсами, а также повысить качество плат за счет устранения перегрева при пайке.
Процесс также пригоден для лужения мелких деталей (лепестки и др.) с целью улучшения последующей пайки.
