Kõvajoodismaterjalid on täitesulamid, mille sulamistemperatuur on madalam kui mitteväärismetallidel. Kuumutamisel ja sulatamisel täidavad need kapillaartegevuse kaudu paaritusvahed, läbivad metallurgilise koostoime põhimetallidega ja tahkuvad, moodustades stabiilse vuugi. Neid täitesulameid kasutatakse laialdaselt mehaanilises tootmises, elektroonikakomponentides, kosmosetööstuses, kodumasinates ja toitelülitites; need on olulised kulumaterjalid liigeste takistuse, vibratsioonikindluse ja pikaajalise tööea kontrollimiseks. Kontaktorite, kaitselülitite ja energiasalvestite tootmisel määrab kõvajoodisjootmise materjali valik otseselt kõvajoodisjootmise elektrikontaktide elektrijuhtivuse stabiilsuse ja kaaretakistuse.
Jootmismaterjalid koosnevad põhikomponentidest, sulamistemperatuuri vähendavatest ainetest ja jõudlust muutvatest elementidest. Aluskomponendid tagavad metallurgilise ühilduvuse lähtematerjalidega; sulamistemperatuuri alandavad ained hoiavad sulamistemperatuuri alla mitteväärismetallide tahke aine temperatuuri; ja modifitseerivad elemendid reguleerivad sulasulami levimis- ja voolavusomadusi, samuti liite mehaanilist jõudlust. Tööstuses jaotatakse kõvajoodisega jootmismaterjalid sulamistemperatuuri järgi "pehmeteks" joodisteks ja "kõvadeks" jootmissulamiteks. Pehmed joodised sulavad alla 450 kraadi – tavaliselt tinapõhised või vismutipõhised sulamid – ja neid kasutatakse peamiselt PCB-de kokkupanemiseks ja väikeste täppiselektrooniliste komponentide jaoks, kuigi need pakuvad suhteliselt väiksemat liitetugevust. Kõvajoodisjootmise sulamid sulavad üle 450 kraadi ja hõlmavad hõbeda-, vase- ja niklipõhiseid sulamid; need pakuvad suurepärast kandevõimet ja kuumakindlust, muutes need sobivaks võimsust kandvate komponentide, lõiketööriistade ja konstruktsioonitorustike jaoks. Üha karmistuvate keskkonnaeeskirjadega asendavad pliivabad joodised järk-järgult traditsioonilisi tina-plii süsteeme ning tina-hõbeda-vase ja tina-vismuti sulamid on nüüdseks elektroonikamontaaži peavoolulahendused.
Insenerirakenduste jaoks mõeldud kõvajoodisjootmismaterjalide hindamisel tuleks esmatähtsaks pidada märguvust, voolavust, vuugitugevust, korrosioonikindlust ja elektrijuhtivust. Märgutavus viitab sulasulami võimele levida üle mitteväärismetalli pinna. Selle leviku ulatus määrab efektiivse nakkumisala ja seda mõjutavad mitteväärismetalli pinna puhtus, sulami koostis ja kuumutusparameetrid. Sujuvus määrab tühimike täitmise efektiivsuse; ebapiisav voolavus võib põhjustada tühimikke, samas kui liigne voolavus võib põhjustada täiteaine sulami kadu. Ühenduse tugevust kontrollitakse nihke- ja tõmbekatsetega, et tagada selle vastavus komponentide koormusnõuetele. Korrosioonikindlus on oluline osade jaoks, mis puutuvad kokku niiske või soolapihustatud keskkonnaga, vältides eeliskorrosiooni tekkimist ühendusliideses. Elektrijuhtivus on eriti kriitiline toitekontakti komponentide jaoks, kuna liidese takistuse kõikumine võib põhjustada ebatavalist temperatuuritõusu ja täiendavat võimsuskadu.
Materjali valiku protsess hõlmab mitteväärismetalli, töökoormuste, lubatud küttetemperatuuride, materjalikulude ja eeskirjade järgimise hindamist. Roostevabast terasest mitteväärismetallid ühendatakse tavaliselt hõbeda- või niklipõhiste täitesulamitega, samas kui alumiiniumisulamid sobivad kõige paremini alumiiniumipõhiste täiteainetega. Tsüklilise koormuse või kõrge temperatuuriga komponentide jaoks tuleks valida kuuma- ja väsimuskindlad jootmissulamid. Kogu kõvajoodisjootmisprotsessi ajal ei tohi temperatuur ületada mitteväärismetalli tahke kihi temperatuuri, et vältida selle terastruktuuri lagunemist. Hõbedapõhised täiteained sobivad kõrget elektrijuhtivust ja kaaretakistust nõudvate komponentide jaoks – näiteks need, mida kasutatakse Silver Contact Hard Brazing Assembly’s –, kuigi need on kallimad; rakenduste puhul, mille koormus- või juhtivusnõuded on väiksemad, võib selle asemel kasutada vase- või tsingipõhiseid sulameid. Kuna pliid või kaadmiumi sisaldavate kõvajoodisega sulamite kasutamine on eeskirjadega piiratud, tuleks uute projektide puhul eelistada madala toksilisusega sulamite süsteeme.
Erinevad kõvajoodisega jootmisprotsessid nõuavad teatud tüüpi täitematerjali. Leekjoodisjootmisel kasutatakse tavaliselt vardakujulisi täiteaineid, samas kui induktsioonjoodisjootmine sobib hästi leht- või pastakujuliste täiteainete jaoks. Pastakujulised täiteained, mis koosnevad sulamipulbrist, kandeainest ja räbustist, sobivad ideaalselt suure mahuga automatiseeritud tootmisliinidele. Räbustit kasutatakse koos täiteainega oksiidikihtide eemaldamiseks mitteväärismetalli ja täiteainesulami pindadelt, kaitstes samal ajal sulabasseini oksüdatsiooni eest. Kütte- ja jahutuskiirused peavad olema vastavuses mitteväärismetalli soojusomadustega; liiga kiire kuumutamine võib põhjustada pritsmeid ja deformatsioone, samas kui aeglasem jahutamine aitab vähendada vuugi jääkpinget, ehkki pikema tootmistsükli hinnaga.
Säilitustingimused peavad olema kuivad ja puhtad, kuna pulbrilised või pastakujulised kõvajoodisega jootmismaterjalid võivad niiskusega kokku puutudes kleepuda ja kaotada oma tõhususe. Enne elektrilise kontakti jootmise stantsimiskomponentide kasutamist tuleb traadikujulisi täiteaineid õli või saasteainete eemaldamiseks puhastada ning pastakujulisi täiteaineid tuleb ühtlase konsistentsi tagamiseks põhjalikult segada. Vanametalli jootmismaterjalid tuleb taaskasutada vastavalt ohtlike jäätmete eeskirjadele; raskmetalle sisaldavaid komponente ei saa valimatult ära visata.
Jootmismaterjale kasutatakse erinevates tööstussektorites. Elektroonikatööstuses kasutatakse komponentide pakendamiseks ja vooluahelate ühendamiseks peamiselt tinapõhiseid pehmejoodeteid. Mehaanilises töötlemises kasutatakse lõikeriistade ja konstruktsioonikomponentide koostamiseks vase- ja niklipõhiseid kõvajoodissulameid (jootmistäitemetallid). Lennundussektor tugineb kõrgele temperatuurile vastupidavatele koobalti- või niklipõhistele kõvajoodisega jootmissulamitele. Kodumasinate tööstuses kasutatakse kõvajoodisjootmist soojusvahetite ja kompressori korpuste jaoks. Autode radiaatorite ja elektrooniliste juhtkomponentide puhul on kohustuslikud spetsiifilised toimivuskriteeriumid, mis käsitlevad liigeste vastupidavust termilisele väsimusele ja vibratsioonile.
Praegune tööstuse teadus- ja arendustegevus keskendub madala toksilisusega preparaatidele, komposiittugevdatud kõvajoodisega sulamitele, nano-modifitseeritud täitesulamitele ja eelvormitud kõvajoodisega kiledele või vaheseibidele. Eelvormitud jootmiselemendid ja stabiilsed kõvajoodispastad sobivad hästi automatiseeritud tootmisliinidele, aidates minimeerida ebakõlasid, mis muidu käsitsi sekkumisest tekkida võivad. Materjali koostise pidev optimeerimine ja protsessi täiustamine vähendavad jätkuvalt kvaliteetsete kõvajoodisega materjalide ühikuhinda.
Enne kui insenerimeeskonnad alustavad prototüüpide koostamist ja komponentide, nagu lülitid või kontaktorid, masstootmist, peavad nad lõplikult kindlaks määrama konkreetse kõvajoodissulami klassi, räbustisüsteemi, kuumutusprofiili ja kontrollistandardid. Ainult materjali valiku, protsessi parameetrite ja kontrolliprotokollide joondamise tagamisega saab kontaktliidese takistust tõhusalt kontrollida. Selline lähenemine vähendab kaareerosioonist või vibratsioonist põhjustatud väsimusest põhjustatud rikete ohtu, tagades, etHõbedased kontakti joodetud koostudsäilitada stabiilne jõudlus pikaajaliste lülitustsüklite jooksul.
võtke meiega ühendust
