Lodmetāls un lodēšana: definīcija, veidi, sastāvs un pielietojums

Lodmetāls un lodēšana — skaidri par mīkstajiem un cietajiem veidiem, sastāvu (svina/bezsvina), fluksu un pielietojumu elektronikā, santehnikā un rūpniecībā.

Lodmetāls ir metāls vai sakausējums, kas kūst zemā temperatūrā un ar kuru lodē divus vai vairākus materiālus kopā. Lodēšana ir savienošanas tehnika, kurā izmanto kausētu lodmetālu, kas izplūst starp detaļu virsmām un, sacietējot, izveido mehāniski un elektriski vadītu savienojumu. Pastāv divi galvenie lodmetālu veidi: mīkstie un cietie lodmetāli (cietlodēšana). Mīkstais lodmetāls parasti tiek kausēts ar lodāmmašīnām vai lodāmierīcēm un plaši tiek izmantots elektronikā un elektrotehnikas remontā, savukārt cietais lodmetāls kūst daudz augstākā temperatūrā un to bieži uzkarsē ar lāpu vai speciālu iekārtu.

Mīkstie lodmetāli — sastāvs un īpašības

Visizplatītākie mīkstie lodmetālu veidi ir:

• Svina (leaded) lodmetāli — tradicionāli sastāvēja no alvas (Sn) un svina (Pb). Biežāk sastopamais attiecību variants ir 63 % alva un 37 % svins (Sn63Pb37), kas ir eutektiskais sastāvs un kūst skaidrā temperatūrā apmēram 183 °C. Citos maisījumos (piem., 60/40) kušanas temperatūra var būt nedaudz augstāka un kušanas process nepārtraukts. Svina lodmetāli ir lētāki un labi darbojas, tomēr svins ir toksisks, tāpēc tā lietojums ir ierobežots.
• Bezsvina lodmetāli — izstrādāti, lai aizstātu svina saturošos maisījumus. Bieži sastāv no alvas, sudraba un vara (piem., SAC305 — aptuveni 96,5 % Sn, 3 % Ag, 0,5 % Cu). Bezsvina sakausējumi parasti kūst augstāk (aptuveni 217–220 °C), viņiem var būt nedaudz atšķirīgas plūstamības un mehāniskās īpašības. Lai uzlabotu īpašības, reti pievieno indiju, tomēr indijs ir dārgs.

Fluksu (kušņu) izmantošana mīksto lodmetālu lietošanas laikā ir ļoti svarīga, jo virsma bieži oksidējas un uz tās veidojas metāla oksīda slānis, kas neļauj lodmetālam pienācīgi izplūst un „savilkties” ar detaļu virsmām. Flukss reaģē ar oksīdiem un atjauno metāla virsmu, ļaujot lodam to pārklāt. Parasti lieto kolofoniju (rosin) un tā atvasinājumus; pastāv arī ūdenī mazgājami fluksi un tā dēvētie „no-clean” fluksi.

Cietie lodmetāli (cietlodēšana) un stikla lodēšana

Cietā lodēšana (brazing) vai cietlodēšana parasti prasa daudz augstāku temperatūru nekā mīkstlodēšana. Cietie lodmetāli (piemēram, sudraba, varš vai citi speciāli sakausējumi) kūst bieži robežās aptuveni 450–550 °C (atkarībā no konkrētā sakausējuma). Šo metodi izmanto metālu savienošanai, kā arī rotaslietu izgatavošanā, santehnikā un dažos gadījumos stikla savienošanai ar metālu, kur nepieciešama spēcīga, termiski droša saķere.

Lodēšanas process un piederumi

• Lodāmierīces: no vienkāršām lodāmlietām līdz automatizētām reflow krāsnīm un viļņlodēšanas iekārtām industrijā.
• Flukss: fluksa veids jāizvēlas pēc materiāla un procesa — ir pieejami rosin, aktivētie rosin, ūdenī šķīstoši un no-clean risinājumi.
• Lodmetāla kodols: daudzām stieplēm ir lodmetāla iekšpusē lodēšanas kodols (core solder), kurš satur fluksu — tas atvieglo lodēšanu, īpaši ķēžu un komponentu salaidumos.
• Virsmu sagatavošana: virsmām jābūt tīrām no eļļām, oksīdiem un netīrumiem, lai nodrošinātu labu saķeri.

Drošība un vides jautājumi

Svins ir toksisks, un tā izmešana vidi un manipulācija ar to ir regulēta. 2006. gadā Eiropas Savienība, Ķīna un Kalifornija ieviesa ierobežojumus svina izmantošanai patērētāju precēs — daudzi ražotāji pārgāja uz bezsvina lodmetāliem, īpaši elektronikas nozarē. Tomēr elektriskajās ierīcēs joprojām pastāv izņēmumi un pārejas periodi, tādēļ svina izmantošana nepazuda pilnībā.

Lodēšanas laikā jāievēro drošības pasākumi: lietot ventilāciju vai dūmu nosūcējus, aizsargbrilles un, ja nepieciešams, cimdus. Pēc darba jākopj virsmas un jāievēro pareiza atkritumu apsaimniekošana, īpaši ja izmantoti svina saturoši materiāli.

Lietojumi

Lodmetāli un lodēšanas procesi tiek plaši izmantoti:

• elektronisko shēmu un komponentu montāžā (plāksnēs, vadiem, konektoriem),
• santehnikā (piem., cauruļu savienošana, kur joprojām tiek izmantotas cietlodēšanas vai sertificētas metodes),
• rotaslietu izgatavošanā un metāla remontdarbu veikšanā,
• stikla un speciālu materiālu savienošanā ar metālu, kur nepieciešama augsta temperatūra un spēcīgs savienojums.

Secinājumā — lodmetāls ir speciāls sakausējums ar samazinātu kušanas temperatūru, kas ļauj droši un efektīvi savienot detaļas. Pareiza lodmetāla izvēle, atbilstošs flukss un rūpīga procesa kontrole nodrošina labu mehānisko un elektrisko saķeri, turklāt jāņem vērā veselības un vides prasības, īpaši saistībā ar svina izmantošanu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir lodētava?

J: Kādi ir divi lodēšanas veidi?

J: Kādi ir divi galvenie mīkstā lodmetāla veidi?

J: Kādā temperatūrā kūst šie dažādie lodmetālu veidi?

J: Kāpēc kādreiz pārtikas konservu kārbās izmantoja svinu?

Vai mūsdienās svins joprojām tiek izmantots elektronikā?

J: Ko pievieno metāliem pirms lodēšanas?

Meklēt pēc burta