Obniżenie kosztów zużycia cyny

Koszt stopu lutowniczego uzależniony jest od fluktuacji kosztów zastosowanych w nim metali. W szczególności dotyczy to srebra, które często jest przedmiotem handlu spekulacyjnego, a jednocześnie stanowi bardzo istotną pozycję w całym kosztorysie. Z tych względów obserwowany jest wzrost światowego popytu na stopy o niższej zawartości Ag. Niniejszy artykuł przedstawia zalety i wady stosowania stopów o niższej zawartości srebra, a także metody i mechanizmy przezwyciężania problemów związanych ze stosowaniem stopów alternatywnych wobec SAC305. Koszty srebra w stopie typu SAC305 to aż 50% łącznych kosztów wytworzenia stopu. Tworząc kompozycję stopu o niskiej zawartości srebra, automatycznie uzyskuje się znaczną redukcję kosztów. Redukcja zawartości srebra w stopie lutowniczym pozwala na uniknięcie gwałtownych fluktuacji kosztów materiałów, spowodowanych wahaniami cen na rynkach surowcowych. Rysunek 1 obrazuje wpływ zawartości srebra na koszty stopu na przykładzie produktów KOKI. Redukcja zawartości srebra z 3.0% do 0.1% obniża koszty całego stopu o 40%. Rysunek 1: Wpływ zawartości srebra na koszty wytworzenia stopu. Wady niskiej zawartości Ag i metody przezwyciężania problemów Srebro w stopie lutowniczym wspomaga odporność na naprężenia w cyklu temperaturowym oraz pozytywnie wpływa na odporność mechaniczną. Dzieje się tak poprzez formowanie struktury eutektycznej, złożonej z cząstek cyny oraz srebra (SnAg). Przyjmuje się, iż optymalna zawartość srebra w stopie wynosi około 3%. Zagrożenia, wynikające z niższej zawartości srebra, to pogorszenie się odporności na naprężenia oraz odporności mechanicznej, jak również podwyższenie temperatury topnienia całego stopu. Rysunek 2: Koszty cyny w zależności od zawartości srebra (lewa strona). Punkt topnienia wybranych stopów lutowniczych (prawa strona) Metodą zapobiegania tym wadom jest dodanie innych metali do stopu. Może to być bizmut (Bi) oraz nikiel (Ni), które są znacznie tańszymi metalami a jednocześnie pozytywnie wpływają na poprawę właściwości mechanicznych i obniżają temperaturę topnienia.   Tabela 1: Metale poprawiające właściwości stopu Mechanizm działania wzmacniających osadów – Ni Nikiel jest jednym z metali wchodzących w skład osadów. Osady opóźniają zmianę dyslokacji poprzez przenikanie do granicy ziaren cyny. Wysoki punkt topnienia sprzyja przenikaniu osadów, które następnie powodują zmniejszanie wielkości ziaren cyny w trakcie krzepnięcia. Jest to efektywny sposób, żeby wzmocnić działanie niewielkiej ilości srebra poprzez dodanie niedrogiego metalu. Rysunek 3: Mechanizm działania wzmacniających osadów – Ni Mechanizm wzmacniania struktury krystalicznej – Bi Kandydatami do wzmacniania struktury krystalicznej lutów bezołowiowych są bizmut, ind oraz cynk. Struktura krystaliczna hamuje przesuwanie dyslokacji i jej gromadzenie się na poziomie atomowym rozpraszając równomiernie elementy o znacznie różniących się wymiarach od cyny oraz wytwarza zniekształcenie macierzy cyny wokół elementu. Z punktu widzenia temperatury topnienia, kosztów i właściwości elektrycznych spoiny, Bi uważa się za najbardziej zbalansowany element pod kątem tych parametrów. Rysunek 5: Mechanizm wzmacniania struktury krystalicznej – Bi Autor: Jakub Opałka, Starszy Menedżer Produktu, PB Technik. Artykuł opublikowano dzieki uprzejmości firmy© KOKI.