What The Flux: Como funciona a solda afinal?

Trabalho com solda há muito tempo e tenho orgulho de minhas habilidades. Não direi que sou o melhor soldador do mercado, mas sou muito bom nessa habilidade essencial de loja - pelo menos para furos passantes e solda "tradicional"; Eu não tive muita prática em coisas SMD ainda. Estou confiante de que poderia fazer uma junta boa, forte e estável, elétrica e mecanicamente sólida, em praticamente qualquer tipo de fio ou condutor.

Mas, como muitos de nós, aprendi a soldar como uma habilidade prática; coloque solda e ferro juntos, observe os resultados, repita as coisas que funcionam e evite as coisas que não funcionam. Parece que adicionar um pouco de informação interna pode me ajudar a melhorar minhas habilidades, então comecei a aprender o que está acontecendo mecanicamente e quimicamente dentro de uma junta de solda.

Não deve ser surpresa que, como outros métodos de trabalho em metal, a soldagem tenha uma definição estrita. A soldagem é a união de metais por fusão de um metal de adição na junta. Ao contrário da soldagem, apenas o metal de adição - a solda - derrete. Os metais que estão sendo unidos geralmente têm um ponto de fusão muito maior do que a solda. A brasagem é semelhante à soldagem nesse aspecto; mesmo que o metal de adição na brasagem derreta a uma temperatura muito mais alta do que a solda, os metais unidos ainda não derretem.

Os detalhes metalúrgicos da própria solda poderiam levar muito tempo para serem discutidos completamente, mas para nossos propósitos é algo bastante simples. A solda é apenas uma liga que foi projetada para derreter a uma temperatura específica. Para usos eletrônicos, o rei das soldas durante anos foi uma liga de 60% de estanho e 40% de chumbo. Novos regulamentos em resposta a preocupações ambientais levaram ao desenvolvimento de diferentes ligas sem chumbo, mas qualquer que seja a composição, o trabalho da solda é bastante simples. A solda precisa derreter a uma temperatura previsível e manter suas propriedades mecânicas e elétricas quando solidifica. Em outras palavras, a solda precisa ser forte o suficiente para manter fisicamente uma junta sem introduzir nenhuma propriedade elétrica indesejável na junta.

A solda precisa fazer mais do que apenas derreter e solidificar. As pessoas parecem pensar na solda como uma espécie de "cola de metal" - aplique-a como um líquido e deixe-a solidificar para travar uma junta. Isso é apenas parte da imagem, no entanto. Para que uma junta soldada seja eletricamente e mecanicamente sólida, a solda precisa molhar os metais a serem unidos. No contexto da soldagem, molhar é o processo pelo qual a solda fundida se dissolve parcialmente no metal base de cobre, formando uma região que é parte solda e parte cobre. Isso cria ligação intermetálica e é a chave para a soldagem. Na maioria das soldas, o estanho fundido é o solvente primário que se dissolve no substrato de cobre e forma a ligação intermetálica que estabiliza elétrica e mecanicamente a junta.

Os intermetálicos são necessários para uma boa junta de solda, mas, como tantas coisas, muito de uma coisa boa pode ser uma coisa ruim. Os intermetálicos tendem a ser quebradiços, portanto, se a camada intermetálica for muito espessa, a junta pode ser mecanicamente fraca. Também pode haver vazios dentro da camada intermetálica que aumentam a instabilidade mecânica.

Todos nós sabemos que o fluxo é fundamental para juntas de solda de qualidade. Mas o que exatamente é fluxo e por que os fabricantes de solda se dão ao trabalho de enchê-lo no núcleo do fio de solda?

A importância do fluxo se deve à sua capacidade de combater o inimigo mortal da solda: os óxidos metálicos. Os óxidos de metal não são bons para juntas de solda - a solda não umedece adequadamente uma junta quando há um revestimento de óxido de metal. Os fluxos são projetados para remover óxidos metálicos e para fazê-lo enquanto a junta está sendo soldada. A pré-limpeza dos metais não os corta, no momento em que a solda flui, o oxigênio atmosférico reconstruiu a camada de óxido de metal o suficiente para estragar a umidade da solda.

A solda eletrônica geralmente tem um fluxo feito de resina. A resina é um produto natural derivado de pinheiros, principalmente os pinheiros loblolly e longleaf para a resina fabricada nos Estados Unidos. Tem a vantagem de ser mais ou menos inerte à temperatura ambiente, mas altamente ácido quando liquefeito, e tem um ponto de fusão ligeiramente inferior ao da solda. O núcleo de resina da solda eletrônica, portanto, derreterá antes da solda, fluindo para dentro e ao redor da junta. O líquido ácido reage com os óxidos de metal, expondo o metal limpo para a solda molhar. O fluxo líquido ácido converte os óxidos metálicos em sais metálicos e água, que normalmente ficam presos no fluxo quando ele se solidifica. Os produtos da reação são geralmente inofensivos nesse ponto, mas alguns processos ainda exigem que o fluxo usado seja removido.