Qu'est-ce que le flux : comment fonctionne la soudure ?

Je soude depuis longtemps et je suis fier de mes capacités. Je ne dirai pas que je suis le meilleur soudeur du moment, mais je suis plutôt bon dans cette compétence essentielle en atelier – du moins pour le soudage traversant et « traditionnel » ; Je n'ai pas encore beaucoup de pratique en matière de SMD. Je suis convaincu que je pourrais réaliser un bon joint solide et stable, à la fois électriquement et mécaniquement, dans à peu près n'importe quel type de fil ou de conducteur.

Mais comme beaucoup d’entre nous, j’ai appris la soudure comme une compétence pratique ; assemblez la soudure et le fer, observez les résultats, répétez les choses qui fonctionnent et évitez les choses qui ne fonctionnent pas. Il semble que l'ajout d'un peu d'informations privilégiées pourrait m'aider à améliorer mes compétences, alors j'ai commencé à apprendre ce qui se passe mécaniquement et chimiquement à l'intérieur d'un joint de soudure.

Il n’est pas surprenant que, comme les autres méthodes de travail des métaux, le soudage ait une définition stricte. La soudure est l'assemblage de métaux en faisant fondre un métal d'apport dans le joint. Contrairement au soudage, seul le métal d’apport – la soudure – fond. Les métaux assemblés ont généralement un point de fusion beaucoup plus élevé que la soudure. Le brasage est similaire au brasage à cet égard ; Même si le métal d'apport du brasage fond à une température beaucoup plus élevée que celle de la soudure, les métaux assemblés ne fondent toujours pas.

Les détails métallurgiques de la soudure elle-même pourraient prendre beaucoup de temps à être discutés complètement, mais pour nos besoins, ce sont des choses assez simples. La soudure n’est qu’un alliage conçu pour fondre à une température spécifique. Pour les usages électroniques, le roi des soudures a été pendant des années un alliage composé à 60 % d’étain et à 40 % de plomb. Les nouvelles réglementations répondant aux préoccupations environnementales ont conduit au développement de différents alliages sans plomb, mais quelle que soit leur composition, le travail de soudure est assez simple. La soudure doit fondre à une température prévisible et conserver ses propriétés mécaniques et électriques lorsqu’elle se solidifie. En d’autres termes, la soudure doit être suffisamment résistante pour maintenir physiquement un joint ensemble sans introduire de propriétés électriques indésirables dans le joint.

Cependant, la soudure doit faire plus que simplement fondre et se solidifier. Les gens semblent considérer la soudure comme une sorte de « colle métallique » : appliquez-la sous forme liquide et laissez-la devenir solide pour verrouiller un joint. Mais ce n’est qu’une partie du tableau. Pour qu’un joint soudé soit électriquement et mécaniquement sain, la soudure doit mouiller les métaux à assembler. Dans le contexte de la soudure, le mouillage est le processus par lequel la soudure fondue se dissout partiellement dans le métal de base en cuivre, formant une région composée en partie de soudure et en partie de cuivre. Cela crée une liaison intermétallique et c'est la clé de la soudure. Dans la plupart des soudures, l'étain fondu est le principal solvant qui se dissout dans le substrat en cuivre et forme la liaison intermétallique qui stabilise électriquement et mécaniquement le joint.

Les intermétalliques sont nécessaires à un bon joint de soudure, mais comme pour beaucoup de choses, trop de bonnes choses peuvent être mauvaises. Les intermétalliques ont tendance à être fragiles, donc si la couche intermétallique est trop épaisse, le joint peut être mécaniquement faible. Il peut également y avoir des vides dans la couche intermétallique qui ajoutent à l'instabilité mécanique.

Nous savons tous que le flux est essentiel à la qualité des joints de soudure. Mais qu’est-ce que le flux exactement et pourquoi les fabricants de soudure se donnent-ils la peine de l’insérer dans le noyau du fil à souder ?

L’importance du flux tient à sa capacité à combattre l’ennemi mortel de la soudure : les oxydes métalliques. Les oxydes métalliques ne sont pas bons pour les joints de soudure : la soudure ne mouillera pas suffisamment un joint lorsqu'il y a un revêtement d'oxyde métallique. Les flux sont conçus pour éliminer les oxydes métalliques, et ce, pendant le soudage du joint. Le pré-nettoyage des métaux ne suffit pas, au moment où la soudure s'écoule, l'oxygène atmosphérique a suffisamment reconstruit la couche d'oxyde métallique pour gâcher le mouillage de la soudure.

La soudure électronique contient généralement un flux à base de colophane. La colophane est un produit naturel dérivé des pins, notamment des pins à encens et des pins à feuilles longues pour la colophane fabriquée aux États-Unis. Elle présente l'avantage d'être plus ou moins inerte à température ambiante mais très acide une fois liquéfiée, et possède un point de fusion légèrement inférieur à celui de la soudure. Le noyau de colophane de la soudure électronique fondra donc avant la soudure, s'écoulant dans et autour du joint. Le liquide acide réagit avec les oxydes métalliques, exposant le métal propre dans lequel la soudure peut s'imprégner. Le flux liquide acide convertit les oxydes métalliques en sels métalliques et en eau, qui sont généralement enfermés dans le flux lorsqu'il se solidifie. Les produits de réaction sont généralement inoffensifs à ce stade, mais certains procédés nécessitent néanmoins l'élimination du flux utilisé.