Spis treści:
Wybór najlepszego spoiwa może być nieco zniechęcający dla wielu początkujących, a nawet mylący dla doświadczonych weteranów lutowania. Fajnie, gdy hobbysta również potrafi dokonać świadomego wyboru zależnie od tego, co planuje lutować.
Co to jest cyna do lutowania?
Spoiwo lutownicze, lut albo po prostu cyna do lutowania to topliwy materiał, który jest używany do tworzenia trwałego połączenia między metalowymi elementami. Czasem są to także stopy metali. Lut jest topiony w celu zwilżenia części złącza, gdzie po ochłodzeniu przylega i łączy elementy. Metale lub stopy, których planujemy użyć jako lut, naturalnie muszą mieć niższą temperaturę topnienia niż elementy, które mają być połączone – w przeciwnym razie czeka nas fiasko i uszkodzenie lutowanego przedmiotu. Lut powinien być również odporny na działanie czynników utleniających i korozyjnych, które z czasem spowodowałyby degradację złącza. Jest to ważne na przykład przy pracy z biżuterią i jak łatwo sobie wyobrazić jeszcze ważniejsze przy pracy z elektroniką montażową.
Lut używany do wykonywania połączeń elektrycznych również musi mieć korzystne właściwości elektryczne. Spoiwo do lutowania w pracach elektrycznych i elektronicznych jest dostępna w różnych grubościach oraz z rdzeniami zawierającymi topnik. Znajdziemy je w formach takich jak:
- cyna lutownicza,
- pasta lutownicza,
- pasta lutownicza z cyną.
Cyna w lutowaniu
Dlaczego cyna? Pierwiastek ten jest używany w wielu stopach, zwłaszcza cyny i ołowiu, które posiadają nawet 60% lub więcej cyny. Stapia się ją również z miedzią i antymonem. Stopy te mają wysoką ciągliwość, czyli podatność na odkształcenie w “pozytywnym sensie”, bo bez uszkodzenia struktury i spójności oraz lejność ważną w odlewnictwie. Stal pokryta cyną jest szeroko stosowana do pakowania żywności w puszki. Niektóre związki cynoorganiczne mogą być bardzo toksyczne.
Problematyczny okazał się ołów. Szczęśliwie dostrzegło to nowe podejście do kwestii środowiskowych. O ile producenci i konsumenci zdawali początkowo zżymać się na fakt zaistnienia norm takich jak unijny RoHS, czyli dyrektywa ograniczająca używanie metali ciężkich i innych szkodliwych substancji, w tym palnych, o tyle wymogło to niejako zmiany produkcyjne i asortymentowe wśród dostawców i usługodawców – i bardzo dobrze. Owocem tych zmian są cyny bezołowiowe.
Nawet niewielkie ilości ołowiu zostały uznane za szkodliwe dla zdrowia jako silna neurotoksyna, ołów w lutach hydraulicznych został zastąpiony srebrem (zastosowania spożywcze) lub antymonem, z częstym dodatkiem miedzi, a udział cyny został zwiększony.
Opary lutownicze. Szkodliwość, kalafonia i pochłaniacze
Skoro pozostajemy w obszarze wyboru cyny do lutowania, to w pierwszej kolejności powinniśmy zająć nas pochłaniacze oparów. Znajdziesz je w kategorii odsysacze i plecionki w Botland. Dlaczego są tak ważne? Podczas lutowania elementów elektronicznych narażenie na opary lutownicze jest nieuniknione. Pochodzą zazwyczaj ze spalanych materiałów topnikowych na bazie kalafonii, które są niezmiennie używane do tworzenia połączeń elektrycznych. Ów naturalnie występujący materiał otrzymywany z drzewa sosnowego, kalafonia, to swego rodzaju klej stosowany w procesie lutowania. Jako materiał topnikowy jest powszechnie stosowana w celu zapobiegania utlenianiu, ponieważ oczyszcza powierzchnię i poprawia skuteczność lutu lub metalu, aby powstało trwałe połączenie.
Topniki na bazie kalafonii zawierają szereg cząstek kwasów żywicznych, które mogą powodują długotrwały dyskomfort, a nawet pogorszenie zdrowia. Pozornie niegroźne, chwilowe zawroty głowy po dłuższej ekspozycji na opary z czasem mogą nawet ustąpić miejsca astmie zawodowej.
Pochłanianie oparów to więc rzecz obowiązkowa, a zakładamy z dużą pewnością, że wizja takich objawów jak osłabienie, kaszel, duszności, świszczący oddech, ból w klatce piersiowej czy nawet choroby skóry niespecjalnie kogokolwiek pociąga.
Chociaż opary lutownicze są nieuniknione w niektórych środowiskach, to podjęcie odpowiednich kroków w celu zminimalizowania wdychania i narażenia na nie pomaga w zarządzaniu wszelkimi związanymi z tym zagrożeniami dla zdrowia. Przykład takiego urządzenia to pochłaniacz oparów lutowania AKS-153 wyposażony w wymienne filtry węglowe.
Jaka cyna do lutowania?
Ważne jest, aby cyna odpowiednio zwilżała i rozpuszczała powierzchniową warstwę miedzi. Zawartość topnika w cynie zagwarantuje, że przy lutowaniu unikniemy zanieczyszczeń w postaci tlenków. Dlatego też cyna do lutowania ręcznego powinna zawierać topnik. Proste lutowanie bez problemów zapewni topnik obecny w drucikach cyny nawijanych na bęben podobnie jak żyłka czy taśma – to często spotykany i łatwy do wzrokowego rozpoznania rodzaj spoiwa.
Rodzaj materiału do lutowania. W lutowaniu różnych materiałów wymagane są różne rodzaje cyny. Do lutowania miedzi lub mosiądzu zaleca się użycie cyny miedziowej, a do lutowania stali nierdzewnej lub aluminium zaleca się użycie cyny cynkowo-krzemowej.
Typ lutowania. Na przykład do lutowania rur miedzianych zaleca się użycie cyny w płynnej postaci, podczas gdy do lutowania elementów elektronicznych zaleca się użycie cyny w postaci wspomnianego drutu.
Temperatura topnienia. Cyna występuje w różnych stopniach topnienia, co wpływa na jej właściwości lutowania. Wybór będzie uzależniony od lutowanego materiału.
Stopy cyny z ołowiem (Sn-Pb) mają niski punkt topnienia, są łatwe w lutowaniu i ma dobrą odporność na wstrząsy i drgania. Powinniśmy raczej jednak napisać “miały”, bowiem zaczynają być coraz powszechniej wypierane na rzecz cyny bezołowiowej. Stop cyny-srebra-miedzi (Sn-Ag-Cu) jest stosowany do lutowania elementów, które wymagają wysokiej wytrzymałości mechanicznej i odporności na korozję. Najpopularniejsze proporcje to 95.5/3.8/0.7 (masowo), gdzie pierwsza liczba odpowiada procentowi cyny, a pozostałe srebra i miedzi. Inne stopy cyny są wykorzystywane do lutowania w specjalistycznych zastosowaniach, takich jak stopy cyny-złota (Sn-Au), ale tutaj mowa już o lutowaniu elementów w przemyśle kosmicznym i wojskowym, czy też stopy cyny-antymonu (Sn-Sb) do lutowania elementów metalowych.
Grubość cyny do lutowania
Ostatni czynnik, który jest bagatelizowany, to średnica cyny lutowniczej. Ma ona znaczny wpływ na proces lutowania i jakość połączenia lutowanego. Grubość ta jest zwykle określana przez producenta drutu lutowego i zależy od wielu czynników, takich jak średnica drutu, rodzaj stopy cyny, rodzaj powłoki na drucie i temperatura lutowania. Zbyt mała grubość cyny na druciku może prowadzić do niepełnego pokrycia połączenia lutowanego, co z kolei może prowadzić do słabego połączenia. Z drugiej strony zbyt duża grubość cyny oznacza zwiększone ryzyko powstawania nadmiernych zgrubień cyny, które mogą wpłynąć na jakość połączenia lutowanego i/lub utrudnić czyszczenie połączenia po lutowaniu.
Jeżeli interesuje Cię podjęcie pierwszych kroków w lutowaniu albo pogłębienie wiedzy, to w Botland bezsprzecznie polecamy zestaw i kurs do nauki lutowania FORBOT.
