INOVATIVNI LEMNI MATERIJALI

ALMIT – Nova generacija bezolovnih lemnih legura

Pa je li je moguće…

Europske direktive u električnoj i elektroničkoj opremi RoHS ograničavaju uporabu olova i drugih opasnih tvari, kao što su živo srebro, kadmij, heksavalentni krom i druge. Navedene direktive također određuju i iznimke u kojima je uporaba olova i dalje dozvoljena. Prvi bezolovni lemovi po svojim su značajkama i učinkovitosti veoma zaostajali za olovnima, što je prouzrokovalo puno problema, ali ovo se zadnjih godina značajno promijenilo. 

Olovo (Pb – latinski plumbum) spada među toksične teške metale i opasno je ne samo za okoliš, već se akumulira i u ljudskome tijelu, posebice u kostima, zubima i mozgu, uzrokujući nepopravljivu štetu za zdravlje. Zato je direktivom RoHS njegova uporaba veoma smanjena, odnosno potpuno zabranjena u većini slučajeva. Olovo je do prije 2006. godine bilo u širokoj upotrebi u lemnim materijalima, zbog odličnih lemnih značajki koje ovaj element daje lemnoj leguri. Olovna legura otporna je na koroziju, ima visoku gustoću, jednostavna je za uporabu i osigurava kvalitetan spoj. Zbog ovih značajka, lem od kositra i olova (SnPb) desetljećima bio u širokoj uporabi u proizvodnji širom sveta. Mnogi su se pitali: „Hoće li bez olova kvalitetno lemljenje uopće biti mogućno?”

Potraga za alternativama

Novi zakonski propisi prisilili su proizvođače lemnog materijala u potragu za novim rješenjima i alternativama već provjerenom kositreno-olovnom (SnPb) lemu. Ali, to nije bilo nimalo lako. Temeljni problem bezolovnih lemova bio je nedostatak „meke odnosno voljne“ komponente. Zato se, s jedne strane, bezolovni lemni spojevi do određenog opterećenja manje deformiraju, dok je, s druge strane, opažena veća pojavnost mikro-pukotina pod većim opterećenjem. Upravo mikro-pukotine jedan su od glavnih razloga za oštećenja, a u konačnoj fazi i za uništenje lemnih spojeva.

Prva generacija nije opravdala očekivanja

Prve bezolovne legure koje su ponuđene na tržištu nakon usvajanja direktive RoHS, dakle prva generacija bezolovnih lemova, nisu opravdale očekivanja. Problemi kod određenih tipova lemova, primjerice SAC305 i SAC0307, opće su poznate. S jedne strane ne dosežu značajke prethodno korištenih olovnih lemova, dok su s druge strane, zbog sadržaja srebra, veoma skupi. Nove okolnosti utjecale su na cijene srebra na tržištu, budući da se vrijednost srebra za nekoliko godina skoro utrostručila. Možemo zamisliti kakav trošak ova promjena predstavlja za velike potrošače lemnog materijala. 

Nova generacija, nove mogućnosti

U svakom slučaju, vrijeme legura prve generacije, kada je legura SAC (kositar-srebro-bakar) ocjenjena kao jedina primjerena opcija, završeno je. Danas poznajemo bezolovne legure koje imaju iste značajke kao olovni lemovi, a koje ih po određenim značajkama i premašuju. Jedna od takvih je serija lemova SJM (Strong Joint Metal), sa značajkama koje su nam se još do prije par godina činile nekompatibilne. Usprkos veoma niskom sadržaju srebra (i posljedično povoljnijoj cijeni), legure SJM veoma su pouzdane i osiguravaju odličnu otpornost na termičke promijene i zateznu tvrdoću. Time je bojazan u vezi s kakvoćom lemljenja bezolovnim legurama opovrgnuta, budući da serija lemova SJM omogućuje zaista kvalitetan spoj.

U zadnje vrijeme, mnogi su korisnici – a među njima i renomirani proizvođači za automobilsku industriju – prešli s AC305 na SJM-03. SJM-03 (Sn0,3Ag0,7Cu2,0Bi). SJM-0,3 ima velike šanse postati nova standardna legura i nasljednica SAC305.

Druga legura iz serije SJM – SJM-40 (Sn4,0Ag2,0Bi3,0Sb) – vrhunski je lem koji se posebno dobro ponaša pri ekstremnim promjenama temperature, budući da ne dolazi do pukotina i zamora materijala ni nakon iznimno visokog broja ciklusa. Ovaj lem posjeduje nešto veći sadržaj srebra.

Budućnost kroz razvoj i inovacije

Poboljšanja, postignuta na području bezolovnih lemova i legura s niskim sadržajem srebra, rezultat su intenzivnih istraživanja i novih, inovativnih pristupa. Veliku ulogu u ovim istraživanjima ima bizmut (Bi). Bizmut je slab metal i spada u skupinu manje toksičnih teških metala. U pogledu elastičnosti i napona smicanja, legure s bizmutom nisu lošije od olovnih legura. Prednosti koje omogućuje uporaba bizmuta najlakše je razumjeti pomoću mrežnog modela atoma. Tijekom stvrdnjavanja, atomi se pomiču i mijenjaju svoj položaj u „mreži”, što vremenom dovodi do pojave pukotina. Međutim, bizmut sprečava dislokaciju atoma, a time i pojavu pukotina. Druga prednost bizmuta je njegovo nisko talište, koja otvara nove mogućnosti, posebno za komponente osjetljive na temperaturu. Možemo reći da je u bizmut danas adekvatna zamjena olova.

Koja bezolovna legura najbolje odgovara mojim potrebama?

Korisnici se na kraju uvijek suočavaju s pitanjem: koja od bezolovnih legura je najprimjerenija za mene i moje primjene? Odabir produkata veoma je veliki. Dakle, kako se pravilno odlučiti? Najbolja odluka je osobno savjetovanje s kompetentnim stručnjakom proizvođača, odnosno dobavljača. Samo osobno, na sastanku, moguće je prodiskutirati sve zahtjeve u vezi s lemljenjem, precizno odrediti sve detalje i naći adekvatno rješenje. Zato za više informacija ili za dogovor za osobni sastanak pozovite: 05 9040 258 ili se povežite s nama na: info@abtehnik.si.

Prednosti legura s bizmutom objašnjene su na primjeru mrežnog dijagrama. Svaka tvar ili materijal sastavljeni su od atoma. Tijekom procesa stvrdnjavanja dolazi do dislokacije atoma, što remeti mrežnu strukturu i povećava rizike za kasniji nastanak pukotina. Bizmut sprečava dislokaciju atoma time da popunjava praznine.

Napon smicanja (otkazivanje spoja), komparacija SJM i SAC. Test se provodi cikličnim promjenama temperature okruženja od -40°C do +125°C svakih 30 minuta; komponenta 3216, otpornost spoja, 1kgf = 9,8 N.

Nakon 1500 ciklusa, spoj sa standardnom legurom SAC305 skoro da je potpuno raspuknut, dok spoj s legurom SJM-03 skoro da nema nikakvih pukotina; komponenta 1210 R.

Almitovo razvojni odjel

Almit je jedan od većih proizvođača lemnih materijala širom sveta, ima iznimno snažni razvojni odjel i na tržištu postavlja nove standarde sa svojim inovativnim produktima, kao što je na primjer lem KR-19RMA, koji NASA koristi pri konstrukciji svemirskih letjelica.

---

STANNOL FAIRTIN – Prva lemna žica sukladna načelima pravične trgovine

Stannol u suradnju s inicijativom FAIRLÖTET predstavlja prvu lemnu žicu koja poštuje načela pravične trgovine.

Kositar se kao lemni materijal koristi u svim elektroničkim proizvodima, od mobilnog telefona do televizora. Većina kositra iskopana je u rudnicima zemalja u razvoju. Rudarenje je obično veoma opterećujuće, kako za ljude, tako i za okoliš.

Za odgovornije postupke…

Ideja za lem koji je proizveden bez iskorištavanja ljudi i bez štete za okoliš rodila se na ljeto 2014. Kriteriji, koji su određeni u tijesnoj suradnji između Stannolom i FairLötet, su sljedeći:

Ekologija

• uporaba veoma čistih sekundarnih sirovina
• više od 90% fluksa u žici iz obnovljivih sirovina
• zaštita prirodnih izvora za odgovorno korištenje okruženja

Pravičnost

• beskonfliktno poreklo
• izbjegavanje nepoštenih radnih uvjeta
• podrška lokalnim nevladinim organizacijama za pravično i održivo rudarenje s inicijativom FairLötet e.V., što će u budućnosti omogućiti pravičnu trgovinu kositrom

Pouzdanost

• čistoća legure po kriterijima ISO 9453:2006
• RoHS – usklađeno (bez olova)
• kositar- bakar legura bez srebra
• Stannol je certificiran po ekološkom standardu ISO 14001

Udio zarade od prodaje lemne žice, koja poštuje načela pravične trgovine, donira se nevladinim organizacijama u dotičnim zemljama i za daljnji rad FairLötet.