INOVATIVNI MATERIJALI ZA LEMLJENJE

ALMIT – Nova generacija lemnih legura bez olova

Pa da li je moguće…

Evropske direktive u električnoj i elektronskoj opremi RoHS ograničavaju upotrebu olova i drugih opasnih supstanci, kao što su živo srebro, kadmijum, heksavalentni hrom i druge. Navedene direktive takođe određuju i izuzetke u kojima je upotreba olova i dalje dozvoljena. Prvi bezolovni lemovi su po svojim karakteristikama i efikasnosti veoma zaostajali za olovnima, što je prouzrokovalo puno problema, ali ovo se zadnjih godina značajno promenilo. 

Olovo (Pb – latinski plumbum) spada među otrovne teške metale i opasno je ne samo za okruženje, već se akumulira i u ljudskom telu, posebno u kostima, zubima i mozgu, te prouzrokuje nepopravljivu štetu za zdravlje. Zato je direktivom RoHS njegova upotreba veoma smanjena, odnosno potpuno zabranjena u većini slučajeva. Olovo je do pre 2006. godine bilo u širokoj upotrebi u lemnim materijalima, zbog odličnih lemnih karakteristika koje ovaj element daje lemnoj leguri. Olovna legura otporna je na koroziju, ima visoku gustoću, jednostavna je za upotrebu i osigurava kvalitetan spoj. Zbog ovih karakteristika je lem od kalaja i olova (SnPb) decenijama bio u širokoj upotrebi u proizvodnji širom sveta. Mnogi su se pitali: „Da li će bez olova uopšte biti moguće kvalitetno lemljenje?”

Potraga za alternativama

Novi zakonski propisi su proizvođače lemnog materijala prisilili u potragu za novim rešenjima i alternativama za provereni kalajno-olovni (SnPb) lem. Ali to nije bilo nimalo lako. Osnovni problem lemova bez olova je nedostatak „meke odnosno voljne“ komponente. Zato se, sa jedne strane, bezolovni lemni spojevi do određenog opterećenja manje deformišu, dok je, sa druge strane, veća pojavnost mikro-pukotina pod većim opterećenjem. Upravo su mikro-pukotine jedan od glavnih razloga za oštećenja, a, u krajnjoj fazi, i za uništenje lemnih spojeva.

Prva generacija nije opravdala očekivanja

Prve bezolovne legure koje su ponuđene na tržištu nakon implementacije direktive RoHS, dakle prva generacija bezolovnih lemova, nisu opravdale očekivanja. Problemi kod određenih vrsta lemova, na primer SAC305 i SAC0307, opšte su poznate. Sa jedne strane ne dosežu karakteristike prethodno korištenih olovnih lemova, dok su sa druge strane, zbog sadržaja srebra, veoma skupi. Nove okolnosti uticale su na cene srebra na tržištu, budući da se vrednost srebra za par godina skoro utrostručila. Možemo da zamislimo kakav trošak ova promena predstavlja za velike potrošače lemnog materijala. 

Nova generacija, nove mogućnosti

U svakom slučaju, vreme legura prve generacije, kada je legura SAC (kalaj-srebro-bakar) bila ocenjena kao jedina primerena opcija, je završeno. Danas znamo za bezolovne legure koje imaju iste karakteristike kao olovni lemovi i koje ih po određenim karakteristikama i prevazilaze. Jedna od takvih je serija lemova SJM (Strong Joint Metal), sa karakteristikama koje su nam se još do pre par godina činile nekompatibilne. Uprkos veoma niskom sadržaju srebra (i posledično povoljnijoj ceni), legure SJM su veoma pouzdane i osiguravaju odličnu otpornost na temperaturne promene i zateznu tvrdoću. Time je bojazan u vezi sa kvalitetom lemljenja bezolovnim legurama opovrgnuta, budući da serija lemova SJM omogućava uistinu kvalitetan spoj.

U poslednje vreme su mnogi korisnici – a među njima i renomirani proizvođači za automobilsku industriju – prešli sa SAC305 na SJM-03. SJM-03 (Sn0,3Ag0,7Cu2,0Bi). SJM-0,3 ima puno mogućnosti da postane nova standardna legura i naslednica SAC305.

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

Budućnost kroz razvoj i inovacije

Poboljšanja, dosegnuta na području lemova bez olova i legura sa niskim sadržajem srebra, rezultat su intenzivnih istraživanja i novih, inovativnih pristupa. Veliku ulogu u ovim istraživanjima ima bizmut (Bi). Bizmut je postprelazni metal i spada u grupu manje otrovnih teških metala. U pogledu elastičnosti i napona smicanja, legure sa bizmutom nisu ništa lošije od olovnih legura. Prednosti koje omogućava upotreba bizmuta najlakše je razumeti pomoću mrežnog modela atoma. Tokom stvrdnjavana, atomi se pomiču i menjaju svoj položaj u „mreži”, što vremenom dovodi do pojave pukotina. Ali bizmut sprečava dislokaciju atoma, a time i pojavu pukotina. Druga prednost bizmuta je njegova niska tačka topljenja, koja otvara nove mogućnosti, posebno za komponente osetljive na temperaturu. Možemo reći da je u bizmut danas adekvatna zamena olova.

Koja legura bez olova najbolje odgovara mojim potrebama?

Korisnici se na kraju uvek suočavaju sa pitanjem: koja od legura bez olova je najprimerenija za mene i moje aplikacije? Izbor produkata veoma je veliki. Dakle, kako se pravilno odlučiti? Najbolja odluka je lično savetovanje sa kompetentnim stručnjakom proizvođača, odnosno dobavljača. Samo lično na sastanku je moguće prodiskutovati sve zahteve u vezi sa lemljenjem, precizno odrediti sve detalje i naći adekvatno rešenje. Zato za više informacija ili za dogovor za lični sastanak pozovite: 05 9040 258 ili se povežite sa nama na: info@abtehnik.si.

Prednosti legura sa bizmutom objašnjene su na primeru mrežnog dijagrama. Svaka supstanca ili materijal sastavljeni su od atoma. Tokom procesa stvrdnjavana dolazi do dislokacije atoma, što remeti mrežnu strukturu i povećava rizike za kasniji nastanak pukotina. Bizmut sprečava dislokaciju atoma tako što popunjava praznine.

Napon smicanja (otkazivanje spoja), komparacija SJM i SAC. Test se odvija sa cikličnim promenama 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 je gotovo potpuno raspuknut, dok spoj sa legurom SJM-03 gotovo da nema nikakvih pukotina; komponenta 1210 R.

Almitovo razvojno odeljenje

Almit je jedan od većih proizvođača materijala za lemljenje širom sveta, ima iznimno snažno razvojno odeljenje i na tržištu postavlja nove standarde sa svojim inovativnim produktima, kao što je na primer lem KR-19RMA, koji NASA koristi pri konstrukciji svemirskih brodova.

---

STANNOL FAIRTIN – Prva žica za lemljenje u skladu sa principima pravične trgovine

Stannol u saradnju sa inicijativom FAIRLÖTET predstavlja prvu lemnu žicu koja poštuje načela pravične trgovine.

Kalaj se kao lemni materijal koristi u svim elektronskim proizvodima, od mobilnog telefona do televizije. Većina kalaja iskopana je u rudnicima koji se nalaze u zemljama u razvoju. Rudarenje je obično veoma opterećujuće, kako za ljude, tako i za okruženje.

Za odgovornije postupke…

Ideja za lem koji je proizveden bez iskorišćavanja ljudi i bez štete za okruženje rodila se u leto 2014. Kriterijumi, koji su određeni u tesnoj saradnji između Stannolom i FairLötet, su sledeći:

Ekologija

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

Pravičnost

• bezkonfliktno poreklo
• izbegavanje nepoštenih radnih uslova
• podrška lokalnim nevladinim organizacijama za pravično i održivo rudarenje sa inicijativom FairLötet e.V., što će u budućnosti omogućiti pravičnu trgovinu kalajem

Pouzdanost

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

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