助焊剂中的表面活性剂..doc

助焊剂中的表面活性剂 ? 摘要：本文从表面张力对软钎焊工艺的影响开始，深入探讨了表面活性剂的作用及其帮助焊接的工作原理，以及表面活性剂在助焊剂中的应用及要求，并分析了因为浸润不当而造成焊接不良的几种状况。关键词：表面张力 软钎焊 表面活性剂 助焊剂 浸润在软钎焊工艺中，影响焊接质量的原因是很多的，焊料不能充分浸润是影响焊点质量的一个重要原因，也是比较难以解决的一种状况。表面张力是影响焊料浸润的主要原因，在焊接过程中，助焊剂可以降低熔融焊料的表面张力，而表面活性剂作为助焊剂中的重要组成部分，它是如何工作的？它的原理是什么？常见的浸润不良是怎样引起的、表现为哪些焊接缺陷等？针对这些问题本文将展开全面的论述。一，关于表面张力（一），表面张力的概念物质相与相之间的分介面称之为界面，包括气-液、气-固、液-液、固-固、固-液五种。其中包含气相的界面叫表面，即有液体表面和固体表面两种。表面张力在液体物质中的表现尤为明显，液体内部的每个分子都处在其它分子的包围之中，被平均的吸引力所吸引，呈平衡状态。但是，液体表面的分子则不然，其上部有一个异质层，该层的分子密度小，平均承受垂直于液面、方向指向液体内部的引力。其结果，使得液体表面分子产生聚集力，从而导致液体表面积收缩到最小，呈球状（在体积相同的情况下，表面积最小的形状是球型）（见图一）。  图一，表面张力对液体的作用示意图 透过上述分析可以看出，所有物质表面自行收缩的力是表面自由能的作用，这个能就叫做表面张力或表面能，这种现象叫做表面张力现象。（二），表面张力对软钎焊的影响在软钎焊过程中，焊料呈现出固态到液态再到固态的过程，并完成焊接工作，在液态焊料与固态基材接触时，所表现出来的表面张力是相当大的，如果不能有效降低液态焊料的表面张力，在焊接后段，即焊料由液态转化为固态焊点的时候，所表现出的形状应该是球型，而不具备适合要求的润湿角，同时不能铺满焊盘或不能铺展、浸润至所需焊接的部位，这是一种典型的焊接不良状况，通常称之为润湿不良。润湿不良主要是因为表面张力的存在，无论是在焊锡丝焊接还是手浸焊、波峰焊或者是焊锡膏的热风回流焊等，在所有的软钎焊工艺中都有可能发生。（因为表面张力作用造成的焊接浸润不良，见图二实物及图三示意图）  图二，未完全润湿的焊点图片  图三，表面张力的作用，使未经润湿的锡焊料收缩成球形状态 二，表面活性剂的概念及其工作原理（一）、表面活性剂的概念：表面活性剂具有两个特性：第一，能活跃于其他物质表面；第二，改变其他物质表面张力。因此可以将表面活性剂定义为：能活跃于其他物质表面具有极高降低表面张力能力和效率的一类物质。表面活性剂在一定浓度的溶液中能形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能；所以很低的浓度或很小的用量，就能显著地降低溶剂或其他液态物质表面张力。（以HUAXIA公司ST表面活性剂的实验对照效果，见图四）  图四，高效表面活性剂效果演示对比 （二）、表面活性剂的结构及其工作原理：表面活性剂都是由溶剂可溶性和溶剂不溶性两部分组成，这两部分处于分子的两端，形成不对称结构（见图五）。表面活性剂显著降低表面张力正是由这种结构决定的。  图五，表面活性剂结构示意图 以在水基溶剂中的作用来概述表面活性剂的工作原理，亲水基团使分子有进入水的倾向，而疏水基团则竭力阻止其在水中溶解，而从水的内部向外迁移，有逃逸水相的倾向，这两种倾向平衡的结果使表面活性剂在水表富集，亲水基伸向水中，疏水基伸向空气，结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从而导致水的表面张力下降。表面活性剂在界面富集吸附一般的单分子层，当表面吸附达到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促使基分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在溶液内部自聚，即疏水基在一起形成内核，亲水基朝外与水接触，形成最简单的胶团。开始形成胶团时表面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度，简称cmc。当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降至最低值 ，此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是大量形成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表面张力，用rcmc表示。三，表面活性剂在软钎焊中的作用：（一）、软钎焊的焊接原理及焊点要求通常将焊接温度低于450，且母材不熔化只有焊料熔化，通过物理结合形成良好的钎焊接头，这样的焊接方式称之为软钎焊。在软钎焊过程中，必备的钎焊条件主要有两个方面：一，被焊接物表面必须洁净（无氧化层或异物）；二，熔化的焊料必须被充分浸润，然后充分流动并完全填塞于金属接合面之间，同时形成具有一定强度、并有着良好润湿角的焊点（通常情况下，焊点润湿角在30-450左右为宜，见图六）。  图六，焊点良好的浸润