What The Flux: ¿Cómo funciona la soldadura de todos modos?

He estado soldando durante mucho tiempo y me enorgullezco de mis habilidades. No diré que soy el mejor soldador que existe, pero soy bastante bueno en esta habilidad esencial del taller, al menos para la soldadura de orificio pasante y "tradicional"; Todavía no he tenido mucha práctica en cosas SMD. Estoy seguro de que podría hacer una unión buena, fuerte y estable que sea eléctrica y mecánicamente sólida en casi cualquier tipo de cable o conductor.

Pero como muchos de nosotros, aprendí a soldar como una habilidad práctica; junte la soldadura y el hierro, observe los resultados, repita lo que funciona y evite lo que no funciona. Parece que agregar un poco de información interna podría ayudarme a mejorar mis habilidades, así que me puse a aprender qué sucede mecánica y químicamente dentro de una junta de soldadura.

No debería sorprender que, al igual que otros métodos de trabajo con metales, la soldadura tiene una definición estricta. La soldadura blanda es la unión de metales mediante la fusión de un metal de aporte en la unión. A diferencia de la soldadura, solo se funde el metal de aporte, la soldadura. Los metales que se unen suelen tener un punto de fusión mucho más alto que la soldadura. La soldadura fuerte es similar a la soldadura blanda en este sentido; a pesar de que el metal de aporte en la soldadura fuerte se derrite a una temperatura mucho más alta que la soldadura, los metales unidos aún no se derriten.

Los detalles metalúrgicos de la soldadura en sí podrían tomar volúmenes para discutirlos por completo, pero para nuestros propósitos son cosas bastante simples. La soldadura es solo una aleación que ha sido diseñada para fundirse a una temperatura específica. Para usos electrónicos, el rey de las soldaduras durante años fue una aleación de 60% de estaño y 40% de plomo. Las nuevas regulaciones en respuesta a las preocupaciones ambientales han llevado al desarrollo de diferentes aleaciones sin plomo, pero sea cual sea la composición, el trabajo de la soldadura es bastante simple. La soldadura necesita fundirse a una temperatura predecible y mantener sus propiedades mecánicas y eléctricas cuando se solidifica. En otras palabras, la soldadura debe ser lo suficientemente fuerte como para mantener unida físicamente una unión sin introducir ninguna propiedad eléctrica indeseable en la unión.

Sin embargo, la soldadura debe hacer algo más que derretirse y solidificarse. La gente parece pensar en la soldadura como una especie de "pegamento metálico": aplíquela como un líquido y deje que se solidifique para unir una unión. Sin embargo, eso es solo una parte de la imagen. Para que una unión soldada sea eléctrica y mecánicamente sólida, la soldadura debe humedecer los metales que se unirán. En el contexto de la soldadura, la humectación es el proceso mediante el cual la soldadura fundida se disuelve parcialmente en el metal base de cobre, formando una región que es en parte soldadura y en parte cobre. Esto crea una unión intermetálica y es la clave para soldar. En la mayoría de las soldaduras, el estaño fundido es el solvente principal que se disuelve en el sustrato de cobre y forma el enlace intermetálico que estabiliza eléctrica y mecánicamente la unión.

Los intermetálicos son necesarios para una buena junta de soldadura, pero como muchas cosas, demasiado de algo bueno puede ser algo malo. Los intermetálicos tienden a ser quebradizos, por lo que si la capa intermetálica es demasiado gruesa, la unión puede ser mecánicamente débil. También puede haber vacíos dentro de la capa intermetálica que aumentan la inestabilidad mecánica.

Todos sabemos que el fundente es fundamental para las uniones de soldadura de calidad. Pero, ¿qué es exactamente el fundente y por qué los fabricantes de soldadura se toman la molestia de meterlo en el núcleo del alambre de soldadura?

La importancia del fundente se debe a su capacidad para combatir al enemigo mortal de la soldadura: los óxidos metálicos. Los óxidos de metal no son buenos para las uniones de soldadura: la soldadura no humedecerá adecuadamente una unión cuando hay una capa de óxido de metal. Los fundentes están diseñados para eliminar óxidos metálicos y hacerlo mientras se suelda la unión. La limpieza previa de los metales no es suficiente, para cuando la soldadura fluye, el oxígeno atmosférico ha reconstruido la capa de óxido de metal lo suficiente como para estropear la humectación de la soldadura.

La soldadura electrónica generalmente tiene un fundente hecho de colofonia. La colofonia es un producto natural derivado de los pinos, en particular los pinos loblolly y de hoja larga para la colofonia fabricada en EE. UU. Tiene la ventaja de ser más o menos inerte a temperatura ambiente pero muy ácido cuando se licua y tiene un punto de fusión ligeramente inferior al de la soldadura. Por lo tanto, el núcleo de colofonia de la soldadura electrónica se derretirá antes que la soldadura, fluyendo dentro y alrededor de la unión. El líquido ácido reacciona con los óxidos metálicos, exponiendo el metal limpio para que la soldadura se humedezca. El fundente líquido ácido convierte los óxidos metálicos en sales metálicas y agua, que normalmente quedan atrapadas en el fundente cuando se solidifica. Los productos de reacción son generalmente inofensivos en ese punto, pero algunos procesos aún requieren que se elimine el fundente usado.

Por supuesto, la soldadura es mucho más que esto, pero estos son los conceptos básicos sobre lo que sucede dentro de esa gota de soldadura al final de la plancha.