《无铅波峰焊设备表面处理金属材料的侵蚀测试方法》

1无铅波峰焊设备表面处理金属材料的侵蚀测试方法本文件提供了一种用于无铅波峰焊中经过表面处理后的金属材料的侵蚀评估测试方法，该金属材料可被用作焊锡槽或与熔融焊料接触的其他组件，旨在通过预测金属材料的寿命以设置合适的维护周期，来预防事故或火灾。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC61190-1-3电子组装用附件材料—第1-3部分：电子级焊料合金及含助焊剂与不含助焊剂的3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1侵蚀erosion基材与熔融焊料接触而溶解并变薄的现象。[来源：IEC62739-1:2013,3.1]含铅（Pb）量不超过0.1重量百分比）的合金，用于将元器件焊接至基板或进行表面涂层。[来源：IEC60194:2015,75.1904]3.3废料dross熔融焊料表面形成的氧化物和其他污染物。[来源：IEC60194:2015,75.0410]4测试4.1概述将试件安装在由电机（可能包括齿轮单元）驱动的测试设备的旋转块上，然后将其浸入熔融无铅焊料中并旋转以模拟波峰焊设备中的焊料流动。在旋转指定时间后，测量试件的侵蚀深度。24.2测试设备4.2.1试验设备说明测试设备应包括能够实现4.4中规定的测试条件的设备。测试设备与熔融焊料接触的部件材料应具有抗侵蚀性能或经过抗侵蚀处理。设备的详细规格见附录A。4.2.2试验设备配置示例测试设备的配置示例如图1所示。该测试设备由焊锡锅单元、旋转单元和控制单元组成。a）焊锡锅单元由一个用于熔化无铅焊料合金的加热器和一个容纳样品旋转的焊锡锅组成；b）旋转装置由一个驱动样品旋转的电机和一个连接样品的旋转块组成。c）控制单元具有控制模块，能接受温度传感器反馈信号，并控制电机旋转和加热器温度。由于试验过程中熔渣会扩散，试验设备最好具备排风功能。若不具备图示测试设备，其他配置和功能符合上述要求的试验设备也可以使用。34.3试件要求使用下列材料和形状的试件。a）试件的表面处理应与焊锡槽或与熔融焊料接触的部件的表面处理相同。b）试件的形状及表面处理标识应如图2所示，并应以雕刻的方式标注。c）试件的评定面为标有表面处理标识的表面（A面）、背面（B面以及从下边缘至其上方44.4测试条件试验材料及试验条件见表1。4.5测试方法4.5.1方法A-不弯曲测试如果不需要进一步加速，则按照下面所述的步骤进行无弯曲测试。a）用纱布或纸巾清洁试件表面。b）将试件固定在旋转块上，B面应接触旋转块，但不得接触熔融焊料。c）按照4.5.3规定的除渣程序，清除焊锡槽中熔融焊料上的浮渣。将固定在旋转块上的试件浸入符合规定温度的熔融焊料中。试件浸入熔融焊料的深度应该符合4.4所规定的深度，旋转的速度也应该符合4.4规定的转速。试件按规定转速旋转后，开始计算试验时间。图3展示了试件未弯曲时的固定状态。d）试验时间达到规定值后，应该在2小时内将试件从熔融焊料中取出，并用废布将焊料从试件上完全擦去。e）按照4.4规定的频率清除焊锡锅内熔融焊料上漂浮的浮渣。f）按照4.4规定的试验时间结束后，按照第5条规定的方法测量侵蚀深度。g）只有测试时间达到规定值时，才可以将试件从熔融焊料中取出。规定的测试时间应包括清除浮渣的时间和夜间设备停机时间。5图3未弯曲的试件安装状态示例4.5.2方法B-弯曲状态下加速测试如果需要进一步的加速实验进行，则按照下面所述的步骤进行弯曲测试。a）用纱布或纸巾清洁试件表面。b）将试件固定在旋转块上，B面应接触旋转块，但不得接触熔融焊料。c）按照4.5.3规定的除渣程序，清除焊锡槽中熔融焊料上的浮渣。将固定在旋转块上的试件浸入符合规定温度的熔融焊料中。试件浸入熔融焊料的深度应该符合4.4所规定的深度，旋转的速度也应该符合4.4规定的转速。试件按规定转速旋转后，开始计算试验时间。图4展示了试件弯曲时的固定状态。d）试验时间达到规定值后，应该在2小时内将试件从熔融焊料中取出，并用废布将焊料从试件上完全擦去。e）按照4.4规定的频率清除焊锡锅内熔融焊料上漂浮的浮渣。6f）按照4.4规定的试验时间结束后，按照第5条规定的方法测量侵蚀深度。g）只有测试时间达到规定值时，才可以将试件从熔融焊料中取出。规定的测试时间应包括清除浮渣的时间和夜间设备停机时间。图4试件弯曲2mm时的安装状态示例4.5.3除渣程序按照下面的步骤去除浮在熔融焊料上的渣滓。a）停止电机旋转，使用合适的夹具（例如多孔不锈钢勺）清除焊锡槽中漂浮的焊锡渣。然后将焊锡渣放入密封容器中。b）检查焊锡锅中的焊锡量（确保浸入深度符合4.4的规定）。如果浸入深度不符合规定，则应该补充焊锡。c）检查试件浸入熔融焊料中的深度，满足4.4规定的深度要求后，继续进行4.5.1或4.5.2规定的试验。75侵蚀深度测量方法（光学显微镜焦深度法）5.1概述试验结束后，用光学显微镜采用焦深度法测量试件的侵蚀深度，方法如下所述。5.2试件的制备按照下面列出的步骤制备样品。a）按照4.4中规定的测试时间进行测试后，继续将试件浸入熔融焊料中，直至旋转过程停止。旋转停止后，将试件从焊料中取出。b）将试件从熔融焊料中拿起，并将其从旋转块上取下。c）将试件再次浸入熔融焊料中加热，然后将其从熔融焊料中取出。立即用棉布擦拭待评估试件表面以去除焊料。如果焊料没有完全清除，重复步骤c)，直到所有焊料都被清除。5.3测量设备测量设备应由光学显微镜、数字指示器、CCD相机和显示器组成，并能够测量焦深。测量设备的示例如图5所示。图5使用光学显微镜的焦深度法测量设备配置示例5.4测量过程按照下面列出的步骤测量试件。8a）准备5.3中规定的测量设备（如果设备不包含CCD相机，则应使用正常或矫正视力观察试b）目视观察4.3中规定的A面和B面，提前找到表面最深的侵蚀区域（每个面上至少3个c）将试件放置在测量设备上，设置显微镜的放大倍数为其最大值（放大倍数最好为200倍或更高）来找到最深的侵蚀区域。d）确定最深的侵蚀区域后，旋转镜头滑动旋钮，将显微镜镜头聚焦于视角范围内的未侵蚀区域。e）将数字指示器的读数进行归零。f）然后，旋转显微镜的镜头滑动旋钮，聚焦于最深的侵蚀区域。g）读取并记录数字指示器上的读数。h）若测量设备具备图片采集功能，最好要拍摄侵蚀区域的照片。i）在每个面上测量三个或更多个侵蚀最深的位置，取最大值作为侵蚀深度。为排除由熔渣产生的侵蚀的影响，评估区域限制在距样品下边缘50毫米以内。规定的浸入深度为65毫米至70毫米。在2毫米弯曲试验的情况下，与弯曲销和支架接触的样品区域应排除在评估区域之外。6试验报告记录项目在检测报告中，应包括以下各项：a）测量的日期和时间；b）试验及测量设备信息：生产厂家和设备编号；c）试件信息:1）材料、表面处理及编号；2）热处理状态;3）加工工艺（如切割、研磨等）；4）表面状况;d）焊接材料;e）测试条件:2）旋转速度;f）是否存在侵蚀和侵蚀的深度；g）侵蚀情况(包括侵蚀状态详细描述及显示侵蚀位置的照片)。9测试设备和测量设备的规格A.1概述本附件提供了4.2中提到的测试设备以及5.3中提到的测量设备的规格。A.2试验设备的特点A.2.1概述本标准的测试设备应由焊锡锅单元、旋转单元和控制单元组成，每个单元都具有以下特点。A.2.2焊锡锅单元焊锡锅单元应具有以下特点。a）焊锡锅的大小应足以容纳5kg以上的焊料，使试件能在焊锡锅内旋转，且不妨碍4.4规定的试件的旋转。b）焊锡锅应足够深，以便将试件浸入规定的深度。c）如果使用钢制焊锡锅，应处理焊锡锅表面以防止侵蚀。表面处理方法不作特别规定。d）加热器应能够熔化焊料并将熔融焊料加热至500°C。如果需要将加热器浸入熔融的焊锡中，应处理加热器表面以防止侵蚀。A.2.3旋转单元旋转装置应具有以下特点：a）旋转装置配有一个驱动试件旋转的电机。b）旋转电机的轴上装有旋转块，用于固定试件。c）安装在旋转块上的试件在焊料中旋转至4.4规定的深度。A.2.4控制单元a）控制单元配备温度传感器，并使用温度调节器控制加热器。该单元能够将熔融焊料的温度保持在450℃±3℃。b）需浸入焊料的温度传感器宜进行表面处理，浸入深度应符合4.4条规定；d）最好能够自动记录4.4规定的测试时间。e）出于安全考虑，设备最好配备联锁或其他功能，以防止焊料过热。A.2.5通风要求由于试验过程中试件旋转会导致氧化渣和热空气扩散