لحیم یک آلیاژ فلزی است که عمدتا از قلع و سرب ساخته می‌شود. ترکیب قلع و سرب باعث می‌شود تا لحیم شکل گرفته و با ذوب شدن در محل، سبب اتصال قطعات گردد. لحیم و مواد تشکیل دهنده آن، با استفاده از هویه لحیم کاری ذوب می‌شوند و به محل جوش می‌خورند. حال ترکیبات لحیم متفاوت بوده و در برخی از آنها از درصد قلع بیشتری استفاده می‌شود. در این مقاله قصد داریم به دو مورد از لحیم‌های رایج با ترکیب قلع و سرب 63/37 و 60/40 بپردازیم و با مزایا، تفاوت‌ها و شباهت‌های آنها آشنا شویم.
لحیم چیست و از چه چیزی ساخته می‌شود؟
لحیم یک آلیاژ است که از ترکیب دو یا چند فلز مختلف ساخته می‌شود. فلزهای به کار رفته در سیم لحیم، هر یک درصد خاصی دارند که بسته به کم و زیاد شدن آنها، خصوصیت لحیم نیز تغییر می‌کند.حال بیشترین موادی که در ساخت سیم لحیم استفاده می‌شوند، قلع و سرب هستند که در اغلب آنها قلع به کار رفته بیشتر از سرب است. دلیل آن هم این است که سرب ماده‌ای سمی بوده که بر روی سلامتی انسان تاثیر می‌گذارد. برای همین بسیاری از سازندگان سیم لحیم از درصد پایین‌تری از سرب استفاده کرده و یا از مواد جایگزینی چون نقره به جای آن استفاده می‌نمایند. زمانی که لحیم در محل مورد نظر توسط هویه ذوب گردد، فرآیند لحیم کاری شکل گرفته و اتصال به وجود می‌آید. حال نکته‌ای که مهم است این است که برای لحیم کاری قوی، باید نقطه ذوب سیم لحیم پایین‌تر از قطعاتی باشد که در حال اتصال هستند. دلیل آن هم این است که اگر نقطه ذوب لحیم بیشتر از فلزات باشد، برای ذوب شدن آن نیاز به اعمال حرارت زیاد بوده که این کار سبب آسیب به قطعه و افزایش احتمال سوختگی آن می‌گردد. بنابراین هنگام خرید سیم لحیم به این مورد توجه داشته و از دمای ذوب پایین آن مطمئن شوید.
زمانی که لحیم در محل ذوب شده و خنک گردد، اتصال به خوبی شکل می‌گیرد. این عمل باعث شده تا قطعات به طور دائم و مستحکمی به هم وصل شوند. افراد تعمیرکار و یا سازندگان لوازم الکترونیکی، از لحیم کاری برای تثبیت قطعات به بردهای مدار چاپی استفاده می‌نمایند. به طور معمول، لحیم دارای نقطه ذوب پایینی است که اغلب در حدود 200 درجه سانتی گراد می‌باشد.
آشنایی با انواع لحیم و سیم لحیم
لحیم‌های موجود در بازار به دو دسته بدون سرب و سرب‌دار تقسیم می‌گردند. در اینجا به بررسی هر یک از این لحیم‌ها و خصوصیاتشان می‌پردازیم.
-
لحیم حاوی سرب
این لحیم از سرب و سایر فلزات دیگر تشکیل می‌شود. از رایج‌ترین لحیم‌های این دسته میتوان به لحیم با 60 درصد قلع و 40 درصد سرب و یا 63 درصد قلع و 37 درصد سرب اشاره کرد. لحیم‌های سرب‌دار از نقطه ذوب بسیار پایینی برخوردار هستند و معمولا دمای ذوبشان در حدود 180 درجه سانتی گراد است. این دما برای ذوب سریع لحیم مناسب بوده و باعث می‌شود قطعات خیلی زود و سریع به هم بچسبند. حال نکته‌ای که در رابطه با لحیم حاوی سرب وجود دارد این است که این لحیم به دلیل سمی بودن سرب کمی خطرناک است. برای همین باید نکات ایمنی در هنگام استفاده از آنها رعایت شود و از ماسک و تهویه هوای مناسب استفاده گردد. سرب نه تنها برای سلامتی انسان مضر است، بلکه بر روی محیط زیست، آب و خاک نیز تاثیر منفی دارد.
-
لحیم بدون سرب
در این دسته از لحیم‌ها، قلع ماده پایه بوده که با فلزات دیگری ترکیب شده است. در این لحیم به جای استفاده از سرب، از مواد جایگزینی چون نیکل و نقره استفاده می‌گردد. با این حال باید بدانید که نقطه ذوب لحیم‌های بدون سرب، از لحیم‌های سرب‌دار بیشتر است. برای همین زمان لحیم کاری و مونتاژ PCB حرارت بیشتری بر روی قطعات وارد می‌شود. بسیاری از تولیدکنندگان برای حل این مشکل، به سراغ ترکیب آلیاژهایی چون قلع، نقره و مس رفتند که از نقطه ذوب پایین و در حدود 217 درجه سانتی گراد برخوردار است. وجود نقره در این ترکیب به کاهش اکسیداسیون کمک می‌کند. همچنین مس سبب افزایش استحکام مکانیکی و رسانایی شده و نیکل نیز از تشکیل whiskersهای قلع جلوگیری می‌نماید.
لحیم 60/40 چیست و چه خصوصیاتی دارد؟
همانطور که اشاره شد، لحیم 60/40 از ترکیب 60 درصد قلع و 40 درصد سرب ساخته شده است. این ماده به Sn60Pb40 نیز معروف است و نقطه ذوب آن 190 درجه (یا 188) عنوان شده است. لحیم 60/40 به خوبی در محل جریان پیدا کرده و استفاده از آن بسیار آسان است. از ویژگی‌های این لحیم میتوان به هدایت حرارتی استثنایی و هدایت الکتریکی اشاره کرد. همچنین این ترکیب سبب پیوند قوی و دائمی در فلزات شده و برای استفاده در صنعت الکترونیک و تولید PCB بسیار ایده‌آل است. برای اینکه بتوانید از لحیم 60/40 به خوبی نگهداری کنید، باید آن را در محیط غیر خورنده و خشک با دمای 10 الی 40 درجه سانتی گراد قرار دهید. این لحیم به عنوان لحیم نرم شناخته می‌شود. این یعنی اگر در حین خنک شدن حرکتی در مفصل به وجود آید، ترک به راحتی ایجاد نمی‌شود.
لحیم 63/37 چیست و چه خصوصیاتی دارد؟
لحیم 63/37، از ترکیب 63 درصد قلع و 37 درصد سرب تشکیل شده است. این لحیم از نقطه ذوب 183 درجه سانتی گراد برخوردار است که نسبت به لحیم 60/40 کمتر است. همچنین لحیم 63/37 خاصیت یوتکتیک دارد که این مورد نیز یکی از مزایای این لحیم نسبت به لحیم 60/40 است. منظور از یوتکتیک، یک ترکیب همگن از مواد است که همگی در یک دمای واحد ذوب و یا منجمد می‌شوند. این دما پایین‌تر از نقطه ذوب هر کدام از ترکیبات به طور جداگانه است.
لحیم 63/37 یوتکتیک است و به این ترتیب حالت نیمه جامد ندارد. برای همین کار با آن بسیار ساده‌تر است. چرا که از ایجاد مفاصل بد با آن جلوگیری می‌شود. این لحیم برای استفاده در لحیم کاری بسیار ایده‌آل است و معمولا در آبکاری و لحیم کاری موجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در طول آبکاری، لحیم 63/37 به عنوان یک پوشش جهت جلوگیری از خوردگی عمل می‌نماید. این لحیم نیز با نام 63Sn/37Pb شناخته می‌شود.
تفاوت بین لحیم 60/40 و 63/37 چیست؟
مزیت اصلی لحیم 63/37، محدوده دمای آن است. این لحیم معمولا در دمای 183 درجه سانتی گراد ذوب شده و به شکل جامد در می‌آید. در واقع همانطور که اشاره شد، لحیم 60/40 از نقطه ذوب بالاتری نسبت به این لحیم برخوردار است و کمی دیرتر به حالت ذوب در می‌آید. علاوه بر این سرعت سرد شدن و انجماد لحیم 63/37 به دلیل عدم وجود ناحیه پلاستیکی در آن، بیشتر از لحیم دیگر است. همچنین لحیم 63/37 یوتکتیک است و از استحکام مکانیکی بیشتری نسبت به لحیم 60/40 برخوردار می‌باشد. با این حال لحیم 60/40 یک انتخاب محبوب در صنعت الکترونیک بوده و بسیاری از افراد از آن برای لحیم کاری قطعات الکترونیکی استفاده می‌نمایند. این لحیم از قیمت پایین‌تری برخوردار است و برای افرادی که به دنبال خرید سیم لحیم ارزان هستند، مناسب می‌باشد. از دیگر تفاوت‌های لحیم 63/37 و 60/40، میتوان به براق بودن سطح اتصالات در لحیم 63/37 اشاره کرد. این ویژگی سبب شده تا اتصالات صورت گرفته با این لحیم از زیبایی بیشتری برخوردار باشند. پس به طور خلاصه میتوان تفاوت این لحیم‌ها را به این صورت عنوان کرد:
- دمای ذوب کمتر در لحیم 63/37 نسبت به لحیم 60/40
- سرعت سرد شدن و انجماد بالا در لحیم 63/37
- یوتکتیک بودن لحیم 63/37
- براقیت سطوح اتصال با لحیم 63/37
- قیمت پایین‌تر لحیم 60/40
لحیم 50/50 و خصوصیات آن
نوع دیگری از لحیم که در بازار وجود دارد، لحیم 50.50 است. این یعنی در ساخت این لحیم، از ترکیب 50 درصد سرب و 50 درصد قلع استفاده شده است و هر دو به یک میزان به کار برده شده‌اند. این لحیم برای لحیم کاری قطعات الکترونیکی ایده‌آل نبوده و بیشتر برای لوله کشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل آن هم این است که احتمال خرابی اتصالات و قطعات در این لحیم بسیار بالا است. لحیم 50/50 نسبت به لحیم‌های 63/37 و 60/40، نقطه ذوب بالاتری دارد و شکل پذیری آن کمتر است. برای همین اگر قصد لحیم کاری قطعات الکترونیکی را دارید، بهتر است از لحیم 63/37 و یا 60/40 استفاده نمایید.
آیا لحیم 63/37 برای صنعت الکترونیک ایده آل است؟
بله. لحیم 63/37 گزینه خوبی برای لوازم الکترونیکی و لحیم کاری قطعات و بردهای مدار چاپی است. بیشتر افراد در لحیم کاری قطعات الکترونیکی از این لحیم استفاده می‌کنند. نقطه ذوب لحیم 63/37 در حدود 183 درجه سانتی گراد است که نسبت به سایر لحیم‌های اشاره شده در متن کمتر است. همین عامل سبب شده تا از آسیب و اعمال حرارت بالا به قطعات الکترونیکی جلوگیری شود. علاوه بر این، این لحیم از خاصیت یوتکتیک برخوردار است و برای بسیاری از کاربردها یک انتخاب ایده‌آل است.
جمع بندی
انتخاب یک لحیم مناسب برای لحیم کاری بسیار مهم است و باید به موارد زیادی در هنگام خرید لحیم توجه شود. رایج‌ترین لحیم‌ها و سیم لحیم‌های موجود در بازار، لحیم 63/37 و 60/40 هستند که در این مطلب به تفاوت آنها اشاره کردیم. هر یک از این لحیم‌ها، دمای ذوب خاصی دارند که باید با توجه به قطعه و محیط کار انتخاب شوند. با انتخاب بهترین لحیم می‌توانید فرآیند لحیم کاری را به بهترین شکل ممکن انجام داده و اتصالات قوی در مدار ایجاد نمایید.
