لحیم کاری یکی از جنبه‌های مهم بسیاری از مشاغل مانند لوله‌کشی، الکترونیک، جواهرسازی، فلزکاری و غیره است. در طی این فرایند فلزات مورد نظر به یکدیگر به طور دائم متصل می‌شوند که البته میتوان این اتصال را مجددا از بین برد. در لوله‌کشی برای اتصال لوله‌های مسی، در الکترونیک برای اتصال قطعات و در جواهر سازی برای اتصال جواهرات به هم از فرایند لحیم کاری استفاده می‌شود. برای انجام این کار نیاز به مواد خاصی است که یکی از آنها فلاکس (Flux) می‌باشد. بسیاری از افراد در حین لحیم کاری از این ماده استفاده می‌کنند. اما آیا میتوان بدون فلاکس به لحیم کاری پرداخت؟ این سوالی است که قرار است در این مطلب به آن پاسخ دهیم و به موارد مهم در این رابطه آن بپردازیم.
ماده فلاکس چیست؟
Flux یکی از موادی است که در صنعت الکترونیک مورد استفاده زیادی قرار می‌گیرد. این ماده به عنوان یک تمیزکننده عمل کرده و تمام سطح را از وجود آلودگی پاک می‌کنند. در پی این کار، فلاکس باعث حذف اکسیداسیون شده و مانع از اکسید شدن در حین عمل لحیم کاری می‌شود. برای همین است که زمانی که از فلاکس یا مواد جایگزین مشابه آن استفاده می‌شود، لحیم کاری به بهتری شکل انجام شده و اتصال بهتری در میان قطعات شکل می‌گیرد.
چه زمانی از Flux هنگام لحیم کاری استفاده می‌شود؟
برای بهتر انجام شدن فرآیند لحیم کاری و ایجاد اتصالات قوی، از فلاکس استفاده می‌شود. با استفاده از فلاکس میتوان سبب بهبود اتصالات لحیم کاری شده و فرآیند را به شکل حرفه‌ای‌تری انجام داد. فلاکس جزو موادی است که در انواع مختلف موجود است و به کاهش اکسیداسیون، بهبود جریان لحیم کاری و بهبود تماس الکتریکی کمک می‌کند. زمانی که از فلاکس به درستی استفاده شود، به طور کامل منجر به حذف اکسیداسیون شده و از ایجاد جریان هوا به لحیم جلوگیری می‌کند. همچنین این ماده سبب حفاظت از قطعات الکترونیکی و مکانیکی PCB می‌شود. به طور کلی با استفاده از فلاکس میتوان رسانایی را افزایش داده و از ایجاد وقوع اتصال کوتاه و خوردگی جلوگیری کرد.
Flux هم یک عامل تمیز کننده شیمیایی و هم یک بازدارنده از خوردگی است. زمانی که قصد لحیم کاری دارید، با استفاده از این ماده میتوانید سطح فلز PCB را با رفع ناخالصی‌ها و تمیز کردن آن آماده کنید. هنگامی که فلز در معرض هوا قرار می‌گیرد، اکسیدهایی تشکیل می‌شوند که احتمال خوردگی را افزایش می‌دهند و از ایجاد اتصالات خوب و قدرتمند جلوگیری می‌کنند. اما فلاکس باعث می‌شود تا این اکسیدها به خوبی رفع شوند و از سطوح به خوبی محافظت به عمل آید. زمان لحیم کاری باید تنها از مقداری فلاکس استفاده کرد تا بهترین نتیجه به دست آید.
آیا میتوان بدون فلاکس به لحیم کاری پرداخت؟
با اینکه ماده فلاکس یکی از لوازم مهم لحیم کاری به حساب می‌آید و وجود آن باعث انجام فرایند به شکل بهتری می‌شود، اما باید گفت که بدون فلاکس نیز میتوان به لحیم کاری پرداخت. نقش فلاکس این است که به تجزیه اکسیدهای روی فلزات کمک می‌کند؛ بنابراین جزو لوازم اصلی به حساب نیامده و تنها سبب لحیم کاری بهتر می‌شود. همچنین از آنجایی که برخی از لحیم‌ها خود دارای هسته رزین هستند، وظیفه فلاکس را انجام می‌دهند و می‌توانند به تجزیه اکسیدها کمک کنند. به طور کلی باید گفت وجود یا عدم وجود ماده فلاکس بستگی به متغیرهای زیادی دارد. برای مثال اینکه آیا لحیم مورد استفاده دارای فلاکس است یا خیر. بنابراین بهتر است با توجه به شرایط لحیم کاری و مواد مورد استفاده خود، به ضرورت یا عدم ضرورت فلاکس در لحیم کاری پی ببرید.
یادگیری اصول اولیه لحیم کاری
قبل از اینکه به مزایای فلاکس و بررسی موضوع ضرورت استفاده از آن در لحیم کاری بپردازیم، بهتر است با اصول اولیه لحیم کاری بیشتر آشنا شوید. یادگیری اصول اولیه لحیم کاری، به درک بهتر اهمیت فلاکس کمک می‌کند. همانطور که اشاره کردیم لحیم کاری یکی از فرایندهای مهم صنعت الکترونیک و برخی دیگر از صنعت‌ها به حساب می‌آید. در این فرایند طی اعمال حرارت به ماده سیم لحیم، اتصال میان قطعات فلزی صورت می‌گیرد. سیم لحیم که اغلب از قلع و سرب ساخته می‌شود، یکی از مهمترین اجزای فرایند لحیم کاری است. با ذوب شدن این قطعه در محل اتصال، قطعات به یکدیگر می‌چسبند. آهن لحیم کاری تا دمای 200 تا 600 درجه فارنهایت (95 تا 315 درجه سانتیگراد) گرم می‌شود تا لحیم ذوب شود. حرارتی که به ماده لحیم اعمال می‌شود، از طریق هویه فراهم می‌شود. هویه‌ها دارای طیف وسیعی از قیمت‌ها و توان‌های مختلف هستند و هر کدام دارای کیفیت خاصی می‌باشند. بهتر است برای اینکه بهترین نتیجه را از لحیم کاری دریافت نمایید، به سراغ خرید هویه با کیفیت بروید.
آشنایی با انواع لحیم کاری
لحیم کاری به سه دسته یا شکل اصلی وجود دارد؛ لحیم کاری نرم، لحیم کاری نقره و لحیم کاری سخت. انواع لحیم کاری اشاره شده در برخی ویژگی‌ها مانند دما و همچنین استحکام مفاصل با هم تفاوت دارند. کمترین دما در لحیم کاری نرم و سپس نقره و بیشترین آن در لحیم کاری سخت وجود دارد. دلیل افزایش دما در لحیم کاری سخت این است که نقطه ذوب مواد پرکننده در این لحیم کاری بیشتر است. در لحیم کاری نرم از آلیاژ قلع و سرب به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌شود. در لحیم کاری نقره نیز از آلیاژ حاوی نقره و در لحیم کاری سخت از آلیاژ حاوی برنج استفاده می‌شود. در گذشته معمول بود که تنها از لحیم کاری بر پایه سرب استفاده شود. اما به دلیل خطرات ماده سرب برای محیط زیست و همچنین فرد لحیم کار، استفاده از آلیاژهای دیگر نیز مرسوم شد.
سیم لحیم و انواع مهم آن در صنعت لحیم کاری
سیم لحیم یا اختصارا لحیم، ماده‌ای پرکننده است که از آن در صنعت لحیم کاری برای اتصال قطعات استفاده می‌شود. از این ماده برای ایجاد پیوندهای دائمی (اما قبل برگشت) بین قطعات فلزی استفاده می‌شود. این ماده از آلیاژهای فلزی قابل ذوب ساخته می‌شود و به عنوان یک عنصر کلیدی در لحیم کاری شناخته می‌شود. از آنجایی که داشتن یک اتصال الکتریکی عالی برای جریان الکتریسیته در مدار بسیار ضروری است، لازم است تا از لحیم با کیفیتی برای این کار استفاده شود. همانطور که در بخش قبل اشاره کردیم، برای هر یک از انواع لحیم کاری برای از مواد پرکننده یا همان سیم لحیم‌های خاصی استفاده کرد. اولین نوع سیم لحیم که از گذشته تا به امروز مرسوم بوده است، سیم لحیم حاوی قلع و سرب با مقادیر 63.37 و یا 60.40 است. این نوع لحیم دارای نقطه ذوب پایینی از 356 تا 374 درجه فارنهایت (یا 180 تا 190 درجه سانتیگراد) است و اغلب به عنوان لحیم کاری نرم شناخته می‌شود.
اما لحیم‌های بدون سرب معمولاً حاوی 99.3 درصد قلع و 0.7 درصد مس هستند. این لحیم‌ها معمولا دمای ذوب بالاتر در حدود 422 درجه فارنهایت (217 درجه سانتیگراد) دارند. به عنوان آخرین نوع لحیم میتوان به سیم لحیم‌های حاوی ماده فلاکس اشاره کرد. این سیم‌ها که بر رویشان عبارت Flux Core درج شده است، بیانگر وجود ماده فلاکس در هسته سیم هستند. زمانی که از این سیم در لحیم کاری استفاده شود، دیگر نیازی به ماده فلاکس نبوده و میتوان آن را جایگزین فلاکس کرد.
ماده فلاکس چه نقشی در لحیم کاری دارد؟
Flux یک محلول مبتنی بر آب است که به عنوان عامل پاک کننده، فعال کننده و مرطوب کننده در فرایند نقش دارد. این ماده عملکردهای زیادی در فرایند دارد و بر اساس این عملکردها میتوان گفت بهتر است از آن در لحیم کاری استفاده شود. فلاکس روی فلزات در حال لحیم کاری پخش شده و سبب تمیز شدن و مانع از اکسیداسیون آنها می‌شود. به طور کلی برای اینکه فلاکس در لحیم کاری موثر واقع شود، باید سه معیار زیر را داشته باشد:
- فلاکس باید به عنوان عامل مرطوب کننده عمل کرده و اجازه دهد شار بهتر جریان پیدا کند. هر چقدر این عامل بیشتر و بهتر باشد، سطح بیشتری از فلزات را پوشش خواهد داد.
- مورد بعدی تمیز کردن سطح فلزات است. بیشتر سطوح فلزی دارای مقدار زیادی اکسید، روغن و کثیفی هستند. لحیم کاری روی فلزاتی که کثیف هستند، باعث عدم ایجاد یک پیوند مستحکم و طولانی می‌شود. برای همین است که از فلاکس استفاده می‌شود تا آلودگی‌ها و کثیفی‌های سطح فلزات برطرف شود.
- نقش دیگر فلاکس، محافظت از فلز در برابر اکسیداسیون مجدد است. پس از تمیزکاری فلزات در معرض اکسیژن هوا قرار می‌گیرند. فلاکس در طول کل فرآیند فعال می‌ماند و بنابراین از فلز در برابر اکسید شدن مجدد محافظت می‌نماید.
تمیز کردن فلاکس از روی قطعات الکترونیک
پس از اتمام کار، معمولا باید برای تمیز کردن فلاکس از روی قطعات و بردهای الکترونیکی اقدام کرد. به خصوص اگر از نوع خورنده آن استفاده شده باشد. برای همین افراد باید از نوع فلاکسی که استفاده می‌کنند آگاهی داشته باشند تا بتوانند از بهترین ماده برای تمیزکاری نهایی استفاده نمایند. بر این اساس:
- اگر از فلاکس بر پایه رزین استفاده شود، نیاز به حلال‌های شیمیایی با فلوئوروکربن می‌باشد.
- اگر فلاکس از نوع محلول در آب باشد، با مواد شوینده و آب دیونیزه به خوبی پاک می‌شود.
آشنایی با انواع مختلف فلاکس
فلاکس‌ها را میتوان به سه دسته رزین، محلول در آب و بدون نیاز تمیزکاری (No Clean) تقسیم کرد. Rosin Flux یک رزین طبیعی است که از درخت کاج به دست می‌آید. این نوع فلاکس‌ها بر اساس میزان فعال بودنشان تقسیم می‌شوند. Rosin (R) کمترین فعالیت، Rosin Mildly Active (RMA) فعالیت در حد متوسط و Rosin activated (RA) بیشترین فعالیت را دارد.
اما فلاکس‌های محلول در آب از مواد آلی تشکیل شده‌اند و گاهی اوقات به عنوان فلاکس اسید آلی نیز شناخته می‌شوند. این فلاکس‌ها از شار عالی برخوردارند و عامل مرطوب کننده خوبی به حساب می‌آیند. فلاکس‌های No Clean نیز نوعی فلاکس هستند که پس از لحیم کاری نیازی به تمیز کردن ندارند.
لحیم کاری بدون فلاکس به چه صورت است؟
برای اینکه به ضرورت یا عدم ضرورت ماده فلاکس در لحیم کاری پی ببرید، بهتر است به فواید فلاکس و مزایای آن توجه داشته باشید. اولین و مهمترین مزیت فلاکس، اتصالات لحیم کاری بهتر است. همانطور که گفته شد هدف اصلی فلاکس تمیز کردن، حذف اکسید و هرگونه ناخالصی دیگر از فلزات در حال اتصال است. علاوه بر این فلاکس باعث ایجاد جریان بهتر شده و با افزایش جریان بهتر، نیاز به لحیم کمتر شده که همین امر در هزینه‌های شما صرفه‌جویی خواهد کرد. استفاده از فلاکس به ترویج جریان بهتر در دماهای پایین کمک زیادی می‌کند و سبب اتصال قوی می‌شود. با توجه به این مزایا بهتر است فلاکس را در لحیم کاری استفاده نمایید تا یک اتصال قوی و مستحکم داشته باشید. با این حال اگر استفاده از فلاکس برایتان مشکل بود، بهتر است از سیم‌های حاوی فلاکس استفاده نمایید.
جایگزین‌های فلاکس لحیم کاری
اگر قصد لحیم کاری بدون فلاکس را داشتید، میتوانید از جایگزین‌های آن استفاده نمایید. در واقع همانطور که گفته شد، امکان لحیم کاری بدون استفاده از فلاکس وجود دارد. اما بهتر است از یک ماده جایگزین برای رفع اکسیدهای روی سطوح استفاده شود. در غیر این صورت ممکن است سطح کار آسیب ببیند و یا مشکلات دیگری رخ دهد. از مواد جایگزین فلاکس، میتوان به روغن لحیم و یا ژله نفت خام اشاره کرد. ژله نفتی، به طور طبیعی یک ماده ضد خوردگی به حساب می‌آید و می‌تواند مانع از آسیب به مواد و PCB شود. روغن لحیم هم که یکی از تجهیزات معروف در لحیم کاری است و افراد زیادی با آن آشنایی دارند. برای همین اگر به فلاکس دسترسی نداشته باشید، میتوانید از مواد جایگزین آن استفاده کنید و از این طریق مانع از ایجاد مشکل در هنگام کار شوید. یادتان باشد که فلاکس جزو موادی است که تاثیر زیادی در رسانایی و قوی شدن اتصالات دارد. برای همین توصیه بسیاری از افراد این است که برای لحیم کاری حتما از این ماده استفاده شود.
جمع بندی
در این مطلب به بررسی این سوال پرداختیم که آیا میتوان بدون فلاکس به لحیم کاری پرداخت یا خیر؟ با توجه به مزایای فلاکس به این نتیجه رسیدیم که بهتر است از این ماده در لحیم کاری استفاده شود؛ به خصوص اگر استحکام اتصالات برایتان مهم باشد. در اتصالات قطعات الکترونیک، لوله کشی، ساخت و ساز و تعمیر جواهرات به پیوندهای بهتر و مطمئنی نیاز است. این پیوندها فقط با استفاده از یک فلاکس با کیفیت و مناسب قابل دستیابی هستند.
