Los Intermetálicos En la Soldadura
Viernes, 11 de Noviembre de 2011 por Eric Bastow [ver biografía ]
Los intermetálicos son un mal necesario en el mundo de la adhesión metal a metal, que incluye en forma definitiva la soldadura. Existen dos formas básicas en que el metal se adherirá “químicamente” a otro metal: 1) solución sólida 2) intermétalica. Nosotros nos centraremos solamente en los intermetálicos por el momento porque eso es lo más relacionado con el mundo de la soldadura.
Muchas personas confunden o intercambian “humedecimiento” por formación intermetálica (adhesión). Humedecimiento es sólo humedecimiento. Solamente porque una soldadura “humedece” a una superficie no significa que se haya formado una "adhesión" intermetálica. Por ejemplo, y yo mismo he hecho esto, 55.5Bi 44.5Pb puede ser derretido sobre un pedazo de cobre. El BiPb derretido fluirá y “humedecerá” la superficie del cobre. Sin embargo, con la solidificación (enfriamiento) de la aleación, el BiPb puede salirse. ¿Por qué? … porque no se formó intermetálico entre el BiPb y la superficie de cobre.
Como lo mencioné en mi apertura, los intermetálicos son un mal necesario. ¿Por qué un “mal”? Porque ellos tienden a ser la parte más frágil de la unión de soldadura. Algunos intermetálicos son más frágiles que otros. (Esto deberá ser tenido en consideración cuando se elige una aleación de soldadura para una metalización particular). Por ejemplo, los intermetálicos que se forman entre Sn y Au son con frecuencia extremadamente frágiles. Siendo frágiles, ellos pueden ser sometidos a fracturas, etc. Este es un caso donde más no siempre es mejor. Sí, usted necesita un intermetálico para obtener una “adhesión”. Una capa intermetálica demasiada delgada puede ser mala; pero una capa intermetálica demasiada espesa puede ser también igual de mala, sino peor. Créase o no, la soldadura podría no adherir bien a su propia capa intermetálica. Los intermetálicos generalmente son estructuras cristalinas y químicamente estables…no reaccionan realmente con nada una vez que se han formado. Si usted alguna vez ha visto una unión de soldadura fracturada, tal vez haya notado que la fractura probablemente tuvo lugar justo en la interfaz entre la capa intermetálica y la soldadura a granel.
Otro resultado posible de una capa intermetálica excesivamente espesa es el “vacío” en la interfaz. ¿Por qué? Bien, primero necesitamos los productos de reacción. Existen dos tipos básicos de productos de reacción que forman la capa intermetálica entre Sn y Cu. Ellos son Cu3Sn y Cu6Sn5. En el primer caso existen 3 átomos de Cu a cada los átomos Sn y en el segundo caso 6 átomos de Cu a cada 5 átomos de Cu. En ambos casos el Cu está siendo consumido más rápidamente que los átomos Sn. Por esta disparidad en la reacción, en un escenario exagerado, se pueden formar pocos agujeros o vacantes (“vacíos”) en la superficie de cobre.
La formación intermetálica no está limitada solamente al proceso de soldadura. Los átomos de metal pueden esparcirse aún en el estado sólido. y ese movimiento puede causar que los átomos de metal interactúen, reaccionen, y formen intermetálicos o causen que la capa existente de intermetálico se espese. Los experimentos de “envejecimiento” con frecuencia son realizados para medir cuánta capa intermetálica cambiará y qué efecto tendrá en la naturaleza mecánica de la unión.
Está mucho más allá del alcance o propósito de este mensaje proporcionar una discusión exhaustiva de los intermetálicos. Se podrían escribir libros completos acerca de este tema. Así, estoy lejos de hacer justicia al tema de los intermetálicos. Solamente puedo desear arrojar un poco de luz en el tema.
Son muy bienvenidos los comentarios o las preguntas.
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