Poza procesami lutowania, które odbywają się w atmosferze gazu obojętnego lub w próżni, do lutowania oprócz lutownicy i lutu potrzebny jest topnik.
Jako że obszary zastosowań technologii lutowania są bardzo zróżnicowane, na rynku pojawiła się duża liczba topników.
W naszym przewodniku dowiesz się, co wyróżnia topnik lutowniczy i na co należy zwrócić uwagę przed zakupem.
Aby połączyć materiały za pomocą lutowania, należy najpierw podgrzać lut cynowy, a następnie nanieść go na wybrane miejsce lutowania. Ponieważ proces ten zazwyczaj odbywa się w otoczeniu powietrza atmosferycznego, pojawia się problem powstawania warstwy tlenków.
Aby zapobiec tworzeniu się tej warstwy, stosuje się topnik. Jest to substancja pomocnicza, której związki chemiczne zapobiegają utlenianiu.
Topnik spełnia także dwie dodatkowe funkcje: po pierwsze, zmniejsza ryzyko wtrąceń obcych substancji w trakcie lutowania, a po drugie – obniża napięcie powierzchniowe lutu, co ułatwia precyzyjne wykonanie połączeń nawet na bardzo małych powierzchniach.
Istnieje wiele rodzajów topników, z których każdy posiada kod numeryczny i może być podzielony na kategorie. Po pierwsze, należy rozróżnić, czy topnik jest używany do lutowania twardego (w wysokich temperaturach), czy do lutowania miękkiego (w niskich temperaturach).
Lutowanie twarde
Oznaczenia stosowane przy lutowaniu twardym opierają się na schemacie: litera – dwie litery – cyfra. Pierwszą literą jest zawsze „F”, oznaczająca topnik. Następnie pojawia się „SH” dla lutowania twardego metali ciężkich lub „LH” dla lutowania twardego metali lekkich.
Cyfry na końcu informują, w jakich temperaturach można pracować oraz jakie właściwości chemiczne posiada dany topnik.
Przykład
Pasta F-H 21 do lutowania materiałów takich jak miedź, stopy miedzi i stal w temperaturze efektywnej od 800 do 1100 stopni Celsjusza.
Lutowanie miękkie
Do 1994 roku stosowano oznaczenia według normy DIN 8511, w formacie F-SW-xx. Choć obecnie rzadziej używane, wciąż są szeroko rozpoznawalne, dlatego warto je znać. Litera F oznacza topnik, SW – lutowanie miękkie metali ciężkich, natomiast xx to dwucyfrowe oznaczenie konkretnego rodzaju.
Przykład
F-SW 21 – stosowany do lutowania miękkiego metali ciężkich, takich jak miedź, w zakresie temperatur roboczych od 140 do 450°C. Topnik zawiera chlorek cynku i/lub amonu w organicznej formulacji i wykazuje ograniczoną korozyjność.
Od 1994 roku coraz powszechniej stosuje się normę EN ISO 9454. Nowsze oznaczenie składa się z trzech cyfr. Pierwsza cyfra określa typ topnika: żywiczny (1), organiczny (2) lub nieorganiczny (3). Druga cyfra informuje o bazie (z/bez kalafonii; rozpuszczalna w wodzie lub nie; zawierająca sole, kwasy lub zasady), a trzecia odnosi się do zastosowanego aktywatora, np. amoniaku czy kwasu fosforowego.
Przykład
1.1.1 – topnik żywiczny z kalafonią, bez dodatku aktywatora.
Stan badań
Chociaż dostępnych jest już wiele topników lutowniczych, prowadzone są badania nad nowymi, aby sprostać rosnącym wymaganiom technologii i elektroniki. Oprócz topników bezhalogenowych, obecnie dostępne są również topniki rozpuszczalne w wodzie.
Jak używać topnika?
Dozowanie
Zasada numer jeden brzmi zawsze tak: w razie wątpliwości lepiej nałożyć zbyt dużo topnika niż zbyt mało.
Jeśli topnik ulegnie spaleniu lub odparowaniu przed zakończeniem procesu lutowania, nie będzie mógł spełniać swojej funkcji, co prowadzi do nieprawidłowego lutowania.
W przypadku topników typu No-Clean nadmiar preparatu nie stanowi problemu, natomiast produkty typu Clean można nawet łatwiej usunąć, gdy pozostawiają grubsze warstwy pozostałości.
Smar lutowniczy i woda do lutowania
Często można spotkać się z pojęciami „pasta lutownicza” i „woda lutownicza” – oba określenia odnoszą się do topników.
Woda lutownicza charakteryzuje się bardzo rzadką konsystencją i zwykle działa dość agresywnie. Szybciej rozprowadza się po powierzchni, dlatego doskonale sprawdza się przy lutowaniu dużych obszarów.
Z kolei w przypadku precyzyjnych prac na ograniczonym obszarze, lepszym wyborem jest pasta lutownicza – dzięki swojej konsystencji pozwala na dokładniejszą aplikację.
Ważne podczas obsługi
Niektóre chemikalia wytwarzają toksyczne opary i dlatego nie należy ich wdychać. Zaleca się noszenie maski ochronnej i wentylację.
Dlaczego konieczne jest usuwanie topnika?
Pozostałości po lutowaniu
Po zakończeniu procesu lutowania często konieczne jest usunięcie pozostałości topnika. Choć większość topnika ulega spaleniu lub odparowaniu podczas pracy, niewielkie ilości mogą pozostać na powierzchni elementu.
W zależności od rodzaju użytego topnika nawet minimalne pozostałości mogą wykazywać działanie agresywne. Szczególnie narażone są na to wrażliwe komponenty, takie jak płytki drukowane wykorzystywane w elektronice – z czasem mogą one ulec uszkodzeniu.
Topniki typu „Clean” i „No Clean”
Nie każdy topnik wymaga usunięcia po lutowaniu. Aby ułatwić ich rozróżnienie, dzieli się je na dwie grupy: „No Clean” i „Clean”.
Topniki „No Clean” są powszechnie stosowane przy miękkim lutowaniu w elektronice i opierają się na żywicy kalafonii. Doskonale sprawdzają się przy prostych pracach lutowniczych, a ich pozostałości są odporne na korozję.
Topniki typu „Clean” zawsze wymagają usunięcia, jednak różnią się one poziomem agresywności.
Aby jednoznacznie określić rodzaj topnika, produkty oznaczane są jednolitym systemem liter:
L (low) – niska aktywność,
M (moderate) – średnia aktywność,
H (high) – wysoka aktywność.
| Skrót | Znaczenie |
|---|---|
L0 |
|
L1 |
|
M0 |
|
M1 |
|
| H0 |
|
H1 |
|
Nasz praktyczny poradnik: Lutownica z rdzeniem (lut z topnikiem)
Dostępne są druty lutownicze, które zawierają topnik w swoim wnętrzu. Takie produkty są odpowiednio oznaczone, dzięki czemu nie ma potrzeby osobnego stosowania topnika. Szczególnie przy pracach związanych z elektroniką hobbystyczną warto sięgnąć po lut z rdzeniem, ponieważ zawarty w nim topnik ułatwia i przyspiesza lutowanie.
Nauka prawidłowego lutowania
Doświadczenie zwykle przychodzi z praktyką - aby nauczyć się podstaw prawidłowego lutowania, podsumowaliśmy wszystkie ważne informacje na temat lutowania w naszym przewodniku „Nauka prawidłowego lutowania”. Niezależnie od tego, czy chodzi o różnice między lutowaniem twardym i miękkim, czy też o najważniejszy sprzęt, znajdziesz tam wszystko!
Lutowanie w klasie
Lutowanie w klasie ma duże znaczenie praktyczne. Technologia ta jest częścią programu nauczania na lekcjach pracy i technologii w szkołach średnich i zawodowych. Oprócz przedmiotów STEM, lutowanie jest idealne dla klubów elektronicznych i dni projektowych. Wyraźnie skupiono się na wskazówkach i poradach dotyczących lekcji, a także dla nauczycieli i uczniów.