Analyse van oorzaken en tegenmaatregelen voor vergeling bij vacuümharding van radiatoren

Het geel worden van radiatoren na vacuüm solderen beïnvloedt niet alleen het uiterlijk van het product, maar kan ook wijzen op potentiële interne kwaliteitsproblemen. Hieronder zal ik een gedetailleerde analyse geven van de oorzaken van het geel worden in aluminium plaat-vin radiatoren na vacuüm solderen en bijbehorende oplossingen en preventieve maatregelen voorstellen.

In theorie vindt vacuümsolderen plaats in een zuurstofvrije omgeving en zou het niet moeten leiden tot oxidatie of verkleuring. Het optreden van geel worden is in wezen te wijten aan sporen van zuurstof of waterdamp die binnendringen tijdens het soldeerproces of de afkoelingsfase, die reageren met het aluminiumoppervlak bij hoge temperatuur om een extreem dunne oxidefilm te vormen. De dikte van deze oxidefilm veroorzaakt interferentie met specifieke golflengten van zichtbaar licht, wat resulteert in gele, blauwe of iriserende kleuren.

De specifieke oorzaken kunnen worden onderverdeeld in de volgende hoofdgroepen:

Dit is de primaire en meest voorkomende oorzaak van geel worden.

(1) Onvoldoende vacuümniveau:
Het vacuümniveau dat nodig is voor solderen ligt typisch in het bereik van $3\times 10^{-3}Pa$ tot $10^{-4}Pa$. Als de prestaties van de vacuümpomp afnemen, er kleine lekken in het vacuümsysteem zijn of de afdichtingsringen van de oven verouderen, kan het werkelijke vacuümniveau mogelijk niet aan de eisen voldoen, wat leidt tot overmatige restzuurstof.

(2) Verontreinigingen in de oven:

Waterdamp: De belangrijkste boosdoener. Waterdamp kan afkomstig zijn van: onvolledige droging van werkstukken na reiniging, vocht geadsorbeerd door armaturen, interne ovenlekken (vooral in waterkoelingsmantels) of vocht geadsorbeerd op ovenwanden dat vrijkomt tijdens het verwarmen.

Oliedamp: Als een oliediffusiepomp wordt gebruikt, kan terugstroming oliedamp in de oven brengen. Bij hoge temperaturen ontleedt oliedamp in verbindingen die koolstof en waterstof bevatten, waardoor de werkstukken worden verontreinigd en mogelijk verkleuring veroorzaken.

Andere vluchtige stoffen: Restanten van reinigingsmiddelen, oliën, vingerafdrukken, enz., kunnen bij hoge temperatuur en vacuüm verdampen, waardoor de ovenatmosfeer wordt verontreinigd..

(1) Problemen met soldeermateriaal:
Magnesium (Mg) in aluminium-silicium soldeermetaal fungeert als een belangrijke "getter", die bij voorkeur reageert met sporen van zuurstof en waterdamp in de oven om het aluminiumsubstraat te beschermen tegen oxidatie. Onvoldoende Mg-gehalte in het soldeermetaal of voortijdige verdamping van Mg tijdens het verwarmen kan dit beschermende effect aantasten.

(2) Onjuiste procesparameters:

Onjuiste verwarmingssnelheid: Tijdens de kritieke "ontgassings"fase (meestal 300–500°C) kan een overmatig snelle verwarming voorkomen dat geadsorbeerd vocht en gassen volledig worden geëvacueerd, waardoor ze later bij hoge temperaturen vrijkomen en de atmosfeer verstoren.

Onvoldoende soldeertemperatuur/tijd: Overmatig hoge temperaturen of langdurige houdertijden kunnen de Mg-verdamping versnellen en de mogelijkheden voor reacties tussen het aluminiumoppervlak en restgassen vergroten.

Slechte controle over het afkoelingsproces: Tijdens het afkoelen, als de zuiverheid van de geïntroduceerde stikstof of argon onvoldoende is, of als gas te vroeg wordt geïntroduceerd, waardoor drukfluctuaties ontstaan die luchttoetreding mogelijk maken, kunnen oxidatie en geel worden optreden terwijl het werkstuk nog steeds op verhoogde temperaturen is (bijv. boven 200°C).

(1) Onvolledige reiniging:
Resterende organische verontreinigingen zoals stempeloliën, snijvloeistoffen of vingerafdrukken op het oppervlak van het werkstuk ontleden in koolwaterstoffen en waterdamp tijdens het solderen, waardoor lokale verontreiniging en oxidatie ontstaan.

(2) Onvoldoende droging na reiniging:
Restvocht in spleten of armaturen van het werkstuk is een belangrijke bron van waterdamp in de oven.

(3) Langdurige opslag na reiniging:
Gereinigde aluminium onderdelen vormen snel een natuurlijke oxidefilm in vochtige lucht, die de vloei van soldeermetaal kan belemmeren en verkleuring tijdens het solderen kan verergeren.

(1) Problemen met composietmateriaal:
Ongelijke dikte of substandaard samenstelling van de bekledingslaag (soldeerlaag) op aluminium soldeerplaten/strips.

(2) Armaturen en gereedschap:
Armaturen die niet grondig zijn gereinigd, aanzienlijke hoeveelheden gas adsorberen of coatings/verven hebben die bij hoge temperaturen verdampen, kunnen bronnen van verontreiniging worden.

Er moeten systematische maatregelen worden genomen om de bovenstaande oorzaken aan te pakken en te voorkomen.

(1) Regelmatig onderhoud en lekdetectie:
Stel een strikt periodiek onderhoudsschema op voor de vacuümoven, waarbij verouderde afdichtingsringen worden geïnspecteerd en vervangen.
Voer regelmatig heliummassaspectrometerlekdetectie uit om de integriteit van het vacuümsysteem van de oven te waarborgen.
Inspecteer en onderhoud regelmatig vacuümpompgroepen (mechanische pompen, roots-pompen, diffusiepompen/turbomoleculaire pompen) om hun ultieme vacuümniveaus en pompsnelheden te waarborgen.

(2) Optimaliseer de procesontgassingscurve:
Neem voldoende houdfasen op in het bereik van 300–500°C om voldoende tijd te geven voor het evacueren van geadsorbeerd vocht en gassen uit het werkstuk en de oven. Dit is de meest effectieve fase voor het verwijderen van vocht.
Zorg ervoor dat het ovenvacuüm het vereiste hoge vacuümniveau bereikt en stabiliseert (bijv. ≤ $5\times 10^{-3}Pa$) voordat u de soldeertemperatuur bereikt.

(3) Gebruik hoogzuivere beschermgassen:
De stikstof of argon die tijdens het afkoelen wordt geïntroduceerd, moet een zuiverheid hebben van minimaal 99,999%.

(4) Onderhoud de reinheid van de oven:
Voer regelmatig bakken en reinigen bij hoge temperaturen van de ovenkamer uit om geadsorbeerde verontreinigingen te verwijderen.
Vermijd het introduceren van verontreinigingen in de oven.

(1) Selecteer het juiste soldeermateriaal:
Gebruik soldeermetalen met een geschikt Mg-gehalte en stabiele kwaliteit. Overweeg voor extreem veeleisende toepassingen soldeermetalen die speciale elementen zoals Bi bevatten om voortijdige Mg-verdamping te onderdrukken.

(2) Verfijn de procesparameters:
Bepaal de optimale verwarmingssnelheid, soldeertemperatuur, houdertijd en afkoelsnelheid door middel van experimenten.
Vermijd overmatig hoge soldeertemperaturen en langdurige houdertijden.
Zorg ervoor dat de oventemperatuur daalt tot onder de 450°C (lager is beter) voordat het vacuüm wordt verbroken en de werkstukken worden verwijderd.

(1) Strikte reinigingsprocedures:
Gebruik ultrasoon reinigen met alkalische (of neutrale) ontvetters om oliën grondig te verwijderen.
Spoel met gedeïoniseerd water om watervlekken te voorkomen.
Direct na het reinigen grondig drogen met schone hete lucht of een oven.

(2) Controleer de doorlooptijd:
Gereinigde en gedroogde onderdelen moeten zo snel mogelijk (bijv. binnen 4 uur) worden geassembleerd en in de oven worden geladen om de blootstelling aan lucht te minimaliseren.

(3) Cleanroompraktijken:
Operators moeten schone handschoenen dragen tijdens de montage en hantering om verontreiniging door zweet of vingerafdrukken te voorkomen.

(1) Inspecteer inkomende materialen:
Controleer de samenstelling en de dikte van de bekledingslaag van grondstoffen zoals aluminium soldeerplaten/strips.

(2) Reinig armaturen:
Armaturen moeten dezelfde rigoureuze reinigings- en droogprocedures ondergaan als de werkstukken vóór elk gebruik. Het is raadzaam om armaturen uitsluitend voor solderen aan te wijzen om kruisbesmetting te voorkomen. Armaturen en soldeermachines die langer dan 72 uur stil hebben gestaan, moeten worden gedroogd en voorverwarmd voordat ze opnieuw worden gebruikt.