Co powoduje, że lut twardnieje?

Drut lutowniczy jest bardzo miękki i giętki, ale lutowanie na płytce drukowanej jest twarde. Czemu? Nie udało mi się znaleźć ostatecznej odpowiedzi, ale przychodzą mi na myśl następujące pomysły:

• Pewna reakcja chemiczna, która zachodzi, gdy lut jest podgrzewany, a następnie ochładza się. Jeśli tak, jaka jest ta reakcja? Może z topnikiem jakoś reaguje, ale co z lutem, który nie ma topnika?

• Drut lutowniczy jest mniej gęsty, ponieważ jest pusty lub ma rdzeń topnikowy, co ułatwia gięcie. Wydaje się to mniej prawdopodobne, ponieważ cienkie wąsy wydają się znacznie twardsze niż drut lutowniczy, mimo że są cieńsze.

@Kaz i @LongStrokinYerMomma są blisko właściwego wyjaśnienia.

Kiedy mówimy o właściwościach mechanicznych metalu / stopu, musimy wziąć pod uwagę struktury kratowe. I w tym przypadku nasza troska nie dotyczy wielu reakcji chemicznych.

Widzisz, dwa zjawiska są odpowiedzialne za tę obserwację:

1. Rekrystalizacja

Zdolność metalu / stopu do wciągnięcia w drut nazywa się ciągliwością. Kiedy kęs drutu lutowniczego jest przeciągany przez różne matryce o zmniejszających się średnicach, przechodzi proces zwany hartowaniem odkształceniowym, co czyni go bardziej odpornym ^{(tj. Wielokrotnym zginaniem bez łatwego pękania)} na siły ścinające / odkształcające w porównaniu z początkową kęsami sześciennymi tego samego stopu. Dlatego po stopieniu traci utwardzanie naprężeniowe i ulega rekrystalizacji, co powoduje, że się pojawia bardziej kruchy .

2. Doskonałość struktury sieci

Diament jest najtwardszym materiałem, nie tylko ze względu na swoje wiązania, ale także z powodu doskonałej struktury sieci. Jeśli porównasz stopień doskonałości sieci NA jednostkę masy małego sześcianu, powiedzmy 1mm ³ i dużego sześcianu, powiedzmy 20mm ³ chemicznie identycznego stopu / metalu / mieszanki, przekonasz się, że mniejsza kostka jest doskonała, a zatem mocniejsza / twardsza niż większy sześcian, chociaż ich skład chemiczny jest dokładnie taki sam _{(właśnie to wskazał użytkownik @LongStrokinYerMomma w swoim streszczeniu z tego artykułu )}

Aby uzyskać łatwiejsze codzienne odczucie, pomyśl o złamaniu drążka, możesz łatwo złamać drążek o długości 2 stóp, ale nie o długości 10 cm, tak w tym przypadku rolę odgrywa dźwignia / ramię reakcyjne, ale ty wpadnij na pomysł.

Twoja logika:

Drut lutowniczy jest mniej gęsty, ponieważ jest pusty lub ma rdzeń topnikowy, co ułatwia gięcie. Wydaje się to mniej prawdopodobne, ponieważ cienkie wąsy wydają się znacznie twardsze niż drut lutowniczy, mimo że są cieńsze.

jest doskonale ważny, częściowo wyjaśnia, dlaczego drut lutowniczy jest giętki. Należy jednak pamiętać, że stwierdzenie „ Lut” na płytce drukowanej jest tak samo miękkie, jak lutowane drutem, z którego pochodzi, jest zdecydowanie niepoprawne.

Lutowanie na płytce drukowanej jest tak samo miękkie jak lutowane drutem, ponieważ pochodzi z tego samego materiału. Jednak drut lutowniczy nie jest niczym wspierany, więc jest znacznie bardziej podatny na zginanie. Zauważ, że miękkość nie jest tym samym co zginalność. Drut lutowniczy może również być bardziej miękki w przypadku szczypania paznokciami, ponieważ większość lutu jest pusta z miękkim rdzeniem topnikowym, a ty zgniatasz go przez ściśnięcie.

Lutowane na płytce drukowanej jest zwykle cienką warstwą, która jest dobrze podparta przez samą płytkę poprzez cienką warstwę miedzi, a styki dowolnego urządzenia są lutowane. To sprawia, że ​​czujesz się znacznie trudniej niż nieobsługiwany przewód.

It's all about shape. A small bead of nylon is hard. A nylon fiber (such as a fishing line) is flexible. Ditto for glass and other materials. Glass can be a rigid crystal ball, a somewhat flexible window pane, cloth, or soft and fluffy insulation in your walls.

There is one more thing I do not see in the answers:

Most solder on reels has the flux in the core. This flux can be as much as 45% of the solder wire by mass, and is burned away as part of the soldering operation. The flux is far more flexible than metals, so the real amount of metal in the solder wire is actually less than the base weight, thus making the overall wire more flexible.

The purpose of the flux is to clean the surfaces to be soldered and is the substance we see burning off during soldering.

I'm going to go out on a limb here and say that there is a basic relationship between the solder's metallic crystal structure and it's mechanical performance. This paper says that:

ABSTRACT

With the continuing increase of the integration density in electronics, dimensions of interconnections for electronic components have been miniaturized to a scale that is comparable to those of their crystallographic structure. For instance, a SnAgCu solder joint in the flip chip package can contain only one or a few grains. In this case, the mechanical behaviour of the micro-joint is expected to shift from a polycrystalline-based to single-crystal one.