Soldeertin, wat is dat eigenlijk?

Discussie in '[FAQ] RC Techniek en elektronica' gestart door Ernst Grundmann, 12 aug 2012.

  1. Ernst Grundmann

    Ernst Grundmann Vriend van modelbouwforum.nl Forum veteraan

    Lid geworden:
    27 aug 2002
    Berichten:
    10.284
    Locatie:
    Woerden
    Wat is soldeertin? Soldeertin is een mengsel van een aantal metalen dat een legering vormt. Lood smelt bij 327,5°C, tin bij 231,9°C. Afhankelijk van de mengverhouding tussen die metalen kan de smelttemperatuur van dat mengsel lager zijn dan die van beide metalen in het mengsel.

    Voor het solderen van elektronica is feitelijk maar één mengverhouding bruikbaar dat is 62% tin, 37% lood en 1% koper. Dit mengsel is een eutectisch mengsel. In het kort betekent dit dat er geen smelttraject is. Mmmm, lastig uitleggen........
    Ok, als je boter gaat smelten wordt het langzamerhand zachter en na verloop van tijd heb je een gedeelte dat gesmolten is en een gedeelte dat nog net niet is gesmolten. Hetzelfde gebeurt bij metalen als je die gaat verhitten worden die zachter en beginnen dan te smelten.
    Een eutectische legering is een mengsel van twee (of meer) metalen waarvan het smeltpunt lager ligt dan het smeltpunt van die metalen op zich en dat in één keer helemaal vloeibaar wordt en bij afkoelen weer vast. Wanneer je dus een staafje van dit mengsel gaat verwarmen blijft het stevig tot de smelttemperatuur en wordt dan in één keer vloeibaar. Laat je het afkoelen dan wordt het ook in één keer weer vast en stevig.
    Het smeltpunt van het genoemde soldeer is 183°C en is dus eutectisch. Bij 182,5°C is het nog vast en bij 183,5°C is het dun vloeibaar.
    De 1% koper wordt toegevoegd om de stift van de soldeerbout te beschermen en doet verder niets met dit mengsel.

    Bij het solderen is niet het smeltpunt van het soldeer de maat voor de temperatuur van de soldeerbout maar het feit dat het soldeer (lood/tin mengsel) moet hechten aan het metaal (de metalen) dat je wilt solderen. Dat hechten gebeurt door het vormen van een legering van het soldeer en het te solderen metaal.
    Om een totale legering te maken moeten de metalen gesmolten worden en goed gemengd, dat zal bij het solderen niet lukken. Tijdens het solderen is alleen het soldeer maar vloeibaar, het koper van de draad of de prinstporen zal niet vloeibaar worden. Toch moet dat metaal aan de oppervlakte warm genoeg worden zodat de moleculen van het soldeer tussen de moleculen van het te solderen metaal kunnen dringen. Zo wordt er aan de oppervlakte een legering gevormd en hecht het soldeer zich aan het metaal. Wanneer je soldeerbout niet warm genoeg is zal die oppervlaktelegering niet of niet zo makkelijk vormen en zal het soldeer dus slecht of niet hechten.

    Officieel is de benodigde temperatuur voor elk metaal anders maar dit is niet kritisch. Een hogere temperatuur geeft meestal veel minder problemen dan een te lage. Een paar stukjes blik aan elkaar solderen gaat al prima met een soldeerbout die 300°C tot 340°C warm wordt. Voor koper is een soldeerbout temperatuur van 360°C tot 380°C voldoende. Wanneer je grote oppervlakken moet solderen kan je tot 400°C doorgaan maar dan moet je wel opletten dat je soldeer niet gaat verbranden.

    Denk er ook aan dat de warmte capaciteit van je soldeerbout (en vooral de stift) voldoende groot moet zijn. Een 20Watt boutje kan makkelijk 400°C heet worden maar de warmtecapaciteit is zo gering dat de bout tot minder dan 200°C afkoelt op het moment dat je hem op het te solderen metaal drukt.
    Andersom kan natuurlijk ook, je kan een bout hebben met een enorme warmte capaciteit maar als die niet warm genoeg wordt kan je daar ook geen goede soldering mee maken.
    Hoe weet je of die warmte capaciteit voldoende is?
    Dat is ook lastig want het materiaal waarvan de soldeerstift gemaakt is is hier een heel belangrijke factor in. Over het algemeen hoe groter en dikker de stift des te groter die warmte capaciteit. Als hij dan ook nog eens van koper is gemaakt zit je goed. Koper geleidt warmte goed en kan vrij veel warmte opslaan vandaar dat dit heel vaak voor soldeerstiften wordt gebruikt.
    Het grote nadeel van een koperen stift is dat die stift langzaam maar zeker wordt "opgevreten" door het soldeer. Een koperen stift zal je zeer regelmatig moeten bijwerken met een vijl om een goede punt te houden. Persoonlijk heb ik wel eens een stift in twee dagen opgebruikt! Die 1% koper dat in het soldeer kan zitten zorgt er mede voor dat de stift een veel langer leven heeft.
    Een andere en veel betere oplossing is een stift gebruiken die een ijzeren beschermlaagje heeft. De grote merken hebben allemaal koperen stiften met een ijzeren beschermlaagje die vele solderingen kunnen maken. Op m'n werk gebruik ik mijn stiften makkelijk een jaar voordat ze aan vervanging toe zijn. Wel opletten dat je de bout nooit als "breekijzer" gaat gebruiken om een omgebogen pootje of zo iets op te tillen. Juist met zulke dingen beschadig je het beschermlaagje van de stift en als dat eenmaal gebeurd is betekent dat einde stift! Binnen enkele dagen vallen de gaten er in en wordt solderen onmogelijk.

    Vergeet verder ook het vermogen van de soldeerbout niet. Zoals ik al schreef kan een 20Watt boutje ook 400°C worden maar hoe lang duurt het om die bout zo warm te krijgen en hoe lang duurt het om een door het solderen afgekoelde bout weer terug op temperatuur te krijgen? Dat wordt bepaald door het vermogen, een 20Watt boutje zal daar erg lang over doen en is dus ongeschikt als je veel moet solderen en ook als je grote (onder)delen moet solderen. Voor ons modelbouwers is zo’n 20Watt dingetje feitelijk onbruikbaar. Als je een draad aan een accu wilt solderen is die bout een kwartier bezig om de accucel zo heet te stoken dat het soldeer wil hechten. Meestal heb je die cel dan al lang gemold. Daarom raad ik altijd aan om minimaal met een 60Watt bout te werken.
    Als je het er voor over hebt koop dan een geregelde bout, ze zijn meestal niet eens zo heel vreselijk duur. Die worden niet te heet en kunnen vaak snel de tip bij verwarmen. Zet je de tip op het te solderen onderdeel dan zal een (groot) deel van de warmte in die stift in dat onderdeel vloeien. De reeds besproken warmte capaciteit komt hier om de hoek kijken. Maar het verwarmingselement van de soldeerbout moet die warmte weer aanvullen en het liefst nog snel ook. Daar is het vermogen van dat verwarmingselement dus voor nodig. Hoe meer vermogen des te sneller zal het opwarmen en bij verwarmen gaan.

    Tegenwoordig moet er volgens Europese regels gebruik gemaakt worden van soldeer zonder lood. Er bestaan verschillende mengsels die allemaal een specifieke toepassing hebben. Je moet je bedenken dat in de fabrieken waar onze apparatuur in elkaar wordt gezet maar heel weinig soldeerbouten worden gebruikt. Er bestaan een hele reeks verschillende soldeermachines en voor elke machine schijnt een bepaalde legering te bestaan.
    Voor het solderen met een soldeerbout blijkt het mengsel van 95,6% tin, 3,5% zilver en 0,9% koper het meest geschikt te zijn. Ook dit is eutectisch en het smelt bij 227°C, dat is dus 44°C meer dan het loodhoudende soldeer!
    Mijn ervaring gedurende de afgelopen jaren dat ik alleen nog maar met loodvrij soldeer werk is dat ik alle temperaturen die ik in mijn hoofd had met ongeveer 20°C moet verhogen om goed mee te kunnen solderen. Toch moet je nog steeds goed uitkijken als je bij of boven de 400°C gaat komen. Het vloeimiddel maar ook het loodvrije soldeer gaat bij die temperaturen snel achteruit en verbrandt snel.

    Oei, daar zet ik opeens het vloeimiddel op papier, dat heb ik niet eerder genoemd. Wat is dat en wat doet het?
    Wat het is zal in veel gevallen een fabrieksgeheim zijn, elke fabrikant heeft zo zijn eigen mengseltjes. Zelf heb ik het ook wel eens gemaakt omdat ik niet meer had en niet even naar een winkel kon om wat te kopen.
    Zoek een mooi stuk vurenhout op waar veel harsgangen in zitten. Probeer zo veel mogelijk hars uit dat hout te krijgen en los dat op in IPA (Isopropylalcohol) Het mengsel is bruikbaar wanneer je hars toevoegt en het niet meer in de alcohol oplost. De alcohol is dan verzadigd. Een beetje van dit mengsel aanbrengen op de te solderen oppervlakken en de zaak aan elkaar solderen. Dit “huismiddeltje” werkt behoorlijk goed.
    Een ander bruikbaar vloeimiddel is stearine. Wij kennen dat meestal beter als kaarsvet! Let op dat kaarsvet van bijenwas niet geschikt is. De meeste fabriekskaarsen zijn van stearine gemaakt. Het is een min of meer doorzichtige wit materiaal dat een beetje vet aanvoelt als je het tussen duim en wijsvinger wrijft. Een heel mooi voorbeeld zijn de zogenaamde waxinelichtjes. Je kan het voor vrij veel materialen gebruiken maar het werkt het beste als je lood wilt solderen. Voor de elektronica is het minder geschikt, alleen als je alles van te voren heel goed schoon kunt maken kan je het gebruiken. Kan dat niet of slecht dan zal het niet meevallen om met stearine een goede soldering te maken.
    Als je niets anders hebt zijn die “vervangers” te gebruiken maar een echt vloeimiddel werkt eerlijk gezegd veel beter.

    Wat is de functie van het vloeimiddel?
    Het vloeimiddel is er voor om het oppervlak van het te solderen materiaal schoon te maken, de eventueel aanwezige oxidatie wordt opgelost en het voorkomt dat de zuurstof bij het oppervlak kan komen zodat er ook geen nieuwe oxidatie kan ontstaan. Daarnaast werkt het als een soort "smeermiddel" zodat het gesmolten soldeer makkelijk over het (hete) oppervlak van de te solderen delen kan vloeien ("lopen") en ook makkelijker tussen de koper moleculen kan kruipen.
    Het maakt het solderen mogelijk want zonder een vloeimiddel zal het heel erg moeilijk zijn om een goede soldering te maken.

    Welke vloeimiddelen kan je in de elektronica gebruiken?
    Er bestaan een hele massa vloeimiddelen die allemaal zo hun eigen toepassing hebben. Ik wil het hier alleen bij de elektronica houden omdat ik daar het meeste vanaf weet.
    Als eerste een waarschuwing die al meerdere keren hier op het forum is geuit. Gebruik in de elektronica NOOIT maar dan ook NOOIT zuurhoudende vloeimiddelen zoals bijvoorbeeld S39!!!!!!

    Al eerder schreef ik dat de mengsels te koop in de diverse winkels fabrieksgeheim zijn. Bijna alle elektronica vloeimiddelen zijn gebaseerd op natuurlijk hars, meestal van bepaalde dennebomen. Ik schreef het al eerder dat ik het daar ook zelf mee heb gemaakt. Meestal worden daar nog een aantal stoffen aan toegevoegd om bepaalde eigenschappen te krijgen of versterken. Soms worden kunstharsen gebruikt, ook met een aantal toevoegingen.
    Het belangrijkste is dat de resten na het solderen de elektronica onderdelen en de print niet beschadigen of anderszins nadelig beïnvloeden. De restanten van soldeervloeistof kan je meestal zonder problemen op de print laten zitten. In sommige gevallen beschermt het de soldeerverbinding ook nog extra tegen corrosie.
    Op m’n werk maak ik het altijd schoon met een beetje IPA en een oude tandenborstel. Als je dan de print bekijkt kan je vrijwel niet zien dat er een geheugenchip of processor is vervangen.

    Succes met het solderen!
     
    Laatst bewerkt: 13 aug 2012
  2. Robert

    Robert Administrator Moderator team Forum veteraan

    Lid geworden:
    28 mrt 2002
    Berichten:
    6.127
    Locatie:
    Eibergen, Gelderland
    Nuttig en goed stuk Ernst!
     

Deel Deze Pagina