Dieser Teil von IEC 62739 beschreibt eine Auswahlmethodik für ein geeignetes Prüfverfahren zur Bewertung der Erosion von metallischen Werkstoffen mit oder ohne Oberflächenbehandlung, die zur Verwendung in Bleifrei-Wellenlötausrüstungen für Löttiegel und andere Komponenten, die mit geschmolzenem Lot in Kontakt kommen, vorgesehen sind.
In der Erosionsprüfung für Werkstoffe ohne Oberflächenbehandlung sind die Temperatur des geschmolzenen Lots, die Rotationsgeschwindigkeit usw. als Prüfbedingungen festgelegt. Diese Bedingungen werden durch eine vorläufige Erosionsprüfung bestimmt und die Erosions- und Schlackeerzeugung werden während der Prüfung beobachtet.
Wenn ein festes Metall in geschmolzenes Metall getaucht wird oder mit geschmolzenem Metall in Kontakt ist, löst es sich im Allgemeinen im geschmolzenen Metall auf, sobald eine Benetzung stattfindet, das heißt, es kommt zur Erosion, selbst bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des festen Metalls. Bei einer Löttemperatur von etwa 250 °C beispielsweise löst sich ein Metall wie Kupfer (Cu), Nickel (Ni) und Gold (Au) innerhalb kurzer Zeit im geschmolzenen Lot auf. Die Erosion bei metallischen Werkstoffen ohne Oberflächenbehandlung, die in Wellenlötausrüstungen eingesetzt werden, wird als Phänomen der Metallauflösung verstanden.
Für die Erosionsprüfung von Werkstoffen ohne Oberflächenbehandlung beträgt die nach IEC 62739-1 festgelegte Temperatur des geschmolzenen Lots 350 °C +/- 3 °C. Die Durchführung der Erosionsprüfung von Werkstoffen mit Oberflächenbehandlung bei dieser Temperatur ist schwierig. Wenn die Erosionsprüfung eines vorhandenen Werkstoffs mit Oberflächenbehandlung bei 350 °C durchgeführt wird, kommt es unter Umständen selbst nach 1 000 h nicht zur Erosionserzeugung. Daher ist für eine effiziente Bewertung die Förderung der Erosionserzeugung, z. B. durch thermische oder mechanische Beanspruchung, erforderlich.
Bei Werkstoffen mit Oberflächenbehandlung durch Atomdiffusion wie Nitrierung kommt es in folgenden Schritten zur Erosion:
- Die Oberfläche der Nitrierschicht löst sich ab und es kommt zur Benetzung der Nitrierschicht mit geschmolzenem Lot.
- Zinn (Sn) diffundiert in die Nitrierschicht und es bildet sich eine Sn-Diffusionsschicht; gleichzeitig diffundiert die Metallverbindung des Grundwerkstoffs in das geschmolzene Lot und schmilzt. In der Grenzschicht zwischen dem geschmolzenen Lot und der Sn-Diffusionsschicht (ursprüngliche Nitrierschicht) bildet sich eine Fe-Sn-Verbindung.
- Die Sn-Diffusionsschicht breitet sich über die gesamte Nitrierschicht aus.
- Ein zinnreicher (chromarmer) Bereich wird in der Grenzschicht zwischen Sn-Diffusionsschicht und Grundwerkstoff gebildet.
- Der zinnreiche Bereich wächst in den Grundwerkstoff hinein, und so beginnt die Erosion unterhalb der Sn-Diffusionsschicht (ursprüngliche Nitrierschicht).
- Die zwischen dem zinnreichen Bereich und dem geschmolzenen Lot angeordnete Sn-Diffusionsschicht (ursprüngliche Nitrierschicht) wird zerstört, und so schreitet die Erosion voran.
Zuständig ist das DKE/K 682 "Aufbau- und Verbindungstechnik für elektronische Baugruppen" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE.
