Jaka cyna do lutowania będzie odpowiednia? Przy wyborze nie wystarczy spojrzeć na średnicę drutu ani zawartość cyny. Najpierw trzeba ustalić, czy proces wymaga spoiwa bezołowiowego, jaki stop będzie odpowiedni, jaki topnik znajduje się w rdzeniu drutu oraz jakiej ilości spoiwa potrzebuje konkretne połączenie.
W elektronice i elektrotechnice często spotyka się między innymi klasyczny stop Sn60Pb40 oraz bezołowiowy Sn99,3Cu0,7. Różnią się nie tylko obecnością ołowiu, ale również temperaturą topnienia, charakterem procesu i wymaganiami dotyczącymi zastosowania.
W tym poradniku wyjaśniamy, jak czytać oznaczenia spoiw lutowniczych, czym różnią się popularne stopy Cynel, jak dobrać topnik i średnicę drutu, dlaczego temperatura topnienia nie jest temperaturą grota oraz dlaczego spoiwa ołowiowe Sn60Pb40 nie są oferowane konsumentom B2C.
Najważniejsze wnioski
- „Cyna lutownicza” to potoczna nazwa – w praktyce najczęściej używamy stopu lutowniczego, a nie czystej cyny.
- Sn60Pb40 jest stopem cynowo-ołowiowym o zakresie topnienia 183–190°C.
- Sn99,3Cu0,7 jest stopem bezołowiowym o temperaturze topnienia 227°C.
- Jeżeli wyrób musi spełniać wymagania RoHS, trzeba uwzględnić je podczas wyboru spoiwa.
- Spoiwo Sn60Pb40 zawiera znaczną ilość ołowiu i nie jest przeznaczone do sprzedaży konsumentom B2C.
- Rodzaj topnika w rdzeniu wpływa na zwilżanie, aktywność oraz pozostałości po lutowaniu.
- Średnica drutu wpływa przede wszystkim na łatwość dozowania odpowiedniej ilości spoiwa.
- Temperatura topnienia stopu nie jest tym samym co temperatura ustawiona na lutownicy.
Czy cyna lutownicza to naprawdę cyna?
Określenie „cyna lutownicza” jest powszechnie używane, ale technicznie często chodzi o stop kilku metali. Cyna, oznaczana symbolem Sn, jest jednym z jego głównych składników.
Przykładowo:
- Sn60Pb40 zawiera około 60% cyny i 40% ołowiu,
- Sn99,3Cu0,7 zawiera około 99,3% cyny i 0,7% miedzi.
Podczas lutowania miękkiego to spoiwo zostaje stopione i zwilża odpowiednio przygotowane powierzchnie łączonych elementów. Materiały bazowe nie są przy tym stapiane tak jak podczas spawania.
Po ostygnięciu spoiwo tworzy połączenie elektryczne i mechaniczne pomiędzy lutowanymi elementami.
Jak dobrać cynę do lutowania? Zacznij od 5 pytań
Przed wyborem konkretnego wariantu warto odpowiedzieć na kilka podstawowych pytań.
- Czy wyrób musi spełniać wymagania RoHS? Ma to bezpośredni wpływ na możliwość zastosowania spoiwa zawierającego ołów.
- Co będzie lutowane? Płytka PCB, cienki przewód, duże złącze i element o dużej masie cieplnej wymagają innego podejścia.
- Jaką ilość spoiwa trzeba dozować? Ma to znaczenie przy wyborze średnicy drutu.
- Jaki topnik znajduje się w rdzeniu? Jego aktywność powinna odpowiadać lutowanym powierzchniom i wymaganiom procesu.
- Jakie możliwości ma stanowisko lutownicze? Znaczenie ma moc stacji, grot, masa cieplna elementu i sposób prowadzenia procesu.
Dopiero po odpowiedzi na te pytania warto przejść do wyboru konkretnej średnicy, masy szpuli i wariantu spoiwa.
Cyna ołowiowa czy bezołowiowa?
To jedna z najważniejszych decyzji podczas wyboru spoiwa do elektroniki.
Spoiwo Sn60Pb40
Sn60Pb40 jest klasycznym stopem cynowo-ołowiowym. Cynel podaje dla tego stopu zawartość cyny w zakresie 59,5–60,5%, a pozostałą część stanowi przede wszystkim ołów.
W wersji z topnikiem SW26 produkt jest przeznaczony między innymi do profesjonalnego lutowania ręcznego i automatycznego w elektronice oraz elektrotechnice, w zastosowaniach, w których nie jest wymagane spełnienie warunków RoHS.
Zakres topnienia wynosi 183–190°C. Oznacza to temperaturę solidus 183°C oraz liquidus 190°C. Dlatego często spotykane stwierdzenie, że Sn60Pb40 po prostu „topi się w 183°C”, jest uproszczeniem.
Spoiwo Sn99,3Cu0,7
Sn99,3Cu0,7 jest bezołowiowym stopem cyny i miedzi. Cynel oznacza go zgodnie z ISO 9453:2014 jako Sn99,3Cu0,7 (401).
Stop ten ma temperaturę topnienia 227°C. Wariant z topnikiem 1.1.3 jest przeznaczony do lutowania miękkiego ręcznego i automatycznego oraz spełnia wymagania RoHS.
Dlaczego cyna ołowiowa nie jest sprzedawana konsumentom B2C?
W sklepie można spotkać profesjonalne spoiwa takie jak Sn60Pb40, a jednocześnie zobaczyć informację, że produkt jest przeznaczony wyłącznie dla firm lub użytkowników profesjonalnych.
Nie wynika to wyłącznie z dyrektywy RoHS.
Ołów jest sklasyfikowany w Unii Europejskiej jako substancja działająca szkodliwie na rozrodczość. Ograniczenia REACH dotyczące substancji CMR obejmują dostarczanie takich substancji i mieszanin ogółowi społeczeństwa, jeżeli ich zawartość przekracza odpowiedni limit klasyfikacyjny.
W przypadku stopu Sn60Pb40 około 40% masy stanowi ołów. Z tego powodu tego rodzaju spoiwa są przeznaczone do zastosowań profesjonalnych, a nie do sprzedaży konsumenckiej B2C.
Czy firma lub profesjonalista może stosować Sn60Pb40?
Zastosowania profesjonalne spoiw ołowiowych nadal istnieją. Nie oznacza to jednak, że taki stop można zastosować w każdym produkcie.
Jeżeli gotowy wyrób podlega wymaganiom RoHS, możliwość zastosowania ołowiu trzeba ocenić w odniesieniu do konkretnego zastosowania i obowiązujących wymagań lub wyłączeń.
Możliwość zakupu spoiwa przez profesjonalnego użytkownika nie jest więc równoznaczna z możliwością zastosowania go w dowolnym produkcie wprowadzanym na rynek.
Sn60Pb40 czy Sn99,3Cu0,7 – praktyczne porównanie
| Parametr | Sn60Pb40 SW26 | Sn99,3Cu0,7 1.1.3 |
|---|---|---|
| Rodzaj stopu | Cynowo-ołowiowy | Cynowo-miedziany, bezołowiowy |
| Oznaczenie wg ISO 9453 | Sn60Pb40 | Sn99,3Cu0,7 (401) |
| Temperatura topnienia | 183–190°C | 227°C |
| Topnik | SW26 | 1.1.3 |
| Charakter topnika | Kalafoniowy, zawierający halogenki | Kalafoniowy, bezhalogenkowy |
| Klasyfikacja wg IPC J-STD-004 | ROL1 | ROM0 |
| Standardowa zawartość topnika | 2,5 ± 0,2% | 3,0 ± 0,2% |
| Zawartość halogenków | < 0,5% | 0,0% |
| RoHS | Do zastosowań, w których wymagania RoHS nie obowiązują lub istnieje właściwa podstawa do zastosowania stopu ołowiowego | Spoiwo bezołowiowe spełniające wymagania RoHS |
| Zalecana przez Cynel temperatura grota | 340–420°C | 340–420°C |
| Sprzedaż konsumencka | Nie – produkt do zastosowań profesjonalnych | Możliwa w zależności od konkretnego produktu i oferty |
Tabela pokazuje, dlaczego wybór spoiwa nie może sprowadzać się do stwierdzenia, że jedna „cyna” zawiera więcej cyny niż druga. Zmienia się skład stopu, temperatura topnienia, topnik i wymagania związane z zastosowaniem.
Jak czytać oznaczenia na szpuli cyny lutowniczej?
Rozbudowana nazwa spoiwa może wyglądać skomplikowanie, ale zawiera informacje potrzebne do świadomego wyboru produktu.
Przykład:
Sn99,3Cu0,7 – 1.1.3 / 3,0% – Ø 1,00 mm – 100 g
- Sn99,3Cu0,7 – skład stopu,
- 1.1.3 – rodzaj topnika znajdującego się w drucie,
- 3,0% – zawartość topnika,
- Ø 1,00 mm – średnica drutu,
- 100 g – masa produktu.
Podobnie można odczytać oznaczenie:
Sn60Pb40 – SW26 / 2,5% – Ø 0,70 mm – 250 g.
Dzięki temu można porównywać konkretne właściwości produktu zamiast kierować się wyłącznie ogólną nazwą „cyna lutownicza”.
Po co topnik znajduje się w drucie lutowniczym?
Powierzchnie metali mogą być pokryte warstwą tlenków i innych zanieczyszczeń utrudniających prawidłowe zwilżanie przez stopione spoiwo.
Topnik wspiera przygotowanie powierzchni podczas lutowania i poprawia zwilżanie. W drucie rdzeniowym znajduje się wewnątrz spoiwa, dlatego jest dostarczany bezpośrednio podczas podawania drutu.
Topnik SW26
Stosowany przez Cynel topnik SW26 jest topnikiem kalafoniowym zawierającym halogenki. Producent podaje klasyfikację 1.1.2B według ISO 9454 oraz ROL1 według IPC J-STD-004.
Topnik 1.1.3
Topnik stosowany w drucie Sn99,3Cu0,7 1.1.3 jest kalafoniowy i bezhalogenkowy. Cynel podaje klasyfikację 1.1.3B według ISO 9454 oraz ROM0 według IPC J-STD-004.
Jak dobrać średnicę drutu lutowniczego?
Średnica drutu nie zmienia właściwości samego stopu, ale ma bardzo duży wpływ na kontrolę ilości podawanego spoiwa.
Cieńszy drut
Mniejsza średnica ułatwia podawanie niewielkich ilości spoiwa. Jest przydatna przy małych punktach lutowniczych, drobnych padach i pracach wymagających precyzyjnego dozowania.
Grubszy drut
Większa średnica pozwala szybciej dostarczyć większą ilość spoiwa. Może być wygodniejsza przy większych przewodach, złączach oraz elementach wymagających większej objętości lutu.
Nie istnieje jedna średnica „najlepsza do elektroniki”. Powinna odpowiadać wielkości połączenia i sposobowi prowadzenia procesu.
| Średnica drutu | Charakter pracy | Na co uważać? |
|---|---|---|
| Mniejsza | Precyzyjne podawanie niewielkich ilości spoiwa | Przy dużym połączeniu trzeba podać większą długość drutu |
| Średnia | Typowe lutowanie ręczne wielu połączeń | Nadal należy dopasować ją do wielkości punktu lutowniczego |
| Większa | Szybkie dostarczanie większej ilości materiału | Przy małych połączeniach łatwiej podać zbyt dużo spoiwa |
Przykładowe spoiwa lutownicze Cynel
W ofercie dostępne są warianty o różnych stopach, średnicach i masach opakowania. Przy wyborze porównuj całe oznaczenie produktu: stop, topnik, jego zawartość, średnicę i wagę szpuli.
Wybrane spoiwa lutownicze Cynel
Spoiwo ołowiowe Sn60Pb40 jest przeznaczone do sprzedaży profesjonalnej. Osobom prywatnym należy dobierać odpowiednie warianty bezołowiowe.
Temperatura topnienia a temperatura lutownicy – ważna różnica
Jednym z częstszych błędów jest ustawianie temperatury stacji lutowniczej bezpośrednio na podstawie temperatury topnienia spoiwa.
Jeżeli Sn99,3Cu0,7 topi się w temperaturze 227°C, nie oznacza to, że grot powinien zostać ustawiony na 227°C.
Grot musi przekazać energię cieplną do:
- lutowanego pola lub przewodu,
- wyprowadzenia komponentu,
- spoiwa,
- oraz skompensować straty ciepła do całego elementu i otoczenia.
Cynel dla omawianych spoiw podaje 340–420°C jako sugerowany zakres temperatury grota stanowiący punkt wyjścia do ustawiania procesu.
Nie jest to jednak jedna obowiązkowa wartość dla każdej lutownicy. Właściwa temperatura zależy między innymi od mocy stacji, wielkości i geometrii grota, masy cieplnej elementu oraz czasu kontaktu.
Czy jednym spoiwem można lutować każdy metal?
Nie. To, że spoiwo dobrze sprawdza się na typowych powierzchniach występujących w elektronice, nie oznacza, że będzie odpowiednie do każdego materiału.
Dokumentacja omawianych topników zawiera ograniczenia dotyczące określonych powierzchni. Przykładem jest aluminium i jego stopy, które mogą wymagać specjalnego topnika, spoiwa oraz właściwego przygotowania powierzchni.
W przypadku trudnych materiałów dobór może obejmować:
- specjalistyczny topnik,
- inny skład spoiwa,
- odpowiednie przygotowanie powierzchni,
- zmianę temperatury i przebiegu procesu,
- lub zastosowanie innej technologii łączenia.
Jak prawidłowo wykonać lut?
Sam wybór odpowiedniego spoiwa nie gwarantuje prawidłowego połączenia. Liczy się cały proces.
- Przygotuj powierzchnie. Usuń zabrudzenia i upewnij się, że materiały mogą być lutowane przy użyciu wybranego spoiwa i topnika.
- Dobierz grot do wielkości połączenia. Zbyt mały grot przy dużym polu może nie dostarczyć wystarczającej ilości energii.
- Ustal temperaturę roboczą. Zacznij od zaleceń producenta spoiwa i dostosuj ustawienie do stanowiska oraz masy cieplnej elementów.
- Podgrzej miejsce połączenia. Powierzchnie muszą osiągnąć warunki pozwalające na właściwe zwilżenie.
- Podaj odpowiednią ilość spoiwa. Średnica drutu powinna umożliwiać jego wygodne dozowanie.
- Zakończ grzanie i nie poruszaj połączeniem podczas krzepnięcia.
- Skontroluj wykonany lut. Sprawdź zwilżenie, ilość spoiwa oraz obecność zwarć, pustek lub innych widocznych nieprawidłowości.
Najczęstsze błędy przy wyborze spoiwa lutowniczego
- Wybór wyłącznie na podstawie zawartości cyny. Sn99,3Cu0,7 nie jest automatycznie „lepsze” tylko dlatego, że zawiera więcej cyny niż Sn60Pb40.
- Nieuwzględnienie wymagań RoHS. W produkcji trzeba rozpatrywać wymagania konkretnego wyrobu.
- Założenie, że produkt dostępny dla profesjonalisty można sprzedać również konsumentowi. Przy spoiwach zawierających ołów trzeba uwzględnić ograniczenia REACH.
- Mylenie temperatury topnienia z temperaturą grota. 183°C lub 227°C nie są automatycznie właściwym ustawieniem stacji.
- Dobór zbyt grubego drutu do małych punktów lutowniczych. Utrudnia kontrolę ilości spoiwa.
- Ignorowanie rodzaju topnika. Dwa druty o podobnej średnicy mogą mieć zupełnie inną aktywność.
- Próba lutowania trudnych powierzchni standardowym systemem. Aluminium lub inne wymagające materiały mogą wymagać specjalnego rozwiązania.
- Podnoszenie temperatury za każdym razem, gdy spoiwo źle się rozpływa. Problemem może być także zabrudzenie, utlenienie, niewłaściwy topnik lub zbyt mały grot.
FAQ – jak wybrać cynę do lutowania?
Jaka cyna jest dobra do elektroniki?
Nie ma jednego stopu odpowiedniego do wszystkich urządzeń. Najpierw trzeba ustalić wymagania regulacyjne, rodzaj elementów, materiały oraz warunki procesu. Do zastosowań profesjonalnych, w których dopuszczalne jest użycie ołowiu, spotyka się Sn60Pb40. Do technologii bezołowiowej jednym z dostępnych stopów jest Sn99,3Cu0,7.
Sn60Pb40 czy Sn99,3Cu0,7?
Sn60Pb40 jest stopem zawierającym ołów i ma zakres topnienia 183–190°C. Sn99,3Cu0,7 jest stopem bezołowiowym o temperaturze topnienia 227°C. Wybór powinien wynikać z wymagań konkretnego wyrobu i procesu.
Dlaczego nie mogę kupić Sn60Pb40 jako osoba prywatna?
Sn60Pb40 zawiera około 40% ołowiu. Ołów jest substancją sklasyfikowaną jako działająca szkodliwie na rozrodczość, a przepisy REACH ograniczają dostarczanie ogółowi społeczeństwa określonych substancji i mieszanin CMR powyżej właściwych limitów. Dlatego tego rodzaju spoiwa są przeznaczone do zastosowań profesjonalnych.
Czy zakaz sprzedaży cyny ołowiowej B2C wynika z RoHS?
Nie bezpośrednio. Ograniczenia dotyczące dostarczania konsumentom mieszanin zawierających ołów wynikają z REACH. RoHS reguluje natomiast obecność określonych substancji niebezpiecznych w objętym dyrektywą sprzęcie elektrycznym i elektronicznym.
Czy profesjonalista może nadal używać Sn60Pb40?
Tak, zastosowania profesjonalne nadal występują. Należy jednak jednocześnie przestrzegać wymagań dotyczących substancji chemicznych oraz przepisów odnoszących się do gotowego wyrobu.
Czy Sn60Pb40 topi się w 183°C?
Nie jest to pełna informacja. Cynel podaje dla tego stopu temperaturę solidus/liquidus 183/190°C.
Jaka temperatura lutownicy do cyny bezołowiowej?
Nie ma jednej wartości dla każdej lutownicy. Dla omawianego Sn99,3Cu0,7 1.1.3 producent podaje 340–420°C jako sugerowany zakres temperatury grota będący punktem wyjścia. Ostateczne ustawienie zależy od stanowiska i lutowanego elementu.
Czy cyna z topnikiem wymaga dodatkowego topnika?
Nie zawsze. Drut rdzeniowy dostarcza topnik wraz ze spoiwem. Dodatkowy topnik powinien wynikać z potrzeb konkretnego procesu.
Czy grubsza cyna jest lepsza?
Nie. Grubszy drut pozwala szybciej dostarczać większą ilość spoiwa, a cieńszy ułatwia precyzyjne dozowanie. Średnicę dobiera się do wielkości połączenia.
Czy można lutować aluminium zwykłą cyną z topnikiem?
Nie należy tego zakładać. Aluminium i jego stopy mogą wymagać specjalistycznego topnika i odpowiednio dobranego procesu lutowania.
Podsumowanie – jaka cyna będzie odpowiednia?
Dobór spoiwa lutowniczego najlepiej wykonywać w określonej kolejności: wymagania regulacyjne → rodzaj stopu → topnik → średnica drutu → parametry procesu.
Sn60Pb40 i Sn99,3Cu0,7 nie są po prostu dwiema wersjami tej samej „cyny”. Różnią się składem, temperaturą topnienia, przeznaczeniem oraz właściwościami topnika stosowanego w konkretnym wariancie drutu.
Przy zakupie warto więc czytać całe oznaczenie produktu, a w przypadku spoiw zawierających ołów pamiętać również o różnicy pomiędzy zastosowaniem profesjonalnym a sprzedażą konsumencką.
Nie wiesz, jakie spoiwo dobrać do swojego procesu?
Przygotuj informacje o lutowanych materiałach, rodzaju elementów, wymaganiach RoHS, sposobie lutowania oraz preferowanej średnicy drutu. Na tej podstawie łatwiej zawęzić wybór do odpowiedniego stopu i wariantu spoiwa.
Zaloguj przez Facebooka
Zaloguj przez Google