การเชื่อมประสานหน้าสัมผัสโลหะมีค่า

โลหะมีค่าส่วนใหญ่หมายถึง ทองคำ เงิน แพลทินัม แพลทินัม และวัสดุอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้า การนำความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และจุดหลอมเหลวสูง จึงนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อผลิตชิ้นส่วนวงจรเปิดและวงจรปิด

(1) ลักษณะการบัดกรีในฐานะวัสดุสัมผัส โลหะมีค่ามีลักษณะทั่วไปคือพื้นที่บัดกรีมีขนาดเล็ก ซึ่งต้องใช้โลหะบัดกรีที่มีความทนทานต่อแรงกระแทกสูง มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการออกซิเดชันในระดับหนึ่ง และสามารถทนต่อการโจมตีของประกายไฟได้ แต่ต้องไม่เปลี่ยนแปลงลักษณะของวัสดุสัมผัสและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของชิ้นส่วน เนื่องจากพื้นที่บัดกรีสัมผัสมีจำกัด จึงไม่อนุญาตให้มีการล้นของตะกั่วบัดกรี และควรควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการบัดกรีอย่างเข้มงวด

วิธีการให้ความร้อนส่วนใหญ่สามารถใช้ในการเชื่อมโลหะมีค่าและหน้าสัมผัสโลหะมีค่าได้ การเชื่อมด้วยเปลวไฟมักใช้สำหรับชิ้นส่วนหน้าสัมผัสขนาดใหญ่ การเชื่อมด้วยการเหนี่ยวนำเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก การเชื่อมด้วยความต้านทานสามารถทำได้ด้วยเครื่องเชื่อมความต้านทานทั่วไป แต่ควรเลือกกระแสไฟที่ต่ำกว่าและเวลาในการเชื่อมที่นานกว่า สามารถใช้แท่งคาร์บอนเป็นอิเล็กโทรดได้ เมื่อจำเป็นต้องเชื่อมชิ้นส่วนหน้าสัมผัสจำนวนมากพร้อมกันหรือเชื่อมหน้าสัมผัสหลายจุดบนชิ้นส่วนเดียว สามารถใช้การเชื่อมด้วยเตาเผาได้ เมื่อเชื่อมโลหะมีค่าด้วยวิธีการทั่วไปในบรรยากาศ คุณภาพของรอยเชื่อมจะต่ำ ในขณะที่การเชื่อมด้วยสุญญากาศสามารถได้รอยเชื่อมคุณภาพสูง และคุณสมบัติของวัสดุเองจะไม่ได้รับผลกระทบ

(2) เลือกใช้ทองบัดกรีและโลหะผสมของทองบัดกรีเป็นโลหะตัวเติมบัดกรี โลหะตัวเติมที่ใช้เงินและทองแดงเป็นหลักในการสัมผัส ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยให้รอยบัดกรีนำไฟฟ้าได้ดี แต่ยังง่ายต่อการหลอมละลายอีกด้วย หากสามารถตอบสนองความต้องการด้านการนำไฟฟ้าของรอยบัดกรีได้ สามารถใช้โลหะตัวเติมบัดกรีที่มี Ni, PD, Pt และธาตุอื่นๆ ได้ และยังสามารถใช้โลหะตัวเติมบัดกรีที่มีนิกเกิลบัดกรี โลหะผสมเพชร และความต้านทานการออกซิเดชันที่ดีได้อีกด้วย หากเลือกใช้โลหะตัวเติมบัดกรี Ag Cu Ti อุณหภูมิในการบัดกรีจะต้องไม่สูงกว่า 1000 ℃

ออกไซด์ของเงินที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวเงินนั้นไม่เสถียรและเกิดการบัดกรีได้ง่าย การบัดกรีเงินสามารถใช้ลวดเชื่อมตะกั่วดีบุกร่วมกับสารละลายซิงค์คลอไรด์หรือเรซินเป็นฟลักซ์ได้ เมื่อทำการบัดกรี มักใช้ลวดเชื่อมเงิน และใช้บอแรกซ์ กรดบอริก หรือส่วนผสมของสารเหล่านี้เป็นฟลักซ์ในการบัดกรี เมื่อทำการบัดกรีแบบสุญญากาศระหว่างหน้าสัมผัสเงินและโลหะผสมเงิน จะใช้ลวดเชื่อมที่มีส่วนประกอบของเงินเป็นหลัก เช่น B-AG61CUNL, B-AG59CU5N, B-AG72CU เป็นต้น

สำหรับการบัดกรีหน้าสัมผัสแพลเลเดียม สามารถใช้ตะกั่วบัดกรีชนิดทองคำและนิกเกิลที่ละลายได้ง่าย หรือตะกั่วบัดกรีชนิดเงิน ทองแดง หรือแมงกานีสได้ ตะกั่วบัดกรีชนิดเงินนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการบัดกรีหน้าสัมผัสแพลตินัมและโลหะผสมแพลตินัม ส่วนตะกั่วบัดกรีชนิดทองแดง ทองคำ หรือแพลเลเดียมนั้น การเลือกใช้โลหะบัดกรี B-AN70PT30 ไม่เพียงแต่จะไม่เปลี่ยนสีของแพลตินัม แต่ยังช่วยเพิ่มอุณหภูมิการหลอมละลายของรอยบัดกรีและเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของรอยบัดกรีได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากต้องการบัดกรีหน้าสัมผัสแพลตินัมโดยตรงบนโลหะผสมโคฟาร์ สามารถเลือกใช้ตะกั่วบัดกรี B-TI49CU49BE2 ได้ สำหรับหน้าสัมผัสแพลตินัมที่มีอุณหภูมิใช้งานไม่เกิน 400 ℃ ในตัวกลางที่ไม่กัดกร่อน ควรเลือกใช้ตะกั่วบัดกรีทองแดงบริสุทธิ์ปราศจากออกซิเจนที่มีต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพการทำงานที่ดี

(3) ก่อนการเชื่อมประสาน จะต้องตรวจสอบรอยเชื่อม โดยเฉพาะชุดหน้าสัมผัส หน้าสัมผัสที่เจาะออกมาจากแผ่นบางหรือตัดจากแถบจะต้องไม่เสียรูปเนื่องจากการเจาะและการตัด พื้นผิวการเชื่อมประสานของหน้าสัมผัสที่ขึ้นรูปด้วยการอัด การกดละเอียด และการตีขึ้นรูปจะต้องตรงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสที่ดีกับพื้นผิวเรียบของตัวรองรับ พื้นผิวโค้งของชิ้นส่วนที่จะเชื่อมหรือพื้นผิวที่มีรัศมีใดๆ จะต้องสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าเกิดผลของแรงดึงดูดของเหลวอย่างเหมาะสมในระหว่างการเชื่อมประสาน

ก่อนทำการเชื่อมประสานจุดต่างๆ ฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวของชิ้นงานเชื่อมจะต้องถูกกำจัดออกด้วยวิธีการทางเคมีหรือทางกล และพื้นผิวของชิ้นงานเชื่อมจะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างระมัดระวังด้วยน้ำมันเบนซินหรือแอลกอฮอล์เพื่อขจัดน้ำมัน จาระเบา ฝุ่น และสิ่งสกปรกที่ขัดขวางการเปียกและการไหล

สำหรับชิ้นงานเชื่อมขนาดเล็ก ควรใช้กาวในการจัดตำแหน่งเบื้องต้นเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เคลื่อนที่ระหว่างกระบวนการจัดการ เช่น การใส่ชิ้นงานเข้าเตาและการเติมโลหะเชื่อม และกาวที่ใช้ต้องไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อการเชื่อม สำหรับชิ้นงานเชื่อมขนาดใหญ่หรือชิ้นงานที่สัมผัสกันเป็นพิเศษ การประกอบและการจัดตำแหน่งจะต้องทำผ่านอุปกรณ์จับยึดที่มีส่วนยื่นหรือร่องเพื่อให้ชิ้นงานเชื่อมอยู่ในสภาพที่มั่นคง

เนื่องจากโลหะมีค่ามีคุณสมบัติการนำความร้อนที่ดี อัตราการให้ความร้อนจึงควรพิจารณาตามชนิดของวัสดุ ในระหว่างการระบายความร้อน ควรควบคุมอัตราการระบายความร้อนอย่างเหมาะสมเพื่อให้ความเค้นของรอยเชื่อมสม่ำเสมอ วิธีการให้ความร้อนควรทำให้ชิ้นส่วนที่เชื่อมมีอุณหภูมิถึงอุณหภูมิการเชื่อมพร้อมกัน สำหรับชิ้นส่วนโลหะมีค่าขนาดเล็ก ควรหลีกเลี่ยงการให้ความร้อนโดยตรง และสามารถใช้การให้ความร้อนโดยการนำความร้อนกับชิ้นส่วนอื่นๆ ได้ ควรใช้แรงกดในระดับหนึ่งกับจุดสัมผัสเพื่อให้จุดสัมผัสคงที่เมื่อตะกั่วบัดกรีละลายและไหล เพื่อรักษาความแข็งแรงของตัวรองรับหรือจุดสัมผัส ควรหลีกเลี่ยงการอบอ่อน การให้ความร้อนสามารถจำกัดเฉพาะพื้นที่ผิวของการเชื่อม เช่น การปรับตำแหน่งระหว่างการเชื่อมด้วยเปลวไฟ การเชื่อมด้วยการเหนี่ยวนำ หรือการเชื่อมด้วยความต้านทาน นอกจากนี้ เพื่อป้องกันไม่ให้ตะกั่วบัดกรีละลายโลหะมีค่า สามารถใช้มาตรการต่างๆ เช่น การควบคุมปริมาณตะกั่วบัดกรี หลีกเลี่ยงการให้ความร้อนมากเกินไป จำกัดเวลาการเชื่อมที่อุณหภูมิการเชื่อม และกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอ