لحام موصلات المعادن الثمينة

تشمل المعادن النفيسة بشكل أساسي الذهب والفضة والبلاتين وغيرها من المواد، والتي تتميز بموصلية جيدة، وموصلية حرارية عالية، ومقاومة للتآكل، ودرجة انصهار عالية. وتُستخدم هذه المعادن على نطاق واسع في المعدات الكهربائية لتصنيع مكونات الدوائر المفتوحة والمغلقة.

(1) خصائص اللحام: تتميز المعادن النفيسة، كمواد تلامس، بصغر مساحة اللحام، مما يستلزم أن يتمتع معدن اللحام بمقاومة جيدة للصدمات، وقوة عالية، ومقاومة معينة للأكسدة، وأن يكون قادرًا على تحمل تأثير القوس الكهربائي، دون تغيير خصائص مواد التلامس أو الخصائص الكهربائية للمكونات. ونظرًا لمحدودية مساحة اللحام، يُمنع تسرب اللحام الزائد، ويجب التحكم بدقة في معايير عملية اللحام.

يمكن استخدام معظم طرق التسخين للحام المعادن الثمينة وموصلاتها. يُستخدم اللحام باللهب عادةً للمكونات الكبيرة، بينما يُعدّ اللحام بالحث مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. يمكن إجراء اللحام بالمقاومة باستخدام آلة لحام مقاومة عادية، ولكن يُنصح باختيار تيار منخفض ووقت لحام أطول. يمكن استخدام كتلة الكربون كقطب كهربائي. عند الحاجة إلى لحام عدد كبير من المكونات في وقت واحد، أو لحام عدة موصلات على مكون واحد، يُمكن استخدام اللحام في الفرن. عند لحام المعادن الثمينة بالطرق التقليدية في الهواء الطلق، تكون جودة الوصلات رديئة، بينما يُمكن الحصول على وصلات عالية الجودة باستخدام اللحام الفراغي، دون التأثير على خصائص المواد نفسها.

(2) يُختار الذهب المستخدم في اللحام وسبائكه كمعادن حشو. تُستخدم معادن الحشو القائمة على الفضة والنحاس بشكل أساسي للتلامس، مما يضمن توصيلية وصلة اللحام وسهولة ترطيبها. إذا أمكن تلبية متطلبات توصيلية الوصلة، يُمكن استخدام معدن حشو يحتوي على النيكل والبلاتين والبلاتين وعناصر أخرى، كما يُمكن استخدام معدن حشو يحتوي على نيكل اللحام وسبائك الماس ويتميز بمقاومة جيدة للأكسدة. في حال اختيار معدن حشو من الفضة والنحاس والتيتانيوم، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام 1000 درجة مئوية.

أكسيد الفضة المتكون على سطح الفضة غير مستقر وسهل الالتصاق. يمكن استخدام معدن حشو من القصدير والرصاص مع محلول مائي من كلوريد الزنك أو الصمغ كمادة مساعدة على اللحام في لحام الفضة. عند اللحام بالنحاس، يُستخدم غالبًا معدن حشو من الفضة، ويُستخدم البوراكس أو حمض البوريك أو خليط منهما كمادة مساعدة على اللحام. عند لحام الفضة وسبائكها بالتفريغ، تُستخدم بشكل أساسي معادن حشو لحام أساسها الفضة، مثل b-ag61culn و b-ag59cu5n و b-ag72cu، وغيرها.

للحام موصلات البلاديوم، يمكن استخدام لحامات أساسها الذهب والنيكل سهلة التكوين لمحاليل صلبة، أو لحامات أساسها الفضة أو النحاس أو المنغنيز. يُستخدم لحام أساسه الفضة على نطاق واسع للحام موصلات البلاتين وسبائك البلاتين. يُمكن استخدام لحام أساسه النحاس أو الذهب أو البلاديوم. لا يُغيّر اختيار معدن الحشو b-an70pt30 لون البلاتين فحسب، بل يُحسّن أيضًا درجة حرارة إعادة صهر وصلة اللحام، ويزيد من قوتها وصلابتها. إذا كان سيتم لحام موصل البلاتين مباشرةً على سبيكة الكوفار، فيُمكن اختيار لحام b-ti49cu49be2. بالنسبة لموصلات البلاتين التي لا تتجاوز درجة حرارة تشغيلها 400 درجة مئوية في وسط غير مُسبّب للتآكل، يُفضّل استخدام لحام نحاسي نقي خالٍ من الأكسجين، يتميز بتكلفته المنخفضة وأدائه الجيد.

(3) قبل عملية اللحام، يجب فحص قطعة اللحام، وخاصة مجموعة التلامس. يجب ألا تتعرض نقاط التلامس المثقوبة من الصفيحة الرقيقة أو المقطوعة من الشريط للتشوه نتيجةً للثقب والقطع. يجب أن يكون سطح اللحام لنقطة التلامس المتكونة بالتشكيل بالضغط أو الكبس الدقيق أو الحدادة مستقيماً لضمان تلامس جيد مع السطح المستوي للدعامة. يجب أن يكون السطح المنحني للجزء المراد لحامه، أو أي سطح ذي نصف قطر، متناسقاً لضمان تأثير الخاصية الشعرية المناسب أثناء عملية اللحام.

قبل لحام مختلف نقاط التلامس، يجب إزالة طبقة الأكسيد الموجودة على سطح اللحام بالطرق الكيميائية أو الميكانيكية، ويجب تنظيف سطح اللحام بعناية بالبنزين أو الكحول لإزالة الزيت والشحوم والغبار والأوساخ التي تعيق التبلل والتدفق.

بالنسبة للوصلات الملحومة الصغيرة، يُستخدم اللاصق لتحديد موضعها مسبقًا لضمان عدم تحركها أثناء عملية شحن الفرن وشحن معدن الحشو، ويجب ألا يُلحق اللاصق المستخدم أي ضرر باللحام. أما بالنسبة للوصلات الملحومة الكبيرة أو ذات التلامس الخاص، فيجب أن يتم التجميع والتثبيت باستخدام أداة تثبيت مزودة بنتوء أو أخدود لضمان استقرار الوصلة الملحومة.

نظراً للتوصيل الحراري الجيد للمعادن النفيسة، يجب تحديد معدل التسخين وفقاً لنوع المادة. أثناء التبريد، يجب التحكم في المعدل بدقة لضمان توزيع متساوٍ للإجهاد على وصلة اللحام. يجب أن تُمكّن طريقة التسخين الأجزاء الملحومة من الوصول إلى درجة حرارة اللحام في الوقت نفسه. بالنسبة للموصلات المعدنية النفيسة الصغيرة، يُنصح بتجنب التسخين المباشر، ويمكن استخدام التسخين بالتوصيل في الأجزاء الأخرى. يجب تطبيق ضغط معين على الموصل لتثبيته أثناء انصهار اللحام وتدفقه. وللحفاظ على صلابة دعامة الموصل، يُنصح بتجنب التلدين. يمكن حصر التسخين في منطقة سطح اللحام، وذلك من خلال تعديل الموضع أثناء اللحام باللهب أو اللحام بالحث أو اللحام بالمقاومة. إضافةً إلى ذلك، ولمنع ذوبان المعادن النفيسة بفعل اللحام، يمكن اتخاذ تدابير مثل التحكم في كمية اللحام، وتجنب التسخين المفرط، وتحديد مدة اللحام عند درجة حرارة اللحام، وضمان توزيع الحرارة بالتساوي.