روش لاکبرداری و قلعپذیری در سیمهای لاکی با پوشش پلیاورتان
1. مقدمه
سیمهای لاکی قلعپذیر (Solderable Enameled Wires) از جمله محصولات پرکاربرد در صنایع الکتریکی و الکترونیکی هستند که بهویژه در تولید کویلهای دقیق، بردهای الکترونیکی، ترانسفورماتورهای کوچک و تجهیزات صوتی مورد استفاده قرار میگیرند.
ویژگی بارز این سیمها، امکان لحیمکاری مستقیم بدون نیاز به لاکبرداری مکانیکی یا شیمیایی است؛ چراکه پوشش پلیاورتان به گونهای طراحی شده است که در دمای مشخصی تجزیه شده و سطح مسی زیرین را برای قلعپذیری آماده میکند.
2.ماهیت و ساختار لاکهای قلعپذیر
لاکهای قلعپذیر عمدتاً بر پایه پلیاورتان (Polyurethane) یا پلیاستر قلعپذیر (Solderable Polyester) هستند.
پوشش پلیاورتان، علاوه بر خواص الکتریکی مطلوب، دارای دمای تخریب کنترلشدهای است که اجازه میدهد در تماس با حمام قلع ذوب شود و از سطح مس جدا گردد.
دو نوع اصلی این لاکها عبارتاند از:
نوع لاک | کلاس حرارتی (IEC 60085) | ویژگی بارز | رنگ متداول |
پلیاورتان قلعپذیر | 155 یا 180 | لاکبرداری سریع، قابلیت لحیمکاری مستقیم | مسی تا طلایی |
پلیاستر قلعپذیر | 200 | مقاومت حرارتی بالاتر، نیازمند دمای بالاتر حمام قلع | طلایی تا قهوهای روشن |
3. روشهای لاکبرداری
لاکبرداری یا حذف لایه عایق از سطح سیم جهت ایجاد اتصال الکتریکی، بسته به نوع لاک و کاربرد، به یکی از روشهای زیر انجام میشود:
1-لاکبرداری حرارتی (Thermal Stripping)
متداولترین روش برای لاکهای پلیاورتان. در این روش، انتهای سیم در حمام قلع مذاب با دمای کنترلشده فرو برده میشود تا لاک تجزیه و ذوب شود.
2-لاکبرداری مکانیکی (Mechanical Stripping)
با استفاده از تیغه، سمباده یا ابزار دوار انجام میشود. برای سیمهای ظریف توصیه نمیشود زیرا احتمال آسیب به مس و کاهش قطر مؤثر وجود دارد.
3-لاکبرداری شیمیایی (Chemical Stripping)
با استفاده از حلالهای ویژه انجام میشود ولی بهدلیل ملاحظات ایمنی و زیستمحیطی امروزه کمتر رایج است.
در سیمهای قلعپذیر، معمولاً از روش حرارتی در حمام قلع مذاب (Tin Bath Method) استفاده میشود.
4. فرآیند لاکبرداری در حمام قلع
4-1- تجهیزات مورد استفاده
- حمام قلع (Tin Bath) از جنس فولاد ضدزنگ یا برنز مقاوم به حرارت
- ترمومتر دیجیتال با دقت ±2°C
- قلع با خلوص بالا (Sn ≥ 99.9%)
- شار (Flux) برای بهبود ترشوندگی و حذف اکسیدها
- هواکش موضعی و محافظ حرارتی اپراتور
4-2- اصول فنی فرایند
1-انتهای سیم (معمولاً 10–15 میلیمتر) در حمام قلع با دمای کنترلشده فرو برده میشود.
2-در مدت 1 تا 3 ثانیه، لاک پلیاورتان تجزیه شده و قلع به سطح مس نفوذ میکند.
3-پس از خروج، سطح باید یکنواخت، براق و بدون حباب باشد.
5. کنترل دمای حمام قلع بر اساس کلاس حرارتی
یکی از عوامل حیاتی در کیفیت لاکبرداری و قلعپذیری، کنترل دقیق دمای حمام قلع است.
دمای پایینتر از حد استاندارد موجب باقیماندن بقایای لاک و لحیمنشدن کامل میشود، در حالیکه دمای بیش از حد میتواند موجب اکسیداسیون مس و آسیب به ساختار فلزی سیم گردد.
جدول زیر بر اساس توصیههای NEMA MW 1000، IEC 60317، و دادههای فنی Elektrisola تنظیم شده است:
نوع لاک قلعپذیر | کلاس حرارتی | دمای پیشنهادی حمام قلع (°C) | زمان تماس (ثانیه) | توضیحات |
پلیاورتان قلعپذیر | 155 | 375 ± 5 | 1–2 | مناسب برای لحیمکاری مستقیم، بدون فلاکس قوی |
پلیاورتان قلعپذیر | 180 | 375 ± 5 | 1–3 | کنترل دقیق دما جهت جلوگیری از کربونیزه شدن لاک |
پلیاستر قلعپذیر | 200 | 470 ± 5 | 2–4 | نیاز به دمای بالاتر برای تجزیه کامل رزین پلیاستر |
نکته مهم:
کنترل دمای حمام باید به کمک ترموستات دقیق و سنسور غوطهور انجام گیرد. دمای بالاتر از 380°C برای پلیاورتان و بالاتر از 480°C برای پلیاستر موجب افزایش اکسیداسیون و تغییر رنگ قلع میشود.
6.عوامل مؤثر بر کیفیت لاکبرداری
عامل | اثر بر کیفیت نهایی |
دمای حمام قلع | تعیینکننده کامل بودن تجزیه لاک |
زمان غوطهوری | بیش از حد = اکسیداسیون، کمتر از حد = لاک ناقص |
تمیزی سطح سیم | وجود آلودگی سطحی مانع ترشوندگی قلع میشود |
ترکیب قلع | آلیاژهای با قلع کمتر از 99.5% باعث سطح مات و لحیم ضعیف میشوند |
نوع شار مصرفی | شارهای اسیدی قوی ممکن است به لعاب مجاور آسیب برسانند |
7.آزمون کنترل کیفیت پس از لاکبرداری
پس از قلعپذیری، باید آزمونهای زیر طبق IEC 60851-3 انجام شود:
1-بررسی چشمی سطح قلع:
سطح باید براق، یکنواخت و فاقد ذرات سوخته یا حباب باشد.
2-آزمون چسبندگی قلع (Peel Test):
اطمینان از چسبندگی کامل قلع به سطح مس بدون پوسته شدن.
3-اندازهگیری مقاومت اتصال (Contact Resistance):
مقاومت نباید از مقدار محاسباتی مس خالص بیشتر از 10 µΩ باشد.
4-آزمون پایداری حرارتی:
سیم قلعپوششده باید در دمای نامی کلاس حرارتی (مثلاً 155°C یا 180°C) حداقل 1 ساعت بدون تغییر رنگ قابل توجه باقی بماند.
8. نکات ایمنی و نگهداری
- از بخارات قلع و رزین باید با تهویه موضعی مناسب جلوگیری شود.
- سطح حمام باید همواره تمیز نگه داشته شود و اکسید قلع (Dross) روزانه جمعآوری گردد.
- در پایان شیفت، دمای حمام باید به کمتر از 150°C کاهش داده شود تا از تبخیر فلز و سوختگی احتمالی جلوگیری گردد.
- سیمهای با قطر کمتر از 0.2 میلیمتر باید با دقت بیشتری فرو برده شوند تا از شکستگی در نقطهی ورود جلوگیری شود.
9. جمعبندی
فرآیند لاکبرداری و قلعپذیری سیمهای لاکی پلیاورتان و پلیاستر از مراحل کلیدی در تضمین کیفیت اتصالات الکتریکی محسوب میشود.
رعایت دمای دقیق حمام قلع (375°C برای پلیاورتان و 470°C برای پلیاستر)، زمان تماس مناسب، و کنترل تمیزی سطح از عوامل حیاتی در دستیابی به سطح قلع براق و پیوند الکتریکی مطمئن است.
در محیطهای کنترل کیفیت، این فرآیند باید تحت الزامات ISO/IEC 17025 مستندسازی و دما بهصورت روزانه کالیبره و ثبت شود.
منابع علمی مورد استفاده:
- IEC 60317 – Specifications for Enameled Round Copper Wire
- IEC 60851-3 – Test Methods for Enameled Wire: Mechanical and Thermal Tests
- NEMA MW 1000 – Magnet Wire Standards
- Elektrisola Technical Data Sheet: “Solderable Polyurethane and Polyester Winding Wires”, 2022
- Essex Furukawa Application Notes on Solderable Magnet Wires, 2021
