Lehimleme

Lehimleme iki ya da daha fazla sayıda metal parçanın, görece düşük erime sıcaklığına sahip bir dolgu metali eritilip bağlantı yerine akıtılarak, tutturulması işlemidir.

En yaygın lehimleme uygulaması baskı devrelerdeki (PCB) elektronik bileşenlerin montajıdır.Sıhhi tesisat sistemlerindeki bakır boruların bağlanmasında da lehim kullanılır. Konserve tenekeleri gibi sac metallerdeki bağlantılar, çatı izolasyonu ve yağmur dereleme olukları ve araba radyatörleri de geçmişte geleneksel olarak lehimlendiği gibi günümüzde de kısmen lehimlenmektedir. Mücevher parçalarının bağlanması ve tamirinde, küçük mekanik parçaların tutturulmasında da genellikle lehim kullanılır. Cam vitray yapımı da bir başka uygulama alanıdır.

Lehimleme dolgu malzemesi olarak farklı uygulamalar için çeşitli alaşımlar kullanılır. Örneğin elektronik devre montajında 63% kalay ve 37% kurşun, ötektik alaşımı (ya da performansı ötektik olana çok yakın 60/40) tercih edilir.

Ötektik malzeme bir sıcaklık aralığında değil belli bir sabit 'nokta'da erir ve esnek hal (plastik faz) geçirmediği için lehimlemede çeşitli üstünlükleri vardır. Ötektik olmayan bir alaşımda ise soğuma sırasında esnek haldeyken çok küçük kıpırdamalar bile lehimde çatlaklara ve dolayısıyla güvensiz bağlantılara yol açar. Ayrıca ötektik alaşım mümkün en düşük erime noktasına sahip olduğu için lehimleme sırasında parçalardaki gerilim en düşük düzeydedir.

Çocukların temas edebileceği yerlerde, içme suyu tesisatlarında ya da yağmur suyunun toprağa karıştığı açık hava uygulamalarında kurşunsuz lehimler önerilir. En tipik kurşunsuz lehim alaşımları kalay/gümüş, kalay/bakır, gümüş, bakır/fosfor olup bileşimlerine bağlı olarak 250 °C (482 °F) civarında erirler. Özel uygulamaların gereksinimlerini karşılamak için kullanıldıkları gibi, çevresel kaygılarla da kurşunsuz lehimler giderek yaygınlaşmaktadır.

Lehim ve kaynak gibi yüksek ısılı bağlama işlemlerinde pasta (dekupan) kullanmanın amacı parçaların ve dolgu malzemesinin oksidasyonunu önlemektir. Örneğin kalay-kurşun lehimi bakırı çok iyi bağlarken, lehimleme sıcaklıklarında kolayca oluşan çeşitli bakır oksitler üzerinde çok zayıftır. Oda sıcaklığında etkisiz bir madde olan pasta, yüksek sıcaklıklarda güçlü bir indirgeyici durumuna geçerek metal oksitlerin oluşumunu önler. İkincisi, pasta bir yüzey aktif madde olarak lehimin yüzey gerilimini düşürerek bağlanacak parçalarla daha iyi bütünleşmesini sağlar.

Lehimleme işlemi el aletleriyle teker teker ya da bir üretim bandında ve genellikle otomatik makinalarla seri olarak yapılabilir. El lehiminde genellikle bir havya ya da lehim tabancası, bazen de sıcak-hava üfleci kullanılır. Bunun yanında iyi bir lehim ve oksiti engellemek için lehim pastası da kullanılır.

Sert lehim yumuşak olana kıyasla daha dayanıklı ancak elektrik iletkenliği düşük bağlantılar sağlar. Otomotiv, elektrik ekipmanlar, kesici takımlar, mücevher yapımı, kimyasal işlem endüstrisi, boru (özellikle doğalgaz vb.) tesisat bağlantıları, tamir ve bakım işlerinde kullanılır.

Yumuşak lehim 450 °C altında, genellikle 230-250 °C sıcaklıkta, uygun pasta ve lehim kullanılarak yapılır ve bu sıcaklıklarda elektrikli havya (lehim tabancası) kullanmak genellikle yeterlidir. İletkenliği nedeniyle elektronik devrelerde, korozyona yol açmaması nedeniyle bakır boru bağlantılarında özellikle tercih edilir.

Üstünlükleri: Sert lehimleme veya eritme kaynağına göre daha düşük enerji girdisi gereksinir, değişik ısıtma yöntemleri mevcuttur, bağlantıda iyi elektrik ve ısıl iletkenlik sağlar, tamiri ve yeniden yapılması kolaydır.

Yumuşak lehim için kullanılan ısı kaynakları, daha az ısı ve daha düşük sıcaklık gerekmesi hariç, sert lehimleme ile çoğunlukla aynıdır. Bunlara ek olarak, dalgalı (baskı devresi kartlarında çoklu kurşun tellerin lehimlenmesinde) ve geri akışlı (baskı devre kartları üzerindeki yüzey ağız bileşenlerinde) yöntemlerle ve elle, havya kullanarak da uygulanır.

Elle lehim yaparken lehim malzemesi havya ucuna değil ucun çok yakınına uygulanmalıdır. Buna ısı köprüsü oluşturmak denir ve ısıya duyarlı bileşenleri korur. Isı köprüsü aynı zamanda, havyada daha yüksek ısı kullanmak anlamına da gelir. Tüm metal yüzeyler düzgün pastalanmamışsa ve/veya lehim malzemesinin erime noktasına dek ısıtılmamışlarsa, lehim kendi sıcaklığından daha soğuk bir yüzeye akarak zayıf ve istenmeyen bir 'soğuk bağlantı' oluşturur.

Bakırın iletkenliği ve aynı zamanda ısı kapasitesi yüksek olduğu için, tesisat boruları ve bağlantıları gibi büyük bakır parçaların etkin lehimlenmesi görece çok daha fazla ısı gerektirir.

Başta çinko alaşımları olmak üzere bazı lehim malzemeleri, alüminyum ve alüminyum alaşımlarını ve ender olarak da çelik ve çinko parçaları lehimlemekte kullanılırlar.