Aleación de Soldadura de Plomo-Plata

La adición de plata al plomo mejora la resistencia a la fatiga y al flujo (creep) mediante el refinamiento de la microestructura y el endurecimiento de la matriz de plomo. La plata tiene baja solubilidad en el plomo a temperatura ambiente (menos de 0,1%) pero alta solubilidad a temperatura de fusión. Al solidificar; precipita finas partículas de Ag3Sn o AgPb en los límites de grano y dentro de los granos de plomo que anclan las dislocaciones e inhiben el movimiento de las fronteras de grano; mecanismo responsable del flujo (creep) del plomo a temperatura ambiente (que ocurre porque la temperatura de servicio del plomo es alta respecto a su punto de fusión en términos termodinámicos). Esta microestructura más fina y con mayor densidad de obstáculos al movimiento de dislocaciones aumenta la resistencia a la fatiga bajo cargas cíclicas; ya que la propagación de grietas es más difícil en la microestructura refinada. La resistencia al cortante a temperaturas elevadas también mejora porque los precipitados de plata mantienen su función de anclaje hasta temperaturas mayores que la matriz de plomo sola.

La soldadura de plomo-plata se especifica en aplicaciones industriales donde la unión debe mantener resistencia mecánica hasta 350°F (177°C) en servicio. Las aplicaciones incluyen: uniones en sistemas de refrigeración y calentamiento industrial donde las tuberías y accesorios de cobre experimentan ciclos térmicos repetidos entre temperatura ambiente y alta temperatura; la resistencia mejorada a la fatiga térmica de la soldadura de plomo-plata previene el agrietamiento de las uniones por estos ciclos. Uniones en equipos electrónicos industriales de alta temperatura como transformadores de potencia; convertidores y controladores instalados en entornos calientes donde la temperatura de la tarjeta puede alcanzar 150-177°C. Uniones en electrodomésticos de calefacción (calentadores de agua; calderas; sistemas de calefacción por radiadores) donde las uniones de soldadura están en contacto con agua caliente a presión; la mejor resistencia al creep de la soldadura de plomo-plata mantiene la estanqueidad bajo las presiones de operación. Y componentes de aeronaves donde las uniones deben mantener integridad estructural en el entorno de temperatura del motor o del sistema de escape.

Las diferencias entre la soldadura de plomo-plata y el 60/40 estaño-plomo son fundamentales en composición y propiedades. La soldadura de plomo-plata es de base plomo con una pequeña adición de plata (típicamente 1,5-2,5% Ag); con temperatura de fusión mayor que el 60/40 (el eutéctico Pb-Ag tiene temperatura de fusión de 304°C frente a 183-188°C del 60/40). Esta mayor temperatura de fusión es la base de su resistencia al servicio hasta 350°F; ya que la unión no se reblandece en el rango de temperatura de servicio. En resistencia mecánica; la soldadura de plomo-plata tiene mayor resistencia al creep y a la fatiga que el 60/40 por los precipitados de plata que anclan la microestructura del plomo. En conductividad eléctrica; ambas son similares para la mayoría de las aplicaciones. La soldadura de plomo-plata es más cara que el 60/40 por el contenido de plata; lo que limita su uso a aplicaciones donde el rendimiento a alta temperatura es un requisito y no simplemente una ventaja.