Schmelztemperaturen von Lotlegierungen: die vollständige Tabelle
Bei welcher Temperatur schmilzt Zinn? Und eine 60/40-Legierung, SAC305 oder Sn97Cu3? Dieser Leitfaden fasst Solidus und Liquidus der gängigsten Lotlegierungen in einer einzigen Tabelle zusammen, erklärt den Unterschied zwischen eutektischen Legierungen und Legierungen mit Schmelzbereich und zeigt, wie man von der Schmelztemperatur zur Arbeitstemperatur gelangt.
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Tabelle der Schmelztemperaturen
Der Solidus ist die Temperatur, bei der die Legierung zu schmelzen beginnt, der Liquidus die Temperatur, bei der sie vollständig flüssig ist. Bei eutektischen Legierungen fallen beide Werte zusammen. Die Werte sind typisch: Für jede Charge gelten das technische Datenblatt und das Analysezertifikat.
| Legierung | Zusammensetzung | Solidus | Liquidus | Typ |
|---|---|---|---|---|
| Reinzinn | Sn 99,9 % | 232 °C | 232 °C | Reinmetall |
| Sn63Pb37 | Sn63/Pb37 | 183 °C | 183 °C | Eutektisch, bleihaltig |
| Sn60Pb40 | Sn60/Pb40 | 183 °C | 190 °C | Bleihaltig |
| Sn50Pb50 (50/50) | Sn50/Pb50 | 183 °C | 216 °C | Bleihaltig |
| SAC305 | Sn96.5/Ag3/Cu0.5 | 217 °C | 220 °C | Bleifrei, nahezu eutektisch |
| SAC405 | Sn95.5/Ag4/Cu0.5 | 217 °C | 221 °C | Bleifrei |
| SAC0307 | Sn99/Ag0.3/Cu0.7 | 217 °C | 227 °C | Bleifrei, silberarm |
| Sn96.5Ag3.5 | Sn96.5/Ag3.5 | 221 °C | 221 °C | Bleifrei, eutektisch |
| Sn97Ag3 | Sn97/Ag3 | 221 °C | 224 °C | Bleifrei |
| Sn99.3Cu0.7 | Sn99.3/Cu0.7 | 227 °C | 227 °C | Bleifrei, eutektisch |
| 99SnCuNiGe (SN100C-äquivalent) | Sn/Cu0.7/Ni0.05/Ge | 227 °C | 227 °C | Bleifrei, eutektisch |
| Sn97Cu3 | Sn97/Cu3 | 227 °C | 310 °C | Bleifrei, breiter Schmelzbereich |
| Sn95Sb5 | Sn95/Sb5 | 235 °C | 240 °C | Bleifrei, Hochtemperatur |
| Sn95Ag5 | Sn95/Ag5 | 221 °C | 245 °C | Bleifrei, Hochtemperatur |
| Reinblei | Pb | 327 °C | 327 °C | Reinmetall |
Bezeichnung und Reinheit der Legierungen nach EN ISO 9453 und IPC J-STD-006.
Eutektische Legierungen und Schmelzbereich
Eine eutektische Legierung geht bei einer einzigen Temperatur vom festen in den flüssigen Zustand über: Sn63Pb37 bei 183 °C, Sn99.3Cu0.7 und 99SnCuNiGe bei 227 °C. Sie erstarrt schnell und gleichmäßig, ohne teigige Phase: Deshalb wird sie in der Elektronik bevorzugt, wo sich die Lötstelle beim Abkühlen nicht bewegen darf.
Legierungen mit Schmelzbereich bleiben zwischen Solidus und Liquidus teigig. Ein breiter Bereich, wie die 183–216 °C der 50/50 oder die 227–310 °C der Sn97Cu3, ist nützlich, wenn die Naht modelliert oder breite Fugen gefüllt werden müssen, zum Beispiel in der Spenglerei, beim Abdichten von Zinksärgen und beim Kapillarlöten von Kupferrohren. In der Elektronik dagegen droht eine Lötstelle, die während der teigigen Phase bewegt wird, porös oder rissig zu werden.
Von der Schmelztemperatur zur Arbeitstemperatur
Die Arbeitstemperatur liegt immer über dem Liquidus: Die Legierung muss die Oberflächen benetzen, und die Wärmekapazität der Lötstelle nimmt Wärme auf. Die typischen Werte, die wir auf unseren Seiten verwenden, sind folgende; maßgeblich sind die technischen Datenblätter von Legierung, Flussmittel und Anlage.
| Prozess | Bleifreie Legierungen | Zinn-Blei-Legierungen |
|---|---|---|
| Lötkolben (Spitze) | 330–370 °C | 300–340 °C |
| Wellenlötbad | 255–265 °C für SAC305, einige Grad mehr für die Legierungen mit 227 °C | Niedriger, je nach Legierung |
| Selektivlöttiegel | 270–300 °C | Niedriger, je nach Legierung |
| Reflow (Spitze) | 240–250 °C für SAC305 | Profil laut technischem Datenblatt der Lotpaste |
Warum bleifreie Legierungen höher schmelzen
Blei senkt die Schmelztemperatur von Zinn bis auf die 183 °C des Eutektikums Sn63Pb37. Ohne Blei schmelzen die Zinnbasislegierungen mit Silber und Kupfer zwischen 217 und 227 °C: Die Umstellung auf bleifrei, die für Geräte im Geltungsbereich der RoHS-Richtlinie vorgeschrieben ist, hat die Prozesstemperaturen um 35–45 °C erhöht. Zur Wahl der Legierung siehe den Leitfaden zu bleifreien Legierungen und den Vergleich zwischen SAC305, SAC0307 und 99SnCuNiGe.