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SMT行业中两种氮气源的比较

SMT行业中,随着无铅化的推进,越来越多的回流焊和波峰焊使用氮气作为焊接保护气,以防止焊锡氧化、减少焊渣、提高焊接的牢固程度和美观度。目前一般采用两种方式提供氮气:一种是PSA制氮机现场制氮,另一种是购买液氮供氮。笔者现将这两种供氮方式作一比较,希望对SMT生产商在选择氮气方式上有所帮助。

一、 本质、原理与效果

从本质上来说,不管采用液氮还是PSA制氮机供氮,都是利用氮气是惰性气体,一般情况下不与其他物质发生反应这一特性。由于氮气的存在,将波峰焊或回流焊炉内的氧气浓度控制在100ppm以下,大大降低了液态的焊锡氧化的机会。从这个角度看,采用液氮或PSA制氮机供氮,使用效果是一样的。

不同的是,PSA制氮又叫常温空分制氮,它所提供的氮气是常温的气态氮,直接进入炉内形成保护气氛。而液氮本身的物理状态是液态,温度是零下193度以下,它需经过蒸发器汽化后进入炉内,进入炉内时的温度也非常低,而炉内的温度是要使焊锡能够熔化,液氮汽化后要达到炉内相同的温度,需要消耗一定的能量。

二、 安全性

PSA制氮机的主体与液氮罐都是压力容器,其安全性都是应该引起高度重视的。PSA制氮机的工作压力一般都是0.8MPa左右,吸附塔、储气罐的压力一般不会超过1.0MPa,设备的安全按照国家I类容器的标准管理。而液氮罐里的液氮在汽化时会产生很高的压力,所以液氮罐在安全管理上有更高的要求,液氮罐与生产车间要留出足够的安全距离,要定期接受监督管理部门的检查与监督。

三、 经济性能

两种供气方式的经济性能往往是SMT生产商考虑采用哪种方式时考虑的重点内容。

液氮的供应由于运输的远近、方便程度、用量等不同价格差异很大,一般在1000~1600/m3,m3液氮汽化为气态氮后的体积是680m3(不考虑损耗),那么换算成气态氮的价格约是1.5~2.5/m3

PSA制氮机原材料就是空气,由于是物理的方式制氮,不用消耗其他物质,运行是的消耗主要是电,使用成本基本只有电费。PSA制氮机生产满足SMT要求的氮气是每m3消耗的电大约是0.5度,按目前工业用电的价格,每m3氮气的成本约为0.5元左右。

由此可见,PSA制氮机提供氮气的成本约为液氮成本的1/5~1/3,PSA制氮机的经济性能显著优于液氮。

四、 管理成本

PSA制氮机自动运行,无人值[守,管理成本较低。不过需定期更换滤芯等耗材,以每小时产氮气200m3制氮机为例,每年的耗材成本约为5000元左右。而液氮的耗材成本更低,几乎没有耗材。

五、 用气的稳定性

PSA制氮机的生产技术是上世纪七十年代传入中国的,经过三十年的发展,目前工艺成熟,结构完善,而且主要技术指标和节能性能均已处于世界领先水平。能一天24小时长期连续稳定供气。但是也有如更换滤芯等检修的时候,这就需要在生产上合理安排时间,利用生产间隙进行检修。

液氮供气一般是很稳定的,不过也会受到运输条件的限制,如交通堵塞也会影响供气。另外,生产液氮的设备庞大,也会有停机检修的时候。

六、 一次性投资

PSA制氮机的一次性投资会大于液氮罐,而且液氮的供应商一般会采取租赁液氮罐给用户的方式,这样液氮罐的一次性投资基本就可以忽略了。不过,近年来也有PSA制氮机的生产商提供制氮机的租赁服务。

综上所述,可见PSA制氮与液氮都能满足SMT工艺的使用要求,PSA制氮在经济性上有显著优势,在一次性投资、管理成本上PSA制氮比液氮略有不足。请SMT生产商根据自己的实际情况选择适合自己的氮气供应方式。

 

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