 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
поэтому применительно к ней рассматриваются явления, протекающие при образовании паяного соединения.
Температурные условия при капиллярной пайке характеризуются определенными ограничениями. Основной металл должен нагреваться газовым пламенем до температуры выше точки ликвидуса припоя и ниже температуры плавления спаиваемого металла. При этом последний должен быть нагрет до известной минимальной температуры, обеспечивающей хорошее смачивание его жидким припоем.
Передача тепловой энергии способствует активации поверхности твердого тела и улучшению смачиваемости его расплавленным металлом. В результате создаются необходимые условия для физического контакта атомов твердого и жидкого металлов с образованием прочных межкристаллитных форм связи между ними. Этому способствует разрушение и удаление с поверхности основного металла и расплавленного припоя окисных пленок вследствие применения различных флюсующих веществ. Последние могут удалять окислы как чисто химическим путем, так и растворением. Состав флюса должен определяться главным образом характером окислов. Флюсы могут быть кислые или основные, в обоих случаях реакция протекает по следующей схеме: кислотный окисел + основной окисел = соль. При нагреве флюсов, содержащих, например, галоидные соединения, могут образовываться активные газообразные фазы, способствующие диспергации окислов. Характерным примером является действие галоидных флюсов при пайке алюминия и его сплавов.
Согласно современным представлениям механизм флюсования в системе металл—окисная пленка—флюс носит электрохимический характер обусловленный ионным строением солевых флюсов, применяемых при пайке.
После удаления окисных пленок, расплавления припоя и сообщения атомам твердого и жидкого металлов дополнительной энергии активации начинается взаимодействие, в процессе которого происходит смачивание, растекание припоя и затекание его в зазор.
Природа смачивания основного металла расплавленным припоем может быть обусловлена как слабым взаимодействием (физическая адсорбция), так и хемосорбцией с образованием более или менее прочной химической связи. В первом случае она определяется электростатическим, а во втором — химическим взаимодействием. На химическую природу процесса указывает высокая величина молярной работы адгезии, а также выделение теплоты при смачивании.
Помимо температурных условий, значительное влияние на смачивание оказывает соотношение свободных поверхностных энергий (поверхностных натяжений) контактирующих фаз: твердое тело — жидкость—газ. Межфазные натяжения (ожг, отж, отг) связаны между собой тремя условиями равновесия, представленными схематически.
С явлениями смачивания тесно связана растекаемость расплавленного припоя по поверхности основного металла. Растекаемость зависит в основном от состава флюсов и припоев, взаимодействия поверхностных энергий жидкого припоя и твердого металла, вязкости жидкого припоя, а также состояния поверхности нерасплавленного металла. В общем виде растекаемость расплава характеризуется разностью работы адгезии и когезии. Работа адгезии, необходимая для растекания расплава металла, составляет порядка 102—103 ккал/моль. Такой уровень энергии связи для металлических систем может быть обеспечен только химическими процессами, приводящими к резкому снижению межфазной энергии на границе твердого тела с жидкостью (отж). Снижение межфазной энергии отж при газопламенной пайке обычно достигается введением в жидкий металл поверхностно-активных межфазных добавок, содержащихся в припое или флюсе.
В образовании слоя и формировании паяного соединения большую роль играют процессы диффузии и кристаллизации. Характер протекания диффузионных процессов зависит от агрегатного состояния и количества взаимодействующих фаз, температурных условий пайки и свойств основного металла, припоя и флюса. Развитие диффузионных процессов на границе основной металл — расплав может привести к образованию химических соединений в виде интерметаллидных прослоек, обладающих высокой хрупкостью и ведущих при достаточно большой их толщине к снижению пластических свойств паяного соединения. Вероятность обра
зования прослойки интерметаллидов возрастает при наличии более прочного химического сродства элементов основного металла с элементами припоя, чем элементов припоя друг с другом. Мерами предотвращения образования интерметаллидных прослоек являются следующие: введение в припой элементов с большей прочностью связи с элементами припоя, чем с паяемым металлом, применение «барьерных», не образующих с основным металлом или припоем хрупких интерметаллидов, максимальное снижение температуры перегрева припоя и увеличение скорости нагрева.
Процессы кристаллизации при пайке имеют много общего с процессами кристаллизации при сварке. Различие связано в основном с более низкой температурой плавления припоя по сравнению с температурой плавления основного металла. Важным условием получения прочной связи при капиллярной пайке является заполнение припоем зазора (капилляра), образуемого между поверхностями спаиваемых изделий. Высота поднятия припоя в зазоре зависит от многих факторов (соотношения физико-химических свойств основного металла и припоя, состава флюса, геометрии соединения режимных условий пайки и т. д.). Теоретически высота капиллярного поднятия идеальной жидкости прямо пропорциональна поверхностным натяжениям на границе фаз и обратно пропорциональна величине зазора. В капиллярах круглого сечения максимальная высота подъема припоя в 2 раза больше, чем при течении между параллельными пластинами.
Течение расплавленного припоя в реальных условиях пайки отличается от идеальных. Поэтому на практике глубина затекания припоя обычно определяется экспериментальным путем, подбором соответствующей величины зазора для каждого конкретного случая. Обычно стремятся обеспечить зазор между деталями примерно в пределах от 0,05 до 0,2—0,3 мм.
Прочность паяного соединения зависит также от наличия несплошностей в паяном шве. Последние могут возникать вследствие образования газовой пористости и недостаточного смачивания основного металла жидким припоем (проскоки). Природа возникновения газовой пористости при газопламенной капиллярной пайке связана с взаимодействием металлов с компонентами газовых фаз. В результате этого взаимодействия возможно насыщение металла газами с последующим вытеснением их из кристаллизующегося металла шва вследствие снижения растворимости.
Повышенная пористость в паяных латунных соединениях при газопламенной пайке серебряными припоями связана с локальной несмачиваемостью припоя, что, в свою очередь, вызывается неравномерностью нагрева и высоким давлением паров цинка и газов, попадающих в полости в месте смачивания. Устранение пористости в этих случаях может осуществляться использованием нормального или слабовосстановительного пламени и применением флюсов, содержащих фтористые соли.
Различают два основных вида газопламенной капиллярной пайки: низкотемпературную и высокотемпературную.
В первом случае температура нагрева в месте контакта соединяемых материалов не превышает 450° С, а во втором — превышает 450° С. Низкотемпературная пайка производится легкоплавкими припоями, имеющими температуру плавления ниже 450° С, с использованием химически активных или кислотных флюсов. Она применяется главным образом для получения паяного соединения, от которого требуется не столько прочность, сколько высокая герметичность или электропроводность. Для низкотемпературной пайки главным образом применяются оловянно-свинцовистые припои, которые по ГОСТ 1499—70 выпускаются в виде проволоки, лент, трубок, заполненных флюсом, и т. д. Кроме того, применяются припои на основе свинца, легированные серебром кадмием, оловом (ГОСТ 8190—56). Припои на основе Pb—Ag более теплостойки, чем на основе Sn—Pb. Введение в припой Pb—Ag олова или олова и кадмия улучшает его технологические свойства. Преимущественно используют галойдные флюсы на основе хлористого цинка, которые реагируют непосредственно с основным металлом, проникая в микропоры и микротрещины окисной пленки. Благодаря развитию реакций под ее поверхности происходит диспергирование и разрушение пленки. Галойдные флюсы обладают высокой активностью в отношении большинства черных и цветных металлов.
Высокотемпературную пайку применяют, когда от паяного соединения требуется высокая прочность, устойчивость при повышенных температурах и т. д. Для этих целей используют различные группы среднеплавких припоев с температурой плавления 450° С < Тпл <1100° С.
В основном применяют серебряные припои (ГОСТ 8190—56), медно-цинковые (ГОСТ 16130—70) и медно-фосфористые, выпускаемые по техническим условиям. Для пайки алюминия применяют сплавы А1—Si—Си (например, припой 34А), сплавы на этой же основе, но легированные Zn и Мп, и т. д.
При выборе флюса необходимо учитывать характер окислов, образующихся на поверхности спаиваемых деталей и в жидком припое. Для этого используют окисные флюсы на основе нитраборнокислого натрия, борной кислоты и их сплавов, а также газообразные флюсы типа БМ-1. Эти флюсы применяют главным образом при пайке припоями с температурой плавления >900о С. При пайке сталей, легированных значительным количеством хрома, к боридам для активации их добавляют фтористый кальций (флюс 200).
Для пайки с припоями, имеющими температуру плавления <850° С, применяют флюсы, содержащие наряду с борным ангидридом фторат калия и фтористый калий (флюсы 209, 284). Эти флюсы могут быть использованы при пайке сталей (в том числе легированных хромом), меди и ее сплавов и т. д.
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ