 |
Реклама. ООО "ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СЗ" Erid: 2SDnjeQyn2n
| |
Особолегкоплавкие припои — с температурой ликвидуса в интервале 39—145 °С, находят применение, когда опасен перегрев паяемого материала или материала деталей изделия, не подвергаемых пайке, но испытывающих нагрев при термическом цикле пайки, или при ступенчатой (повторной) пайке.
Такие припои нашли особенно широкое применение в электронике, электротехнике, в частности, при изготовлении приборов противопожарного назначения.
В последние 5—10 лет целью легирования припоев явилось повышение их прочности, хладостойкости, снижения электросопротивления и токсичности, снижения температурного коэффициента линейного расширения (особенно предназначенных для пайки монтажа ЭВМ и счетных машин), сообщение припою магнитных свойств, необходимых при пайке магнитных и электромагнитных приборов, средств автоматизации.
Весьма важной задачей легирования было повышение коррозионной стойкости соединений меди, паянной свинцовыми припоями, и алюминия, паяного оловянными припоями. Для особо-легкоплавких и легкоплавких припоев большое значение имеет возможность варьирования шириной их интервала затвердевания с целью устранения усадочной пористости в паяных швах, а также повышения содержания первичных кристаллов с целью проведения абразивного лужения паяемых сплавов. Припои, весьма слабо взаимодействующие с паяемым металлом, легировали с целью активирования такого взаимодействия.
Галлиевые припои
Низкая температура плавления и хорошая смачивающая способность галлия служат основанием для использования его в качестве компонента припоев.
Галлий обладает необычайно высокой способностью проникать по границам зерен некоторых металлов, особенно легкоплавких — олова, кадмия, свинца, цинка, а при нормальных температурах и по границам алюминия с образованием легкоплавкой эвтектики, что связано с его малой растворимостью в этих металлах при температуре 20 °С. Алюминий после лужения галлием при температуре ниже 120 °С становится хрупким и непрочным вследствие образования по границам его зерен особолегкоплавкой эвтектики, богатой галлием, с температурой плавления ниже 29,7 °С. Выше температуры 120 °С галлий образует с алюминием сравнительно широкую область твердых растворов и при достаточной выдержке способен диффундировать с границ зерен внутрь их, что приводит к полному или частичному восстановлению пластичности и прочности паяемого металла.
Галлиевые пасты позволяют собирать изделия под пайку с большими зазорами, что важно для типов соединений с замкнутыми паяными швами, например, телескопических, когда затруднен прижим соединяемых деталей, а сборка с капиллярными зазорами существенно удорожает процесс.
Наполнителем галлиевых паст — припоев служат тонкодисперсные порошки, главным образом меди, серебра, никеля. Для улучшения свойств легкоплавкой составляющей паст в галлий добавляют индий, олово (табл. 5). Дисперсность наполнителя галлиевых паст обычно составляет 35—71 мкм. Припой марки № 3 (табл. 5) применен для пайки деталей электровакуумных приборов, работающих при нагреве до 850—1040 °С без нарушения вакуумной плотности (по данным Б. Ф. Чугунова и др.).
Некоторые двойные сплавы галлия с медью, серебром, золотом, магнием, титаном, никелем, кобальтом могут быть пригодны в качестве припоев для диффузионной пайки титана, меди, ряда металлов и их сплавов вследствие образования с галлием широкой области твердых растворов.
Галлий и галлиевые пасты интенсивно окисляются при нагреве на воздухе выше 400 °С и превращаются при этом в темную порошкообразную массу. Поэтому пайку галлиевыми пастами при температурах выше 400 °С необходимо вести в вакууме (р = 1,33- 10-2 Па).
Галлий в качестве основы полностью расплавляемых припоев применяют весьма редко. Галлиевые припои в последнее время используют для диффузионной пайки меди. Диффузионная пайка алюминиевых сплавов чистым галлием выполнена В. Вуихом при толщине слоя этого металла 10—15 мкм и давления в процессе пайки (0,15—0,30) 10-3 Па, с последующей гомогенизацией после пайки в течение 3—20 ч при температурах 250 и 500 °С. При этом получено равнопрочное соединение с незначительным содержанием в нем галлия.
Для предотвращения коробления и растрескивания кристаллов в силовых полупроводниковых приборах и для повышения циклической прочности приборов в режимах «включено-выключено» нашел применение припой, состоящий из галлия и олова (до 60 % Ga).
По данным Н. Ульмана, трубки из коррозионно-стойкой стали, паянные при температуре 1250 °С галлиевыми пастами, изготовленными путем растирания жидкого галлия с порошком никеля, при ширине зазора 20—100 мкм, имеют шов, аналогичный по структуре паяемому металлу. Такие паяные соединения имеют высокую коррозионную стойкость в жидком натрии.
Припои с висмутом
Висмут — металл малопластичный, поэтому его редко применяют для пайки металлов и сплавов. Однако сплавы, богатые висмутом, используют в качестве особолегкоплавких припоев (табл. 6). Температура начала плавления таких припоев находится в интервале 46,7—144 °С.
Для припоев, богатых висмутом, характерно увеличение объема при переходе из жидкого состояния в твердое, а также при охлаждении после затвердевания. Припои с висмутом слабо смачивают некоторые металлы, например железо, конструкционные стали, и отличаются сравнительно высоким электросопротивлением и низкими механическими свойствами. Для улучшения смачиваемости висмутовыми припоями эти металлы перед пайкой оцинковывают и лудят оловянно-свинцовым припоем. Висмутовые припои применяют чаще всего для пайки меди.
Для улучшения способности к смачиванию и сцеплению с паяемым металлом — медью в висмутовые припои вводят до 0,5—5 % железа, никеля, кобальта, платины, иридия, рутения, осмия, рения, палладия, золота.
Для усиления эффекта увеличения объема висмутового припоя при затвердевании с целью устранения течей в емкостях вводят германий, кремний, галлий. Добавка до 0,5 % Ge в такие припои к тому же упрочняет их.
Применение в практике пайки нашли особолегкоплавкие сплавы эвтектического состава, содержащие висмут, свинец, олово, кадмий, с температурой плавления ниже 150 °С.
Использование легкоплавких припоев, таких, как эвтектика Bi—Sn вместо Sn—Pb, позволяет исключить из шва свинец и существенно снизить тепловые напряжения в изделиях. Пайка с бесканифольным флюсом возможна при 170 °С.
Временное сопротивление разрыву соединений из меди, паянных висмутовыми припоями, приведенными в табл. 7, весьма низкое (14,7 МПа).
Висмут образуют с алюминием диаграмму состояния монотектического типа. Предельная его растворимость в алюминии при температуре 657 °С составляет менее 0,2 %. Растворимость алюминия в висмуте при температуре 250 °С ничтожна. Поэтому соединения из алюминия, паянные висмутовыми припоями, обладают склонностью к щелевой коррозии. Для повышения коррозионной стойкости паяных соединений из алюминия и его сплавов в висмутовые припои вводят 1 —10 % Zn. Припой такого типа имеет, например, состав (%) :40—60 Bi; 8—25 Pb; 7—25 Sn; 15 Cd; 1 — 10 Zn.
По данным Танака Масанао, в электронике используют висмутовые припои для пайки деталей из меди, латуни, никеля, свинца состава (%): 22 Sn, 28 Pb, Bi — остальное (tпл = 100оС) и 43 Sn, Bi — остальное (tПл = 138 °С). Введение висмута в припои Zn—(65—70 %) Sn— (3—9%) Bi с температурой плавления 330—370 °С позволяет использовать его для пайки ферритов и является заменителем токсичного припоя Zn—Cd.
При достаточной ширине интервала затвердевания висмутовых припоев при введении в них цинка и германия возможен процесс абразивно-кавитационной пайки алюминиевых сплавов.
Припои с индием.
Особолегкоплавкие припои с индием обладают рядом ценных свойств; некоторые из них применяют для пайки стекла [эвтектический припой, содержащий 52 % In и 48 % Sn (tПл = 117 °С) без флюса]; его наносят на поверхность стекла путем натирания. Ряд индиевых припоев обладает высокой
сопротивляемостью коррозии в щелочных растворах. Введение в некоторые припои индия (>25% In) обеспечивает высокую коррозионную стойкость их в щелочах. Примером могут служить припои состава (% : 1) 37,5 Sn; 37,5 Pb; 25 In и 2) 75 Pb и 25 In.
Смачиваемость меди и ее сплавов этими припоями не хуже, чем оловянно-свинцовыми, не содержащими индия. Температурный интервал кристаллизации первого припоя 135—180°С, температура солидуса второго припоя 230 °С.
Индиевый припой со свинцом (50 % In —50 % Pb) по своим технологическим свойствам близок к припоям Sn—Pb, но в отличие от них слабо растворяет золото и не охрупчивает его. Соединение из золота, выполненное этим припоем, обладает в 100 раз более высокой термостойкостью к термоциклированию в интервале температур — 50- +155 °С, чем соединения, паянные припоем, содержащим 63 % Sn — 37 Pb, хотя сопротивление срезу нахлесточных соединений ниже при применении припоя с индием. Соединения, выполненные припоем 50 % In —50 % Pb, рекомендуют использовать в изделиях, работающих при температуре до 125 °С.
Индий, благодаря своей высокой способности смачивать различные металлы и неметаллические материалы, введен в припой системы Т1 — In — Hg, нашедший применение для пайки полупроводников, стекла, пластмассы, волокон металлов. По данным В. Д. Кинга, полупроводник PbTl паяют припоем состава (ат. %): 33 Hg, 20 Т1, 47 In без флюса и без особой подготовки поверхности.
Припой на основе индия (In —10 % Ag) с температурой плавления 260 °С также слабо растворяет толстые золотые покрытия, хорошо их смачивает и обеспечивает требуемую прочность при термоциклировании. Его применяют для пайки толстых золотых покрытий взамен припоев 63 % Sn —37 % Pb [16].
Сверхпроводимость медных соединений может быть обеспечена при пайке легкоплавкими припоями состава (%):20—40 Pb, 10—15 Sn, <10 Cd, < 18 In, 10 Sb. Такие соединения проводят ток силой 352 А (без припоя — силой 252 А).
В электронной промышленности Японии для пайки серебряных деталей используют припои, легированные серебром (In —3,5 % Ag и In — 5 % Ag), а для пайки золоченых деталей — золотой припой (In—5% Ag—10% Au), что резко снижает их эрозионную активность. Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjcaFPNJ |
|
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ