 |
Реклама. ООО "ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СЗ" Erid: 2SDnjeQyn2n
| |
Это подтверждено при пайке трубопроводов из алюминиевых и медных труб, в которых наружная алюминиевая труба была покрыта слоем никеля, нанесенного химическим способом, а внутренняя медная труба припаивалась к ней легкоплавкими припоями.
Для активирования заполнения зазора припоем при бесфлюсовой пайке иногда используют его подвод через металлическую губку. По данным Г. А. Яковлева, низкотемпературная пайка металлов: меди, никеля, молибдена, алюминия и других, а также полупроводников (кремния, германия) припоями на основе свинца и олова в водороде возможна с применением никелевой ленты (губки) толщиной 140 мкм, катаной и спеченной из карбонильных порошков с пористостью 75 % и линейным размером капилляров 3 — 10 мкм. Ленту предварительно укладывают в зазор, а на ее свободный выступ припой. Паяемые материалы обезжиривают и травят (химически): пайку проводят в пружинных кассетах, обеспечивающих прижим соединяемых деталей под давлением от 0,5 до 5 МПа. При впитывании в металлическую губку жидкий припой, по-видимому, очищается от кислорода и распространяется по губке, достигая поверхности паяемого материала. Полное смачивание соединяемых деталей меди свинцом при использовании медной губки происходит при температуре 420 °С, а при никелевой губке — при температуре 330 °С. При смачивании свинцом на поверхности меди образуется прослойка твердого раствора никеля. Губка положительно влияет на смачивание меди и снижает температуру пайки, если она изготовлена из металла, образующего с медью непрерывный ряд твердых растворов.
Эксперименты по пайке в космосе показали, что в условиях микрогравитации никаких изменений в металле на атомном уровне (диффузия, поверхностное натяжение, химическая реакция) не происходит. Изменения проявляются на макроскопическом уровне (массо- и теплоперенос, механизмы роста кристаллов и т. п.).
В условиях невесомости (летающая космическая лаборатория) установлено, что в противоположность наземным условиям зазоры стыков заполняются жидким припоем равномерно, без провисания; смачивание паяемого материала жидким припоем и растекание последнего по основному материалу происходит под действием капиллярных сил и межатомных сил сцепления: диспергирующие частицы основного материала в расплаве припоя распределяются равномерно, по объему и в шве отмечается склонность к мелкозернистому строению: возможно получение пайкой качественных стыковых, нахлесточных соединений и скруток проводников, проведение ремонта отверстий путем припайки заплат. Пайка в космосе отличается от пайки на земле отсутствием удельного веса у припоя из-за ничтожно малого ускорения, отсутствия конвекции в шве из-за очень низкого остаточного давления; стремления жидкого припоя к сферической форме.
Источником теплоты при пайке в космосе является солнечная энергия (мощность 1,7—2 кВт). На высоте 100 км остаточное давление в окружающем пространстве 1,33(10—4 — 10-5) Па. В паяных швах отсутствуют гелий, водород, атомарный азот и кислород. Радиус галтельного участка паяного шва уменьшается: припой принимает форму капли с приплюснутой вершиной. Пайка в космосе требует минимальных зазоров. В паяных соединениях наблюдается меньше дефектов, связанных с усадкой сплавов; швы менее окислены.
Химическая эрозия паяемого материала при пайке
Общей химической эрозией называют дефект паяного соединения, проявляющийся в разрушении паяемого материала при пайке. Равномерно развитая химическая эрозия называется общей: развитая в отдельных участках паяемого металла — локальной: развитая по границам зерен или блоков — межзеренной или межблочной.
Относительное количество расплавившегося паяемого металла при химической эрозии определяется объемом жидкого припоя vж, находящегося в контакте с ним, и плотностью припоя, а также площадью S его контакта с паяемым материалом и предельной растворимостью Сж паяемого металла в жидком припое при температуре пайки:
Q = ржVжСж/S.
Из приведенных уравнений следует, что химическая эрозия является монотонной функцией пяти переменных Сж, Vж, S, т, а (а = ао e-Q(RT)), т. е. первая производная этой функции не меняет знак. Отсюда можно сделать следующие выводы:
1) с увеличением времени взаимодействия тп химическая эрозия увеличивается:
2) скорость химической эрозии dQ/dт является монотонно убывающей функцией. Поэтому при легировании припоя паяемым металлом до С<СЖ скорость эрозии может быть значительно уменьшена, а при С = СЖ станет равной нулю. Например, скорость химической эрозии меди в жидком припое ПОС 61 при пайке уменьшается примерно в 100 раз при введении в него до 2 % Си;
3) Q(т) — монотонно убывающая функция. Следовательно, скорость химической эрозии уменьшаетя с понижением температуры;
4) Q возрастает с увеличением предельной концентрации паяемого металла в припое;
5) концентрация Сж паяемого металла в жидком припое при прочих равных условиях возрастает с уменьшением объема припоя и поверхности их контакта S;
6) при уменьшении объема (количества) жидкого припоя Vж химическая эрозия уменьшается.
Общее время изотермического контактного плавления паяемого металла и растворения в жидком припое до предельной растворимости (Сж) может быть рассчитано в первом приближении по формуле т = х2/ (2Dt), где х — глубина плавления, t — температура, и составляет несколько секунд.
Возможную степень химической эрозии паяемого металла в более легкоплавком жидком металле можно в первом приближении определить по Сж на их двойной диаграмме состояния.
Наличие на границе паяемого металла и припоя прослойки химического соединения, нарушающего их непосредственный контакт, уменьшает скорость развития химической эрозии или прекращает ее развитие. Установлены три типа зависимости развития общей химической эрозии от температуры(рис. 51): а — непрерывное развитие; б — повышение эрозии, затем торможение ее развития в некотором интервале температур и снова повышение; в — возрастание скорости химической эрозии с последующим ее замедлением.
Первый тип зависимости имеет место при пайке металлов припоями, основы которых образуют с ними диаграммы состояния с непрерывным рядом твердых растворов или ограниченными твердыми растворами. Развитие химической эрозии по второму типу наблюдается при большом количестве жидкого припоя, образующем в контакте с паяемым металлом прослойки химических соединений. Третий этап зависимости имеет место при контакте Мк с ограниченным количеством припоя независимо от характера их взаимодействия, когда процесс химической эрозии при повышении температуры замедляется.
Избирательная (селективная) химическая эрозия коррозионно-стойких сталей наблюдается при использовании жидких металлов лития, натрия, калия в качестве теплоносителей: при этом происходит интенсивный переход хрома из стали в жидкий расплав с последующим образованием в нем оксидов хрома.
Локальная поверхностная химическая эрозия MK в виде «ручьев» возникает при взаимодействии хромоникелевой стали 12Х18Н9Т с припоем системы Ni — Сг — Мп при температуре 1250 °С в течение 2,5 ч.
Межзеренная и межблочная эрозия связана с особым энергетическим состоянием границ зерен. Особое дислокационное строение металлов и наличие разориентации способствуют повышению энергетического состояния границ зерен и скорости диффузии вдоль них компонентов припоя, особенно компонентов, образующих твердые растворы внедрения (углерод, бор и др.). Особое энергетическое состояние границ зерен и блоков служит основным стимулом локального контактного твердожидкого плавления в начальной его стадии и возникает самопроизвольно вследствие термодинамического стимулирования. Развитие межзеренной эрозии облегчается при условии, если предельная растворимость жидкой фазы в твердой достаточно мала, а при температуре пайки на диаграмме состояния Мк—Мn имеет место большой концентрационный перепад между температурами солидуса и ликвидуса. Методы оценки склонности Мк к химической эрозии в контакте с жидким Мn приведены в ГОСТ 21549—76.
Рост прослоек химических соединений в паяных швах
Если паяемый металл взаимодействует с припоем с образованием между ними химических соединений, то при пайке и высокотемпературной эксплуатации паяных соединений в шве на границе с паяемым металлом могут возникать и расти сплошные прослойки таких соединений. Прослойки химических соединений, как правило, хрупкие и значительно отличаются от паяемого металла и припоя по температурному коэффициенту линейного расширения: все это может способствовать хрупкому разрушению паяных соединений.
Во многих случаях металлы А и В способны к образованию нескольких химических соединений. М. Г. Окнов экспериментально показал, что в контакте твердого и жидкого металлов, способных к образованию нескольких химических соединений, возникает и растет прежде всего химическое соединение, наиболее богатое легкоплавким металлом; менее богатые легкоплавким металлом прослойки химических соединений образуются по месту контакта металлов А и В в процессе последующей выдержки тn при повышенной температуре.
На скорость роста прослойки химического соединения при пайке существенно влияет удельный объем жидкого припоя. Этот рост будет тем больше, чем больше отношение предельной растворимости паяемого металла в жидком припое Сж при температуре пайки к его растворимости при температуре солидуса шва, т. е. чем больше растворенного паяемого металла выделится из жидкого раствора при затвердевании. Так как с увеличением температуры пайки соответственно возрастает и предельная растворимость Сж паяемого металла в жидком припое, то при прочих равных условиях этот рост будет тем больше, чем выше температура пайки.
Начальная стадия возникновения прослойки химического соединения на границе T—Ж изучена слабо. Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjcaFPNJ |
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ