ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные системы паяемый металл-припой из "Металловедение пайки " Припои могут быть одно-, двух- и многокомпонентными сплавами. Таким образом, в процессе пайки во взаимодействия могут находиться два и более элементов. [c.13] При рассмотрении взаимодействия жидкого припоя с твердым паяемым металлом можно выделить следующие стадии процесса на межфазной границе. [c.13] В процессе нагрева до рабочей температуры пайки идет диффузионное взаимодействие в твердой фазе, сопровождающееся перемещением атомов основного металла и припоя через границу раздела фаз. При этом для поддержания равновесия в системе всякая граница раздела фаз [9] обладает способностью перемещаться в сторону фазы, имеющей более высокую концентрацию диффундирующего компонента. Таким образом, в начальные моменты процесса взаимодействия граница раздела твердое—-жидкость будет перемещаться в сторону паяемого металла, т. е. основной металл будет растворяться в жидком припое. [c.13] В процессе выдержки при температуре пайки (Та) происходит дальнейшее обогащение расплава припоя компонентами основного металла вплоть до его полного насыщения, что характеризуется термодинамическими условиями, определяющими переход данной системы з более равновесное состояние. [c.13] После достижения равновесия в расплаве начинается процесс изотермической кристаллизации в шве. Граница раздела фаз начинает смещаться в сторону расплава припоя. При достаточно продолжительных выдержках это может привести к полному затвердеванию расплава при температуре пайки (диффузионная пайка). [c.13] В тех случаях, когда растворно-диффузионное взаимодействие не приводит к изотермической кристаллизации сплава (кратковременные выдержки), при охлаждении соединения начнется процесс неизотермической кристаллизации сплава. [c.13] Рассмотрим взаимодействие припоя с основным металлом в соответствии с определенными типами диаграмм состояния. [c.14] Данный случай взаимодействия встречается в практике пайки, например, никеля медью, железа марганцем и др. После расплавления припоя в процессе последующей выдержки при температуре пайки Тп происходит растворение основного металла в жидком припое и насыщение им припоя до концентрации i. Равновесный состав жидкой части шва, отвечающий точке пересечения линии равновесного ликвидуса с изотермой пайки, достигается в капиллярных зазорах в течение секунд (рис. 4). [c.14] В первые секунды выдержки при температуре пайки состав жидкости при малых зазорах (0,1—0,15 мм) практически близок к равновесному (точка С на рис. 4). При дальнейшей выдержке идет образование диффузионных зон в результате диффузии атомов припоя в основной металл. [c.14] Подобные закономерности характерны и для трехкомпонентной системы. В этом случае состав жидкой части паяного шва будет определяться следующим образом. Находят изотермическое сечение при температуре пайки (рис. 6). Предположим, что основным металлом является компонент В, а припоем — сплав состава, соответствующего точке 1. [c.15] В практике пайки часто основной металл и припой взаимодействуют с образованием эвтектик при наличии или отсутствии области растворимости в твердом состоянии. [c.16] При отсутствии растворимости в твердом состоянии эти закономерности сохраняются, но в качестве избыточной фазы будут выделяться чистые компоненты. [c.17] Если температура пайки ниже, например,, то в шве соответственно образуется жидкость состава, отвечающего точке 5. Кристаллизация такого сплава не окончится при температуре перитектики, и из оставшейся жидкости состава, соответствующего точке 3, при дальнейшем снижении температуры будут выделяться кристаллы твердого раствора р на основе компонента В. [c.18] При дальнейшем снижении температуры пайки, например при Гпд, сплав не будет претерпевать перитектической реакции. Образуется жидкость состава, соответствующего точке 7, и твердая фаза, соответствующая точке 8. При кристаллизации жидкой фазы она вся перейдет в р-фазу, соответствующую твердому раствору на основе компонента В (припоя). [c.18] Таким образом, из рассмотрения основных типов взаимодействия расплава припоя с основным металлом можно сделать вывод, что взаимодействие сводится к растворению основного металла в расплаве припоя и достижению равновесных составов в зоне шва. [c.19] Более сложное взаимодействие происходит в случае образования химических соединений (интерметаллидов). При этом необходимо учитывать кинетические особенности образования химических соединений. [c.19] При анализе систем с химическими соединениями необходимо выделять системы с одним и несколькими химическими соединениями и системы с устойчивыми и неустойчивыми химическими соединениями. [c.19] Если пайка проходит при еще более низкой температуре, например, которая ниже температуры перитектической реакции, то концы коноды 5 и 6 соединяют фазы, находящиеся в равновесии. При этом жидкость состава, соответствующего точке 5, должна находиться в равновесии с твердым раствором у на основе химического соединения АтВп, которое и образуется вслед за твердым раствором р на границе раздела. Толщина образующейся прослойки будет зависеть от толщины жидкой прослойки и от времени контактирования жидкого припоя с твердым основным металлом. По достижении температуры плавления эвтектики произойдет эвтектическая кристаллизация с образованием эвтектики a+v, где твердый раствор на основе интерметаллида будет находиться в мелкодисперсной форме. [c.21] В практике пайки гораздо чаще встречаются случаи, когда во взаимодействующей системе образуется не одно, а несколько химических соединений. В этом случае возможно образование на границе раздела путем химической реакции в первую очередь соединения, не находящегося в равновесии ни с жидкой, ни с твердой фазой. [c.21] Вернуться к основной статье