ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диффузия в процессе пайки из "Металловедение пайки " В твердых металлах диффузия может протекать по поверхности, границам зерен и в объеме отдельных зерен. Диффузия по поверхности играет в пайке важное значение. От интенсивности диффузии атомов расплавленного припоя по поверхности основного металла зависит способность их смачивать паяемый металл. Этот вид диффузии идет не только на внешней поверхности твердого металла, но и на внутренних поверхностях дефектов, таких как раковины, поры, рыхлоты и т.п. [21, 22]. Диффузия по границам зерен в десятки и сотни тысяч раз интенсивнее, чем в их объеме. [c.74] Роль обт емной диффузии увеличивается с повышением температуры. При высоких температурах коэффициент диффузии в объеме зерен практически мало отличается от коэффициента диффузии по границам зерен. [c.74] Современные теории диффузии исходят из наличия градиента концентраций или градиента химического потенциала. [c.74] Сп—концентрация элемента на поверхности. [c.75] На основе уравнения (23) можно вычислить коэффициент диффузии, когда С и Со определены экспериментально. [c.75] Уравнения Фика выведены, исходя из предположения, что среда гомогенна, поэтому при применении их для описания диффузии по границам зерен следует рассматривать только область самой границы. [c.75] Диффузия играет большую роль в процессе формирования паяного соединения. Смачивание, капиллярное течение, образование переходной зоны на границе фаз, выравнивание состава шва связаны с диффузией. [c.75] С момента образования жидкой фазы равновесного состава идет диффузия в основной металл. Распределение мели в диффузионной зоне при пайке стали 20 медью показано на рис. 33, а. Распределение цинка в диффузионной зоне при пайке алюминия цинком приведено на рис. 33,6 и в. [c.78] Диффузионная зона при пайке сталей медью характерна проникновением по границам зерен железа жидкой меди, которая усиливает диффузию и в объеме зерен. Глубина проникания припоя в основной металл зависит от выдержки при температуре пайки. На рис. 34 изображены кривые распределения меди в-диффузионной зоне при пайке железа при температуре 1100° С с выдержкой 1 и 60 мин. Как следует из рисунка, с увеличением времени выдержки не только медь диффундирует на большую глубину, но соответственно увеличивается и максимальное содержание диффундирующего элемента в диффузионной зоне [24]. [c.78] При пайке медью малоуглеродистых сталей смачивание их расплавом меди вызывает диффузию углерода в слои стали, насыщенные медью. Скорость диффузии углерода в железе на несколько порядков выше, чом в меди. Несмотря на это диффузия углерода в слоях стали, обогащенных медью, происходит большей интенсивностью, что объясняется восходящ диффузией [25]. [c.78] С повышением содержания углерода в сталях, т. е. при переходе от малоуглеродистых к высокоуглеродистым сталям, проникновение меди по границам зерен аустенита уменьшается. Ширина диффузионной зоны с повышением содержания углерода вначале несколько возрастает, затем снижается. [c.78] Влияние содержания углерода в стали на глубину проникновения меди по границам зерен основного металла и скорость роста зерен железа показаны на рис. 35 [26]. [c.78] При пайке легированных сталей медью механизм миграции ее в основной металл более сложный, так как Отдельные компоненты могут как ускорять, так и замедлять диффузию меди. Кроме того, легирующие элементы по-разному влияют и на процесс диффузии углерода. Например, кремний, алюминий, фосфор оттесняют угле-. [c.78] На глубину диффузии компонентов припоя в основной металл в отдельных случаях решающее влияние оказывает такой технологический фактор, как величина зазора, определяющая количество жидкой фазы в шве. На рис. 36 показана зависимость длительности диффузионной пайки стали СтЗ припоем системы железо — углерод от толщины жидкой прослойки [27]. [c.79] Интерметаллиды могут образоваться в объеме зоны сплавления в виде отдельных разрозненных включений, относительно равномерно распределенных в объеме шва. В этом случае они оказывают значительно меньшее влияние на свойства соединений. [c.81] В случае реакционной диффузии концентрация в диффузионной зоне равномерно изменяется только в пределах одной фазы. На границе фаз концентрация меняется скачком. При образовании нескольких интерме-таллидных слоев последовательность их образования соответствует диаграмме состояния взаимодействующих метал.лов. [c.81] С другой стороны, если считать концентрацию на границе слоя постоянной, то можно принять приращение толщины слоя интерметаллического соединения пропорциональным количеству продиффундировавшего вещества, т. е. [c.81] Следовательно, при реакционной диффузии толщина слоя интерметаллического соединения в зависимости от продолжительности пайки увеличивается по параболическому закону. Параметр параболы р характеризует скорость роста и является величиной, пропорциональной коэффициенту диффузии, с которым он совпадает и по размерности. [c.82] Если на границе основной металл — припой протекает непосредственно химическая реакция, то фаза, возникающая первой, не является наиболее легкоплавкой в данной системе, т. е. не находится в равновесии с расплавленным припоем, и природа ее уже не определяется условиями равновесия. Основную роль в этом случае начинают играть другие факторы и, в частности, теплота образования соединения. [c.82] Метод пайки, когда режим и условия процесса обеспечивают развитие диффузии между основным металлом и припоем (диффузионная пайка), имеет значительное распространение. Продолжительность выдержки при диффузионной пайке обычно исчисляют с момента возникновения равновесной концентрации в зоне сплавления до исчезновения жидкой фазы в шве при температуре пайки, т. е. временем изотермической кристаллизации. Последующая выдержка полученного соединения при температуре пайки или при другой температуре с целью повышения свойств соединения является его термообработкой, так как процесс идет в твердой фазе при отсутствии характерной для пайки жидкой прослойки в зазоре. [c.82] Вернуться к основной статье