ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы физико-химических процессов пайки (И. Е. ПетруКинетика образования и классификация спаев из "Справочник по пайке Изд.2 " Пайка — сложный физико-химический процесс получения неразъемного соединения в результате взаимодействия твердого паяемого и жидкого присадочного металлов соединяемых деталей. Образующиеся в результате этого взаимодействия переходные слои на границах шва и соединяемых пайкой поверхностях деталей называются спаями. [c.5] Для получения спая необходимо удалить с поверхности металлов окис-ную пленку и создать условия взаимодействия твердого и жидкого металлов. При кристаллизации вступившего во взаимодействие с материалом паяемых деталей более легкоплавкого связующего (припоя) образуется паяное соединение. [c.5] Пайка имеет сходство со сваркой плавлением, но между ними имеются принципиальные различия. Если при сварке основной и присадочный материалы находятся в сварочной ванне в расплавленном состоянии, то при пайке паяемый металл не плавится. Формирование шва при пайке происходит путем заполнения припоем зазора между соединяемыми деталями, т. е. процесс пайки связан с капиллярным течением, что не имеет места при сварке плавлением. В отличие от сварки плавлением пайка осуществляется при температурах, лежащих ниже температуры плавления паяемого материала. [c.5] Одним из преимуществ пайки по сравнению со сваркой плавлением является возможность соединения в единое целое за один прием множества заготовок, составляющих изделие. Поэтому пайка, как ни один другой метод соединения, отвечает условиям массового производства. Она позволяет соединять разнородные металлы, а также металлы со стеклом, керамикой, полупроводниками, графитом и другими неметаллическими материалами. [c.5] При пайке не происходит расплавления кромок паяемых деталей, что дает возможность сохранить в процессе производства форму и размеры изделия. Применение низкотемпературной пайки, сохраняет неизменными структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важным преимуществом является разъемность паяных соединений, что делает пайку незаменимой при монтажных и ремонтных работах в приборостроении. [c.5] В ряде случаев пайка обеспечивает более высокую надежность изделий, чем сварка. При применении рациональных сочетаний паяемых материалов и припоев и использовании конструкций с оптимальной площадью перекрытия надежность паяных соединений для самолетов в 4 раза выше, для космических аппаратов в 25 раз выше, чем сварных. [c.5] По характеру взаимодействия и природе связей на границе паяемый металл — припой выделяют четыре вида спаев бездиффузионный, растворнодиффузионный, контактно-реакцион-ный и диспергированный. [c.5] как никакой другой технологический процесс, связана с широким комплексом физико-химических явлений, протекающих в твердой, жидкой и газовой фазах восстановление и диссоциация, испарение и возгонка, смачивание и капиллярное течение, диффузия и растворение, пластифицирование и адсорбционное понижение прочности и т. д. [c.7] Основными факторами, определяющими характер взаимодействия твердого и жидкого металлов при образовании спаев, являются электронное строение их атомов, соотношение атомных радиусов, положение элементов в ряду электроотрицательности, валентность и потенциалы ионизации атомов. [c.7] Характер взаимодействия важнейших в техническом отношении и наиболее широко используемых в паяных изделиях металлов — железа, меди, никеля, алюминия и магния — с элементами Периодической системы элементов Д. И. Менделеева представлен на рис. 1. [c.7] Для получения паяных соединений необходимо выполнение следующих условий нагрев соединяемых деталей до температур ниже точек плавления материала деталей введение в зазор между соединяемыми деталями жидкой прослойки, являющейся припоем взаимодействие между паяемым материалом и расплавом припоя кристаллизация жидкой фазы, находящейся между соединяемыми пайкой поверхностями деталей. [c.7] Образующееся при пайке соединение по своему строению и составу неоднородно, включает литую прослойку (шов), спаи и диффузионные зоны. [c.7] Шов — неоднородная по составу н строению прослойка между соединяемыми деталями, образующаяся в результате взаимодействия припоя с паяемым материалом и последующей кристаллизации расплава в зазоре. [c.7] Связь между швом и поверхностью детали возникает в результате образования спаев. Спай — переходный слой на границе паяемая деталь — шов, образующийся в результате взаимодействия паяемого материала о расплавом припоя. [c.7] Диффузионная зона — граничащий со спаем слой паяемого материала с измененными химическим составом и микроструктурой, образовавшийся в результате диффузии компонентов припоя и паяемого материала. [c.7] В зависимости от условии и режима пайки, а также от соотношения физикохимических свойств паяемого материала и припоя спай, образующийся между ними, может иметь различное строение, В начальный момент на поверхности раздела твердой и жидкой фаз при температуре пайки (рис. 2) паяемый материал и расплав припоя имеют составы, близкие к исходным. Пайка может завершаться как на более ранней стадии, так и на последующих, более глубоких стадиях развития процессов взаимодействия паяемого материала и припоя в зоне спая. В соответ ствии с этим будут меняться состав и структура спаев. [c.7] Соединение при пайке может быть получено и без предварительного введения припоя. В этом случае используется контактное плавление. Спаи, образующиеся при пайке в результате контактного плавления, относят к контактно-реакционным. При образовании этого вида спаев процесс ведется при температурах ниже точек плавления взаимодействующих металлов. Образование спаев при температуре пайки начинается за счет диффузионных процессов при отсутствии жидкой фазы. [c.9] Примечание. Перегрев определяется как разность между температурой пайки и температурой плавления припоя. [c.9] Механические свойства па.чных соединений определяются прочностью литой прослойки (шва) и прочностью ее связи с паяемым материалом (прочностью спаев). [c.9] Энергетическая гипотеза природы образования бездиффузионных спаев исходит из того, что для образования связей необходимо, чтобы энергия атомов кристаллических решеток контактирующих материалов превышала определенный энергетический барьер. После его преодоления и образования двухмерных зародышей, если выделяющаяся энергия достаточна для образования межатомных связей, в зоне контакта начинается спонтанный процесс увеличения площади спая. [c.10] Вернуться к основной статье