Диффузия в процессе пайки

ДИФФУЗИЯ в ПРОЦЕССЕ ПАЙКИ [c.74]

Диффузионными зонами называют участки основного металла, примыкающие к зоне сплавления и имеющие измененную структуру и свойства в результате диффузии в процессе пайки компонентов припоя и основного металла. [c.8]

В процессе пайки существенны взаимное растворение и диффузия основного металла и припоя. [c.441]

Технологичность паяных соединений. Прочность паяного соединения определяется качеством паяного шва, которое в основном зависит от конструкции узла, материала соединяемых деталей, выбора припоя и метода пайки. В процессе пайки происходит взаимное растворение и диффузия основного металла и расплавленного припоя. Для обеспечения высокого качества пайки расплавленный припой должен хорошо смачивать и растекаться по поверхностям соединяемых деталей. Смачивание является первой стадией молекулярного взаимодействия жидкого припоя с поверхностным слоем металла соединяемых деталей. Смачивание проявляется в частичном или полном растекании жидкой капли по поверхности твердого тела. [c.470]

Па. Соединения обладают высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, однако пластичность их низкая. Длительный отжиг, который совмещают с процессом пайки, повышает пластичность соединений за счет диффузии бора, бериллия и кремния в паяемый металл. В процессе пайки возможно значительное растворение паяемого металла в припое, особенно тогда, когда между ними образуются легкоплавкие фазы. При пайке жаропрочных сплавов припоями, содержащими бор, происходит значительное растворение паяемого металла и проникновение припоя по границам зерен паяемого металла. Поэтому эти припои непригодны для пайки тонкостенных конструкций. [c.242]

Пайка металлов. Образование неразъемного соединения изделий и деталей с помощью специальных металлов или сплавов — припоев называют пайкой. При пайке металлов до плавления доводят только относительно легкоплавкий припой, а температура нагрева паяемых деталей должна быть примерно На 50-80 °С выше температуры плавления припоя. Соединение частей основного металла происходит вследствие взаимной диффузии между расплавленным припоем и предварительно нагретым основным металлом. Для успешного хода диффузии необходима также чистота соединяемых поверхностей. Для этого их предварительно очищают механическим путем. В процессе пайки они дополнительно очищаются с помощью флюсов, которые служат также и для защиты припоя от окисления кислородом воздуха или пламенем во время паяния. [c.346]

Изыскание припоев, обеспечивающих повышение жаропрочности, пластичности и температуры распайки соединений из жаропрочных никелевых сплавов, происходило в направлении понижения содержания в них бора до количеств, не вызывающих межзеренного их проникновения в паяемый металл в процессе пайки понижения содержания в них кремния с целью повышения прочности и пластичности паяных соединений введения в припои железа, упрочняющего припой в результате легирования им твердого раствора на основе никеля введения меди для дополнительного понижения температуры плавления припоя введения кобальта, препятствующего диффузии бора в паяемый металл и упрочняющего твердый раствор на основе никеля. [c.147]

Как видно из таблицы, при выдержке до 30 с диффузия олова в железо не происходит. Диффузия железа в расплав олова не наблюдается при пайке без выдержки. Если снижать температуру пайки, то отсутствие растворения (диффузия железа в расплав олова) наблюдается и при более длительной выдержке в процессе пайки. [c.116]

В процессе пайки железа и вольфрама приведенными в табл. 21 припоями происходит накопление в шве дисперсных частиц и одновременно по границам зерен и блоков основного металла идет диффузия атомов Зазор,мкм припоя. В результате ко- [c.170]

На рис. 116 приведена зависимость относительного удлинения титана и его сплавов при различной выдержке в процессе пайки. Как можно видеть из приведенных данных, наибольшая пластичность обеспечивается при кратковременных и оптимальных выдержках. Причина этого явления в снижении прочности основного металла при диффузии в него припоя. При оптимальной выдержке увеличение пластичности достигается в результате повышения равномерности распределения припоя в объеме основного металла. Дальнейшая выдержка при пайке сверх оптимальной ведет к падению пластичности в результате роста зерна основного металла. Оптимальное количество жидкой фазы в шве определяется эмпирически на основе анализа свойств паяного соединения. [c.204]

Выводятся элементы припоя из зоны шва путем их испарения или диффузии в основной металл. Вводятся элементы основного металла в шов в процессе пайки растворением его в жидком припое и диффузией компонентов основного металла в шов в твердом состоянии. [c.160]

В процессе пайки происходит взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла в весьма тонком приповерхностном слое соединяемых металлов. [c.139]

При правильно.м выборе припоя в процессе пайки происходит взаимное растворение металлов и нх диффузия,, благодаря чему обеспечивается прочное соединение. [c.276]

Диффузионную пайку можно проводить с выдержкой в процессе пайки при температуре образования паяного шва и после завершения процесса пайки при температуре ниже солидуса припоя. В первом случае зона сплавления затвердевает при температуре пайки в результате изотермической кристаллизации, являющейся наиболее характерным признаком диффузионной пайки. Во втором случае длительная выдержка дается после завершения процесса пайки при температуре ниже солидуса припоя и упрочнение шва достигается в результате изменения состава зоны сплавления вследствие диффузии в твердом состоянии, что фактически является не пайкой, а термообработкой. [c.15]

Состав припоя в процессе пайки может меняться не только в результате растворения в нем основного металла, но и избирательной диффузии компонентов припоя в основной металл, испарения наиболее летучих компонентов припоя, окисления и удаления в шлак за счет газовой фазы или окислов основного металла. [c.110]

В качестве припоев (табл. 32) применяют сплавы главным образом на основе магния, цинка и кадмия. При применении припоев на основе цинка и кадмия коррозионная стойкость паяных швов низкая. При пайке в печи время выдержки должно быть минимальным, чтобы избежать чрезмерной диффузии припоя в основной металл, следствием которой является охрупчивание металла диффузионной зоны паяного соединения. При нагреве газопламенными горелками в процессе пайки пламя нельзя направлять непосредственно на соединяемые поверхности и флюс, так как при этом происходит интенсивное окисление металла и ухудшение свойств флюса. При пайке погружением собранные детали с нанесенным припоем погружают в ванну с расплавом флюса, нагретого до температуры пайки. При этом нагрев паяемой детали происходит быстро и равномерно, что исключает коробление. Перед погружением во флюсовые ванны деталь подогревают до 300—350° С. [c.212]

Диффузионная пайка. Метод отличается длительной выдержкой и кристаллизацией паяного шва при температуре пайки. В случае реактивной диффузии температура плавления металла шва в процессе пайки резко возрастает. [c.82]

Как правило, прочность этого нового сплава выше, чем прочность исходного припоя. Это условие определяет характер соединения деталей под пайку. Зазор между деталями, заполняемый припоем, должен быть небольшим, его величина рекомендуется в сотых долях миллиметра. Для большинства припоев зазоры эти лежат в пределах 0,05— 0,15 мм. Так как при толстом слое припоя он не весь будет участвовать в процессе диффузии, шов окажется ослабленным. Прочность его будет определяться прочностью исходного припоя, не охваченного процессом диффузии с основным металлом. [c.471]

Течение расплавленных припоев в реальных условиях пайки отличается от течения идеальных жидкостей, так как припои, как правило являются многокомпонентными сплавами, которые при пайке вступают в сложные взаимодействия с паяемым материалом. В процессе течения их в зазоре происходит растворение в них паяемого материала, флюса, газовых сред. Известно, что поверхностные свойства жидких растворов зависят от характера распределения в объеме и в поверхностном слое растворенных элементов. Если взаимодействие между атомами растворенного вещества и атомами растворителя меньше, чем взаимодействие между атомами растворителя, то растворенные вещества будут преимущественно выталкиваться из объема растворителя на поверхность. Накопление их в поверхностном слое приводит к уменьшению атомного взаимодействия, в результате чего поверхностное натяжение с ростом концентрации растворенных веществ падает. С другой стороны, под действием диффузии кон - [c.23]

Пайку, при которой припой образуется Б результате контактного плавления соединяемых металлов, промежуточных покрытий илн прокладок, называют контактно-реактивной пайкой. Контактное плавление, являющееся фазовым переходом первого рода (изменение термодинамического состояния сопровождается конечным тепловым эффектом п изменением структуры), наблюдается у материалов, образующих эвтектики или имеющих минимум на диаграмме плавкости. Процесс контактного плавления состоит из двух основных стадий 1) подготовительной, заключающейся в образовании в зоне твердых растворов устойчивых зародышей жидкой фазы, их последующего диффузионного роста и слияния в тонкую пленку 2) собственно контактного плавления — движения межфазных границ, определяемого чисто диффузионным механизмом. Подготовительная стадия определяется в основном граничной кинетикой и включает в себя процессы взаимодействия в твердой фазе на активных центрах (образование химической, в частности, металлической связи) и последующий процесс взаимной диффузии в зоне мостиков схватывания. Таким образом, на отдельных локальных участках зоны контакта образуется диффузионная зона шириной X, подчиняющаяся законам граничной кинетики. Из уравнения X — = О фш) при следующих значениях констант Р = 10 см = [c.46]

Содержание фосфора в паяном шве в процессе диффузионной пайки резко уменьшается вследствие интенсивной диффузии фосфора в паяемый материал. [c.80]

Давление как параметр процесса пайки до недавнего времени использовалось редко. Пайку выполняли главным образом с фиксированным зазором. Однако возможность повышения прочности паяных соединений в результате взаимной диффузии депрессантов припоя в основной металл и легирующих элементов паяемого металла в шов и необходимость сокращения времени процесса диффузионной пайки требовали удаления значительной части припоя из зазора после смачивания им паяемого металла. В связи с этим появилась пайка давлением (прессовая пайка). [c.153]

На первой стадии диффузионной пайки с отводом компонентов в паяемый металл происходит обычное для капиллярной пайки ограниченное взаимодействие между твердой и жидкой фазами на второй стадии происходит постепенное затвердевание жидкой фазы на третьей протекают процессы выравнивающей диффузии в твердом состоянии (гомогенизация паяного соединения), [c.172]

Важнейшее условие осуществления процесса диффузионной пайки — существование при температуре пайки достаточно широкой области твердых растворов легкоплавкой основы или депрессанта припоя в паяемом металле [161. По мере выдержки при температуре пайки в соединении р таких металлов развивается процесс выравнивающей диффузии, в шве возрастает концентрация паяемого металла и поэтому повышается его температурный интервал затвердевания, вследствие чего происходит процесса изотермического затвердевания шва (рис. 35). [c.173]

По своей природе пайка — процесс соединения материалов в твердом состоянии с применением нагрева с целью образования между паяемыми материалами жидкой прослойки, которая после затвердевания скрепляет -их. Как физико-химический процесс пайка отличается особой многогранностью и охватывает собой широкий круг явлений, протекающих в твердой, жидкой и газовой фазах окисление и восстановление, флюсование, смачивание и капиллярное течение, адсорбцию, растворение и диффузию, плавление и кристаллизацию и др. Поэтому проблемы пайки разрабатываются на основе металловедения, теории металлургических процессов, физической химии, термодинамики, учения о прочности и др. [c.6]

Диффузия в твердой фазе, предшествующая плавлению припоя, зависит от интенсивности процесса флюсования, наличия контакта основного металла и припоя, температуры и продолжительности нагрева. Этот процесс активно протекает при образовании контактно-реакционного спая, а также растворно-диффузионного, когда припой применяется в виде гальванического покрытия, слоя плакирования или напыления. Диффузионные процессы в твердом состоянии имеют особое значение в случае диффузионной пайки, при которой в резуль- [c.76]

Растворно-диффузионный спай, когда основной металл и припой образуют между собой твердые растворы, если не учитывать диффузию в твердой фазе при нагреве под пайку, начинает формироваться с момента смачивания основного металла расплавом припоя. В результате протекающего при этом растворения твердого металла в жидком припое состав зоны сплавления изменяется, достигая равновесного при данной температуре, соответствующего пересечению изотермы с линией ликвидуса. В процессе растворения одновременно идет диффузия из жидкости в твердую фазу, но поскольку скорость растворения твердого металла в жидком значительно выше, чем диффузия в твердой фазе, то диффузионная зона на поверхности основного металла не образуется. С приближением состава зоны сплавления к равновесному скорость растворения основного металла замедляется, и в основном металле начинает образовываться диффузионная зона. Наиболее активная диффузия при этом протекает по границам зерен и дефектам структуры основного металла. [c.118]

Поскольку диффузия в жидкой фазе на несколько порядков выше, чем в твердой, то следующей после образования жидкой фазы стадией будет взаимодействие между жидкостями составов 3 и 5. Дальнейшее взаимодействие связано с диффузией компонента В из жидкости состава 3 в металл А и соответственно компонента А из жидкости состава 5 в металл В. Возникающие при этом диффузионные зоны растворяются в жидкой фазе. При температуре пайки процесс этот протекает до тех пор, пока один из взаимодействующих металлов полностью не расплавится. Скорость контактного плавления взаимодействующих металлов при постоянной температуре пайки определяется диффузией в жидкой и твердой фа- [c.149]

Представители второй точки зрения исходят в основном из известных случаев пайки металлов припоями, между которыми нет взаимной растворимости. Известно, что при пайке стали серебром, алюминия — кадмием, молибдена, вольфрама, ниобия и тантала — серебром и медью создаются более или менее прочные паяные соединения, тогда как растворимость между паяемым металлом и припоем мала или ничтожна. Существуют даже категорические высказывания, что между этими парами металлов нет никакой растворимости ни в жидком, ни в твердом состоянии. Некоторые считают, что при пайке алюминия легкоплавкими припоями нет взаимной диффузии атомов, т. е. между ними нет сцепления (когезии), а происходит склеивание (адгезия) [204]. Исходя из такой точки зрения было предложено процесс пайки разделять на две группы 1) с участием обратимых физических процессов и 2) с участием необратимых реактивных процессов. [c.7]

Главная особенность диффузионной пайки — затвердевание паяного шва в процессе выдержки выше температуры солидуса припоя. В первой стадии диффузионной пайки идет обычное для капиллярной пайки ограниченное диффузионное взаимодействие между твердой и жидкой фазами, во второй стадии — постепенное затвердевание жидкой фазы, в третьей стадии — процессы диффузии только в твердом состоянии. [c.160]

Если в двойной системе А — В с. широкой областью твердых растворов образуется интерметаллид А Ву (см. рис. 30), то в процессе диффузионной пайки при температурах Гг (ниже температуры плавления А Ву) в шве образуются и растут интерметаллидные слои [73, 94], тормозящие диффузию между твердой и жидкой фазами. Иногда происходит рост нескольких интерметаллидных слоев, образование которых можно предотвратить, проводя пайку при температуре Т, т. е. выше температуры плавления интерметаллидов, находящихся в интервале концентраций между паяемым металлом А я припоем В [75]. [c.163]

Практика показывает, что паяемость оловянного покрытия иногда ухудшается в течение 2—3 суток. Неблагоприятно сказываются длительное хранение в промышленных помещениях, значительная пористость покрытия, наличие в нем примесей некоторых металлов и органических соединений, которые включаются в процессе электрокристаллизации или в результате диффузии компонентов металла основы, например цинка, если покрытие осаждали на латунь. Известно, что наряду с отрицательно влияющими компонентами электролита введение в него небольших количеств висмута или сурьмы, которые включаются в осадок, улучшает паяемость. В этом же направлении сказывается применение никелевого подслоя, который служит барьером против диффузии металла в покрытие основы. Рекомендуемая толщина никеля 3 мкм, но опыт показывает, что увеличение ее до 6 мкм повышает надежность пайки. При длительном хранении луженых деталей следует использовать герметичную полиэтиленовую тару и помещать в нее изделия сразу же после нанесения покрытия. [c.135]

Одним из главных преимуществ процесса плавления является возможность получения большого количества р—л-переходов. Создание р— -переходов происходит при довольно низких температурах, когда можно пренебречь процессами диффузии. В некоторых случаях технология процесса так же проста, как технология обычной пайки мягкими припоями. [c.183]

При правильном выборе припоя в процессе пайки происходит вза-Вмное растворение металлш их диффузия, благодаря чему обеспечивается прочное соединение. Марки, химический состав, температуру плавления припоев устанавливают ГОСТ 21931—76, ГОСТ 19738—74, ГОСТ 16130—72, ГОСТ 23137—78. [c.206]

Поступление припоя в зазоры, смачиваемость кромок паяемых деталей и диффузия зависят как от физических свойств припоя, так и от чистоты кромок. В связи с этим следует производить тщательную очистку кромок, как предварительную (механическим способом или травлением), так и в процессе пайки восстановлением или ошлаковыванием оксидов. [c.397]

Существенное значение в процессе пайки имеют взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла. Для обеспечения надежного (качественного) соединения припой должен хорошо растворять основной металл, смячиват-ь- о. легко [c.17]

Припои для пайки металлизированной керамики. Надежность металлокерамических спаев во многом зависит от характера и степени взаимодействия расплавленного припоя с металлизационным покрытием и конструкционным материалом манжет. В процессе пайки взаимодействие жидких и твердых фаз может сопровождаться растворением твердой фазы, диффузией комато-нентов припоя в металлизационный слой и материал манжет, а также протеканием химических реакций между взаимодействующими фазами. Скорость указанных процессов в основном зависит от природы соединяемых материалов, температуры и времени лайки. [c.65]

В процессе пайки соединяемые части не доводятся до расплавления, а только нагреваются до температуры, которая ниже температуры плавления припоя. В результате взаимодействия расплавленного припоя с кромками основного металла (омачивание, растекание, диффузия и кристаллизация) и последующего остывания образуется спай. Припой может механически внедряться между зернами основного металла. Кроме того, в спае образуется тонкий промежуточный слой из твердых растворов (входящих в структуру припоя и основного металла) или их химических соединений. [c.262]

Пайку, при которой затвердевание расплава происходит при температуре выше температуры солидуса припоя без охлаждения из жидкого состояния, называют диффузионной пайкой. Процесс пайки начинается непосредственно после завершения процесса растворения (t = /нас) паяемых материалов в шве, т. е. достижения в шве состава с= i, независимо от способа получения расплава в зазоре. Отвод легкоплавких компонентов из шва может осуществляться разными механизмами в результате взаимной диффузии в паяемые материалы, испарением в окружающую среду или связыва-нием их в тугоплавкие химические соединения. Принципиально возможно сочетание всех трех механизмов. Наиболее изучен и широко используется первый механизм — отвод легкоплавких элементов за счет диффузии в паяемые материалы, который определяет скорость движения межфазных границ Xi (t). [c.51]

Сложное поведение поликристаллических металлов и сплавов определяется в основном наличием большого разб роса кристаллических зерен по величине и границами между ними. Природа межкристаллических границ являлась предметом длительных обсуждений. Одни утверждали, что зерна разделены областью толщиной порядка нескольких сотен атомов, причем последние расположены беспорядочно, образуя так называемый аморфный цеменпирующий слой . Другие же считали, что М ежду двумя зернами с преобладающим в каждом из них кристаллическим порядком находится слой толщиной порядка всего лишь нескольких атомов, составляющие которого, подверженные влиянию сил обеих решеток, образуют промежуточный слой. Последнее предположение сейчас более распространено и в последнее время [Л. 25] получило строгие доказательства путем применения к межкристаллическим границам понятия свободной энергии [Л. 24]. Эти кристаллические границы обусловливают высокую или низкую прочность в определенных условиях напряжений. С одной стороны, они образуют барьер, препятствующий проникновению смещений в решетку кристаллов, чем подтверждается большая механическая прочность поли-кристаллических металлов по сравнению с монокристаллами. С другой стороны, границы увеличивают скольжение, текучесть и сдвиги при механической нагрузке, примером чего может служить поперечная деформация вольфрамовых проволок, описываемая в следующей главе (рис. 8-3). Установлено также, что атомы диффундируют в случае большинства поликристалличе-ских металлов быстрее вдоль границ зерен, где потенциальный барьер, преодолеваемый в процессе диффузии, более низок, чем при диффузии внутри зерен. Проникновение серебра в ковар во время пайки и вызываемые при этом трещины вдоль границ между зернами являются примером этого явления. [c.165]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...