Сварка в машиностроении.Том 4 (1041441), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Например, при плохом смачивании поверхности припоем этот процесс становится лимитирующим. Факторами, определяющими протекание процесса смачивания являются состав и свойства основного металла и припоя, температура и время выдержки при пайке, а также средства активации поверхности. Если при заданном термическом цикле и принятых средствах активации не удается обеспечить хорошее смачивание припоем паяемого металла, то улучшение смачивания может быть достигнуто нанесением на поверхность металла слоев других металлов, что равноценно изменению состояния поверхности паяемого металла. При пайке активных мегаллов смачивание, как правило, обеспечивается легко, однако свойства паяных соединений часто бывают низкими вследствие образова- Образование соединений и способы пайки 312 Образование соединений и способы пайки 313 о '" х за о я х о сх х х я х х х ч й х х~ ~Е +" — 1 х г х х х х з х х х х д х х ь х х х ! 3 х ! х с ч О Я чх х О х гэ о =' <' х х я х >' х ы о" их с ~ х ч о х х х Ф2 я х х „о о х -й 3 х О.
о ЕВ х я с х ь. ь х о х х а. 4 о ь х О. о х в х ь х в~ ах х х .о ч х ч ы х в г в а а ь х х а ь Ы х и ы а о в с. о х э х ~ххч О,Чх х В.х ~' х о 3 х о в ив о хх ом ах— иве хх" ох" х ххо х х о ч~ о' $ и ь х х о о х Ф хха хоо чхх х ч ах $ С0 ния на границе припой — паяемый металл хрупких прослоек интерметаллических соединений. В этом случае процессом, лимитирующим образование соединений с требуемыми свойствами, становится процесс взаимодействия припоя и паяемого металла.
Факторами, влияющими на этот процесс, являются: состав и свойства паяемого металла и припоя, температура и время выдержки при пайке, а также величина зазора. В процессе кристаллизации припоя возможно появление дефектов, снижающих свойства получаемых соединений, и этот процесс может стать в некоторых случаях лимитирующим. Состав припоя может меняться в результате взаимодействия с основным металлом. В связи с этим температура пайки, величина зазора и условия охлаждения влияют на кристаллизацию припоя как факторы самостоятельные н как факторы, определяющие степень взаимодействия припоя и металла.
Изменение свойств паяемого металла возможно в результате термического цикла пайки и в результате взаимодействия припоя и металла. Поэтому технологическими факторами, определяющими изменение свойств основного металла, кроме терми:еского цикла пайки могут быть все факторы, определяющие взаимодействие припоя и осноьпого металла. При пайке металла с керамикой, стеклом, когда имеется значительная разница в коэффициентах линейного теплового расширения и один из материалов пли оба имеют низкие пластические свойства, получение работоспособных соединений может быть затруднено нз-за возникновения напряжений и разрушения сная в процессе охлаждения.
Основными ~ехнологическими факторами, определяющими формирование напряжений, являются: состав и свойства паяемых материалов и припоя, терми ческий цикл пайки, конструкция ивяных соединений и процессы, влияющие иа взаимодействие припоя и металла. На основании общих подходов к выбору технологических параметров пайки выбирают способы пайки, наиболее приемлемые для получения соединений с заданными свойствами. Согласно ГОСТ !7349 — 71 существующие способы пайки классифицируются по различным признакам.
По условиям заполнения зазора все способы йайкп разделены на способы капиллярной и некапиллярной пайки. При капиллярнои пайке заполнение припоем зазора и удержание его в зазорах обеспечивается силами капиллярности; при некапиллярной пайке заполнение зазора осуществляется под действием силы тяжести или внешнего давления без заметного участия капиллярных сил. К иекапиллярным способам пайки (применя|ощимся относительно редко) отнесены пайкосварка, при которой припой заголняет разделку кромок, как прп сварке плавлением, и сваркопайка — способ соединения разнородных металлов с разчичной температурой плавления, при котором расплавляется более легкоплавкий металл, являющийся припоем.
По механизму образования ивяного шва выделены несколько способов капил лярной пайки, Пайка готовым припоем. Контактно-реактивная пайка, при которой роль припоя выполняет жидкая фаза, образующаяся в результате контактного плавления соединяемых материалов, покрытий, нанесенных на соединяемые материалы, или промежуточных прокладок, вводимых в соединение. Пайка реактивно-флюсовая, при которой припой или слой полуды образуются в результате высаживания из флюса.
Металлокерамическая пайка композиционяыми припоями, при которой в зазор вносится порошковый наполиитель, по составу близкий к составу паяемого металла, образующий сеть разветвленных капилляров„и собственно припой, заполняющий эти капилляры под действием сил капиллярного течения. Важной особенностью этого процесса является возможность пайки изделий с большими зазорами, когда капиллярное заполнение их затруднено. Лиффузионная пайка, рассчитанная на развитие диффузионных процессов 314 Образование соединений и способы пайки между припоем и паяемым металлом, при которой затвердевание паяного шва происходит при температуре выше температуры солндуса припоя.
По способу удаления окисной пленки выделена абразивная — бесфлюсовая пайка, при которой производится предварительное лужение с использованием абразивов для разрушения и удаления окисной пленки. Близкими к этому процессу являются шаберная пайка н абразивио-кристаллическая. Ультразвуковая и кавитацнонно-абразивная пайка также относятся к способам бесфлюсовой пайки с предварительным лужением с помощью ультразвуковых колебаний. Флюсовая пайка, при которой разрушение окисной пленки происходит с помощью флюса.
Способы пайки в нейтральной газовой среде н в вакууме также относятся к способам бесфлюсовой пайки, при которых осуществляется защита металла от окисления и разрушение окиснои пленки в безокислительной среде прн нагреве. Пайку в активных газовых средах можно рассматривать как процесс применения газовых флюсов, обеспечивающих разрушение и удаление окисной пленки в результате химических реакций. По источникам нагрева существующие способы пайки разделяют на пайку паяльником; газопламенную; электродуговую; электросопротнвлением; экзотермическую, использующую тепло, образующееся прн экзотермнческих реакциях специальных смесей; электронным лучом (чаще всего сканирующим); лазером; в печах, погружением в расплавленные соли нли припоя; волной припоя; в нагретых штампах, нагревательных матах и т. д. Развивающимся процессом является пайка сфокусированным лучом света с помощью кварцевых ламп и ксеноновых ламп высокого давления и другие.
Отличительной чертой паяного соединения является наличие в нем прослойки припоя или прослойки металла, образовавшегося в результате взаимодействия припоя и основного металла. Наличие такой химической неоднородности является недостатком паяных соединений и в ряде случаев снижает эффективность процесса пайки. Для устранения этого недостатка и повышения коррозионных н прочностных свойств соединений в результате устранения имеющейся химической неоднородности могут быть применены некоторые особые технологические приемы, Перспективным процессом получения высокопрочных соединений, лишенных химической неоднородности, является процесс пайки, сочетающийся с приложением давления в момент расплавления припоя, его выдавливания из зазора и в дальнейшем растворения его остатков прн высокой температуре.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. зимон А. д. Адгезия жндкости и смач«вани«. м., химия, 1974. 412 «. 2, наадич ю, в., колесниченко Г. А. В»анмодействие металлических распляя«~в а поверхностью алмаза и графята. К.зев, Наукова думка, 1967. 89 с. 3. О механизме образования соединения при сварке и паяк«~Г, Д. Никифороь и др. С»яро«но« производство, 1967, № 12, с. 8-10, Глава 11 МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПАЙКИ ПРИПОИ Классификация прнпоев установлена ГОСТ 19248 — 73.
По температуре расплавления припои подразделяются на особолегкоплавкие (~145' С), легкоплавкие (»145 ч: 450' С), среднеплавкне ~)450 < 1100' С), высокоплавкие (»1100 «с 1850' С) и тугоплавкие ( »1850 С). На практике широко используют также традиционное разделение прнпоев на две группы: низкотемпературные (до 450 С) и высокотемпературные (свыше 450'С). Установлено также разделение припоев на готовые, используемые в виде заранее приготовленного в той или иной форме и в соответствии с химическим составом материала, и образующиеся при пайке (контактно-реактивные н реактивно-флюсовые), В данной главе рассмотрены только готовые припои.
Название припой получает по основному компоненту (основным компонентам), а при наличии в его составе драгоценных нлн редких металлов — по этим металлам независимо от их количества — серебряные, золотые и т. д, В настоящее время действуют следующие основные государственные стандарты на прнпои: ГОСТ 21930 — 76 «Припон оловянно-свинцовые в чушках»1 ГОСТ 21931 — 76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях», ГОСТ 19738 — 74 «Прнпои серебряные», ГОСТ 16130 — 72 «Проволока н прутки из меди н сплавов на медной основе сварочные».
ГОСТ 23137 — 78 «Прнпои медно — цинковые». Кроме того, в качестве припоев используют металлы н сплавы, стандартизоганные как конструкционные материалы, лигатуры и др. Оловянно-свинцовые припоя (табл. 1). Стандартом предусмотрены трн группы оловянно-свинцовых прнпоев: бессурьмяннстые, в которых сурьма содержится как примесь в количестве не более 0,05% (ПОС 90, ПОС 61 и ПОС 40) и не более 0,2% (ПОС 61М и ПОСК 50 — 18).
Первые три припоя изготовляют также с пониженным содержанием сурьмы (до 0,02%). Бессурьмянистые припои как наиболее дорогие следует применять только в тех случаях, когда недопустимо повышенное содержание сурьмы: пайка пищевой и медицинской аппаратуры (ПОС 90); пайка, в том числе механизированная, электро- н радиоаппаратуры, герметичных соединений в точных приборах (ПОС 61); пайка электроаппаратуры, герметичные соединения оцинкованного железа (ПОС 40); луженне и пайка контактных поверхностей электроаппаратуры, приборов (ПОС 1О).
Припой ПОС 61М, содержащий медь, применяют в случаях, когда необходимо предотвратить растворение паяемого металла прн лужении и пайке изделий с тонкими медными покрытиями н проводов или замедлить разрушение наконечника паяльника. Припой ПОСК 50 — 18 по составу соответствует составу тройной эвтектнки олово †свинец †ка и предназначен для пайки деталей, чувствительных к нагреву (печатные схемы, металлнзированная керамика и т. п.). Малосурьмянистые припои нашли наиболее широкое применение для лужения н пайки изделий различного назначения: электроаппаратуры, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей при недопустимости перегрева— ПОССу 61 — 0,5, в остальных случаях ПОССу 40 — 0,5 и ПОССу 35 — 0,5; различных теплообменников из меди н латуни — ПОССу 50 — 0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25 — 0,5 н ПОССу 18 — 0,5, Припои этой группы применяют также для лужения и 317 Припои Материалы и оборудование для пайки 316 2, Висмутовые н индиевые ирияои Темперачурз плавления (ли квндус), Химический состав, уз Температура плавления, 'С Химический состав, % (свинец — остальное) Применение Плот- сн Марка припоя Другие Слово компоненты Солидус 1 Зй Лужские оечатных плат (сплав Розе) Пайка злекгровакуумных изделий Ремонт печатных плат, герметизация коргусов Пайка на тонкоплено щых покрытиях Получение ненапряженных спася стекла с металлам Волноводы и другие изделия из меди и ее сплавов с последующим меднением и серсбрением 52 48 42 117 138 52 58 Бессурьмннистые 7,6 8,5 8,5 9,3 10,8 8,8 183 183 183 183 268 142 220 190 192 238 299 145 89 — 91 59 — 6! 59 — 61 39 — 41 9 — 10 49 — 51 ПОС 90 ПОС 61 ПОС 61М ПОС 40 ПОС !О ПОСК 50 — 18 50 216 50 1,2 — 2,0 Сн 20 80 275 17 — 19 Сг) 225 17 Сб !3 70 Малосурынянистые 0,05 — 0,5 ЯЬ 0,05 — 0,5 ЯЬ 0,05 — 0,5 ЯЬ 0,05 — 0,5 ЯЬ 0,05 — 0,5 ЯЬ 0,05 — 0,5 ЯЬ 0,05 — 0,5 ЯЬ 189 2! б 235 245 255 266 277 8,5 8,9 О,З 9,5 9,7 10,0 10,2 183 183 183 183 183 183 183 59 — 61 49 — 5! 39 — 41 34 — Зб 29 — 31 24 — 26 17 — 18 61 — 0,5 50 — 0,5 40 — 0,5 35 — 0,5 ЗΠ— 0,5 25 — 0,5 18 — 0,5 ПОССу ПОССу ПОССу ПОССу ПОССу 1)ОССу ПОССу Сурьмянистые 4,0 — 5,0 ЯЬ 1,5 — 2,0 ЯЬ 1,5 — 2,0 ЯЬ 1,5 — 2,0 ЯЬ 1,5 — 2,0 ЯЬ 1,5 — 2,0 ЯЬ 1,5 — 2,0 5Ь 1,5 — 2,0 ЯЬ 2,0 — 3,0 ЯЬ О,б — 1,0 ЯЬ 5,0 — 6,0 ЯЬ 7,3 9,8 10,1 10,3 10,7 10,5 11,2 1 10,7 234 185 185 185 185 186 184 268 240 275 244 240 229 243 250 260 270 275 285 290 308 2?О 95 — 5 40 — 2 35 — 2 30 — 2 25 — 2 18 — 2 15 — 2 10 — 2 8 — 3 4 †94 — 96 39 — 4! 34 — Зб 29 — 31 24 — 26 17 — 18 !4 — !5 9 — 10 7 — 8 4 — 5 ПОССу ПОССу ПОССу ПОССу ПОССу !)ОССу !ЮССу 1гОССу ПОССу !" О,,Су )Х'СС)' 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
