Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Одновременно с удалением окисной пленки с поверхности взаимодействующих металлов флюс должен обеспечивать и другие условия, необходимые для протекания процесса пайки. В общем случае флюс должен отвечать следующим требованиям:
1) иметь температуру плавления на 50—100° С ниже температуры плавления припоя;
2) хорошо растекаться по поверхности основного металла и припоя с образованием сплошной пленки, защи; щающей их от вредного воздействия окружающей среды;
3) уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя, обеспечивая наиболее полное смачивание им основного металла;
34
Г
4) не изменять своего состава при нагреве в интервале температур пайки;
5) сохранять флюсующие свойства на протяжении всего процесса пайки;
6) легко удаляться с поверхности деталей после пайки;
7) не вызывать коррозии.
Флюсы не удаляют посторонние вещества органического и неорганического происхождения, например, пленки жирового происхождения, загрязнения, остатки лакокрасочных покрытий и т. п. В процессе пайки они препятствуют смачиванию основного металла флюсом и припоем, вызывают непропаи, ухудшающие качество паяных соединений. Посторонние вещества с соединяемых поверхностей деталей и припоя перед пайкой удаляют химическими или механическими средствами.
В настоящее время известно весьма ограниченное количество однородных химических веществ, которые в какой-то степени удовлетворяли бы перечисленным требованиям. К таким веществам можно отнести тетраборно-кислый натрий ЫагВ^ (обезвоженная бура) и борную кислоту Н3ВО3, применяемые при высокотемпературной пайке, а также хлористый цинк ZnCl2 и хлористый аммоний NH4CI — при низкотемпературной пайке.
Большинство же флюсов состоят из многих химических веществ. Например, флюс 34А для пайки алюминиевых сплавов, разработанный С. Н. Лоцмановым, состоит из четырех компонентов и имеет состав:
При анализе композиции флюсов сложного состава можно видеть, что, с одной стороны, они содержат компоненты, которые не дают заметной реакции ни с окисной пленкой, ни с основным металлом. Эти вещества являются основой флюса, служащей для образования при пайке защитной пленки, а также растворения других составляющих флюса и продуктов флюсования. Во флюсах, составленных из галоидных солей, роль такой основы выполняют хлориды щелочных и щелочноземельных
Хлористый калий (КС1) Хлористый литий (LiCl) Фтористый иатрий (NaF) Хлористый цинк (ZnCl2)
50%
32%
10%
8%
2:
35
металлов, которые хорошо растворяют в своем составе другие компоненты флюсов, а также являются носителями продуктов, образующихся в процессе флюсования.
С другой стороны, в состав флюсов сложного состава входят активные вещества. Во флюсе 34А ими являются фтористый натрий, энергично растворяющий окислы металлов, и хлористый цинк, взаимодействующий непосредственно с алюминием.
Таким образом, флюсы состоят из основы, растворителя окисной пленки и активного или основного флюсующего вещества.
В ряде случаев отдельные компоненты флюсов выполняют несколько функций. По составу флюса иногда трудно судить о роли отдельных его составляющих. Так, при высокотемпературной пайке сталей в качестве флюсов применяют стекло в порошкообразном виде.
В состав стекла, кроме окислов БЮг, ЫагО, В20з, CaO, AI2O3, ZnO, которые обеспечивают флюсование, вводят фториды, растворяющие окисные пленки. По составу такие флюсы напоминают сварочные.
Роль активного флюсующего вещества выполняют в них отдельные окислы, имеющие наибольшее химическое сродство к окисным пленкам основного металла и припоя. В частности, по аналогии с флюсами на основе тет-раборнокислого натрия при высокотемпературной пайке с применением в качестве флюсов стекла активным флюсующим действием обладает борный ангидрид. Другие окислы, входящие в состав стекла, в частности, Na20, А1203, ZnO, при высокотемпературной пайке также обладают флюсующими свойствами.
Во флюсах для низкотемпературной пайки в качест- • ве основы применяют воду, спирты, глицерин, вазелин. При приготовлении паст в качестве основы берут вазелин, машинное масло, воск, смолы и др. В пастообразные флюсы в отдельных случаях вводят в небольших количествах фториды, способствующие растворению окисной пленки. В качестве активных флюсующих компонентов, наряду с хлористым цинком и хлористым аммонием в канифольных флюсах, применяют специальные ак-тивизаторы в виде анилина C6H5NH2, триэтано-ламина N (СНгСНгОН^, солянокислого диэтиламина (С2Н5)2МННС1, салициловой кислоты НОС6Н4СО2Н и других веществ.
36 '
Классификация применяемых в настоящее время флюсов по составу показана на схеме 2.
В процессе пайки флюсы могут находиться в состоянии расплавов или в виде растворов. В большинстве случаев температура пайки значительно выше температуры кипения растворителей, и они быстро испаряются, поэтому практически при флюсовании приходится иметь дело с расплавами веществ.
Флюсы, применяемые при пайке, имеют особую специфику, отличающую их от флюсов, применяемых при плавлении и сварке. Особенность эта состоит в том, что паяльный флюс последовательно «работает» на твердой поверхности основного металла одного состава, а затем на жидкой поверхности расплавленного припоя другого состава. Таким образом, паяльный флюс должен обладать флюсующими свойствами как по отношению к основному металлу, так и к припою, химический состав и свойства которых различны. Такое действие флюса может достигаться или подбором флюсующих веществ, активных к окисным пленкам основного металла и припоя, или введением нескольких флюсующих веществ, как это имеет место в окисных флюсах типа стекла.
