Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
К активным газовым средам относятся также газообразные флюсы. Они применяются самостоятельно или как добавка в нейтральные и восстановительные газовые среды для повышения их активности в процессе пайки. Газообразные флюсы получают из фтористого аммония NH4F, хлористого аммония NH4C1, фторбората аммония NH4BF4, фторбората калия KBF4 и др. (табл. 14) [2].
Таблица 14
Физические свойства тетрафторборатов
Химическая формула Параметры элементарных о ячеек. А Плотность, г/см3 Температура плавления, °С
а ь с
NaBF4 6,25 6,77 6,82 2,53 320-322
KBF4 7,84 5,68 7,37 2,55 530
RbBF4 9,07 5,60 7,23 3,12 590
CsBF4 9,43 5,83 7,65 3,47 550
NH4BF4 9,06 5,64 7,23 1,88 —
TiBF4 9,47 5,81 7,40 4,75
При неполном распаде фтористого аммония и фторбората аммония протекают реакции
2NH4F^2NH3 + 2HF,
2NH4BF4 2NH3 + 2HF + 2BF3.
Полный распад фтористого аммония на водород, азот и фтористый водород происходит при температуре 600— 800° С. Фторборат аммония полностью разлагается на водород, азот, фтористый водород и трехфтористый бор при 850—950° С. При неполном распаде фтористого аммония и фторбората аммония аммиак при охлаждении взаимодействует с фтористым водородом. Образующийся при этом фтористый аммоний осаждается на соединяемых деталях или в газовой линии, засоряя ее. Поэто-
87
му при получении газообразного флюса из фтористого аммония и фторбората аммония необходимо добиваться их полного разложения.
Фторборат калия полностью разлагается при температуре 800—900° С по реакции
kbf4-^kf+bf3.
При пайке с применением фторбората калия, высокой флюсующей активностью обладает как фторборат калия, так и продукты его распада.
Иногда газообразные флюсы вводят в состав защитных и восстановительных атмосфер для повышения их активности. В качестве такой добавки чаще всего используют трехфтористый бор.
§ 9. УДАЛЕНИЕ ОКИСНОЙ ПЛЕНКИ В НЕЙТРАЛЬНЫХ СРЕДАХ И ВАКУУМЕ
При пайке металлов в нейтральных газовых средах и вакууме основными процессами удаления окисных пленок с поверхности соединяемых металлов и припоя являются диссоциация, возгонка и растворение окислов в основном металле и расплавленном припое.
Диссоциировать на составные части при нагреве под пайку могут как отдельные окислы, входящие в состав окисной пленки, так и более сложные соединения, образовавшиеся в результате взаимодействия окислов металла с компонентами окружающей среды.
Возгонка или сублимация, т. е. непосредственный переход вещества из твердой фазы в газообразную, возможна при любой температуре. Этот процесс сопровождается поглощением теплоты испарения, расходуемой на преодоление сил связи между частицами твердого тела и на отрыв частиц с поверхности кристаллов. По своему значению удельная теплота испарения твердого вещества (возгонки) меньше удельной теплоты испарения жидкости на величину удельной теплоты плавления. При высокотемпературной пайке возгонка особенно значительна тогда, когда применяемые металлы или их окислы обладают большой летучестью. Процесс возгонки окислов и других соединений, находящихся на поверхности основного металла и припоя, имеет большое значение при вы-
сокотемпературной пайке а газовых средах. Как известно, реакции между твердыми веществами протекают крайне медленно. Поэтому только с переходом веществ в газообразную фазу становится возможным вынос их из зоны пайки, вследствие проточности газовых сред.
В зависимости от характера среды и физико-химических свойств основного металла и припоя основную роль в процессе удаления окисной пленки при пайке в нейтральных газовых средах и вакууме могут играть как диссоциация окислов, так и возгонка. В тех случаях, когда прочность связи элементов в окислах, которая приближенно может быть оценена по теплотам их образования, низкая, окислы наиболее легко разлагаются при нагреве. Так, окислы благородных металлов — золота, платины, серебра имеют наименьшую прочность связи элементов, поэтому они при нагреве легко диссоциируют на металл и кислород. С другой стороны, окислы таких активных металлов, как алюминий, магний, бериллий, имеют очень высокие значения теплот образования, поэтому они отличаются стойкостью при нагреве и диссоциация их протекает наиболее трудно.
При пайке в нейтральных газовых средах и вакууме процессы диссоциации, возгонки и растворения происходят одновременно. Кроме того, им сопутствует целый ряд других процессов взаимодействия, протекающих в различных средах: газообразной (атмосфера), жидкой (припой) и твердой (основной металл), поэтому удаление окисной пленки с поверхностей основного металла и припоя является весьма сложным термодинамическим и физико-химическим процессом.
В случае значительного перегрева при пайке или применения основного металла и припоев, компоненты которых обладают летучестью, удаление окисной пленки возможно путем испарения металлов и связанного с этим механического разрушения окисных пленок.
Диссоциация окисной пленки. Поверхности основного металла и припоя в атмосфере воздуха всегда покрыты пленкой окислов, адсорбированными пленками кислорода, азота, соединениями углерода, серы, фосфора и т. д. Окисные пленки на поверхности металлов имеют сложный многокомпонентный состав.
