Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Петрунин И.Е. -> "Физико-химические процессы при пайке" -> 29

Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.

Петрунин И.Е. Физико-химические процессы при пайке — М.: Высшая школа, 1972. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): fizhimprocespripayke1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 86 >> Следующая

2С02=2СО -f 02 4- АО],
2МеО -f 2СО = 2Ме + 2С02+Л02.
Суммарная реакция:
2Ме0 = 2Ме + 024-Д03.
Отсюда
Д03=Д<?1 + Д02.
Поскольку
LQ^-RTtoKp, КР^-С~°! ¦;
Рсо,
2
№2=-RT\nKp, Кр = ^~-\
Р со
Д03 = -RT In Кp=-RT\np0i, Кр=р0г,
то
In Кр = ln/?0j = In КР + In КР,
откуда
Ро2 = КрКр-
Давление диссоциации окислов может быть вычислено также по термодинамическим уравнениям. Согласно
93
третьему принципу термодинамики уравнение константы равновесия имеет вид:
In К„ = — \ -^-dT-Zi, р R } Г>
где Н — изменение энтальпии; 2/ — алгебраическая сумма постоянных компонентов химической реакции. Принимая, что изменение теплоемкости при постоянном давлении АСР не зависит от температуры, АН0° = &Н°298, все газы имеют одинаковую молекулярную теплоемкость Ср = 14,35 дж/град = 3,5 кал/град и в конденсированном состоянии теплоемкость веществ равна нулю, а также, заменяя химические постоянные веществ условными постоянными, получим первое приближенное уравнение Нернста:
Ig^=“T^ + I’75AraIgr+Ar’
где #Д°298 — изменение энтальпии в результате химических реакций при 298° К; Ап — алгебраическая сумма количества молей газообразных реагентов; i' — условные химические постоянные газов, содержащихся в газовых средах при пайке (табл. 16).
Таблица 16
Условные химические постоянные i газов, содержащихся в газовых средах, применяемых при пайке
Газ V Газ V
н2 1,6 сн4 2,5
со 3,5 С1 3,1
n2 2] 6 NH3 3,3
со2 3,2 NO 3,5
н20 3,6 о2 2,8
Для ориентировочных расчетов зависимость давления диссоциации от температуры выражается упрощенной формулой Нернста
' Ig/,o=^^+1’751g7'+2’8-
94
На основе этой формулы построены кривые зависимости давления диссоциации окислов некоторых элементов от температуры (рис. 29). Каждая из кривых отражает равновесное состояние реакции между металлом, кислородом и окислом.
При неизменном парциальном давлении кислорода в газовой среде увеличение температуры нагрева смещает равновесие в сторону диссоциации окисла.
При постоянной темпера+уре нагрева уменьшение парциального давления кислорода приводит к диссоциации окислов,.увеличение— к окислению металла. Следовательно, полного разложения окислов металлов при пайке в нейтральных газовых средах и вакууме можно достигнуть, увеличивая температуру нагрева и уменьшая парциальное давление кислорода в газовой среде.
Из рис. 29 видно, что металлы медь, никель, железо образуют окислы с высоким давлением диссоциации. Наоборот, окислы марганца, кремния, алюминия имеют низкое давление диссоциации и для них достаточно ничтожно малое содержание кислорода в зоне пайки, чтобы вызвать образование окислов. Поэтому безокислительный нагрев высоколегированных сталей может быть осуществлен только при очень низком парциальном давлении кислорода в окружающей газовой среде.
При изотермическом равновесии в пространстве печи или контейнера, в которых происходит пайка, связь между давлением диссоциации окисла и изобарным термодинамическим потенциалом или свободной энтальпией
700 900 1100 1500 1500
Температура t, °С
Рис.
29. Зависимость давления диссоциации окислов от температуры
95
системы взаимодействующих веществ при постоянном давлении выражается соотношением:
AG=—4,5757yg/?02, (III.9)
где AG — изменение энергии системы, когда исходные и конечные продукты реакции находятся в стандартных условиях; Т — абсолютная температура; р02 — давление диссоциации окисла, относящееся к парциальному давлению кислорода в газовой среде, равному 0,1 Мн/м2 (1 ат).
При любом исходном парциальном давлении кислорода р в зоне пайки изменение изобарного термодинамического потенциала или свободной энтальпии диссоциации окисла
AG = AG° —4,575Г lg р0* -(411.10)
Зависимость изменения свободной энтальпии образования окислов от температуры показана на рис. 30 [3]. Изменение свободной энтальпии окислов отнесено к 1 грамм-молю кислорода, связывающего соответствующее количество металла при давлении газовой среды 0,1 Мн/м2 (1 ат). В точках плавления П и кипения К окислов кривые претерпевают излом.
Из рисунка видно, что с повышением температуры тепловой эффект образования окислов уменьшается, стремление к взаимодействию снижается, устойчивость окислов падает, а при определенной температуре происходит диссоциация окислов с поглощением теплоты.
Для того чтобы вызвать термическую диссоциацию окисла, необходим нагрев до температур, при которых давление его диссоциации было бы несколько выше парциального давления кислорода в нейтральной газовой среде или вакууме, где производится пайка.
Процесс диссоциации окислов складывается из трех периодов: инкубационного, автокаталитического и периода усредненного фронта. На первой стадии процесса диссоциации происходит выделение свободного кислорода без нарушения структурного строения окислов. Выделение кислорода постепенно приводит к обеднению окисла кислородом, в результате чего в диссоциирующем окисле образуется раствор металла или низшего окисла. При пересыщении этого раствора образуется зародыш новой фазы. Этот процесс, связанный с выделением кис-
96
лорода, вызывает искажение кристаллических решеток окислов. В момент, когда искажения достигают такого уровня, что решетки уже не могут существовать, в старой форме происходит их распад с образованием новых кристаллических решеток низшего окисла или металла.
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 86 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed