Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Петрунин И.Е. -> "Физико-химические процессы при пайке" -> 70

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 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 86 >> Следующая

Массоперенос через жидкую прослойку. При пайке разнородных металлов, когда они образуют между собой твердые растворы или HHf ер металлические соединения, при растворении основного металла в зоне сплавления
Рис. 76. Зависимость толщины растворимого никелевого покрытия от величины зазора при пайке сталей медью при температуре 1150°С (1) и 1200°С (2)
226
происходит перенос массы твердых металлов через жидкую прослойку. В результате диффузионного перемещения атомов более растворимого твердого металла к менее растворимому на последнем образуется слой твердого раствора или интерметаллического соединения. Например, при взаимодействии железа с алюминием и ниобия с кобальтом через прослойку расплава висмута на поверхности железа и ниобия образуются интерметаллиды. В случае взаимодействия железа с кобальтом и никелем в той же среде на поверхности железа отлагается слой твердого раствора. Возможен также перенос неметаллических элементов, в частности, углерода, который перемещается от менее сильных к более сильным карбидо-образователям.
Если при пайке разнородных металлов один из них нерастворим в расплаве припоя, а при взаимодействии они образуют интерметаллическое соединение, отлагающееся на поверхности нерастворимого металла, то скорость образования интерметаллида лимитируется диффузией в твердой фазе, поскольку диффузия в жидкой фазе выше:
dm= -D— Sdt, (V.24)
dx
где dm — количество диффундирующего вещества; D — коэффициент диффузии более растворимого металла в интерметаллиде; х— толщина слоя интерметаллида; С — концентрация диффундирующего элемента в слое интерметаллида; S — площадь контакта нерастворимого металла с зоной сплавления.
Если принять, что концентрация растворенного металла за пределами слоя интерметаллида равна нулю, то в контакте с зоной сплавления концентрация в нем определится из соотношения:
С~\т, (V.25)
где ^ — коэффициент пропорциональности; п — концентрация растворенного металла в зоне сплавления.
Тогда
dm — D\i. — Sdt,
л:
227
а так как dm = aSdx, где а — коэффициент пропорциональности, то предыдущее выражение можно записать б виде:
— = D — • — . (V.26)
dt ах
После решения дифференциального уравнения получим
х2 = 2 Dn^t+A. (V.27)
а
При t = 0, х=0 и, следовательно, Л=0. Тогда уравнение, выражающее зависимость толщины слоя интерме-таллида от времени выдержки при температуре пайки, примет вид:
x2 = 2Dn ^-t. (V.28)
а
Таким образом, скорость роста интерметаллида при переносе массы с одного металла на другой через слой расплава зависит от коэффициента диффузии растворенного металла через слой интерметаллида и его концентрации в зоне сплавления.
При неизменной температуре пайки коэффициент диффузии и концентрация растворимого основного металла в зоне сплавления постоянны, поэтому обозначив
Dn —=р,
а
получим
х2=2 pt, (V.29)
т. е. закономерность роста толщины слоя интерметаллида на поверхности основного металла при пайке однородных металлов в результате взаимодействия с припоем и разнородных металлов при взаимодействии между собой одинакова.
§ 20. ИСПАРЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПАЙКЕ
Испарение, т. е. процесс парообразования со свободной поверхности жидкости, происходит при любой температуре. С увеличением температуры скорость испаре-
228
ния возрастает. Кроме того, скорость испарения зависит от давления внешней среды и проточности газовой атмосферы, контактирующей с поверхностью испаряющейся жидкости. Если проточность газовой атмосферы отсутствует и испарение жидкости происходит в ограниченном объеме, то через определенное время установится некоторая постоянная при данной температуре концентрация пара, при которой между паром и жидкостью наступит равновесие. Находящийся в равновесии с жидкостью пар называется насыщенным, а давление его — давлением или упругостью насыщенного пара.
При относительно низких температурах давление насыщенного пара металлов, с которым приходится иметь дело при пайке, мало, поэтому испарение практически не влияет на изменение состава припоя. При высоких температурах испарение протекает уже весьма интенсивно, поэтому с этим явлением приходится считаться. В сплавах элементы с большей упругостью пара испаряются в первую очередь, поэтому постепенно сплав обогащается тугоплавкими компонентами и температура кристаллизации его повышается. Поскольку испарение происходит с поверхности, то на скорость испарения металлов большое влияние оказывает скорость диффузии испаряющихся компонентов из объема к поверхности.
В процессе пайки испарение металла продолжается до тех пор, пока в системе, состоящей из основного металла, расплавленного припоя и газовой фазы, не наступит равновесие. Следует отметить, что при пайке, наряду с испарением расплавленных припоев, происходит непосредственный переход твердых металлов в газообразное состояние, т. е. процесс их возгонки или сублимации. Теплота сублимации Д#с приблизительно может быть определена по правилу Трутока:
Д//с = 0,02357’ КИП) (V.30)
где Гкип — температура кипения, °К.
Испарение приводит к тому, что в поверхностном слое устанавливается меньшая концентрация легко испаряющегося компонента, чем в объеме сплава. Особенно подвержены испарению такие компоненты сплавов, как марганец, цинк, кадмий, литий, фосфор и др. Зависимость давления насыщенных паров химических элементов от абсолютной температуры показана на рис. 77. Давление
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 86 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed