Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
2. Замена флюса или газовой среды для снижения температурно-временной границы области смачивания S (t, т)см с выбранным припоем и выполнения условия 1.
3. Замена припоя для устранения образования химических прослоек по границе шва или развития недопустимой химической эрозии Мк, повышения температуры плавления припоя выше температуры рекристаллизации паяемого металла и исключения контактно-реактивного плавления припоя с Mx при температуре ниже t„, т.е. соблюдения условий 2 и 3.
4. Изменение рабочей температуры пайки и выдержки при ней для активирования процесса гомогенизации и предотвращения образования диффузионной пористости, т.е. для выполнения условия 4.
5. Изменение способа пайки СП1, например применение диффузионной пайки для устранения прослоек химических соединений, т.е. для выполнения условия 3, применение контактно-реактивной пайки для улучшения смачивания паяемого металла жидким припоем и др.
Физико-химическая совместимость основ. Совместимость Mx и Mn прежде всего определяется характером физико-химического взаимодействия их металлических основ, определяемым диаграммой состояния. Хотя диаграмма состояния характеризует зависимость структуры сплавов от их химического состава лишь в равновесных условиях, термодинамически неравновесная система паяемый металл — припой в условиях пайки стремится к стабильному или метастабильному равновесию, и поэтому диаграмма состояния с учетом кинетического фактора позволяет прогнозировать направление развития физико-химических процессов на их границе как при пайке, так и при эксплуатации паяных соединений.
На рис. 4 представлены типы диаграмм состояния двойных систем, расположенные в порядке возрастания химического сродства между компонентами А и В.
Результаты анализа влияния характера диаграммы состояния паяемого материала и основы припоя на контактные процессы их взаимодействия — смачивание, химическую эрозию, газовую и диффузионную пористость, образование прослоек химических соединений, охрупчивание паяемого металла в контакте с жидким припоем — и температуру распайки представлены в табл. 3.
47
Таблица 3. Влияние характера диаграммы состояния
Тип диаграммы (на рис.4) Смачивание Кайма перед растекающимся припоем Химическая эрозия Диффузионная пайка
общая локальная
а Адгезионное, обратимое Не образуется Нет Нет Невозможна
б Слабоко-гезионное Тоже Пропорциональна Сж Межзе-ренная, весьма развита То же
е Тоже Образуется при содержании 4—5 % А в эвтектике То же Межзе-ренная, развита при малом C1 Возможна при большой Ст
г Когезион-ное Образуется То же То же То же
В п п п Tt
е п п Tt Нет
ж п Не образуется П п
3 Образуется при содержании А%Ав эвтектике Затруднена в области температур роста прослойки A? у Возможна вблизи и выше температуры плавления A?y
и п Образуется Тоже То же
48
%а контактные процессы взаимодействия основ Mx и Mn
Диффузионная пористость Контактно-реактивная пайка Охрупчивание (.А в контакте с жидким В) Типичные двойные системы
Нет Невозможна Моисет. быть при поверхностно-активном В Ag-Fe, Bi-Fe
То же То же Может быть Ag-Mn, Ag-Ni, Al—Bi, Al-Cd, Al-In1 Al-Pb1 Bi-Ga, Bi-Si1 Bi-Zn. Cd-Ge, Cu-Pb1 Fe-Pb, Pb-Zn
Возможна при большой Ст Возможна при содержании 4—5 % Л в эвтектике При малой C1 Al-Ca, Al-Hg1 Al-Zn, Bi-Cu1 Bi-Hg1 Cu-Li
Тоже Невозможна Тоже Cu-Fe
77 Возможна (по границам зерен Мк) Ag-Cu1 Ag-Ce1 Ag-Pb1 Ag-Si1 Al-Ce1 Al-Si1 Au-Ce1 Au-Si1 Bi-Cd1 Bi-Sn1 Cd-Pb1 Cd-Zn1 Zn-Sn
77 Возможна Нет Au-Cu1 Au-Ni, Cu-Mn1 Fe-Pd1 Fe-Ni1 Ni-Mn1 Ni-Pd
97 Не возможна Ag-Pd1 Bi-Sb1 Cu-Ni1 Cd-Mg1 Cu-Pd
Возможна выше температуры плавления 71 77 Ag—Mg, Ag-Cd, Ag-In, Ag-Ga1 Ag-Sb1 Ag-Ti1 Ag-Zn1 Ag-Sn1 Ag-Bi1 Al-Ti1 Au-Bi1 Au-Pb1 Bi-Ni1 Cu-Ca, Cu-In1 Cu-Sn1 Cu-Zn1 Fe-Zn
То же Tt Al-Cu1 Al-Mg, Au-Cd1 Cu-P1 Fe-Si1 Ti-Sn
49
AgBy B AxBy
Рис. 4. Типы диаграмм состояния двойных систем сплавов, расположенные в порядке возрастания химического сродства между компонентами А и ?
При отсутствии химического сродства компоненты системы А 1/1 В не образуют между собой сплавов ни в твердом, ни в жидком состоянии (рис. 4,а). По мере возрастания химического сродства компонентов AuBобразуются ограниченные жидкие (рис. 4.6*,в), неограниченные жидкие, но ограниченные твердые (рис. 4 ,г,9J или неограниченные твердые (рис. 4,е,ж) растворы. При сильном химическом сродстве компоненты А и В способны к образованию неконгруэнтных, плавящихся с разложением (рис. 4,з) и более химически прочных конгруэнтных, плавящихся без разложения (рис. 4,и) химических соединений.
Элементы, расположенные в периодической системе Д.И. Менделеева рядом, чаще всего образуют между собой ограниченные или неограниченные твердые растворы. Элементы, расположенные не рядом и удовлетворяющие условию стабильности или метастабильности существования химических соединений по размерному, структурному или химическому соответствию, образуют между собой химические соединения. На диаграммах состояния их сплавов имеются открытые и закрытые максимумы, соответствующие этим химическим соединениям. Элементы, расположенные в периодической системе далеко друг от друга, ограниченно растворимы в твердом состоянии или нерастворимы ни в твердом, ни в жидком состоянии и образуют между собой диаграммы состояния типа а vi б (см. рис. 4).
