Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
Образование зародышей газовых пор в паяемом шве облегчается при неполной смачиваемости Мк жидким припоем.
В паяных соединениях нахлесточного типа застреванию флюсов и газов особенно благоприятствуют малые капиллярные зазоры. Хотя с увеличением зазора возрастает количество жидкой фазы и, следовательно, газа, однако при этом облегчаются условия дрейфа пор и выхода их из шва. Поскольку несмачивание имеет место преимущественно в результате адсорбции кислорода или образова-
68
ния оксидной пленки на поверхности твердого тела, все факторы, способствующие процессам раскисления на границе жидкой и твердой фаз, должны снижать или предотвращать образование газовых пор. Для уменьшения пористости паяных швов необходимо предотвратить испарения таких компонентов припоя и паяемого сплава, как цинк, кадмий, марганец и др. Например, введение 0,3 % Ca снижает испарение цинка из припоя Al — 1,5 % Zn и уменьшает пористость в шве. Введение в бескадмиевые серебряные припои 0,5—2 % Ni предотвращает испарение цинка и образование пор в паяных соединениях. Цинк необходим в таких припоях для снижения их температуры плавления и улучшения смачивающей способности.
Предотвращение или уменьшение образования прослойки химических соединений на границе шва. Скорость образования и роста прослойки химического соединения при пайке зависит не только от температуры, но и от энергии активации этого процесса. При достаточно высокой энергии активации процесса роста и образовании химического соединения его прослойка может начать расти в процессе затвердевания паяного шва как избыточная фаза в обогащенной компонентом приграничной области жидкой фазы или при эксплуатации паяного изделия при повышенной температуре, достаточной для протекания химического взаимодействия Мк и Mn. При относительно низкой энергии активации химические соединения образуются непосредственно в контакте с Мк и Mn.
Критерием оценки степени химического сродства между основами паяемого металла А и припоя В или между компонентами, вводимыми в припой, в первом приближении служит температура плавления или разложения соответствующего химического соединения; в большей степени его характеризует теплота сублимации [11].
В контакте AnB могут образоваться прослойки только тех химических соединений, которые на диаграмме состояния А—В располагаются между паяемым металлом и припоем. При использовании в качестве припоя сплавов той же системы, но расположенных на диаграмме состояния между паяемым металлом А и ближайшим к нему химическим соединением AxBy, прослойки химических соединений по границе шва и паяемого металла развиваться не будут. Торможение роста прослойки химического соединения на границе шва и паяемого материала А при пайке возможно при введении в припой В компонентов, вступающих с ним в химическое взаимодействие, но не образующих химических соединений с паяемым металлом А
В припое на основе В, не образующем химического соединения с А, но содержащем химически активный элемент D в количестве выше критического, введение компонента Е, обладающего большим
69
chipmaker.ru
химическим сродством к элементу D, чем к Паяемому металлу А и припою В, и связывающего избыток D в новое химическое соединение, равномерно распределенное в виде отдельных изолированных включений в шве, предотвращает образование прослоек химических соединений по границе шва и основного металла.
Предотвращение образования и роста прослоек химических соединений в паяных швах возможно также путем легирования припоя третьим компонентом С, не образующим ни с паяемым металлом А, ни с основой припоя В химических соединений, т.е. разбавляющим основу припоя В. При содержали в припое компонента С ниже критического, прослойки хими^еСких соединений не возникают. При содержании в припое компонента В в количестве, несколько больше критического, скорость роСта прослойки будет меньше, чем при пайке припоем В, не содержащем с.
Торможение процесса образования и роа\ прослойки химического соединения на границе жидкого припоя В и паяемого металла А может быть достигнуто также при легировании припоя В элементом D' с большим химическим сродством к А, чем к Б, и в количестве, при котором на границе припоя с паяемым металлом образуется достаточно тонкая прослойка химического соединения, нарушающая их контакт, но не снижающая прочности паяемого соединения. Примерами такого компонента D • служат кремний при пайке стали 12Х18Н9Т алюминиевыми припоями, олово при пайке железа медно-фосфористым припоем, содержащим 1 % Р, кремний при пайке титана алюминием и др.
При пайке латуней для предотвращения образования прослойки химического соединения SnSb в свинцовые припои вместо сурьмы вводят небольшое количество цинка, имеющегс) большее химическое сродство к меди, чем сурьма.
Для предотвращения образования химических прослоек при пайке стали цинковыми припоями в них Добавляют небольшое количество алюминия, имеющего большее хиМИЧеское сродство к железу, чем цинк. По данным М.С. Делингера., введение в припои Pb-Zn кадмия приводит к образованию при ііайке соединений из меди прослойки тройного соединения Cu3Cd3Zn толщиной 1—2 мкм, предотвращающего рост нерегулируемого по "Ьолщине химического соединения меди с цинком. Е.Ф. Аникеева и другие показали, что введение 2—10 % Sn или Sb в припой Cu — 1.5 % Ag — 5 % P при пайке в печи меди, латуни, стали 12Х18Щ0Т (700 °С в среде аргона) приводит к уменьшению содержания фосфора на межфазной границе паяемый металл — паяный шов и толщины прослойки химического соединения. Такое действие олова и сурьмы связано с большим химическим сродством фосфора к этим элементам, чем к паяемому металлу.
