Технологии пайке |

Часть 5

Среда, 16 Сен 2009

Диффузионная пайка бериллиевой бронзы (содержащей 1,8—2,5% Be) припоем 63% Ag, 27% Си и 10% Zn позволяет за счет однородной структуры обеспечивать предел прочности соединений, равный ~75 кгс/мм2, по сравнению с 40 кгс/мм2 при обычной капиллярной пайке. Однофазная структура шва с высокой температурой распайки (1290° С) может быть получена при пайке Ni припоями, в состав которых входят элементы с большой растворимостью в основном металле Ni — 11% Si и Ni — 11% Р и Си. Режим пайки 1200° С, 20 мин. Увеличение температуры распайки и прочности происходит за счет диффузии Si, Р и Си в основной металл и растворения легирующих элементов основного металла в припое, т. е. типичного для диффузионной пайки способа.

Увеличение температуры распайки за счет процессов массопереноса на межфазной границе является решающим в выборе диффузионной пайки как способа соединения тугоплавких материалов. Типичные режим пайки и температура распайки или эксплуатации соединений при пайке тугоплавких металлов и сплавов. Для предотвращения пористости, возникающей в результате эффекта Киркендалла, зазоры стремятся выбирать минимальными.


Часть 4

Среда, 16 Сен 2009

Исследования структуры и механических свойств соединений Ti, паянных Ag и с использованием Си и Ni-покрытий, образующих эвтектику с Ti, показали, что при диффузионной пайке прочность на срез при использовании Ni и Си в 3—4 раза выше, чем при использовании Ag. В процессе диффузионной пайки в шве образуются твердые растворы на основе Ti. Ширина зон, структура и их свойства зависят от режима пайки. При использовании Ni-покрытия (15—20 мкм) на ОТ4 после пайки при 1000° С в течение 30 мин содержание Ni в шве составляет 9,38%, а в диффузионной зоне рядом со швом не более 3,5% (атомн.). При увеличении выдержки до 60 мин концентрация Ni по сечению шва не превышает 1,5% (атомн.). В случае использования Си-покрытия (15 мкм) при 1000° С после 40 мин выдержки при пайке прослойка эвтектики исчезает. Шов состоит из твердого раствора Си в а—Ti и включений Ti2Cu. Предел прочности стыковых соединений достигает 40—60 кгс/мм2, температура распайки 1290° С.

Исследования кинетики охрупчивания при пайке Ti показали, что основной причиной, ухудшающей пластические характеристики соединения, является взаимодействие Ti с припоем и примесями защитной атмосферы. Изменение пластичности соединения при наличии Си—Ni-покрытия протекает в три стадии. Снижение пластичности на первой стадии обусловлено ростом хрупких диффузионных слоев (эвтектики и соединения Ti3—Си) и продолжается до момента полного исчезновения жидкой фазы. В течение второй стадии возрастание пластичности связано со снижением содержания Си в диффузионных зонах и уменьшением количества интерметаллидов. На третьей стадии снижение пластичности в основном обусловлено влиянием примесей защитной среды. Введение в Cu-покрытие до 20% Ni за счет соответствующего уменьшения содержания Си приводит к снижению количества интерметаллидной фазы Ti3Cu в диффузионной зоне и к возрастанию прочности и пластичности. Никель входит в твердый раствор интерметаллида Ti3Cu и a-Ti. Увеличение содержания Ni свыше 20% приводит к образованию в диффузионной зоне метастабильной ос-фазы Ti.


Часть 3

Среда, 16 Сен 2009

Метод диффузионной пайки находит широкое применение при пайке алюминия, магния, сталей, активных и тугоплавких металлов. Так, для пайки компактного и пористого А1 разработан способ диффузионной пайки, исключающий применение флюса и глубокое проникновение припоя в поры основного металла. На паяемые поверхности наносят смесь (А1 с 2% Си) порошков, образующую эвтектику А1—Си с температурой плавления 548° С. Пайку производят при 625° С в среде Н2. Эвтектика в процессе пайки растворяется в основном металле и граница раздела паяемых металлов исчезает.

Применение ионного способа нанесения покрытия, способствующего удалению окисной пленки с поверхности Mg-сплава, на порядок снижает время диффузионной пайки. По-видимому, при ионном способе нанесения покрытия за счет дефектности поверхностного слоя диффузионные процессы существенно ускоряются. Для сокращения времени пребывания Mg при температуре пайки эффективно вести процесс с термоциклированием — циклический нагрев до температуры пайки с последующим охлаждением на 100° С ниже солидуса припоя. Термоциклирование за счет активизации диффузионных процессов позволяет снижать общее время пайки в 1,5 раза, а время выдержки при температуре пайки в 6 раз.


Часть 2

Среда, 16 Сен 2009

Как следует из уравнений, скорость протекания процесса диффузионной пайки зависит от коэффициента диффузии и коэффициента Ь, характеризуемого концентрационными условиями на межфазной границе. С увеличением температуры пайки и коэффициента диффузии в твердой фазе уменьшается время, необходимое для протекания процесса. Коэффициент Ь возрастает при снижении значений и увеличении С, т. е. при увеличении растворимости твердой фазы в расплаве и атомов расплава в твердой фазе (например, до значений С).

Одним из важнейших преимуществ диффузионной пайки является возможность получения соединений из тугоплавких металлов с высокой температурой распайки при температуре пайки, лежащей ниже температуры плавления паяемых материалов.

При диффузионной пайке происходит также изменение химического состава припоя в результате испарения легколетучих компонентов, снижающих температуру пайки. Так, предложено производить диффузионную пайку аустенитных сталей припоями Ni—In (61% Ni и 39% In) или припоями системы Ni—Сг—In—Ge. В припоях этого типа испаряющимся элементом является In.


Часть 1

Среда, 16 Сен 2009

Диффузионной пайкой называют вид пайки, при котором затвердевание шва происходит в процессе изотермической кристаллизации. Следует отличать диффузионную пайку от диффузионной термообработки паяных соединения с целью увеличения температуры распайки за счет диффузии элементов из шва в основной металл.

Процесс диффузионной пайки можно представить состоящим из двух стадий: в течение первой преобладает растворение твердого металла в жидком, во второй происходит собственно процесс изотермической кристаллизации, лимитируемый диффузией атомов в твердую фазу.

Особенность диффузионной пайки как самостоятельного метода заключается в том, что изотермическая кристаллизация обеспечивает получение наиболее равновесной структуры шва. Прочность и пластичность соединений увеличиваются за счет отсутствия в шве малопластичной литой структуры и продуктов неравновесной кристаллизации. Диффузионную пайку в некоторых случаях можно - проводить так, что образование интерметаллидов исключается. Для этого температуру пайки выбирают выше температуры плавления химического соединения. В тех случаях, когда это невозможно, вследствие высокой температуры плавления интерметаллидов в шве образуются и растут интерметаллидные слои, тормозящие диффузию между твердой и жидкой фазами. Если процесс пайки ведется при температуре несколько ниже температуры образования интерметаллида при достаточно малой толщине шва и соответственно слоя интерметаллида, последний вследствие неравновесного состояния прослойки может раствориться за счет диффузии в основной металл.