Технологии пайке |

Часть 4

Вторник, 08 Сен 2009

В тех случаях, когда продолжительная выдержка не приводит к ухудшению прочностных характеристик спая, время контактирования основного материала с расплавом припоя может быть увеличено.

Поскольку процесс пайки осуществляется при температурах, превышающих точку плавления припоя, а при этом расплавленный металл зоны сплавления характеризуется ближним порядком, то атомы жидкости, попадая в сферу действия атомов решеток кристаллов основного материала, распределяются на его поверхности в определенном кристаллографическом порядке. В результате на межфазной границе образуется слой, который осуществляет связь, с одной стороны, твердого материала, с другой стороны, расплава. Нагрев в процессе пайки усиливает подвижность атомов, между которыми легче достигается контакт, а диффузионный обмен между атомами твердого и жидкого веществ приводит к упрочнению образовавшихся связей. Последующая кристаллизация зоны сплавления фиксирует процессы взаимодействия на том или ином уровне их развития и приводит к образованию паяного соединения.


Часть 3

Вторник, 08 Сен 2009

На начальной стадии взаимодействия образование общей границы твердого и жидкого материалов при пайке связано со стремлением системы снизить межфазную энергию.

В процессе смачивания две свободные поверхности заменяются одной границей фаз между твердым паяемым материалом и расплавом припоя с более низкой свободной поверхностной энергией системы. На этой стадии образования спая основную роль играют квантовые процессы. Образовавшиеся первоначально в отдельных местах на межфазной границе связи очень быстро распространяются по всей площади контакта основной материал — расплав припоя.

Поскольку при пайке происходит смачивание основного металла и возникает ориентационное соответствие частиц твердого материала и расплава, то необходимость благоприятной ориентации можно не учитывать.

В зависимости от изменения температуры или других параметров процесса пайки условия взаимодействия в контакте основной материал — припой меняются, что, в свою очередь, меняет условия равновесия в зоне реакции. При этом переход атомной системы основной материал — припой в равновесие в соответствии с новыми условиями осуществляется не мгновенно, а за некоторый конечный промежуток времени. Это запаздывание атомной системы характеризуют или временем запаздывания (ретардации) или, если рассматривать обратный переход системы в первоначальное состояние, временем релаксации, под которым понимают промежуток времени, необходимый для ослабления вызванного возмущения до некоторой определенной величины после устранения внешнего воздействия. При пайке иногда необходимо получить соединение с определенными свойствами. В этом случае при образовании спая период релаксации межфазной энергии необходимо учитывать.


Часть 2

Вторник, 08 Сен 2009

Образующееся при пайке соединение по своему строению и составу неоднородно и включает литую прослойку (шов) и диффузионные зоны.

Шов — неоднородная по составу и строению прослойка между соединяемыми деталями, которая образуется в результате взаимодействия жидкого припоя с основным материалом и последующей кристаллизации.

Связь между литой прослойкой (швом) и основным металлом возникает в результате образования спаев.

Спай — переходный слой на границе основной материал — зона сплавления, образующийся в процессе пайки в результате взаимодействия на межфазной границе и обеспечивающий связь между основным материалом и литой прослойкой (швом).

Диффузионная зона — граничащий со швом слой основного материала с измененным химическим составом и микроструктурой, образовавшийся в результате диффузии компонентов припоя и паяемого материала.

Для образования спая, т. е. возникновения металлической или неметаллической связи в контакте основной материал — припой, требуется:

активация поверхности основного материала и припоя;

химическая реакция между основным материалом и расплавом припоя; кристаллизация жидкости, заполняющей зазор между соединяемыми пайкой материалами.


Часть 1

Вторник, 08 Сен 2009

Исходя из физико-химической природы пайку в общем случае можно определить как процесс соединения материалов в твердом состоянии с нагревом до температур ниже их точек плавления путем введения в зазор и кристаллизации взаимодействующей с ними жидкой металлической или неметаллической прослойки.

Из определения следует:

пайка осуществляется с применением нагрева до температур ниже точек плавления соединяемых материалов;

процесс пайки во всех случаях связан с введением в зазор между соединяемыми материалами жидкой металлической или неметаллической прослойки, являющейся припоем;

соединение образуется в результате реакции в зоне контакта паяемый материал — расплав припоя;

завершающей стадией пайки во всех случаях является кристаллизация жидкой фазы, находящейся между соединяемыми пайкой поверхностями твердых тел.

При рассмотрении этих признаков можно убедиться, что основное содержание процесса пайки есть физико-химическое взаимодействие (реакция) на границе твердого и жидкого материалов, результатом которого является возникновение после кристаллизации жидкости, находящейся в зазоре, неразъемного при комнатной температуре соединения. Пайкой можно соединять металлы и неметаллические материалы в любых сочетаниях, применяя в качестве припоев также металлы и неметаллы.