Технологии пайке |

Часть 7

Суббота, 12 Сен 2009

При пайке в вакууме окисная пленка на поверхности основного металла также растворяется в расплавленном припое, но медленнее, чем при пайке в среде азота. Если при пайке стали СтЗ в азоте после минутной выдержки при температуре пайки окисная пленка в шве обнаруживается в виде следов, то в вакууме, хотя припой растворяет пленку и образует металлический контакт с основным металлом, она сохраняется у его поверхности в виде отдельного слоя или сплавляется. Учитывая количество вводимых в припои флюсующих добавок и общее количество припоя, находящегося в капиллярном зазоре при пайке, можно сделать вывод, что процесс самофлюсования главным образом связан с адсорбционным понижением прочности, диспергированием окисной пленки и последующим растворением ее в расплаве припоя. Влияние флюсующих добавок и продуктов взаимодействия этих добавок на окисную пленку основного металла является вторичным. Это обстоятельство требует более серьезной постановки вопроса о чистоте применяемых припоев по окислам, поскольку только расплавы бескислородных металлов способны активно растворять в своем составе в значительном количестве окислы и, следовательно, образовывать при взаимодействии с основным металлом спаи, обладающие высокой прочностью.


Часть 6

Суббота, 12 Сен 2009

Самофлюсующие припои марок ВПр4, ПСр 72ЛМН, эвтектика медь-фосфор в нейтральных газовых средах и в вакууме резко снижают свою активность по сравнению с пайкой в среде водорода. Так, при пайке в среде водорода армко-железа и стали СтЗ самофлюсующим припоем ПСр 72ЛМН, содержащим в качестве флюсующего компонента 0,4—0,6% Li, окисная пленка переходит в расплав припоя, где равномерно распределяется в шве. При пайке же этим припоем в среде азота окисная пленка переходит в расплав припоя сравнительно крупными монолитами, процесс растворения ее протекает медленно, равномерного распределения окисной пленки в шве не достигается. Таким образом, резкое различие активности самофлюсования припоев с добавками и без них при пайке в нейтральных газовых средах сглаживается.

Газовые среды по-разному влияют на процесс растворения окисной пленки в расплаве припоя. При пайке армко-железа и стали СтЗ в азоте и в вакууме в первую очередь наблюдается отслоение окисной пленки и переход ее в расплав припоя сравнительно крупными монолитами, затем уже происходит растворение в расплаве припоя.

При пайке в среде азота ввиду отсутствия восстановления окислов перенос окисной пленки происходит в основном за счет растворения в припое, поэтому удаление протекает более медленно, в структуре шва можно видеть частицы окисной пленки как на поверхности основного металла, так и в зоне сплавления. С увеличением температуры и времени выдержки растворение усиливается.


Часть 5

Суббота, 12 Сен 2009

При пайке армкожелеза и стали СтЗ самофлюсующим припоем марки ВПр4 (система медь — марганец — никель) активно протекает процесс взаимодействия окисной пленки с содержащимися в припое В, Р, Si, Li, К, Na по второму механизму. В результате окисная пленка удаляется с поверхности основного металла и образуется легкоплавкий шлак, который при металлографическом исследовании просматривается в шве в виде каплевидных включений. Активных составляющих припоя оказалось недостаточно, чтобы связать в легкоплавкий шлак всю окисную пленку, поэтому на одной из соединяемых поверхностей видны остатки пленки, не связанные флюсующими компонентами в шлак.

При наличии восстановительной атмосферы перешедшая в расплав припоя окисная пленка, как показано выше, восстанавливается, в результате чего в шве можно наблюдать мельчайшие зерна железа. При этом с увеличением выдержки при температуре пайки в шве происходит коагуляция отдельных зерен железа, объединение их в более крупные образования. Увеличение выдержки при пайке в нейтральных средах приводит к коагуляции пленки.


Часть 4

Суббота, 12 Сен 2009

При пайке припоями, относящимися к самофлюсующим, т. е. содержащими в своем составе специальные добавки, интенсивность процесса удаления окисной пленки с основного металла, наряду с растворяющим действием основы припоя, зависит от физико-химических свойств флюсующих добавок. Такие самофлюсующие припои, как эвтектика медь-фосфор, припои марок ВПр4, ПСр 72ЛМН при одинаковых условиях пайки удаляют окисную пленку более активно, чем медь и серебро. Флюсующие добавки интенсифицируют процессы, протекающие по первому меха¬низму. Однако они могут и непосредственно вступать во взаимодействие с основным металлом и изменять механизм процесса самофлюсования. Например, при пайке припоями медь-фосфор наряду с восстановлением окисной пленки протекает реакция образования интерметаллида Fe3P. Наличие слоя интерметалл и да на поверхности отслоившейся пленки и основного металла подтверждается замером микротвердости, которая для интерметаллидных прослоек составляет 852—1030 кгс/мм2 при микротвердости основного металла 151—178 кгс/мм2. При удалении окисной пленки механической обработкой и создании условий пайки, исключающих окисление (осушенная водородная среда), образование слоя интерметаллида происходит непосредственно на границе с зоной сплавления. Слой, примыкающий к основному металлу, является диффузионным. Образование твердой и хрупкой интерметаллидной фазы не только по границе основной металл—зона сплавления, но и в шве за счет взаимодействия фосфора, содержащегося в припое с восстановленной окисной пленкой, является причиной низкой прочности соединений при пайке сталей меднофосфористыми припоями.


Часть 3

Суббота, 12 Сен 2009

Влияние основного металла на процесс самофлюсования связано с природой и строением образующейся на нем окисной пленки, со способностью ее разрушаться под действием нагрева и образовывать легкоплавкие шлаки с окислами припоя.

Данные по растворимости кислорода в металлах, входящих в состав высокотем-пературных припоев. Из таблицы видно, что кислород интенсивно растворяется расплавленной медью. При охлаждении расплава растворенный кислород переходит в окислы. При содержании 0,39% кислорода по массе образуется эвтектика медь-кислород с температурой плавления 1065° С.

Серебро, являющееся основой обширного класса серебряных припоев, по отношению к армко-железу и углеродистым сталям, так же как и медь, обладает самофлюсующими свойствами, но активность процесса самофлюсования им несколько ниже. Тем не менее в процессе пайки армко-железа и стали СтЗ серебром происходит удаление окисной пленки, отрыв ее от поверхности основного металла и сплавление в шве. Превалирующим в этом случае является третий механизм удаления окисной пленки.


Часть 2

Суббота, 12 Сен 2009

При пайке в условиях, не способствующих проявлению действия первого и второго механизмов или способствующих юс малому проявлению (пайка несамофлю-сующими припоями в нейтральных газовых средах и вакууме), ведущую роль играет адсорбционный эффект и диспергирование окисной пленки под действием расплава припоя. Определенный вклад в отслаивание окисной пленки вносят напряжения I и II рода, имеющиеся на границе основной металл — окисная пленка, а также напряжения, связанные с диффузией малорастворимых в окисной пленке атомов припоя. Упругие искажения на границе основной металл — окисная пленка и наличие дислокации несоответствия на этой границе также способствуют растворению основного металла в расплаве припоя и, таким образом, отслаиванию окисной пленки.

При пайке в восстановительной среде дополнительно к указанным механизмам накладывается восстановление окисной пленки. При пайке, например, армко-железа в водороде при температурах 1100, 1150 и 1200°С и выдержках 10, 30 и 60 с обнаружено, что с повышением температуры пайки и времени выдержки растворяющее действие припоя по отношению к окисной пленке основного металла усиливается. Даже в тех случаях, когда армко-железо перед пайкой специально окислялось, в водородной среде окисная пленка быстро удаляется даже при минимальной температуре пайки и выдержке в течение 10 с. В этой же среде на стали СтЗ растворение окисной пленки в припое происходит более медленно и легко прослеживается зависимость скорости ее удаления от температуры пайки и времени выдержки. Окисная пленка, перешедшая в расплав припоя, приобрела мелкодисперсную зернистую структуру. Исследование зерен окисной пленки на микрорентгеновском анализаторе МАР-1 показало, что в их состав входит 89% железа и 6,6% меди, что свидетельствует о том, что отдельные зерна восстановились до металла и произошло насыщение их медью.


Часть 1

Пятница, 11 Сен 2009

Для удаления окисных пленок с поверхности основного металла и припоя в процессе пайки применяют флюсы, активные газовые среды, вакуум. Однако в ряде случаев эти средства оказываются недостаточными, особенно при наличии на поверхности взаимодействующих металлов стойких пленок, содержащих окислы хрома, титана, алюминия. Поэтому для улучшения условий смачивания и формирования спая в состав припоев вводят компоненты, продукты взаимодействия которых при пайке выполняют роль флюсов. В качестве таких компонентов применяют бор, фосфор, кремний, германий, барий и щелочные металлы: литий, калий, натрий. Для этих целей могут быть использованы также и другие щелочные и щелочноземельные металлы.

Такой подход позволяет определить возможность смачивания и последующего взаимодействия По первому и второму механизмам, но не позволяет оценить интенсивность удаления окисной пленки по третьему механизму, который протекает наиболее активно и вносит существенный вклад в процесс самофлюсования.