Страница: 1/2
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИПОЕВ
Металл или сплав, выполняющий роль связки при соединении твердых металлических тел методом паяния, называется припоем. В течение нескольких тысячелетий существования процесса паяния было разработано большое количество сплавов, применяемых в качестве припоев. Многие из них с появлением новых, обладающих лучшими свойствами, были забыты, но и в настоящее время число применяемых в практике припоев весьма велико. Припои обычно делят на два класса: мягкие (главным образом на оловянной и свинцовой основах) и твердые (преимущественно на медной и серебряной основах). До тех пор, пока применялись припои лишь на свинцовооловянной и медносеребряной основах, такая классификация была вполне приемлемой. С появлением большого количества совершенно новых припоев (например, на цинковой и алюминиевой основах) принятая ранее классификация потеряла смысл. Действительно, цинковооловянные припои, например, имеют высокую твердость и относить их к мягким припоям (как это делается в настоящее время) нет оснований; вместе с тем ни по своему назначению, ни по способу применения эти припои никак не могут быть объединены в один класс с твердыми припоями на медной и серебряной основах.
Поэтому в настоящее время необходима новая, более рациональная классификация припоев.
Ввиду того, что одной из главнейших характеристик припоя, определяющей как назначение, так и способ применения его, является температура плавления, наиболее рационально разделить все припои по этому признаку на два класса: легкоплавкие, - имеющие температуру плавления ниже 400-450° (к которым относятся сплавы на оловянной, свинцовой, кадмиевой, висмутовой и цинковой основах), и тугоплавкие, - имеющие температуру плавления выше 450-500° (сюда войдут сплавы на медной, серебряной, золотой, алюминиевой, магниевой и никелевой основах). В дальнейшем мы будем придерживаться этой принятой нами классификации.
Применяемые для паяния металлы и сплавы—припои—должны обладать следующими специфическими свойствами, без которых невозможно получение надежного соединения:
1) температура плавления припоя обязательно должна быть ниже температуры плавления паяемых металлов;
2) расплавленный припой должен хорошо смачивать паяемый металл и легко растекаться по его поверхности;
3) в расплавленном состоянии припой должен обладать высокой жидкотекучестью, необходимой для хорошего заполнения шва;
4) прочность и пластичность припоя должны быть достаточно высокими;
5) в паре с паяемыми металлами припой должен быть коррозионно-устойчивым;
6) коэффициент термического расширения припоя не должен резко отличаться от коэффициента расширения металла основы;
7) припои, применяемые для паяния токопроводящих изделий, должны иметь высокую электропроводность;
8) металлы, входящие в состав припоя, не должны быть дефицитными и чрезмерно дорогими.
В результате многовекового практического отбора, в процессе которого были отброшены все сплавы, не удовлетворяющие перечисленным выше требованиям, а также благодаря многочисленным научным исследованиям, проведенным в последние десятилетия, подобраны следующие группы сплавов, применяемых в качестве припоев:
1) свинцовооловянные сплавы, как в чистом виде, так и с присадкой сурьмы, кадмия, серебра и др.;
2) сплавы на цинковой основе с алюминием, оловом и медью;
3) сплавы на медной основе с цинком, оловом, никелем, марганцем, фосфором и серебрим;
4) сплавы на серебряной основе с медью, цинком, оловом, кадмием, марганцем, фосфором и никелем;
5) сплавы на алюминиевой основе с кремнием и медью, и некоторые другие.
РОЛЬ ФЛЮСА ПРИ ПАЯНИИ
По вопросу о роли флюса в процессе паяния (так же как и при лужении) до сего времени еще не создано единого представления. По мнению одних исследователей роль флюса сводится к очистке поверхности твердого металла; другие считают, что флюс прежде всего уменьшает поверхностное натяжение расплавленного металла; третьи отмечают главным образом процесс высаживания на поверхности твердого металла металлических ионов, как имеющихся в самом флюсе, так и образующихся за счет растворения припоя во флюсе. Многочисленные и разносторонние опыты показывают, что свести механизм действия флюса к какому-либо одному фактору, по-видимому, невозможно. Более правильно считать этот механизм комплексным, включающим в себя целый ряд протекающих параллельно взаимозависимых процессов.
Условия смачивания твердого металла припоем. Для получения качественной пайки необходимо прежде всего, чтобы расплавленный припой хорошо смачивал поверхность паяемого металла. Качество смачивания зависит от чистоты смачиваемой поверхности, от наличия или отсутствия на ней окисных пленок и от характера физико-химического взаимодействия между припоем и твердым металлом. Там же было показано, что коэффициент смачивания определяется соотношением величин трех сил поверхностного натяжения: твердого металла на границе с газовой средой (
), жидкого припоя на границе с газом (
) и твердого металла на границе с расплавленным припоем (
). При достижении равновесия между этими тремя силами устанавливается определенный равновесный краевой угол смачивания (
), характеризующий смачиваемость данного твердого металла расплавленным припоем. Исследования показывают, что условия равновесия этих трех сил могут быть кардинальным образом изменены в нужном нам направлении путем замены в этой системе газовой среды какой-либо жидкой средой, изменяющей величины участвующих в равновесии сил поверхностных натяжений. Такой жидкой средой в практике является флюс.
Реферат опубликован: 20/01/2008