ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация спаев из "Физико-химические процессы при пайке" В зависимости от соотношения физико-химических свойств основного металла и припоя, а также режима и условий пайки, пере.ходный слой (спай) между ними может иметь различное строение. [c.22] Если принять, что взаимодействуют чистые металлы и в процессе флюсования пленки с неметаллической связью с основного металла и расплава припоя удалены, то в зависимости от соотношения свойств основного металла и припоя, а также режима пайки возможны спаи бездиффузионный , растворно-диффу-3 ионный, контактно-реакционный, диспергированный. [c.22] С увеличением температуры пайки или времени выдержки бездиффузионный снай превращается в раствор-по-дпффузионный. [c.23] Смачивание основного металла расплавленным припоем создает условия для развития растворно-диффузионных процессов по границе взаимодействия. Поскольку в контакте основной металл — припой реакции идут в гетерогенной среде между металлами, находящимися в различных агрегатных-состояниях, то развитие их связано не только с химическими превращениями, но и с переносом веществ из глубины фаз к поверхности, а также с удалением продуктов взаимодействия из зоны реакции. Кинетика этих реакций связана с диффузией. Скорость процесса взаимодействия между основным металлом и расплавленным припоем зависит от интенсивности переноса входящих в их состав компонентов в зону спая, скоростей взаимодействия и удаления продуктов взаимодействия. Время формирования спая определяется минимальной скоростью указанных стадий процесса. [c.23] возникающий в условиях протекания растворно-диффузионных процессов в зоне контакта твердого металла и жидкой фазы, называется растворно-диффузионным. В зависимости от природы основного металла и припоя растворно-диффузионный спай может быть образован металлами с неограниченной растворимостью, с ограниченной растворимостью, дающими эвтектические смеси и химические соединения. [c.23] В зависимости от характера и продолжительности взаимодействия на межфазной границе строение спая может быть различным. Если припой не насыщается основным металлом до состава, соответствующего ликвидусу равновесной диаграммы состояния при температуре пайки, то изотермическая кристаллизация в шве не происходит и спай представляет собой кристаллические образования на межфазной границе, возникающие в результате выделения избыточного компонента при охлаждении и последующей диффузии в твердой фазе. [c.24] С момента достижения в шве равновесного состава жидкой фазы начинается изотермическая кристаллизация на подложку и формирование диффузионной зоны. Переходный слой (спай) в этом случае содержит еще слой изотермической кристаллизации. [c.24] При длительных выдержках при температуре пайки изотермическая кристаллизация может пройти во всем объеме зоны сплавления (диффузионная пайка). [c.24] Если взаимодействующие металлы дают ограниченные твердые растворы с эвтектикой или не обладают растворимостью в твердом состоянии, то пайка при температуре Гк.п.тш приводит К образованию в шве сплава эвтектического состава. [c.25] В системах с ограниченной растворимостью, если контактно-реакционная пайка производится при температурах выше эвтектической, то прекращение нагрева ведет к выделению избыточного компонента в виде твердого раствора на поверхность взаимодействующих металлов. [c.25] При отсутствии растворимости взаимодействующих металлов в твердом состоянии контактно-реакционная пайка при температурах выше эвтектической приводит к образованию прикристаллизованных слоев в результате выделения из расплав-а при затвердевании основного металла. [c.25] В системах с неограниченной растворимостью в твердом состоянии независимо от температуры пайки в шве образуются непрерывные твердые растворы. Исходя из условий взаимодействия в шве, контактно-реакционный спай во всех случаях состоит из диффузионной зоны и слоя кристаллических образований на межфазной границе. При образовании контактно-реакционного спая изотермическая кристаллизация происходить не может, что является особенностью этого вида спаев. [c.25] В процессе пайки расплавленные припои, смачивая твердый основной металл, оказывают на него адсорбционное воздействие. [c.25] Как видно из табл. 2, пайка медью протекает при обычном перегреве для марганца, серебра и олова требуется значительный перегрев. По характеру частиц вольфрама в зоне сплавления можно судить о том, что в данном случае при пайке происходит не истинное растворение основного металла в припоях, а диспергирование на частицы коллоидных размеров в результате сильного снижения свободной поверхностной энергии под действием расплава припоя (рис. 5). Припои, являясь поверхностно-активными, способствуют измельчению зерен вольфрама. [c.26] При длительных выдержках соединительный зазор перекрывается дисперсными частицами. В результате в зоне паяного соединения возникает непрерывная структурная связь. [c.27] Взаимодействие металлов на границе фаз. Взаимодействие между основным металлом и расплавленным припоем при температуре пайки представляет сложный процесс. Большие отклонения от идеальной схемы и сложность определения термодинамических свойств взаимодействующих компонентов затрудняют применение термодинамических закономерностей для расчета условий фазового равновесия. Поэтому исследование процессов взаимодействия твердых и жидких металлов ведется обычно экспериментально. [c.27] Соотношение компонентов в жидкой и твердой фазах определяется коэффициентом распределения . [c.29] С момента достижения равновесного состава жидкой и твердой фаз в шве начинается изотермическая кристаллизация. [c.29] Поскольку система основной металл — расплавленный припой неравновесна, то с увеличением выдержки при температуре пайки равновесие сдвигается в сторону получения во всем объеме зоны сплавления состава, соответствующего насыщенному твердому раствору (точка Д). В результате диффузионный массоперенос на границе фаз приведет к дальнейшему обогащению зоны сплавления основным металлом и соответственно основного металла припоем. Кинетика этого процесса после достижения равновесного состава жидкой и твердой фаз определяется соотношением скоростей диффузии припоя в основной металл и основного металла в зону сплавления. При определенном пересыщении жидкости происходит выделение из нее твердого раствора. Диффузия припоя в твердую фазу снова вызывает пересыщение и последующее выделение из жидкости твердого раствора до тех пор, пока в зоне сплавления не останется жидкой фазы и не произойдет полная изотермическая кристаллизация. В результате, в момент завершения кристаллизации, состав центральной части зоны сплавления соответствует солидусу равновесной диаграммы состояния (точка О). Первоначально же выделявшийся на подложку твердый раствор вследствие диффузии в твердой фазе обедняется припоем, концентрация которого понижается от равновесной, соответствующей солидусу (точка В) до нуля на границе диффузионной зоны с основным металлом исходной концентрации. [c.30] Дальнейшая выдержка при температуре пайки /р д приведет к диффузионному выравниванию состава образовавшихся в шве сплавов и приближению их к составу основного металла. [c.30] Вернуться к основной статье