ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности кристаллизации при пайке из "Физико-химические процессы при пайке" Характер и особенности кристаллизации при пайке связаны прежде всего со спецификой образования паяных соединений в результате затвердевания тонкой прослойки расплавленного металла, находящейся в зазоре, образуемом поверхностями соединяемых деталей. [c.250] Взаимодействие на границе фаз. Физико-химические процессы при пайке протекают в зазорах порядка 0,05— 0,3 мм, поэтому количество жидкого металла, находящегося в шве, весьма незначительно. Это приводит к тому, что при температуре пайки получают большое развитие процессы взаимодействия основного металла и расплавленного припоя, в результате чего припой, особенно при высокотемпературной пайке, интенсивно легируется компонентами основного металла. Этот процесс усиливается вследствие удаления с основного металла окисной пленки при флюсовании и возникновения в результате этого непосредственного металлического контакта с припоем. [c.251] В случае образования диспергированного спая, когда основной металл и припой не дают сплавов, и, следовательно, невозможно истинное растворение основного металла в расплаве припоя, насыщение припоя основным металлом происходит за счет диспергирования основного металла в результате сильного снижения свободной поверхностной энергии на границе твердый металл — расплав. Так, в системах Ре — А , Ш — 5п, — Мп и других при применении легкоплавких металлов указанных пар в качестве припоев происходит интенсивное насыщение припоя дисперсными частицами основного металла, приводящее к изменению условий кристаллизации [1]. [c.251] Исходный состав припоя в процессе пайки может меняться не только вследствие растворения в нем основного металла, но и в результате избирательной диффузии компонентов припоя в основной металл, испарения наиболее летучих компонентов припоя, окисления и удаления в шлак за счет газовой фазы или окислов основного металла. Повышение температуры затвердевания припоя как вследствие диффузии его компонентов в основной металл и растворения в нем основного металла, так и в результате испарения отдельных компонентов, возможно лишь при наличии иа диаграмме состояния соответствующих систем области твердых растворов. [c.251] Кристаллизацию при пайке необходимо рассматривать одновременно с процессами, происходящими на границе основной металл — расплав припоя, так как от них зависит температура затвердевания металла зоны сплавления, количество жидкой фазы, ее однородность, наличие в ней зародышей кристаллов, степень ликвации при затвердевании и т. д. Направленный теплоотвод и наличие твердой поверхности, во многих случаях изоморфной с затвердевающим расплавом, часто делают процессы, происходящие на границе основной металл — зона сплавления, основными в процессе кристаллизации. Кристаллизацию в отдельных случаях, например, при диффузионной пайке, следует рассматривать не в обычном понимании, а как направленное заращивание соединительного зазора. [c.252] Характер кристаллизации меняется, если на границе основной металл — расплав припоя образуются интерметаллические соединения в результате непосредственного взаимодействия твердого металла с припоем или в процессе кристаллизации интерметаллидной фазы из расплава. Образовавшаяся прослойка интерметаллида имеет свою собственную кристаллическую структуру, отличающуюся от структуры припоя. Поэтому кристаллизация металла зоны сплавления в этом случае происходит на поверхности не изоморфной, что приводит к снижению прочности спая. [c.252] Кристаллизация в шве может происходить как путем образования новых зерен, так и путем достройки отдельных зерен основного металла. При образовании на поверхности основного металла новых зерен граница разнородных кристаллов более широкая, что позволяет предполагать образование в ней промежуточных сплавов. [c.252] Достройка отдельных зерен основного металла может происходить не только когда основной металл и припой изоморфны, но и при резких различиях их свойств. [c.252] При пайке железа медью (несмотря на то что металлографическая картина эпитаксии осложнена наличием полиморфного превращения в л-селезе) рентгеновским методом установлено, что отдельные зерна железа находятся в определенном ориентащюнном соотношении с соответствующими зернами меди. Более четко эпитаксию меди можно наблюдать при пайке углеродистой стали. В этом случае границы бывших аустенитных зерен, обозначенные выделениями феррита в доэвтектоидной стали и сеткой цементита в заэвтектоидной, совпадают с границами зерен меди. [c.256] При ориентированной кристаллизации параметры решетки кристаллизующегося металла могут как уменьшаться, так и увеличиваться, приближаясь возможно точно к параметрам кристаллической решетки основного металла, что в той или иной степени создает направленность в кристаллизации металла зоны сплавления. [c.256] При наличии на поверхности основного металла окисной пленки ориентирующее воздействие основного металла на расплав припоя практически не проявляется. Однако следует иметь в виду, что на структуру расплава влияет не только периодическое силовое поле поверхности подложки, но и электронная структура пленки. Наличие на подложке тонкой поверхностно-активной жировой пленки может привести к полной потере ориентирующего действия, в то время как более толстые слои менее активной пленки могут не препятствовать процессу эпитаксии. [c.256] Наряду с эпитаксией образующаяся в шве структура может иметь ориентировку зерен, связанную с возникновением определенным образом ориентированных зародышей или с ростом кристаллов в определенных кристаллографических направлениях. [c.256] Из внутрикристаллических типов ликвации наиболее известна дендритная, когда состав оси дендрита резко отличается от состава его межосных прослоек. [c.258] Ликвация при пайке отличается от ликвации, например, при сварке и литье тем, что она связана с неравномерным плавлением припоя (при применении многокомпонентных припоев), активным взаимодействием припоя с основным металлом, разделительной диффузией при кристаллизации, поверхностными явлениями и т. д. Расплавленный припой неравномерно взаимодействует с основным металлом по поверхности контакта. Это объясняется неодновременным расплавлением припоя. Эвтектическая составляющая его плавится в первую очередь и растекается по основному металлу. Дальнейший нагрев ведет к расплавлению новых порций припоя, обогащенных тугоплавкими компонентами, сплав же, наиболее близкий по составу к эвтектике, постоянно располагается по периферии, вызывая в отдельных случаях значительную эрозию основного металла. С другой стороны. [c.258] По ширине зазора распределение меди при пайке никеля также неравномерно. Наиболее высокое содержание меди в центре шва, наиболее низкое — по границам с основным металлом. Рассмотренный случай зональной ликвации при пайке никеля медью, когда основной металл и припой образуют непрерывный ряд твердых растворов, является наиболее простым. Если взаимодействие основного металла с припоем в процессе пайки приводит к образованию ограниченных твердых растворов, интерметаллических соединений, эвтектических смесей, ликвация носит более сложный характер. [c.259] Как видно из экспериментальной кривой, начиная с определенной величины зазора разрушение стыковых паяных соединений происходит по основному металлу. [c.262] Вернуться к основной статье