Проникание компонентов припоя в основной металл называют миграцией, отображая этим термином процессы одновременного протекание диффузии и растворения

Растворение– процесс образования гомогенных однофазных систем, состоящих из двух или большего числа компонентов. Содержание компонента в растворе может изменяться, это отличает раствор от химических соединений постоянного состава, в которых компоненты входят в строго определенных количественных отношениях.

Процесс растворения при пайке может проходить при статических условиях взаимодействия, которые характеризуются тем, что припой предварительно внесен в зазор и расплав припоя не перемещается относительно твердого металла. Возможны также динамические условия взаимодействия, при которых припой после расплавления перемещается (течет) по зазору. Как в первому, так и во второму случаях изменяется состав твердой и жидкой фаз и между ними образуется поверхность раздела. Различие состоит лишь в том, что при динамических условиях взаимодействия в контакт с паяемым металлом, еще не смоченным припоем, вступает расплав припоя, который уже взаимодействовал с ним, поэтому в направления от входной галтели к выходной снижается интенсивность процесса растворения. При анализе процессов растворения выделяют стадию образования приграничного слоя и стадию диффузии из приграничного слоя в область конвективных потоков (рис. 13).

пограничный слой пограничный слой

медленная стадия процесса;

быстрая стадия процесса

Рис. 13. Схема, иллюстрирующая процесс растворения при пайке.

На первой стадии процесса растворения проходит разрыв связей атомов в кристаллической решетке твердого паяемого металла и образования новых связей с атомами жидкого металла и другими атомами, которые находятся в расплаве. Эта первая стадия протекает в приграничном слое жидкого металла.

Далее проходит вторая стадия – диффузия растворенных атомов паяемого металла в объем расплава припоя сквозь пограничный слой жидкого металла. Скорость прохождения процесса растворения ограничивается либо скоростью перехода атомов в приграничный слой (первой стадией), либо скоростью диффузии в жидком металле (второй стадией) в зависимости от того, которая из скоростей меньше. Кинетика процесса растворения паяемого металла в расплаве припоя определяется физико-химическими характеристиками контактирующих материалов и технологическими факторами – длительностью процесса пайки, количеством жидкой фазы, площадью контакта, величиной зазора.

Кинетическое уравнение процесса растворения записывается так:

где t – время; w_T – вероятность перехода атомов паяемого металла в пограничный слой; ρ – поверхностная плотность паяемого металла, или число атомов на единице площади поверхности; S – площадь контакта паяемого металла и припоя; V – скорость кристаллизации; ‑ толщина пограничного слоя; С – концентрация жидкого металлического раствора.

Сомножитель показателя экспоненты, которая называется константой скорости растворения, для первой стадии равняется , для второй стадии константа скорости растворения определяется как .