Технологическая характеристика припоев для пайки
Лекция 8
Анализ равновесных диаграмм состояния позволяет определить основные направления выбора систем легирования для создания припоев, обеспечивающих совместимость с паяемым металлом и возможность бездефектной пайки.
Технологические характеристики припоев определяются в зависимости от природы паяемого материала и условий пайки. Температура автономного плавления припоя должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов. Расплавленный припой в присутствии защитной среды, флюса или вакуума должен смачивать паяемую поверхность и растекаться по ней, обеспечивать необходимые прочностные характеристики, пластичность, герметичность, не образовывать с паяемым металлом коррозионно - активной пары. Коэффициенты термического расширения припоя и паяемого материала не должны резко отличаться. Кроме того, припои должны обладать специальными свойствами (теплопроводностью, электропроводностью), необходимыми для работы паяных соединений.
|
|
По содержанию основного компонента припои разделяются на медные, медноцинковые, галлиевые, индиевые, висмутовые, оловянные, оловянно-свинцовые, кадмиевые, свинцовые, цинковые, алюминиевые, германиевые, магниевые, серебряные, кобальтовые, никелевые, марганцевые, золотые, палладиевые, платиновые, титановые, железные, циркониевые, ниобиевые, молибденовые, гафниевые.
По температуре автономного плавления припои разделяются на особолегкоплавкие (Тпл £ 145 0С), легкоплавкие (Тпл =145 0С ¸4500С), среднеплавкие (Тпл =450 0С ¸11000С), высокоплавкие (Тпл =1100 0С ¸18500С), тугоплавкие (Тпл ³18500С).
К самым легкоплавким сплавам относится эвтектика ртуть-висмут, содержащая 0,1% висмута, с температурой плавления -38,870С. Однако сплавы с температурой плавления ниже нуля в качестве припоев не применяются.
Температуру плавления от 3 до 27,30С имеют сплавы на основе галлия, которые используются в качестве припоев.
Температуру полного расплавления от 46,7 до 1440С имеют висмутовые припои; например эвтектику с температурой плавления 46,70С имеет сплав состава 44,3%Bi - 5,3%Cd - 22,6%Pb - 8,3%Sn - 19,5%Zn, эвтектику с температурой плавления 1440С имеет сплав состава 60%Bi-40%Cd.
Индиевые припои имеют наименьшую температуру плавления 900С (эвтектика 44,2%In - 2%Cd - 41,4%Sn - 0,8%Zn). Двойной сплав 98%In-2%Zn плавится при температуре 1410С.
Эвтектические сплавы с температурой плавления в интервале 145-1830С - это сплавы системы Cd (18-32%) - Pb (32-66%) - Sn (2-67%) - Ti (5-43%).
К припоям с температурой плавления 400-6000С относятся припои на основе магния и алюминия. Они применяются только для пайки соответствующих сплавов.
|
|
Ряд сплавов на основе серебра (например системы 60-70%Ag -20%Cu-10-20%Sb-2%P) имеет температуру плавления 480-5200С; они могут быть использованы только для пайки слабонагруженных медных изделий.
Температуру плавления в интервале 422-5000С имеют сплавы на основе алюминия с германием и кремнием состава 60-64%Al - 31-36%Cu -3-5%Si.
По способности к флюсованию припои подразделяются на флюсуемые и самофлюсующие. Припои, которые можно применять без флюса, называются самофлюсующими. В состав таких припоев вводят элементы-раскислители, восстанавливающие окислы на поверхности паяемого металла – фосфор, бор, литий. В процессе пайки самофлюсующими припоями образующиеся окислы оказывают защитное действие и препятствуют приниканию кислорода к месту пайки.
В самофлюсующие припои на основе меди или серебра вводят более 1% фосфора (до 7%Р). В припои на основе меди и серебра вводят 0,1-1,3% лития. Припои, содержащие литий, хорошо растекаются по паяемой поверхности, для предупреждения окисления лития в процессе пайки в состав припоя вводят небольшие количества никеля и цинка. Припои, содержащие значительные количества лития и бора, применяют для пайки сталей без флюса; припои с небольшим количеством лития и бора могут применяться для пайки стали только в инертной среде.
При пайке самофлюсующими припоями рекомендуется проводить быстрый нагрев во избежание выгорания лития и фосфора; чаще всего используют индукционный нагрев либо нагрев методом электрического сопротивления.
Медные припои. Медь (марок М0, М1, М2) и сплавы на ее основе используют для пайки изделий из углеродистых и многих легированных сталей, никеля и его сплавов.
Соединения, паяные медью, имеют высокую коррозионную стойкость и выдерживают высокие механические нагрузки. Пайку медью выполняют при индукционном нагреве или в печах с защитной атмосферой. Для пайки обычно применяют техническую медь в виде проволоки, фольги, лент и порошка; температура пайки Т п =1150-12000С.
Чистая медь наиболее часто используется при пайке в вакууме, поскольку обладает низкой упругостью пара.
При пайке кислородосодержащей медью в окислительной среде следует опасаться появления пор и кристаллизационных трещин вследствие образования эвтектики CuО - Cu2О.