Процессы паяния металлов

Паянием называется процесс соединения твердых металлических тел при помощи промежуточного металла или сплава в расплавленном состоянии с последующей его кристаллизацией.

Сплав, применяющийся для соединения металлических деталей при паянии, называется припоем. Как видно из самого определения, припой должен обладать более низкой температурой плавления по сравнению с паяемым металлом.

По первому впечатлению процесс паяния весьма прост, однако получение надежного прочного шва представляет собой сложную задачу. Наблюдающийся при паянии комплекс физико-химических процессов сложен и многообразен.

В первом приближении процесс образования паяного шва можно разделить на следующие стадии:

1) прогрев металла паяемого шва до температуры, близкой к температуре плавления припоя;

2) расплавление припоя;

3) растекание жидкого припоя по поверхности твердого металла и заполнение паяемого шва;

4) растворение основного металла у шва в жидком припое и взаимная диффузия металлов;

5) охлаждение и кристаллизация припоя в паяном шве.

Практически перечисленные стадии паяния перекрывают друг друга и сопровождаются, кроме того, рядом других вспомогательных процессов. Для того чтобы паяемый шов был заполнен припоем, необходимо прежде всего расплавить его. Но этого мало, если мы каким-либо образом нанесем расплавленный припой на поверхность холодного шва, то этот припой быстро закристаллизуется и никакой связи его с металлом основы при этом не произойдет. Поэтому при пайке шов должен быть обязательно прогрет до температуры начала плавления припоя (температуры солидуса).

Прогреву можно подвергать не весь подлежащий пайке узел, а лишь поверхность шва; однако ввиду того, что металлы, как правило, обладают высокой теплопроводностью, осуществить такой местный нагрев обычно довольно трудно, а иногда, например для массивных деталей из высокотеплопроводной меди, вообще невозможно. Одновременно с прогревом паяного шва обычно происходит и расплавление припоя.

После прогрева шва и расплавления припоя, последний, должен растечься по поверхности паяемого металла, а это возможно лишь в том случае, если расплавленный припой хорошо смачивает поверхность твердого металла.