Особенностью физико-химического взаимодействия паяемого металла и расплава припоя является резкое увеличение работы адгезии в определенном диапазоне температур

Адгезионное взаимодействие, обусловленное физико-химическими процессами, которые протекают в зоне контакта твердый материал - расплав припоя, называется физико-химическим взаимодействием.

Растекание расплавленного припоя определяется многими факторами, среди которых наибольшее влияние имеет характер взаимодействия в контакте паяемый металл - припой, вязкость и текучесть расплава припоя.

Вязкость расплавленных припоев в значительной мере зависит от условий пайки и характера флюсовання. В особенности резкое изменение вязкости происходит при пайке в окислительной атмосфере. Вместе с условиями флюсовання и температурой пайки, вязкость припоев зависит от сил взаимодействия между компонентами расплава и атомным строением расплава. Увеличение количества прочных связей ведет к росту вязкости, слабые связи вызовут уменьшение вязкости припоя.

Например, наибольшее растекание по поверхности стали Ст3 имеет припой системы олово-свинец эвтектического состава, а по поверхности меди – припой этой системы при доэвтектическом содержании олова. С повышением температуры нагрева при пайке площадь растекания чистого олова приблизительно остается постоянной, а растекание сплавов олово-свинец эвтектического состава возрастает, если перегрев не превышает 40-50⁰С. Дальнейший перегрев сплава вызовет уменьшения растекания, которое связано с увеличением физико-химического взаимодействия между припоем, флюсом, паяемым металлом и газовой средой при пайке.

Итак, при растекании расплава припоя при контакте с поверхностью паяемого металла могут проходить физико-химические процессы:химическая эрозия; адсорбционное снижение прочности в зоне спая как следствие снижения свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз: паяемый металл - расплав припоя; растворение паяемого материала в расплаве припоя; диффузия в объем твердого металла, а также по границам зерен и дефектам структуры металла; химическое взаимодействие контактирующих пар.

Физико-химическое взаимодействие обусловлено разными причинами, к числу которых можно отнести возникновения химической связи между расплавом и поверхностью паяемого металла. В результате физико-химического взаимодействия проходит неравновесная адгезия, то есть величины _рг и g_тр после нарушения адгезионного взаимодействия не равняются тем значением, которые были до возникновения этого взаимодействия. Физико-химическое взаимодействие происходит с большой скоростью. Время уменьшения краевого угла q от 180⁰ до 60-20⁰ равняется приблизительно 10^-3 - 10^-2с. Таким образом, высокие скорости физико-химического взаимодействия дают возможность применять уравнение Юнга для неравновесных условий, если пренебречь теми процессами, которые проходят медленно и не влияют на неравновесную адгезию (диффузными процессами).

Поверхностное натяжение расплавов изменяется при изменении температуры. Но поверхностное натяжение расплавов металлов не характеризует однозначно их возможность растекаться по поверхности паяемого металла. Процесс смачивания поверхности паяемого металла расплавом припоя зависит от соотношения их физико-химических свойств, в частности от запаса свободной поверхностной энергии паяемого металла.