Композиционные припои имеют гетерофазную структуру псевдосплава и состоят из наполнителя и матрицы

Кремний в качестве флюсующего компонента вводится в припои на основе меди, никеля, марганца, кобальта, серебра, золота в отдельных случаях до 5 – 10 %. При высокотемпературной пайке кремний является активным восстановителем. Образующиеся при этом окислы кремния взаимодействуют с оксидной пленкой с образованием аморфных сплавов типа стекол. Наряду с удалением оксидной пленки образующийся в процессе взаимодействия шлак защищает расплав припоя и поверхность основного металла от окисления.

Самофлюсование припоев, содержащих фосфор, связано с активностью его к кислороду, а также с образованием в процессе пайки между оксидами паяемого металла и соединениями фосфора легкоплавких шлаков.

Из щелочных металлов в качестве флюсующего компонента наибольшее распространение имеет литий, этот элемент вводится в припои на основе серебра, меди и никеля. Лития в припои имеет высокое химическое сродство к кислороду, азоту, водороду и сере, растворяется в расплавах серебра, меди, палладия, алюминия, цинка, кадмия. С серебром и палладием литий образует твердые растворы.

Небольшие добавки лития в припои являются поверхностно – активными, способствуют снижению краевого угла смачивания при растекании и снижение межфазной энергии в системе паяемый металл – расплав припоя. На воздухе литий легко окисляется, образуя оксид состава Li₂O с температурой плавления 1427 ^ОС и перекись лития состава Li₂O₂ с температурой плавления 425 ^ОС.

Механизм самофлюсования припоями, содержащими литий, объясняется его химической активностью к кислороду и способностью гидроокиси лития, которая в интервале 450 – 925 ^ОС находится в жидком состоянии, растворять многие окислы металлов.

Композиционные припои используют для обеспечения установленных техническими требованиями прочностных и физико-химических свойств паяных соединений, а также при сборке деталей с неравномерным или некапиллярным зазором.

Наполнитель композиционного припоя в виде порошка, сетки, волокон образует разветвленный капилляр,удерживающий основную часть жидкой фазы, которой является расплав припоя (матрица).

Наполнитель обеспечивает основные физико–механические характеристики паяных соединений, в частности их прочность. Матрица может вводиться в припой в виде порошков или покрытия, которое наносят на паяемые поверхности. Основное требование к матрице сводится к обеспечению качественного смачивания наполнителя и поверхности паяемого материала. Матрица должна быть инертна к наполнителю, иметь достаточный уровень пластичности и вязкости; не образовывать хрупких соединений при взаимодействии с паяемыми материалами; иметь более низкий модуль упругости по - сравнению с наполнителем и температуру плавления, превышающую температуру работы изделия.

По способу введения в зазор композиционные припои подразделяются на четыре вида:

- применяются в виде многослойных покрытий;

- используется в виде фасонных или простых профилей – фольг, лент, втулок, получаемых методами порошковой или волокнистой металлургии в сочетании с обработкой давлением (прокатка, штамповка после пропитки матрицей порошков или волокон);

- методами нанесения покрытий на профили;

- применяются в виде смеси порошков или паст, которые вводят в зазор непосредственно перед пайкой;

-комбинированные способы – сочетание приведенных выше способов.

Композиционная структура в шве может быть получена за счет применения композиционного припоя; за счет диспергирования паяемых материалов или в процессе диффузионной пайки; при образовании твердого раствора.

В настоящее время определены следующие способы применения композиционных припоев и получения композиционной структуры паяемых швов:

1) при применении припоя, сохраняющего композиционную структуру в шве после пайки. Обычно методами волокнистой металлургии получают губчато-образную сетку, состоящую из стальных волокон диаметром 0,13 мм и более (длина волокна в 20 раз больше диаметра), сетку спекают и пропитывают расплавом припоя и прокатывают до нужной толщины δ=0,05мм и более. Объемная доля волокна больше 10 – 20 %.

Полученную ленту припоя укладывают на соединяемые поверхности, которые собирают с зазором или без зазора и производят пайку. В качестве припоя используют сплавы 70 % Pb + 30 % Sn. Сетку волокна можно помещать в зазор а > 1мм, с последующей операцией частичного спекания, или без нее. Припой (матрица) укладывается около зазора и в процессе пайки пропитывает пористый материал.

Подобным образом производят пайку с использованием смеси порошков.