Различных групп

Ввиду резкого различия применяемых при пайке флюсов по составу химизм их действия в процессе флюсования разнообразен. Теория флюсования применительно к пайке почти не разработана. Отдельные гипотезы, базирующиеся на ограниченном экспериментальном материале, лишь приближенно отражают действительную картину протекающих при флюсовании процессов. Согласно существующим представлениям, механизм взаимодействия активных компонентов флюсов в процессе пайки сводят, обычно, к трем основным схемам:

1. Химическое взаимодействие между активным флюсующим веществом и окисной пленки, в результате чего последняя связывается в соединения, растворимые во флюсе, и образует сравнительно легкоплавкий шлак.

2. Химическое взаимодействие между активным флюсующим веществом и металлом, в результате чего происходит разрушение и постепенный отрыв оксидной пленки от основного металла с переводом ее в шлак.

3. Растворение оксидной пленки основного металла и припоя во флюсе.

В условиях флюсовой пайки все три схемы действия флюса могут проявляться одновременно.

Процесс флюсования при пайке схематично, протекает в следующей технологической последовательности. При нагреве основного металла происходит постепенное разрушение имеющейся на его поверхности оксидной пленки в результате удаления кристаллизационной воды и разложения нестойких соединений. Оксидные пленки при этом несколько разрыхляется. После расплавления флюса происходит смачивание им окисленной поверхности основного металла. При этом создаются условия для взаимодействия активных компонентов флюсов с поверхностью основного металла и припоя. Наиболее легко смачивают поверхность окисленного металла органические жидкости, что объясняется их низким поверхностным натяжением.

С повышением температуры пайки поверхностное натяжение расплавленных солей снижается, что улучшает условия смачивания. После растекания флюсов и смачивание им поверхности основного металла, ввиду неодинаковой растворяющей способности флюса по отношению к оксидам различных металлов, происходит избирательное растворение оксидной пленки. Она как бы выщелачивается флюсом, становится более пористой с сильно развитой поверхностью. Однако растворение оксидов во флюсе протекает медленно и не приводит к нарушению связи между металлом и оксидной пленки. Для этого необходим более активный процесс, вызывающий или перестройку в структуре оксидной пленки, находящейся в контакте с расплавленным флюсом, в результате чего нарушается ее связь с основным металлом, или отрыв оксидной пленки в результате распространения реакции под слой оксидной пленки. В первом случае, когда активное флюсующее вещество взаимодействует с оксидной пленкой, процесс флюсования протекает одновременно по всей поверхности основного металла и припоя. Флюсование по этому способу характер но для флюсов, содержащих бориды. Так бура разлагается с выделением борного ангидрида.

Na₂B₄O₇ = 2NaBO₂ + B₂O₃

Борный ангидрид является активным компонентом и химически взаимодействует с оксидной пленкой, образуя комплексы:

МеО + В₂О₃ = МеО∙В₂О₃

Так при пайке сталей, меди и латуни образуются следующие легкоплавкие бораты:

2FeO·2Fe₂O₃·3B₂O₃, CuO·B₂O₃, CuO·ZnO·B₂O₃ и др.

Если в процессе флюсования протекает реакция между активным флюсующим веществом флюса и паяемым металлом, то удаление оксидной пленки происходит в основном в результате ее механического разрушения продуктами флюсования. Флюс проникает через микропоры и микротрещины в пленке и реагирует с основным металлом. В результате этой реакции частицы оксидной пленки отрываются и переходят в шлак.

По современным представлениям, расплавленные соли находятся в ионизированном состоянии, поэтому процессы флюсования следует рассматривать как электрохимические. Так при флюсовании алюминия, электрохимический процесс протекает в паре: алюминий (анод) и окисная пленка (катод). Расплавленный флюс является электролитом. На аноде электрический ток поддерживается в результате перехода алюминия во флюсе в виде иона Al³⁺, на катоде в результате перехода ионов кислорода О^2–. Ионы алюминия, отрываясь от поверхности металла, приводят к постепенному нарушению связей частиц окисной пленки с металлом. Таким образом, электрохимический процесс вызывает разрыхление окисной пленки, отрыв ее от металла и переход в шлак. В результате взаимодействия ионов алюминия и кислорода в расплаве электролита (флюса) образуется дисперсный оксид алюминия. Требуемый для протекания этой реакции кислород, постепенно поступая из атмосферы через пленку расплава флюса, деполяризует катод, поэтому электрохимический процесс во флюсе протекает непрерывно.

При низкотемпературной пайке солевые флюсы используют в виде водных растворов. Наиболее распространенным из них являются флюсы на основе хлористого цинка. При пайке с этими флюсами вследствие гидролиза образуются пары хлористого водорода, который взаимодействует с оксидной пленкой паяемого металла и припоя, переводя оксиды в хлориды, легко растворимые во флюсе.

ZnCl₂ + H₂O = ZnO + 2HCl

MeO + 2HCl = MeCl₂ + H₂O

Me + 2HCl = MeCl ₂ + H₂

После испарения воды оставшийся расплавленный хлористый цинк предохраняет поверхность металла от окисления.

Флюсующее действие применяемых при низкотемпературной пайке канифоли и флюсов на ее основе объясняется способностью органических кислот, содержащихся в ней, растворять оксиды некоторых металлов. Механизм действия активных добавок канифольных флюсов к настоящему времени изучен мало.

ЛЕКЦИЯ№7