Основы пайки

Основы пайки

Московский государственный автомобильно-дорожный институт.

Основы пайки

Студент: Троицкий А.

П.

Группа: 1КМ1

Москва 2001.

План реферата

1. Основы теории пайки металлов……………………1

2. Технология пайки…………………………………...2

3. Флюсы ………………………………………………3

4. Припои………………………………………………4

5. Подготовка деталей к пайке………………………..5

1. Основы теории пайки металлов

Пайка - сложный физико-химический процесс получения соединения в

результате

Взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла

(припоя)

[pic]

Паяное соединение неоднородно по строению и составу. Паяный шов включают в

себя спаи, диффузионные зоны и место припоя кристаллизовавшегося в зазоре

между деталями с прикристаллизованными ионами.

Спай – переходный слой, образующийся в результате вследствие физико-

химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом.

Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем.

Диффузионная зона – результат взаимной диффузии припоя и паяемого

металла.

Прикристаллизованная зона – результат концентрирования в области

спая тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава.

Прочностные характеристики паяного соединения определяется

возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и

паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя или

паяемого металла между собой (когезией).

Особенности процесса кристаллизации вызваны:

. Малым зазором (0,05…0,07 мм) между деталями;

. Различием химических составов припоя и паяемого металла;

. Кратковременностью физико-химических взаимодействий между

соединяемыми металлами расплавом припоя и газовой средой.

Вследствие малого зазора, в процессе пайки между деталями образуется

незначительное количество жидкого припоя, активно взаимодействующего с

паяемыми металлами. В жидкий припой, вследствие диффузии, попадают

примеси, а в металл переходят некоторые компоненты припоя. Изменение жидкой

фазы приводит к изменению структуры металла шва и температуры

кристаллизации.

Кристаллизацию шва рассматривают как двустороннее, направленное к

центру, заращивание зазора. Характер кристаллизации определяется скоростью

остывания и величиной зазора.

При пайке получают соединения с межатомными связями с помощью

нагрева их до температуры ниже температуры их автономного плавления,

смачиванием поверхностей расплавом припоя с дальнейшим затеканием его в

зазор и кристаллизацией. При этом имеет место взаимодействие:

Паяемый материал- расплав припоя – расплав флюса

при температуре ниже плавления паяемых материалов.

2. Технология пайки

Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:

A. Предварительная подготовка паяемых соединений;

B. Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры

плавления паяемых деталей;

C. Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с

помощью флюса;

D. Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски

припоя;

E. Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;

F. Кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между

спаевыми деталями;

Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы. В качестве припоя

используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной

температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале

температур).

Разница между температурами начала плавления и полного расплавления

называется интервалом кристаллизации. При осуществлении процесса пайки

необходимо выполнение температурного условия:

t1 > t2 > t3 > t4

где t1 – температура начала плавления материала детали

t2 – температура нагрева детали при пайке;

t3 – температура плавления припоя;

t4 – рабочая температура паянного соединения;

3. Флюсы

Флюсы применяются для удаления окисной пленки с поверхности основного

металла и припоя, а также для недопущения окисления при пайке. Флюсы могут

быть:

a) Твердыми:

b) Жидкими;

c) Пастообразными;

В процессе нагревания соединяемых металлов твердый флюс плавится,

смачивает поверхности деталей и припоя и взаимодействует с окисной пленкой.

Флюс должен взаимодействовать с окисной плёнкой прежде, чем расплавится

припой.

Флюсы могут содержать вещества, которые:

. Вступают во взаимодействие с окисной пленкой, образуя шлаки,

легко растворимые во флюсы;

. Растворяют окисную пленку

. Вступают в реакцию замещения с окислами труднопаяемого металла

и образуют оксиды легкорастворимые во флюсе.

Флюсы классифицируют по признакам:

- температурному интервалу пайки на низкотемпературные

(t4500C);

- Природе растворителя на водные и неводные;

- Природе активатора на канифольные, галогенидные,

фтороборатные, анилиновые, кислотные и т.д.;

- По агрегатному состоянию на твердые, жидкие и

пастообразные

3.1Пример флюса

Для низкотемпературной пайки меди используют канифоль.

Канифоль - твёрдое стекловидно6е вещество с температурой плавления 1250С,

получаемое из сосновой смолы. Флюсовый эффект связан с содержанием в ней

абиетиновой кислоты, растворяющей окислы меди. При температуре 300-4000С

канифоль разлагается с выделением углерода и водорода. Вследствие этого

окислы меди интенсивно восстанавливаются.

4. Припои

Припоями называются металлы и их сплавы, применяемые для пайки и

лужения (лужение- процесс нанесения на паяемые детали тонкого слоя припоя

для улучшения смачиваемости деталей при пайке) и имеющие температуры

плавления паяемых металлов.

Припои должны отвечать следующим требованиям:

- Обладать высокой жидкотекучестью и смачивающей

способностью;

- Интенсивно проникать в зазор между деталями;

- Обеспечивать прочную связь металлов в зоне спая при

статических и знакопеременных нагрузках;

- Иметь высокую коррозийную стойкость.

Припои классифицируют по следующим признакам:

a) Химическому составу;

b) Температуре плавления;

c) Технологическим свойствам;

По химическому составу припои делятся на свинцово-оловянные, серебряные,

медно-фосфорные, цинковые, титановые и др.

По температуре плавления делятся на низкотемпературные t4500C.

По техническим свойствам делятся на самофлюсующиеся (частично удаляют

окислы с поверхности металла) и композиционные (состоят из тугоплавких и

легкоплавких порошков, позволяющих производить пайку с большими зазорами

между деталями).

Применение различных типов припоев:

Свинцовые припои с содержанием серебра до 3% имеют термостойкость, чем

свинцово-оловянистые и применяются при пайке медных и латунных деталей,

работающих при температуре до1500С.

Серебряные припои с медью и цинком применяются при высокотемпературной

пайке стали, меди и её сплавов. Они обладают повышенной тепло- и

электропроводностью и высокой пластичностью, прочностью и коррозионной

устойчивостью.

Медно-фосфорные припои применяются как заменители серебряных припоев при

пайке стали и меди. Они обладают высокой жидкотекучестью и самофлюсующимися

свойствами. Швы прочные, но не эластичные в условиях низких температур.

Для высокотемпературной пайки стали и меди также применяются также медно-

цинковые припои. Стали можно паять чистой медью и сплавами на основе

никеля.

4.1 Пример припоя

Для низкотемпературной пайки широко используются свинцово-

оловянистые припои, обладающие высокими технологическими свойствами и

обеспечивающие высокую прочность и коррозионную стойкость соединения.

5.Подготовка деталей к пайке и пайка.

1. Механическая обработка (подгонка деталей друг к другу и создание

шероховатости с помощью шкурки)

2. Обезжиривание поверхностей, подготавливаемых для пайки (едким

натром (5-10 г/л), углекислым натрием (15-30г/л),

тирнатрийфосфатом (30-60 г/л), эмульгатор ОП-7 (0,5 г/л)). Детали

в растворе выдерживают при температуре 50-600С в течение 15-20

минут. После обработки щелочью детали последовательно промывают

горячей и холодной водой, а затем сушат.

3. Нагрев и пайка осуществляется паяльником, паяльными клещами,

газовым пламенем, в печах, током ВЧ, электронным или лазерным

лучом (паяльником можно паять только тонкостенные детали при

температуре до 3500С).