Московский государственный автомобильно-дорожный институт.
Основы пайки
Студент: Троицкий А. П.
Группа: 1КМ1
Москва 2001.
План реферата
Основы теории пайки металлов……………………1
Технология пайки……………………………………2
Флюсы ………………………………………………3
Припои………………………………………………4
Подготовка деталей к пайке………………………..5
Основы теории пайки металлов
Пайка – сложный физико-химический процесс получения соединения в
результате
Взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного
металла
(припоя)
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.
Технология пайки
Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:
Предварительная подготовка паяемых соединений;
Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления
паяемых деталей;
Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса;
Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя;
Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;
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;
Флюсы
Флюсы применяются для удаления окисной пленки с поверхности основного
металла и припоя, а также для недопущения окисления при пайке. Флюсы
могут быть:
Твердыми:
Жидкими;
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 (t<4500C) и высокотемпературные (t>4500C);
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:
Химическому составу;
Температуре плавления;
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.
Механическая обработка (подгонка деталей друг к другу и создание
шероховатости с помощью шкурки)
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.
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).
PAGE
PAGE 4
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
