Контактно-реактивные припои. Образование контактно-реактивных припоев возможно между паяемыми разнородными металлами или между паяемым металлом, прокладками, покрытиями (технологи­ческий материал), если они или их основы образуют эвтектики либо непрерывный ряд твердых растворов с минимумом, температура плавлення которых ниже температуры пайки. При этом контактно­реактивное плавление металлов через несплошности в их окненых пленках развивается только пря достаточном содержании в эвтекти­ке или твердом растворе контактирующих металлов [3]. Процесс контактно-реактивного плавлення в этом случае протекает весьма быстро и прекращается сразу же после расхода одного из контак­тирующих металлов. Вследствие этого регулирование количества жидкого припоя в изотермических условиях пайки наиболее удобно путем регулирования толщины контактирующих прокладок или покрытий. Высокая поверхностная активность эвтектики в момент ее образования часто позволяет вести процесс пайки с такими при­поями без флюса в безокислительной атмосфере.

Для фольги слоистого контактно-реактивного припоя сущест­венное значение имеет соотношение объемов контактирующих сло­ев, которое должно быть таким же, как в эвтектике (или в твер­дом растворе с минимальной температурой плавлення), а располо­жение прослоек или покрытий должно обеспечивать контакт реаги­рующих материалов. Если одни нз контактирующих элементов имеет повышенную упругость испа|рения, то его помещают между прослойками других металлов, имеющих относительно меньшую упругость испарения в условиях пайки.

Использование хрупких припоев системы N4—Сг—В в виде плас­тичной иихромовой фольги, насыщенной с поверхности бором, так­же обеспечивает достаточно высокую пластичность припоя при сборке.

Количество контактно-реактивного припоя увеличивается не толь­ко с увеличением толщины контактирующих прослоек, но и с по­вышением температуры пайки вследствие контактно-твердожидкого плавления паяемого материала в образующемся жидком припое Поэтому строгая дозировка жидкого припоя необходима для пред­отвращения образования подрезов в паяемом, материале и заплав - ления рабочих полостей изделий и др. Если образующиеся при контактно-реактивной пайке эвтектики содержат в качестве фаз хрупкие химические соединения, то возможно повышение пластич­ности шва разбавлением эвтектики паяемым материалом или плас­тичным готовым припоем, вводимым предварительно в зазор или на­носимым на паяемый материал в виде плакированного слоя.

В табл. 1 приведены некоторые сочетания элементов, пригод­ные для получения контактно-реактивных припоев в процессе пайки.

Контактные твердогазовые припои получают в результате кон­тактного твердогазового плавления соединяемых металлов, метал­лических прокладок, покрытий, компактных кусков, отличающихся по составу от паяемого материала и взаимодействующих с парами элементов, с которыми они образуют эвтектики или твердые раст­воры с минимальной температурой плавления (ниже температур» пайки). Такой процесс осуществляется без флюсов в вакууме ил» инертном газе, в которых возможно испарение элемента; пары эле­мента химически адсорбируются на поверхности твердого техноло­гического металла и вступают с ним в контактное плавление. Для этой цели могут быть использованы пары марганца, цинка, магния,, лития и др. Такие пары дополнительно очищают вакуум или инерт­ный газ от следов воздуха илн влаги, связывая их, и поэтому" процесс пайки становится возможным в более низком вакууме, менее очищенном или осушенном инертном газе.

В табл. 2 приведены элементы с высоким давлением пара в ва­кууме (13,3—0,133 Па), образующие с некоторыми металлами эв­тектики или непрерывные твердые растворы с минимальной темпе­ратурой плавления. При этом пары магния, цинка, лития, кадмия, сурьмы, висмута выше температуры 627 °С связывают в вакуумном объеме кислород,. а пары магния, лнтия, цинка также и воду [3].

Реактивно-флюсовые припои образуются в результате восста­новления металлов нз компонентов флюсов или диссоциации одно­го из них. Нелетучие составляющие компонентов флюса (металлы)^

могут служить припоем при пайке или при напайке, летучие — соз­давать активную газовую среду для пайки. Возможность восста­новления металлов из флюсов определяется термодинамическими условиями предпочтительного протекания реакций, в результате

которых свободная энергия системы изменяется на возможно боль­шую величину.

Сравнительная активность различных металлов в водных раст­ворах определяется так называемым рядом напряжений: 1л, К, Са, Na, La, Nd, Mg, Be, Al, Zr, Mn, Nb, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, In, Co, Ni, Mo, Si, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Для расплавов солей компонентов флюсов характерна ионная структура, и вблизи температуры плавления эти расплавы, так же как и водные растворы солей, состоят преимущественно из отдель­ных ионов. Однако ряды напряжений металлов, входящих в рас­плавы солей, отличаются от ряда напряжений для их водных раст­воров. По данным Ю. К. Делимарского, ряды напряжений для металлов в расплавах соответствующих галогенидов имеют вид: во фторидах — Li, К, Ва, Na, Са, Mg; в хлоридах — Li, Ва, Sr, К, Са, Na, Mg, Be, Си, Ni, Ag, Al, Zn, Cd, Sn, Pb, Bi, Co, Sb; в бро­мидах— К, Ba, Li, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cd, Pb, Sn, Ag, Cu, Bi, Sb, Со; в иодндах — Li, Sr, K, Na, Cu, Sb, Mg, Mn, Zn, Cd, Al, Sn, Pb, Ag, Cu, Bi, Co.

В таких рядах каждый металл способен вытеснять нз соответ­ствующих солей все другие металлы, расположенные правее его.

На примере алюминиевых сплавов показано [3], что восста­новление металлов нз расплавов хлоридов может протекать с вы­делением тепла, достаточного дли нагрева при пайке. Температура начала такой самопроизвольной экзотермической реакции при взаи­модействии паяемого металла нли технологического контактного металла с расплавом хлоридов определяется изменением ее изобар­ного потенциала и составляет для хлорида висмута ВіС13 220°С, для бромида висмута ВіВгз 327°С. Восстановленные металлы обра­зуют на поверхности паяемого металла или технологического кон­тактного материала (покрытие или закладные детали) жидкий ме­таллический слой (припой).

Реактивно-флюсовые припои в настоящее время нашли приме­нение главным образом в сочетании с готовым припоем; они вос­станавливаются нз хлоридов цинка, олова, кадмия, свинца, сереб­ра (при пайке сталей), серебра (при пайке меди, олова, кадмия, цинка), бромидов и хлоридов висмута (при пайке алюминия).