К моменту расплавления припоя паяемая поверхность металла должна быть очищена от окислов полностью или (при возможности диспергирования окисной пленки жидким припоем) частично.

Условия, необходимые для успешного флюсования следующие: а) хорошая смачивающая способность жидкого флюса или его пасты по отношению к Мк и Мп, особенно при вертикальном или наклонном их расположении; б) способность флюса в жидком со­стоянии защищать паяемый металл и припой от окисления в про­цессе нагрева до температуры пайки и выдержки при ней; в) до­статочная активность паяльного флюса при температуре пайки и выбранных Мк и Мп. Только при - этих условиях будет обеспечен контакт Мк с жидким М„ при пайке.

Хорошая смачивающая, способность жидкого флюса или его пасты определяется по углу смачивания Мк и М„ и вязкостью флюса. Места, несмачиваемые флюсом, а следовательно, и припоем, могут быть выявлены при технологической пробе на образце после его охлаждения и разъема по зазору, заполненному твердым флю­сом. Непропаи и пористость после флюсовой пайки могут быть выявлены при рентгеновском просвечивании паяного соединения, разъеме при температуре несколько ниже температуры распайки, раздире или после сострагиваиия одной из половин образца парал­лельно плоскости спая.

При оценке пригодности флюса важно также учитывать его склонность к вытравливанию паяемого материала по границам зе­рен, а при пайке деталей с неполным погружением их в жидкий флюс — возможность образования «ватерлинии».

Прн выборе флюса необходимо учитывать его активность при пайке. Активность флюса в контакте с Мк и Мп существенно изме­няется в зависимости от температуры пайки н времени выдержки при ней, что обусловлено процессами испарения, разложения или окисления составляющих флюса [1—3]. Поэтому качественное фор­мирование паяного шва при флюсовой пайке возможно лишь в определенной температурно-временной области активности флюса. Для каждого флюса в сочетании с заданным паяемым материалом и выбранным припоем величина и форма этой области индиви­дуальны. При отсутствии данных о такой области активности флю­са выбор термического режима и термического цикла пайки мо-

Однако сведения о температурио-времеиной области активнос­ти флюса, полученные для конкретных Мк и М„ на лабораторных образцах небольших размеров и масс, не могут быть использованы для пайки массивных и конструкционио-сложных изделий. В этом случае необходимо зиать условия контакта Мк, Мп и Мф при используемом способе нагрева.

Условия контакта Мк, Мп и Мф при пайке изделий зависят от ряда обстоятельств: способности Мк и Мп к окислению при на­греве на воздухе, размеров и массы соединяемых деталей, конст­рукционной сложности изделия, тепловых характеристик Мк и др. В зависимости от этого паяльный флюс может быть уложен предва­рительно при сборке, наноситься на Мк при нагреве соединяемых деталей до температуры плавления припоя или при температуре пайки, вноситься при пайке вместе с припоем.

Введем некоторые понятия, необходимые при рассмотрении условий контакта Мк и Мп, Мф. Под мгновенным изотермическим контактом при флюсовой пайке будем понимать такой контакт паяемого металла, припоя и флюса, который наступает при темпе­ратуре пайки без предварительного флюсования Мк и Мп, Мгно­венный изотермический контакт возможен только при пайке слабо окисляющихся металлов слабо окисляющимися припоями.

Изотермический контакт Мк, Мп и Мф при большой окисляе - мости Мк и Мп при иагреве до температуры пайки требует исполь­зования флюсов с высокой активностью, способных устранять окис - иые пленки перед изотермическим контактом в течение т секунд. В этом случае требование сохранения активности флюса в течение т секунд может быть представлено в виде неравенства Хя а>Хп>тк. а, где Тн. а и Тк. а — соответственно начальная и конеч­ная временные границы активности флюса при температуре пай­ки tn.

При изотермическом контакте паяемого металла, припоя и флюса временной интервал активности последнего Ата. ф определя­ется как разность Та. фтХк. а — Тн. а при постоянном времени пайки тп=const. В этом случае может быть определен температурный интервал активности флюса Д/а. ф = *в. а.ф — ?н. а.ф, где £Б:а:ф и іп. я:ф — соответственно верхняя и. нижняя границы температурного интервала активности флюса при выдержке перед пайкой в те­чение тп.

При интенсивной окислясмости паяемого металла и припоя в процессе нагрева соединяемых деталей до температуры пайкя, на­пример при большой их массе, флюсование металла при изотерми­ческом контакте в течение т секунд может оказаться неэффектив­ным из-за слишком большой толщины окисной пленки. В этом случае необходима предварительная защита паяемого металла и припои слоем жидкого флюса путем нанесения его перед пайкой при сборке или при нагреве в интервале температур, в котором Мк и Мп еще слабо окисляются (неизотермический контакт Мк, Мп, Мф).

Неизотермический контакт Мк, Мп и Мф необходим также и в том случае, когда флюс, содержащий легкоиспаряющийся раство­ритель, например воду или спирт, при нанесении его иа паяемый материал, нагретый до температуры пайки, не смачивает его вслед-

ствие скатывания в виде капель при быстром вскипании раствори­теля. При предварительном нанесении таких флюсов на холодный паяемый металл и припой их растворитель испаряется относительно медленно в процессе нагрева деталей до температуры пайки. После этого твердый активатор флюса, покрывающий паяемую поверх­ность, расплавляется и смачивает ее.

При неизотермическом контакте паяемого металла и припоя с флюсом и слишком длительном иагреве паяемых деталей до тем­пературы пайки активность флюса может быть частично или пол­ностью утрачена. В этом случае необходимо применять флюсы с достаточно большим температурно-временным интервалом актив­ности. Следовательно, при выборе флюса необходима совместимость его с конструкционными, масштабными факторами изделия и его массой.

Другой важной характеристикой флюсов в жидком состоянии является их температурно-временная область сохранения активности

Рис. 21. Схема расположения тем­пературно-временной области ак­тивности флюса и скорости нагре­ва паяемого изделия:

/ — граница области активности не. реактивного флюса (заштрихована); II — граница области активности реактивного флюса; t> _ — ско - рость нагрева изделия; оир — кри­тическая скорость иагрева вне контакта с паяемым материалом и припоем — так называемая термическая стойкость флюса, весьма существенная при пайке по­гружением в жидкий флюс или припой. Хаким образом, высокое качество флюсования при пайке обеспечивается при выполнении соотношения S(^x)$^S(#, т)ф. мп^5(/, т)п, где S(t, т)ф—темпе­ратурно-временная область термической стойкости флюса; S(t, r)n — температурно-временная область пайки; 5(^,т)ф. мп — тем­пературно-временная область активности флюса в контакте паяемо­го металла с жидким припоем.

На рис. 21 представлена схема температурно-временной области активности флюса при пайке в условиях изотермического контакта Ми, Мп, Мф и возможные варианты скорости иагрева паяемого изделия до температуры пайки. Пайка при иеизотермическом кон­такте возможна, если скорость нагрева паяемого металла превысит критическую скорость Он. ир, при которой и ниже которой флюс те­ряет свою активность до того, как расплавится припой, т. е. Он. нзд^>Нн. нр.

Критическая скорость нагрева паяемого изделия при неизотер­мическом контакте может быть понижена, а рабочая температура пайки и ее продолжительность повышены при введении во флюс компонентов, при взаимодействии которых с паяемым металлом вытесняется слой жидкого металла (реактивный флюс), слабо
окисляющегося и диспергирующего окисную пленку на паяемом металле, смачивающего его и обеспечивающего растекание и зате­кание в зазор жидкого припоя за температурно - временной облас­тью активности флюса. При сравнительно высокой окисляемости Мк, вытесняемого из флюса металла, или окислении составляющих флюса расширение температурно-временной области активности воз­можно при флюсовании в среде, инертного газа.

Флюсовая пайка находит особенно широкое применение при газопламенной, индукционной, печной пайке, пайке погружением и других способах нагрева. Необходимость удаления коррозионно­активных остатков и шлаков флюсов путем промывки изделия после пайки ие позволяет применять этот способ для конструкцион­но-сложных крупногабаритных и массивных изделий из-за нена-- дежности или невозможности такой операции. Тем не менее отсут­ствие эффективных способов бесфлюсовой пайки для ряда конст­рукционных материалов при выбранных режимах пайкн, большая стоимость специального оборудования, например вакуумных печей для предприятий единичного и мелкосерийного производства, является причиной широкого применения флюсовой пайки.