На фиг. 14 [11] графически изображены результаты термодинами­ческих расчетов равновесного состояния системы окислы метал­лов—таз. По ординате отложены логарифмы отношения парци­ального давления водяных паров к парциальному давлению водорода, а по абсциссе — величина, обратная абсолютной темпе­ратуре, а также указана температура в градусах Цельсия. Для

каждого окисла нанесены линии, представляющие собой границу равновесного состояния между металлом и его окислом. Значения температур и точек росы, расположенные ниже этих линий, харак­теризуют собой условия, при которых данный окисел может быть восстановлен водородом. Выше этих линий металл, о котором идет речь, может быть окислен парами воды.

Из фиг. 14 видно, что точка росы оказывает большое влияние на равновесие металлических окислов таких металлов, как марга­нец, хром и кремний. Например, окись хрома (СггОз) находится в равновесии с газообразным водородом, имеющим точку росы —18°, когда основной материал нагрет до температуры примерно 1650°; при точке росы газообразного водорода —45° равновесие наступает при нагреве основного металла до 1260°, а при точке росы —73° температура основного металла для равновесия должна быть около 955°. Для восстановления окиси хрома и получения чистой и подготовленной для пайки поверхности точка росы водо­рода при температуре пайки должна быть ниже равновесного значения. Эффективность действия атмосфер типов 2 и 4 также по­казана для определенного отношения парциальных давлений ССЬ к СО. Совершенно ясно, что осушенный водород является гораздо более эффективным восстановителем, чем окись углерода.

Приведенные кривые помогают понять действие водорода и во­дяных паров при соответственном восстановлении металлических окислов и окислении металлов, но они не дают полной характери­стики контролируемых атмосфер. Эти кривые не указывают ни скорости, с которой будет происходить восстановление, ни физиче­ской формы окисла. Кривые показывают, возможно ли при данной температуре удаление окислов с поверхности металлов по принятой химической реакции при условии указанных состава газа и темпе­ратуры. Предполагается, что в каждом случае окисел восстанавли­вается до металла в одну стадию.

Возможно также, что сложные металлические окислы могут вести себя совершенно отлично от составляющих их простых окис­лов. Следует отметить, что окислы алюминия, магния, бериллия, кальция и титана способны восстанавливаться только при очень высоких температурах в атмосфере с очень низкой точкой росы. Обычно равновесная температура значительно выше обычной тем­пературы пайки. Если паяемый металл содержит небольшое коли­чество этих элементов (ниже 0,5%), то пайка его происходит удовлетворительно. Но если в паяемом металле имеется большее количество указанных элементов, то наряду с атмосферой необхо­димо применять и флюс или покрывать паяемые поверхности галь­ваническим покрытием, чтобы закрыть трудно восстанавливаемые окислы.

Данные фиг. 14 находятся в грубом соответствии с действитель­ными наблюдениями. Заметным отклонением является то, что медь окисляется при температурах между 65—180° даже в водородной атмосфере с точкой росы ниже—18°. Необходимо иметь в виду, что опыты по пайке в контролируемой атмосфере не дают точных ре­зультатов, если не принимать чрезвычайных мер. по‘предотвраще­нию загрязнения атмосферы. Некоторые из загрязняющих компо­нентов, которые могут встретиться, упомянуты в разделе «Состав контролируемых атмосфер». Другая трудность при проведении опытов по исследованию атмосфер заключается в том, что очень трудно или почти невозможно производить анализ газов при тем­пературе пайки в непосредственной близости от паяемых изделий.

Строгая теоретическая обработка результатов опытов должна включать реакции не только восстановления газом металлических окислов, но и все возможные другие реакции — между окислом и металлом, между металлом и атмосферой, а также процессы, про­исходящие вследствие неустойчивости окислов. Влияние сплавляю­щихся элементов, входящих как в паяемый материал, так и в при­пой, помимо всего прочего, усложняет проблему. Когда будет найдено решение всех этих проблем, можно будет заранее выра­ботать требования, предъявляемые к контролируемой атмосфере для каждого случая пайки. Между тем рекомендациями поставщи­ков материалов и оборудования следует пользоваться тогда, когда встречаются затруднения или разрабатывается максимально эффек­тивный и высокопроизводительный процесс пайки.

Для наибольшей эффективности процесса пайки можно выби­рать многие различные комбинации основного металла и припоя, применяя подходящую стандартную контролируемую атмосферу и обходясь при этом без тщательного контроля атмосферы, который представляет потенциальный источник трудностей.