1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ СОВМЕСТИМОСТИ ПАЯЕМОГО МАТЕРИАЛА С ПРИПОЕМ

Совместимость Мк н Мп при пайке многообразна и проявляется при формировании паяного соединения в особенностях смачивания, растекания и затекания припоя в зазор, в процессах образования твердых н жидких растворов, развития общей и локальной хими­ческой эрозии паяемого металла, роста прослоек химических соеди­нений, охрупчивания паяемого металла, газовой, диффузионной и усадочной пористости.

Для обеспечения высокого качества паяемых изделий необхо­димы условия (критерии), обеспечивающие бездефектность паяных соединений. Такие условия должны учитывать многообразие про­цессов, протекающих между Мк, Мп и паяным швом прн формиро­вании паяных соединений, а иногда и при высокотемпературной их эксплуатации, н накладывать определенные ограничения на основ­ные технологические параметры пайки: температуру, при которой происходит процесс пайки изделия (рабочая температура пайки РТП); выдержку при РТП, термический цикл пайки (ТЦП) и ре­жим давлення (РД); способы пайкн, технологические н вспомога­тельные материалы.

* Зазор 0,2 мм. •* Зазор 0,01 мм.

5) вне температурно-временной области охрупчивания паяемого металла в контакте с жидким припоем S(t, т)0хр: т. е. S{t, т)п s

Т)охр-

Прн заданном постоянном температурном интервале пайки[5] или при заданном постоянном интервале выдержки условия (1)—(5), примут соответственно вид:

Д/пСгД£см , Д/п ""С ^х.9 И АХп ^х-э >

Д--- ^х'С И Д"Сд Д^х*Э) Д^п Д^д. п И

Д^П Д^Д. П > Д^п ^охр I

где Д<п — температурный интервал пайкн; Дтп — интервал выдерж­ки при температуре пайкн.

При предварительной укладке припоя у зазора или в зазор мес­то контакта его с паяемым металлом в процессе нагрева до рабо­чей температуры пайки (нензотермнческнй контакт) может попа­дать в температурно-временнуїр область пониженной смачиваемости,, повышенной химической эрозии паяемого металла в жидком припое нлн в результате контактно-реактивного плавлення Мк с компо­нентами Мп, развития диффузионной пористости, охрупчивания паяемого металла в контакте с жидким припоем, интенсивного рос­та химических соединений н др.

В этих условиях выполнить указанные ограничения не всегда возможно, так как формирование паяного соединения начинается сразу же после расплавления припоя. Для предотвращения появле­ння дефектов в этом случае существует несколько путей.

1. Максимальное увеличение скорости нагрева изделия с тем, чтобы приблизить условия контакта Мк н М„ к изотермическим: Он>і>к. н, где Ок. н — критическая скорость нагрева, выше которой не успевают произойти нежелательные процессы фнзико-хнмнческо - го взаимодействия между Мк и Мп. Экспериментально установлена [22], что при этом сокращается время формирования паяного шва, снижается количество непропаев, предотвращается развитие порис­тости н химической эрознн.

2. Замена флюса нлн газовой среды для снижения темпера­турно-временной границы области смачивания S(т, Осм с выбран­ным припоем и выполнения условия (1).

3. Замена припоя для устранения образования химических про­слоек или развития недопустимой химической эрознн, повышения температуры плавления припоя выше температуры рекристаллиза­ции паяемого металла и исключения контактно-реактивного плав­ления его с Мк при температуре ниже Тп, т. е. соблюдения усло­вий (2), (4), (5).

4. Изменение рабочей температуры пайкн н выдержки при ней для активирования процесса гомогенизации и предотвращения обра­зования диффузионной пористости, т. е. для выполнения усло­вия (4).

5. Изменение способа пайкн СП1, например применение диф­фузионной пайки для устранения прослоек химических соединений* т. е. для выполнения условий (3), применение контактно-реактивной пайки для улучшения смачивания паяемого металла жидким при­поем н др.

При диффузионном, композиционном н контактно-реактивном способах пайки важное значение имеет также режим давлення и& соединяемые детали по месту соединения.

Режим давления при пайке характеризуется следующими пара­метрами: rjj—временем до начала приложения давления; — длительностью нарастания давления до заданной температуры; — длительностью приложения максимального давлення Ртах; if — длительностью снижения давления и, наконец, тр — общим време­нем приложения давлення (тр=т{*+Т3 )- При отсутствии ста­бильного по времени режима панки момент приложения давления может быть задан по температуре, в соответствии с влиянием дав­ления, физико-химических процессов при пайке и т. д.

Температурная область плавлення припоя может существенно изменяться в зависимости от скорости нагрева припоя, уложенного у зазора, вследствие изменения при этом его состава в результате испарения депрессантов, вытекания легкоплавких составляющих, взаимодействия с Мк и т. п., поэтому тн<т^'іп где г ^„-мини­мальное время недопустимого изменения состава припоя при нагре­ве в процессе пайки вследствие испарения его компонентов, выте­кания легкоплавких составляющих и других составляющих нлн на­ступления контактно-реактивного плавления паяемого материала с компонентами припоя.

Активность флюса, нанесенного предварительно на паяемые по­верхности, может также уменьшаться в процессе слишком длитель­ного нагрева до температуры расплавления припоя, поэтому Тн<Ттіп, ф, где т ^-п ф—минимальное время недопустимого изме­нения флюса при нагреве.

Длительное время нагрева изделия до рабочей температуры пайки может оказать влияние на состав н структуру поверхностного слоя металла, что также может ухудшить условия смачивания рас­текания н затекания припоя в зазор.. Поэтому 1н<т^-п, где Tmin, м — минимальное время изменения состава поверхностного слоя материала изделия вследствие испарения его компонентов, изби­рательного их окисления в газовой среде или растворения во флю­се и т. д. при нагреве до температуры расплавления припоя.