За рубежом под паяемостью понимают способность припоя к смачиванию основного материала за время пайки. В нашей стране понятие паяемости определяется более широко — как возмож­ность образования качественного паяного соединения из заданно­го паяемого материала с выбранными припоем и вспомогатель­ными материалами (ГОСТ 17325—79). При этом учитывается, что при оценке паяемости смачивание является признаком перво­степенной важности.

Процесс смачивания — это контактный металлургический процесс. Его развитие зависит как от чистоты поверхности кон­тактирующих материалов Мк и Мп, характера развивающихся в их контакте процессов взаимодействия, так и температурно-времен­ного режима пайки. При этом могут иметь место полное смачива­ние, несмачивание и полное дисмачивание. При смачивании на облуживаемой поверхности образуется мало дефектных мест; при несмачивании слой полуды не образуется из-за наличия на пая­емом материале неметаллических пленок, мешающих физическому контакту его с припоем: при дисмачивании уровень припоя в вер­тикальном капиллярном зазоре понижается ниже нормального.

Дисмачивание, в частности, может быть обусловлено влия­нием газов в зазоре, появляющихся в нем в результате тепловых химических процессов и процессов испарения компонентов мате­риалов. Характерно, что с повышением температуры и времени пайки дисмачивание усиливается.

Реальные процессы растекания и затекания припоя в зазор
достаточно сложны и только прибли­женно описываются с помощью тео­ретических представлений об изотер­мическом растекании и затекании припоя в зазор, не учитывающих фи­зико-химического взаимодействия его с паяемым материалом и темпера­турных условий контакта.

Исследованиями процесса расте­кания припоев олова, ПОС 61 и свин­ца по меди, проведенными методом профильной скоростной киносъемки при использовании флюсов 5 %-ного гидразинового и «Прима 3>> было об­наружено два типа зависимости угла смачивания и условного диаметра d капли от времени.

1. Сразу же при расплавлении припоя наступает смачивание паяемой поверхности: при этом контактный (неравновесный) угол смачивания за время тз уменьшается от v до г>з (рис. 48). В процессе продолжающегося нагрева до температуры пайки и по­следующего охлаждения до температуры затвердевания значение краевого угла смачивания не изменяется. При затвердевании растекшегося припоя его краевой угол увеличивается до значения г>4, что вероятно, может быть обусловлено усадочными явлениями и увеличением поверхностного натяжения при переходе металла из жидкого в твердое состояние.

2. После расплавления припой сначала смачивает паяемую поверхность, но не растекается по ней, а контактный угол сма­чивания возрастает. Лишь спустя некоторое время тз при­пой начинает растекаться по поверхности. При этом угол сма­чивания резко уменьшается за время тз от значения $2 до значения г>з и остается таким до начала затвердевания, после чего угол может немного возрастать, приобретая значение г>4.

Первый тип зависимости наблюдается для припоя из свин­ца, не образующего с медью ни жидких, ни твердых раство­ров. Второй тип зависимости характерен для припоев с высокой химической активностью к меди — для олова и припоя ПОС 61.

При растекании жидкой фазы по твердой иногда впереди фрон­та растекания наблюдается образование «ореола», рост которого подчиняется параболическому закону: Х2 = С (при растекании ртути на поверхности цинка, алюминия по железу при температуре 700—750 °С), где X — диаметр «ореола», С = const. Это явление объяснено поверхностной диффузией [14], подчиняющейся, по - видимому, законам активированной диффузии. Коэффициент по­верхностной диффузии Ds больше коэффициента объемной Dv и межзеренной (граничной) диффузии Dr(Dl/<Dr<Ds), а энергия активации Qv> Qr> Qs-

В некоторых случаях кро­ме «ореола» впереди расте­кающегося фронта жидкого припоя образуется тонкая пленка жидкой фазы, чаще эвтектики. Процесс этот не­обратим.

Зависимость площади ра­стекания мерной навески лег­коплавкого припоя ПОС 61 по меди от краевого угла смачивания при использова­нии различных флюсов имеет вид гиперболы (рис. 49). Аналогичная зависимость для коэффициента растека­ния Ао/А от краевого угла смачивания О обнаружена и Акиро Сакомото для припоев Аи— 18% Ni — 15 Сг — 3,5 В и Аи — ЮР при пайке в вакууме коррозионно-стой­ких сталей и сплавов.

Смачиваемость паяемого материала жидким легко­плавким припоем, находя­щимся в динамическом со­стоянии (пайка погруже­нием, волной припоя), более правильно оценивать не по углу смачивания или площади растекания, а по силе, действующей на образец при его погружении и смачивании припоем. В условиях пайки погружением в ванну, особенно при использовании авто­матических линий, важнейшей характеристикой является скорость смачивания. Такие испытания проводят методом силового балан­са на приборе менискографе по методике ИСО. При этом квадрат­ные образцы со стороной 25 мм толщиной 1 мм погружа­ют в ванну вдоль направления проката с заданной скоростью.

Процесс испытания состоит из следующих этапов (рис. 50, а) : А — образец касается поверхности жидкого припоя; Б — образец медленно, с заданной скоростью опускается на постоянную глу­бину, при которой он начинает испытывать действие силы вы­талкивания; В — образец смачивается припоем; Г — припой нате­кает на образец. Сила смачивания FCM (рис. 50, б) становит­ся равной силе Fк, обусловленной возрастанием массы припоя на образце. При испытаниях образец предварительно закрепляют в захватах динамометра, показания которого фиксируют на электронном приборе в виде кривой «сила F — время т» (рис. 50, б). Сила полного смачивания Fcм = а/ cos vFA, где а — поверхност-

ное натяжение на границе жидкого припоя с внешней средой (воз­дух, флюс, защитный флюс, вакуум, активная или инертная газо­вая среда); / — периметр смачивания; v — краевой угол смачива­ния; Fa — поправка на силу Архимеда.

Действие газов на границе Мк—Мп может быть обнаружено с помощью кривой (рис. 50, б) по ее зубчатости, особенно в об­ласти «колена».

Для оценки способности припоя смачивать паяемый материал Мк при заданных параметрах лужения (Мф, Мп, ТРИ, шерохова­тость поверхности) пользуются специальной шкалой.

Кривые, получаемые на менискографе, позволяют определить время до начала смачивания т (при FCM = 0 или тв = 0 — при плавучести образца), тсм — время до полного смачивания (рис. 50, б).