Технологические и вспомогательные материалы при пайке | Технологическими материалами называются такие материалы, компоненты которых входят в состав образующегося паяного соединения (припои или покрытия). | | Припой – это металл или сплав для пайки и лужения, который вводится в зазор между соединяемыми деталями или образуется между ними в процессе пайки и имеет температуру плавления ниже Тпл паяемых материалов | Технологические характеристики припоев определяются в зависимости от природы паяемого материала и условий пайки. Температура автономного плавления припоя должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов. Расплавленный припой в присутствии защитной среды, флюса или вакуума должен смачивать паяемую поверхность и растекаться по ней, обеспечивать необходимые прочностные характеристики, пластичность, герметичность, не образовывать с паяемым металлом коррозионно-активной пары. Коэффициенты термического расширения припоя и паяемого материала не должны резко отличаться. Кроме того, припои должны обладать специальными свойствами (теплопроводностью, электропроводностью), необходимыми для работы паяных соединений. Обозначение и классификация припоев регламентируется ГОСТом 19248–90. Припои разделяют на две группы – готовые и образующиеся при работе в процессе пайки. Готовые припои нашли наиболее широкое применение. Рассмотрим классификацию припоев (рис. 3). Они подразделяются по следующим признакам: – степени плавления при пайке; – температуре расплавления; – способу образования; – основному (дефицитному) компоненту; – способности к флюсованию; – способу изготовления; – виду полуфабриката. Рассмотрим эти признаки подробнее. По степени плавления при пайке припои подразделяют на: – расплавляемые; – частично расплавляемые, в том числе композиционные (применяемые при металлокерамической пайке).  Рисунок 3 – Классификация припоев Ранее применяли полностью расплавляемые припои. С 60-х годов ХХ века получили развитие частично расплавляемые припои, состоящие из легкоплавкой части припоя и твердого наполнителя, не плавящегося при температуре пайки. Такие припои ещё называют композиционными. Наполнитель представляет собой порошок. Сцепление происходит в результате взаимодействия наполнителя с жидкой частью припоя, а также в результате спекания присадки с основным металлом. По температуре расплавления припои подразделяют на: 1) припои для низкотемпературной (мягкой) пайки с температурой плавления не более 450 °С: – особолегкоплавкие (Тпл £ 145 °C); – легкоплавкие (145 < Тпл £ 450 °С); 2) припои для высокотемпературной (твердой) пайки с температурой плавления более 450 °С: – среднеплавкие (450 < Тпл £ 1100 °С); – высокоплавкие (1100 < Тпл £ 1850 °С); – тугоплавкие (Тпл > 1850 °С). К самым легкоплавким сплавам относится эвтектика ртуть-висмут, содержащая 0,1% висмута, с температурой плавления -38,87 °С. Однако сплавы с температурой плавления ниже нуля в качестве припоев не применяются. Температуру плавления от 3 до 27,3 °С имеют сплавы на основе галлия, которые используются в качестве припоев. Температуру полного расплавления от 46,7 до 144 °С имеют висмутовые припои; например эвтектику с температурой плавления 46,7 °С имеет сплав состава 44,3%Bi – 5,3%Cd – 22,6%Pb – 8,3%Sn – 19,5%Zn, эвтектику с температурой плавления 144 °С имеет сплав состава 60%Bi – 40%Cd. Индиевые припои имеют наименьшую температуру плавления 90 °С (эвтектика 44,2%In – 2%Cd – 41,4%Sn – 0,8%Zn). Двойной сплав 98%In – 2%Zn плавится при температуре 141 °С. Эвтектические сплавы с температурой плавления в интервале 145…183 °С – это сплавы системы Cd (18…32%) – Pb (32…66%) – Sn (2…67%) – Ti (5…43%). К припоям с температурой плавления 400…600 °С относятся припои на основе магния и алюминия. Они применяются только для пайки соответствующих сплавов. Ряд сплавов на основе серебра (например системы 60…70%Ag – 20%Cu – 10…20%Sb – 2%P) имеет температуру плавления 480…520 °С; они могут быть использованы только для пайки слабонагруженных медных изделий. Температуру плавления в интервале 422…500 °С имеют сплавы на основе алюминия с германием и кремнием состава 60…64%Al – 31…36%Cu – 3…5%Si. По способу образования припои подразделяются на: – готовые, в том числе электрохимические (гальванические) и термовакуумные; – образующиеся при пайке (контактно-реактивные и реактивно-флюсовые). По основному компоненту (50% и более) припои подразделяют на: галлиевые; индиевые; висмутовые; оловянно-свинцовые; оловянные; кадмиевые; свинцовые; цинковые; алюминиевые; германиевые; магниевые; серебряные; медно-цинковые (латунные); медные; кобальтовые; никелевые; марганцевые; золотые; палладиевые; платиновые; титановые; железные; циркониевые; ниобиевые; молибденовые; ванадиевые. По способности к самофлюсованию припои подразделяют на: – флюсуемые; – самофлюсующие. Припои, которые можно применять без флюса, называются самофлюсующими. В состав таких припоев вводят элементы-раскислители, восстанавливающие окислы на поверхности паяемого металла – фосфор, бор, литий. В процессе пайки самофлюсующими припоями образующиеся окислы оказывают защитное действие и препятствуют прониканию кислорода к месту пайки. В самофлюсующие припои на основе меди или серебра вводят более 1% фосфора (до 7%Р). В припои на основе меди и серебра вводят 0,1…1,3% лития. Припои, содержащие литий, хорошо растекаются по паяемой поверхности, для предупреждения окисления лития в процессе пайки в состав припоя вводят небольшие количества никеля и цинка. Припои, содержащие значительные количества лития и бора, применяют для пайки сталей без флюса; припои с небольшим количеством лития и бора могут применяться для пайки стали только в инертной среде. При пайке самофлюсующими припоями рекомендуется проводить быстрый нагрев во избежание выгорания лития и фосфора; чаще всего используют индукционный нагрев либо нагрев методом электрического сопротивления. По способу изготовления припои подразделяют на: литые; тянутые; катаные; прессованные; измельченные; спеченные; штампованные; плакированные; многослойные. По виду полуфабриката припои подразделяют на: листовые; ленточные; трубчатые; пастообразные; проволочные; таблетированные; прутковые; фасонные; порошковые; формованные. |