Содержание:
В зависимости от соотношения физико-химических свойств основного материала и припоя, а также условий и режима пайки переходный слой (спай), образующийся между ними, в процессе взаимодействия может иметь различное строение. Если рассмотреть начальный момент взаимодействия на поверхности раздела твердой и жидкой фаз при температуре пайки, то часть переходного слоя, примыкающего к внутреннему объему основного материала, равно как и расплава припоя, не затронутых изменениями, имеют состав, близкий к исходным составам.
В общем случае пайка может завершаться (путем прекращения нагрева) как на более ранней стадии взаимодействия на границе основной материал — расплав припоя, так и на последующей, более глубокой стадии развития процессов взаимодействия в зоне спая. В соответствии с этим будут меняться состав и структура спаев. В зависимости от природы веществ в результате взаимодействия твердой и жидкой фаз можно получать спаи между металлами; между металлами и неметаллами; между неметаллами.
Процесс взаимодействия металла с припоями
Процесс взаимодействия основного материала и расплавленного припоя в зависимости от продолжительности может быть зафиксирован на разной стадии формирования соединения (от этого зависит результат в пайке). Если процесс фиксируется на стадии образования химических связей, когда гетерогенной диффузией в объеме взаимодействующих металлов можно пренебречь, то такой спай называют «бездиффузионным» (бездиффузионный спай).
Смачивание основного металла расплавленным припоем создает условия для развития диффузионных и растворно-диффузионных процессов между ними. Спай, образующийся в условиях протекания растворно-диффузионных процессов в зоне контакта твердого и жидкого металлов, называют растворно-диффузионным.
В зависимости от природы основного металла и припоя растворно-диффузионный спай может быть образован металлами с неограниченной растворимостью, с ограниченной растворимостью и дающими эвтектические смеси.
Как получить соединение без припоя
Соединение при пайке может быть получено и без введения припоя. В этом случае используют явление контактного плавления. Спаи, образующиеся при пайке в результате контактного плавления, относят к контактнореакционным.
Этот вид спаев отличается следующим: пайка идет без припоя и при температурах ниже точек плавления взаимодействующих металлов; процесс образования спая при температуре пайки начинается при отсутствии жидкой фазы; развитие процессов взаимодействия в зоне спая происходит в направлении увеличения количества жидкой фазы в шве.
Среди применяемых в технике металлов имеется значительная группа таких, представители которых между собой не сплавляются и не вступают в химические соединения. Ранее считалось, что образование между ними спаев невозможно. Однако на практике показано, что в этих случаях также возможно образование спаев. Например, железо и свинец в жидком состоянии практически взаимно нерастворимы. Вольфрам не образует сплавов с медью, марганцем, серебром и оловом.
При пайке указанные легкоплавкие металлы смачивают соответственно железо и вольфрам, затекают в капиллярные зазоры и обеспечивают формирование соединений. При образовании таких спаев, как правило, требуется высокая степень термической активации, что достигается перегревом.
Установлено, что в этих случаях при пайке происходит не истинное растворение паяемого металла в припоях, а диспергирование в результате сильного снижения свободной поверхностной энергии твердого металла под действием расплава припоя. Поэтому спаи между металлами, которые между собой не сплавляются и не дают химических соединений, названы диспергированными.