Соединения пайкой

Пайка - это процесс получения неразъёмного соединения материалов путём их автономного расплавления при смачивании, растекании и заполнении зазора между ними с последующей его кристаллизацией.

1. Позволяет соединять металлы в любом сочетании;
2. Соединение возможно при любой начальной температуре паяемого металла;
3. Возможно соединение металлов с неметаллами;
4. Паяные соединения легко разъёмные;
5. Более точно выдерживается форма и размеры изделия, так как основной металл не расплавляется;
6. Позволяет получать соединения без значительных внутренних напряжений и без коробления изделия;
7. Повышенная производительность процесса позволяет паять за один приём большое количество изделий;
8. Культура производства; возможна полная механизация и автоматизация.

1 - прикристаллизационный слой переменного химического состава;

2 - диффузионная зона с переменным химическим составом;

3 - участок с изменяемой структурой и свойствами в результате локального нагрева

4 - зона изотермической кристаллизации.

Рисунок 1. Структура паяного соединения

Припой - металл или сплав, вводимый в зазор меду деталями или образующийся меду ними в процессе пайки и имеющий более низкую температуру начала автономного плавления чем паяные материалы.

Паяное соединение - элемент паяной конструкции, состоящий из:

а) паяного шва и диффузионных зон при общем нагреве;

б) паяного шва из ЗТВ при локальном нагреве.

Галтель паяного шва - участок паяного шва, образовавшаяся в результате действия капиллярных сил у края зазора на наружных поверхностях соединяемых деталей.

Диффузионная зона - участок паяного соединения, характеризующийся измененным химическим составом основного материала и образовавшийся в результате диффузии компонентов припоя.

1. Пайка готовым припоем капиллярная пайка, при которой используется готовый припой и формирование шва происходит при его охлаждении.
2. Контактно-реактивная капиллярная пайка, при которой припой образуется в результате контактно-реактивного плавления соединяемых материалов и прокладок.
3. Реактивно-флюсовая капиллярная пайка, при которой припой образовывается в результате выделения металла из флюса.
4. Диффузионная капиллярная пайка, при которой затвердевание паянного шва происходит выше температуры солидуса припоя без охлаждения.
5. Металло-керамическая капиллярная пайка, при которой наполнитель металла керамического припоя образует разветвленный капилляр, удерживающий при пайке жидкую часть припоя вне капиллярного зазора.

1. Пайко-сварка осуществляется без расплавления деталей.
2. Сварко-пайка применяется при пайке металлов с разной температурой плавления, при этом металл с наименьшей температурой плавления выполняет функцию припоя.

Все способы пайки подразделяются:

1. По физическим, химическим, электрохимическим признакам, определяющие процесс удаления оксидов с поверхности паяемого металла:
   • флюсовая;
   • ультрозвуковая;
   • в активной газовой среде;
   • в нейтральной газовой среде;
   • в вакууме.
2. По виду нагрева:
   • 450 ⁰С для низкотемпературной пайки;
   • при повышении температуры любые источники нагрева.
3. По отсутствию или наличию давления на паяемые детали:
   • без давления;
   • под давлением.
4. По времени нагрева:
   • одновременно;
   • неодновременно.

Образование паянного соединения сопровождается спаем между припоем и паянным материалом.

Спай - переходный слой, образовавшийся в результате смачивания при температуре пайки и последующего взаимодействия на границе "основной металл припой".

1. Бездиффузионный - когда атомы не переходят через границу контакта.
2. Растворно-диффузионный - когда основной металл растворяется в припое и растворяет элементы припоя.
3. Контактно-реакционный - возникает без припоя за счет контактного расплавления основного металла.
4. Дисперсированный - образуется между металлами не дающими между собой химического соединения, не растворимых друг в друге за счет сильного снижения поверхностного натяжения под действием припоя и дисперсированных твердых частиц.

1. Тип соединения;
2. Паяльный зазор;
3. Величина нахлестки;
4. Шероховатость поверхности;
5. Радиус галтельного участка;
6. Угол скоса кромок.

Рисунок 2

1. Температура плавления припоя должна быть ниже температуры лавления паяемого металла;
2. Припой должен обладать хорошей жидкотекучестью, смачивать поверхности металлов, растекаться, проникать в узкие зазоры;
3. Припой должен образовывать с соединяемыми материалами сплав, обеспечивать прочную связь;
4. Коррозионная стойкость паяных швов у материала должна быть одинаковой, во избежание электрокоррозии;
5. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) припоя и основного металла должны быть одинаковы во избежание остаточных напряжений и трещин;
6. Припой не должен в значительной степени снижать прочность и пластичность соединяемых материалов;
7. Электропроводность, теплопроводность и другие физико-химические свойства припоя и основного металла не должны сильно отличаться.

1. По химическому составу.
2. По технологическим свойствам:
   • самофлюсующиеся припои - которые удаляют окислы с паяемой поверхности без участия флюса;
   • композиционные припои - состоящие из смеси тугоплавких и легкоплавких элементов.
3. По содержанию активирующих компонентов, повышающих смачиваемость.
4. По температуре плавления:
   • низкотемпературные (температура плавления припоя меньше 450 ⁰С);
   • высокотемпературные (температура плавления припоя больше 450 ⁰С).
5. По сортаменту:
   • пластичные припои:
     • полоса;
     • фольга;
     • проволока.
   • хрупкие припои:
     • прутки;
     • отливки;
     • порошки;
     • пасты;
     • сетка;
     • стружка;
     • кольца;
     • брикеты.

1. По температурному признаку:
   • низкотемпературные;
   • высокотемпературные.
2. По природе растворителя:
   • водные;
   • неводные.
3. По природе активаторов:
   • низкотемпературные:
     • галогенидные;
     • фторборидные;
     • боридноуглекислые.
   • высокотемпературные:
     • канифольные;
     • фторидные;
     • стеариновые;
     • кислотные;
     • гидрозиновые;
     • аниминовые.
4. По механизму действия:
   • защитные;
   • химического действия;
   • электохимического действия;
   • реактивные.
5. По агрегатному состоянию:
   • твердые;
   • жидкие;
   • пастообразные.

1. Химические реакции компонентов флюса с окислом:
   • образование восстановления металла;
   • образование легких комплексных соединений.
2. Электрохимические реакции - ионные разрушения основного металла.
3. Вследствие физических процессов, в результате химических реакций.

1. Основа, которая растворяет продукты флюсования (бура, хлориды легких металлов, бура + борный ангидрид);
2. Растворители окисной пленки (фториды);
3. Активные реагенты (соли тяжелых металлов, окислы, дающие комплексные соединения).

1. На основе канифоли и других органических соединений (для низкотемпературной пайки, когда трудно промыть деталь после пайки);
2. На основе хлористых соединений (для пайки легкоплавких металлов имеющих прочную окисную пленку) основа легкоплавкая эвтектика;
3. На основе соединений бора (для пайки чугуна, меди и сплавов на ее основе);
4. На основе фтористых соединений (для пайки сталей аустенитного класса, никеля и сплавов на его основе).

1. Вакуум:
   • низкий Р<10^-1 мм.рт.ст. - для пайки не применяется;
   • средний Р<10^-4 мм.рт.ст. - для пайки бронзы, сталей всех классов, никеля;
   • - высокий Р>10^-4 мм.рт.ст. - для пайки титана, тантала, циркония, ниобия.

   Примечание: Р - степень разреженности.
   Механизм воздействия вакуума на окисную пленку состоит в снижении парциального давления кислорода на основной металл.

2. Нейтральные среды: инертные, по отношению к основному металлу и припою, газы.
   Механизм воздействия нейтральной среды на окисную пленку состоит в снижении парциального давления кислорода на основной металл.
3. Активные (восстановительные) среды: активные (водород, азот (аммиак при температуре 650 ⁰С разлагается на азот и водород).
   Механизм воздействия активной среды на окисную пленку состоит в химическом взаимодействии активного газа с оксидами основного металла.

По материалам сайта : http://www.svarkainfo.ru/