Реферат: Основы пайки

Московский государственный автомобильно-дорожныйинститут.

Основы пайки

Студент:Троицкий А. П.

Группа:1КМ1

Москва 2001.

План реферата

1.  Основы теории пайкиметаллов……………………1

2.  Технология пайки…………………………………...2

3.  Флюсы ………………………………………………3

4.  Припои………………………………………………4

5.  Подготовка деталей кпайке………………………..5

1.       Основы теории пайкиметаллов

    Пайка — сложный физико-химический процесс получения соединения врезультате

Взаимодействия твердогопаяемого (основного) и жидкого присадочного металла

(припоя)

/>

Паяное соединение неоднороднопо строению и составу. Паяный шов включают в себя спаи, диффузионные зоны иместо припоя кристаллизовавшегося в зазоре между деталями сприкристаллизованными ионами.

Спай – переходный слой, образующийся в результатевследствие физико-химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемымметаллом. Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем.

Диффузионная зона – результат взаимной диффузииприпоя и паяемого металла.

Прикристаллизованная зона – результатконцентрирования в области спая тугоплавких компонентов при кристаллизациирасплава.

Прочностные характеристики паяного соединенияопределяется возникновением химических связей между пограничными слоями припояи паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя  илипаяемого металла между собой (когезией).

Особенности процесса кристаллизации вызваны:

·    Малым зазором (0,05…0,07 мм) между деталями;

·    Различием химических составов припоя и паяемого металла;

·    Кратковременностью физико-химических взаимодействий  междусоединяемыми металлами расплавом припоя и газовой средой.

Вследствие малого зазора, в процессе пайки междудеталями образуется незначительное количество жидкого припоя, активновзаимодействующего с паяемыми металлами. В жидкий припой, вследствие диффузии,попадают  примеси, а в металл переходят некоторые компоненты припоя. Изменениежидкой фазы приводит к изменению структуры металла шва и температурыкристаллизации.

Кристаллизацию шва рассматривают как двустороннее,направленное к центру, заращивание  зазора. Характер кристаллизацииопределяется скоростью остывания и величиной зазора.

При пайке получают соединения с межатомными связямис  помощью нагрева их до температуры ниже температуры их автономного плавления,смачиванием поверхностей расплавом припоя с дальнейшим затеканием его в зазор икристаллизацией. При этом имеет место взаимодействие:

Паяемый материал- расплав припоя – расплав флюса

при температуре нижеплавления паяемых материалов.

2.  Технология пайки

 

Получениепаяного соединения состоит из нескольких этапов:

A.  Предварительнаяподготовка паяемых соединений;

B.  Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей;

C.  Удаление окиснойплёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса;

D.  Введение в зазор междупаяемыми деталями жидкой полоски припоя;

E.   Взаимодействиемежду паяемыми деталями и припоем;

F.   Кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между спаевыми деталями;

Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы.  Вкачестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строгофиксированной температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервалетемператур).

Разница между температурами начала плавления иполного расплавления называется интервалом кристаллизации. При осуществлениипроцесса пайки необходимо выполнение температурного условия:

t1 > t2 > t3> t4

где t1– температура начала плавления материала детали

t2– температура нагрева детали при пайке;

t3 – температура плавления припоя;

t4 – рабочаятемпература паянного соединения;

3.  Флюсы

 Флюсы применяются дляудаления окисной пленки с поверхности основного металла и припоя, а также длянедопущения окисления при пайке. Флюсы могут быть:

a)   Твердыми:

b)   Жидкими;

c)   Пастообразными;

В процессе  нагревания соединяемых металлов твердый флюс плавится,смачивает поверхности деталей и припоя и взаимодействует с окисной пленкой.Флюс должен взаимодействовать с окисной плёнкой прежде, чем расплавится припой.

Флюсы могут содержать вещества, которые:

·    Вступают во взаимодействие сокисной пленкой, образуя шлаки, легко растворимые во флюсы;

·    Растворяют окисную пленку

·    Вступают в реакцию замещения сокислами труднопаяемого металла и образуют оксиды легкорастворимые во флюсе.

Флюсыклассифицируют по признакам:

-    температурному интервалу пайки нанизкотемпературные (t<4500C) ивысокотемпературные (t>4500C);

-    Природе растворителя на водные иневодные;

-    Природе активатора на канифольные,галогенидные, фтороборатные, анилиновые, кислотные и т.д.;

—     По агрегатному состоянию на твердые, жидкие ипастообразные

3.1Пример флюса

Для низкотемпературной пайки меди используют канифоль.

Канифоль- твёрдое стекловидно6е вещество стемпературой плавления 1250С,

получаемоеиз сосновой смолы. Флюсовый эффект связан с содержанием в ней абиетиновой кислоты,растворяющей окислы меди. При температуре 300-4000С канифольразлагается с выделением углерода и водорода. Вследствие этого окислы медиинтенсивно восстанавливаются.

 

4. Припои

Припоями называются металлы и их сплавы, применяемые для пайкии лужения (лужение- процесс нанесения на паяемые детали тонкогослоя припоя для улучшения смачиваемости деталей при пайке) и имеющиетемпературы плавления паяемых металлов.    

Припоидолжны отвечать следующим требованиям:

-    Обладать высокой жидкотекучестью исмачивающей способностью;

-    Интенсивно проникать в зазор междудеталями;

-    Обеспечивать прочную связьметаллов в зоне спая при статических и знакопеременных нагрузках;

-    Иметь высокую коррозийнуюстойкость.

Припои классифицируют последующим признакам:

a)  Химическому составу;

b)  Температуре плавления;

c)  Технологическим свойствам;

По химическому составу припоиделятся на свинцово-оловянные, серебряные, медно-фосфорные, цинковые, титановыеи др.

Потемпературе плавления делятся на низкотемпературные t<4500C ивысокотемпературные t>4500C.  

Потехническим свойствам делятся на самофлюсующиеся (частично удаляют окислы споверхности металла) и композиционные (состоят из тугоплавких и легкоплавкихпорошков, позволяющих  производить пайку с большими зазорами между деталями).

Применение различных типов припоев:

Свинцовыеприпои с содержанием серебра до 3% имеют термостойкость, чемсвинцово-оловянистые и  применяются при пайке медных и латунных деталей,работающих при температуре до1500С.

Серебряныеприпои с медью и цинком применяются при высокотемпературной пайке стали, меди иеё сплавов. Они обладают повышенной тепло- и электропроводностью и высокойпластичностью, прочностью и коррозионной устойчивостью.

Медно-фосфорныеприпои применяются как заменители серебряных  припоев при пайке стали и меди.Они обладают высокой жидкотекучестью и самофлюсующимися свойствами. Швы прочные, но не эластичные в условиях низких температур.

Длявысокотемпературной пайки стали и меди также применяются также медно-цинковыеприпои. Стали можно паять чистой медью и сплавами на основе никеля.   

4.1Пример припоя

Для низкотемпературной пайки широко используются свинцово-оловянистыеприпои, обладающие  высокими технологическими свойствами и обеспечивающиевысокую прочность и коррозионную стойкость соединения.

 

5.Подготовка деталей к пайке и пайка.

1.   Механическаяобработка (подгонка деталей друг к другу и создание шероховатости с помощьюшкурки)

2.   Обезжириваниеповерхностей, подготавливаемых для пайки (едким натром (5-10 г/л), углекислымнатрием (15-30г/л), тирнатрийфосфатом (30-60 г/л), эмульгатор ОП-7 (0,5 г/л)).Детали в растворе выдерживают при температуре 50-600С в течение15-20 минут. После обработки щелочью детали последовательно промывают  горячейи холодной водой, а затем сушат.

3.   Нагрев ипайка осуществляется паяльником, паяльными клещами, газовым пламенем, в печах,током ВЧ, электронным или лазерным лучом (паяльником можно паять толькотонкостенные детали при температуре до 3500С).