Сущность паяемости

Паяемость — это свойство материала образовывать паяное соединение при заданном режиме пайки (ГОСТ 17325–79). В отличие от свариваемости стандартное определение паяемости не отражает в прямом виде функциональное назначение паяного соединения, хотя в скрытой форме оно заложено в термине «заданный режим пайки».

Под режимом пайки понимают совокупность параметров и условий, при которых осуществляют пайку. К этой совокупности относят температуру пайки, время выдержки при этой температуре, скорость нагрева и охлаждения, способ пайки, припой, флюс (газовую среду), давление на соединяемые заготовки и др. (ГОСТ 17325–79).

Тогда при заданном режиме пайки паяемость — это свойство материала образовывать паяное соединение с требуемой прочностью, пластичностью, герметичностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью и т. д.

На паяемость оказывает влияние совокупность факторов, которые условно подразделяют на три группы: физико-химические, технологические и конструктивные факторы .

Материалы для обеспечения паяемости

Припои

Паяемость материалов существенно зависит от используемого припоя, к которому предъявляют следующие требования:

· температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых материалов;

· припой должен обладать хорошей жидкотекучестью, смачивать поверхности соединяемых материалов, растекаться по ним, проникать в узкие зазоры;

· припой не должен в значительной степени снижать прочность (статическую и вибрационную) и пластичность соединяемых материалов, а также способствовать их хрупкому разрушению;

· с паяемыми материалами припой не должен образовывать соединений, склонных к коррозии;

· коэффициенты линейного расширения припоя и соединяемых материалов не должны резко отличаться во избежание образования остаточных напряжений и трещин в паяном соединении.

Помимо общих требований, к припоям в зависимости от их использования предъявляют ряд специфических требований, например, по электропроводности, теплопроводности, коррозионной стойкости в специальных средах, деформации в горячем и холодном состояниях и др.

В зависимости от температуры полного расплавления Т_пл (температуры ликвидуса) припои подразделяют на особолегкоплавкие (Т_пл ≤ 145 ⁰С), легкоплавкие (145 ⁰С < Т_пл ≤ 450 ⁰С), среднеплавкие (450 ⁰С < Т_пл ≤ 1100 ⁰С), высокоплавкие (1100 ⁰С < Т_пл ≤ 1850 ⁰С) и тугоплавкие (Т_пл > 1850 ⁰С).

Особолегкоплавкие и легкоплавкие припои относят к припоям для низкотемпературной (мягкой) пайки, а среднеплавкие, высокоплавкие и тугоплавкие — к припоям для высокотемпературной (твердой) пайки (ГОСТ 19248–90).

Припои для низкотемпературной пайки изготовляют на основе олова, свинца, висмута, цинка, кадмия и индия.

Припои для высокотемпературной пайки содержат медь, серебро, никель, кобальт, железо, алюминий и др.

Флюсы

Для обеспечения паяемости применяют различные флюсы, основное назначение которых — удаление окислов с поверхности паяемого материала и припоя и предотвращение их образования.

Свойства флюсов должны отвечать следующим требованиям:

· вступать во взаимодействие с окислами, прежде чем расплавится припой; для каждого флюса существует температура его активного действия, которая несколько превышает температуру плавления флюса, но она должна быть ниже температуры плавления припоя;

· смачивать паяемый материал;

· не вызывать коррозионного влияния на соединяемые детали и припой;

· оказывать адсорбирующее действие на металл, снижая поверхностное натяжение жидкого припоя и улучшая его растекаемость по паяемой поверхности;

· не изменять своего химического состава при нагревании вследствие испарения и сублимации отдельных компонентов (не снижать активность в предусмотренном интервале температур пайки);

· по возможности не содержать дорогостоящих компонентов;

· быть устойчивым в условиях хранения, транспортирования и применения.

В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные (Т_пл ≤ 450 ⁰С) и высокотемпературные (Т_пл > 450 ⁰С) паяльные флюсы (ГОСТ 19250–73).

Составы наиболее распространенных флюсов для пайки черных и цветных металлов приведены в табл. 4.73 и 4.74 [2].