Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о процессе соединения металлов. О технике приготовления см. Тушение .
Практика пайки

Пайка - это процесс соединения металла, в котором два или более металлических предмета соединяются вместе путем плавления и заливки присадочного металла в соединение, при этом присадочный металл имеет более низкую температуру плавления, чем прилегающий металл.

Пайка отличается от сварки тем, что она не включает плавление деталей, а от пайки для аналогичного процесса используются более высокие температуры, а также требуются более плотно подогнанные детали, чем при пайке. Наполнитель втекает в зазор между прилегающими деталями за счет капиллярного действия . Присадочный металл немного нагревается до температуры плавления ( ликвидуса ), в то время как он защищен соответствующей атмосферой, обычно флюсом . Затем он течет по основному металлу (в процессе, известном как смачивание ), а затем охлаждается, чтобы соединить детали вместе. [1] Основным преимуществом пайки является способность соединять один и тот же или разные металлы со значительной прочностью.

Основы [ править ]

Высококачественные паяные соединения требуют, чтобы детали были плотно подогнаны, а основные металлы были исключительно чистыми и не содержали оксидов. В большинстве случаев для наилучшего капиллярного действия и прочности суставов рекомендуются зазоры в суставах от 0,03 до 0,08 мм (от 0,0012 до 0,0031 дюйма) [2] ; Однако при некоторых операциях пайки нередки зазоры между стыками около 0,6 мм (0,024 дюйма). Чистота паяемых поверхностей также важна, так как любое загрязнение может вызвать плохое смачивание (текучесть). Два основных метода очистки деталей перед пайкой - это химическая очистка и абразивная или механическая очистка. В случае механической очистки важно поддерживать надлежащую шероховатость поверхности, поскольку смачивание на шероховатой поверхности происходит гораздо легче, чем на гладкой поверхности той же геометрии.[2]

Еще одним соображением является влияние температуры и времени на качество паяных соединений. С повышением температуры припоя усиливается легирующее и смачивающее действие присадочного металла. Как правило, выбираемая температура пайки должна быть выше точки плавления присадочного металла. Однако на выбор температуры, выбранной конструктором стыка, влияет несколько факторов. Лучшая температура обычно выбирается для:

  • Будьте как можно более низкой температурой пайки
  • Сведите к минимуму тепловое воздействие на сборку
  • Минимизация взаимодействия присадочного металла и основного металла
  • Увеличьте срок службы любых используемых приспособлений или приспособлений [2]

В некоторых случаях рабочий может выбрать более высокую температуру, чтобы учесть другие факторы в конструкции (например, чтобы разрешить использование другого присадочного металла, или для управления металлургическими эффектами, или для достаточного удаления поверхностного загрязнения). Влияние времени на паяное соединение в первую очередь влияет на степень их проявления. В целом, однако, большинство производственных процессов выбираются так, чтобы минимизировать время пайки и связанные с этим затраты. Однако это не всегда так, поскольку в некоторых непроизводственных условиях время и стоимость вторичны по отношению к другим характеристикам соединения (например, прочности, внешнему виду).

Flux [ править ]

Если операции пайки не проводятся в среде инертной или восстановительной атмосферы (например, в вакуумной печи), флюс, например буратребуется для предотвращения образования оксидов при нагревании металла. Флюс также служит для очистки любых загрязнений, оставшихся на поверхностях пайки. Флюс можно наносить в любом количестве форм, включая пасту для флюса, жидкость, порошок или готовые паяльные пасты, сочетающие флюс с порошком присадочного металла. Флюс также можно наносить с помощью прутков для пайки с покрытием из флюса или сердечника из флюса. В любом случае флюс течет в соединение при нанесении на нагретое соединение и вытесняется расплавленным присадочным металлом, поступающим в соединение. Избыточный флюс следует удалить после завершения цикла, поскольку флюс, оставшийся в стыке, может привести к коррозии, затруднить проверку стыка и предотвратить дальнейшие операции по чистовой обработке поверхности. Фосфорсодержащие припои могут самофлюсоваться при соединении меди с медью. [3]Флюсы обычно выбираются в зависимости от их характеристик на конкретных цветных металлах. Чтобы флюс был эффективным, он должен быть химически совместим как с основным металлом, так и с используемым присадочным металлом. Самофлюсующиеся фосфорные присадочные сплавы образуют хрупкие фосфиды при использовании с железом или никелем. [3] Как правило, при более длительных циклах пайки следует использовать менее активные флюсы, чем при коротких пайках. [4]

Наполнители [ править ]

В качестве присадочного металла для пайки используются различные сплавы в зависимости от предполагаемого использования или метода нанесения. Как правило, припои состоят из 3 или более металлов для образования сплава с желаемыми свойствами. Присадочный металл для конкретного применения выбирается на основе его способности: смачивать основные металлы, выдерживать требуемые условия эксплуатации и плавиться при более низкой температуре, чем основные металлы, или при очень определенной температуре.

Сплав припоя обычно доступен в виде прутка, ленты, порошка, пасты, крема, проволоки и преформ (таких как штампованные шайбы). [5] В зависимости от области применения, наполнитель может быть предварительно размещен в желаемом месте или нанесен во время цикла нагрева. Для ручной пайки обычно используются проволочные и прутковые формы, поскольку их легче всего наносить при нагревании. В случае пайки в печи сплав обычно помещается заранее, так как процесс обычно сильно автоматизирован. [5] Некоторые из наиболее распространенных типов используемых присадочных металлов:

  • Алюминий-кремний
  • Медь
  • Медно-серебряный
  • Медно-цинковые ( латунь )
  • Медь-олово ( бронза )
  • Золото - серебро
  • Никелевый сплав
  • Серебро [1] [6]
  • Аморфная фольга для пайки с использованием никеля, железа, меди, кремния, бора, фосфора и т. Д.

Атмосфера [ править ]

Поскольку пайка требует высоких температур, окисление поверхности металла происходит в кислородсодержащей атмосфере. Это может потребовать использования атмосферной среды, отличной от воздуха. Обычно используются атмосферы [7] [8]

  • Воздух : просто и экономично. Многие материалы подвержены окислению и образованию накипи . Для удаления окисления после работы можно использовать кислотную очистительную ванну или механическую очистку. Флюс противодействует окислению, но может ослабить соединение.
  • Сгоревший топливный газ (с низким содержанием водорода, AWS тип 1, «экзотермические атмосферы»): 87% N 2 , 11–12% CO 2 , 5–1% CO, 5–1% H 2 . Для серебряных, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди и латуни.
  • Сгоревший топливный газ ( обезуглероживание , тип AWS 2, «эндотермические атмосферы»): 70–71% N 2 , 5–6% CO 2 , 9–10% CO, 14–15% H 2 . Для медных, серебряных, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, никелевых сплавов, монеля, среднеуглеродистых сталей .
  • Сгоревший топливный газ (осушенный, AWS тип 3, «эндотермические генерируемые атмосферы»): 73–75% N 2 , 10–11% CO, 15–16% H 2 . Для медных, серебряных, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, сплавов с низким содержанием никеля, монеля , средне- и высокоуглеродистых сталей .
  • Сжигаемый топливный газ (осушенный, обезуглероживаемый, AWS тип 4): 41–45% N 2 , 17–19% CO, 38–40% H 2 . Для медных, серебряных, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, низко-никелевых сплавов, средне- и высокоуглеродистых сталей .
  • Аммиак (AWS тип 5, также называемый формовочным газом ): диссоциированный аммиак (75% водорода, 25% азота) можно использовать для многих типов пайки и отжига. Недорого. Для медных, серебряных, никелевых, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, никелевых сплавов, монеля, средне- и высокоуглеродистых сталей и хромовых сплавов.
  • Азот + водород , криогенный или очищенный (AWS тип 6A): 70–99% N 2 , 1–30% H 2 . Для медных, серебряных, никелевых, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов.
  • Азот + водород + монооксид углерода , криогенный или очищенный (AWS тип 6B): 70–99% N 2 , 2–20% H 2 , 1–10% CO. Для меди, серебра, никеля, медь-фосфор и медь-цинк присадочные металлы. Для пайки меди, латуни, низко-никелевых сплавов, средне- и высокоуглеродистых сталей .
  • Азот криогенный или очищенный (AWS тип 6C): неокисляющий, экономичный. При высоких температурах может реагировать с некоторыми металлами, например некоторыми сталями, с образованием нитридов . Для медных, серебряных, никелевых, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, сплавов с низким содержанием никеля, монеля, средне- и высокоуглеродистых сталей .
  • Водород (AWS тип 7): сильный раскислитель с высокой теплопроводностью. Может использоваться для пайки меди и отжига стали. Может вызвать водородную хрупкость некоторых сплавов. Для медных, серебряных, никелевых, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, никелевых сплавов, монеля, средне- и высокоуглеродистых сталей и хромовых сплавов, кобальтовых сплавов, вольфрамовых сплавов и карбидов.
  • Неорганические пары (различные летучие фториды, AWS тип 8): специального назначения. Можно смешивать с атмосферой AWS 1–5 для замены флюса. Используется для пайки серебром латуни.
  • Благородный газ (обычно аргон , тип AWS 9): неокисляющий, дороже азота. Инертный. Детали должны быть очень чистыми, газ должен быть чистым. Для медных, серебряных, никелевых, медно-фосфорных и медно-цинковых присадочных металлов. Для пайки меди, латуни, никелевых сплавов, монеля, средне- и высокоуглеродистых сталей, хромовых сплавов, титана, циркония, гафния.
  • Благородный газ + водород (AWS тип 9A)
  • Вакуум : требуется вакуумирование рабочей камеры. Дорогой. Непригоден (или требует особого ухода) для металлов с высоким давлением пара, например серебра, цинка, фосфора, кадмия и марганца. Используется для высококачественных соединений, например, в аэрокосмической отрасли .

Общие техники [ править ]

Таблица классификации процессов пайки и пайки [9]

Пайка горелкой [ править ]

Горелочная пайка является наиболее распространенным методом механизированной пайки. Его лучше всего использовать в небольших объемах производства или на специализированных предприятиях, а в некоторых странах на его долю приходится большая часть пайки. Существует три основных типа используемой горелочной пайки: [10] ручная, машинная и автоматическая горелочная пайка.

Пайка с ручной горелкой - это процедура, при которой нагревание осуществляется с помощью газового пламени, помещенного на или рядом с паяемым соединением. Горелку можно держать в руке или удерживать в фиксированном положении в зависимости от того, выполняется ли операция полностью вручную или имеется некоторый уровень автоматизации. Ручная пайка чаще всего используется при небольших объемах производства или в приложениях, где размер или конфигурация детали делает другие методы пайки невозможными. [10]Основным недостатком этого метода является высокая стоимость рабочей силы, а также навыки оператора, необходимые для получения качественных паяных соединений. Для предотвращения окисления требуется использование флюса или самофлюса. Паять медь горелкой можно без использования флюса, если ее паять горелкой с использованием кислорода и водорода, а не кислорода и других горючих газов.

Машинная пайка с горелкой обычно используется там, где выполняется повторяющаяся пайка . Этот метод представляет собой сочетание как автоматических, так и ручных операций, при этом оператор часто размещает припой, флюс и детали для отсадки, в то время как механизм машины выполняет фактическую пайку. [10] Преимущество этого метода состоит в том, что он снижает трудозатраты и навыки ручной пайки. Для этого метода также требуется использование флюса, поскольку здесь нет защитной атмосферы, и он лучше всего подходит для малых и средних объемов производства.

Автоматическая пайка с горелкой - это метод, который почти исключает необходимость ручного труда при пайке, за исключением загрузки и разгрузки машины. Основными преимуществами этого метода являются: высокая производительность, равномерное качество пайки и низкие эксплуатационные расходы. Используемое оборудование практически такое же, как и оборудование, используемое для пайки с резаком, с основным отличием в том, что оборудование заменяет оператора при подготовке деталей. [10]

Пайка в печи [ править ]

Схема печи для пайки

Пайка в печи - это полуавтоматический процесс, широко используемый в промышленных процессах пайки благодаря его приспособляемости к массовому производству и использованию неквалифицированной рабочей силы . Пайка в печи имеет множество преимуществ перед другими методами нагрева, которые делают ее идеальной для массового производства. Одним из основных преимуществ является легкость, с которой он может производить большое количество мелких деталей, которые легко закрепляются или устанавливаются самостоятельно. [11] Процесс также предлагает преимущества контролируемого цикла нагрева (позволяющего использовать детали, которые могут деформироваться при локальном нагреве) и отсутствие необходимости в очистке после пайки. Обычно используются следующие атмосферы: инертная, восстановительная или вакуумная.атмосферы, которые защищают деталь от окисления. Некоторые другие преимущества включают: низкую стоимость единицы при использовании в массовом производстве, точный контроль температуры и возможность паять несколько соединений одновременно. Печи обычно нагреваются с использованием электричества, газа или масла в зависимости от типа печи и области применения. Однако некоторые из недостатков этого метода включают: высокую капитальную стоимость оборудования, более сложные конструктивные соображения и высокое энергопотребление. [11]

При пайке используются четыре основных типа печей: периодического действия; непрерывный; реторта с контролируемой атмосферой; и вакуум.

Пакетного типа печи имеет относительно низкие начальные затраты на оборудование, а также может нагреть каждую часть нагрузки по отдельности. Его можно включать и выключать по желанию, что сокращает эксплуатационные расходы, когда он не используется. Эти печи подходят для производства средних и крупных партий и предлагают большую степень гибкости в выборе типов деталей, которые можно паять. [11] Для контроля окисления и чистоты деталей можно использовать контролируемую атмосферу или флюс.

Печи непрерывного типа лучше всего подходят для постоянного потока деталей одинакового размера через печь. [11] Эти печи часто питаются конвейером, движущиеся части проходят через горячую зону с контролируемой скоростью. Обычно в печах непрерывного действия используют либо контролируемую атмосферу, либо предварительно нанесенный флюс. В частности, эти печи отличаются очень низким уровнем ручного труда и поэтому лучше всего подходят для крупномасштабных производственных операций.

Печи ретортного типа отличаются от других печей периодического действия тем, что в них используется герметичная футеровка, называемая «реторта». Реторта обычно герметизируется либо прокладкой, либо приваривается и полностью заполняется желаемой атмосферой, а затем нагревается снаружи обычными нагревательными элементами. [11] Из-за высоких температур реторта обычно изготавливается из жаропрочных сплавов, стойких к окислению. Ретортные печи часто используются в периодическом или полунепрерывном вариантах.

Вакуумные печи являются относительно экономичным методом предотвращения образования оксидов и чаще всего используются для пайки материалов с очень стабильными оксидами ( алюминий , титан и цирконий ), которые нельзя паять в атмосферных печах. Вакуумная пайка также широко применяется для огнеупорных материалов и других экзотических комбинаций сплавов, не подходящих для атмосферных печей. Из-за отсутствия флюса или восстановительной атмосферы чистота детали имеет решающее значение при пайке в вакууме. Существуют три основных типа вакуумных печей: реторта с одинарными стенками, реторта с двойными стенками и реторта с холодными стенками. Типичные уровни вакуума для пайки находятся в диапазоне давлений от 1,3 до 0,13 Па (от 10 -2 до 10−3 Торр ) до 0,00013 Па (10 −6 Торр) или ниже. [11] Вакуумные печи чаще всего бывают периодического действия, и они подходят для средних и больших объемов производства.

Серебряная пайка [ править ]

Серебряная пайка , иногда известная как твердый припой , представляет собой пайку с использованием наполнителя на основе сплава серебра. Эти серебряные сплавы состоят из серебра и других металлов, таких как медь, цинк и кадмий, с различным процентным содержанием.

Трещина в металлической пластине 90–10 Cu – Ni из-за напряжений при серебряной пайке

Пайка широко используется в инструментальной промышленности для крепления наконечников из твердого металла (карбид, керамика, металлокерамика и т.п.) к таким инструментам, как пильные полотна. Часто проводится «предварительное лужение»: припой расплавляется на твердый металлический наконечник, который помещается рядом со сталью и переплавляется. Предварительное лужение решает проблему трудностей смачивания твердых металлов.

Паяные твердосплавные соединения обычно имеют толщину от двух до семи мил . Сплав припоя соединяет материалы и компенсирует разницу в степени их расширения. Он также обеспечивает амортизацию между твердосплавным наконечником и твердой сталью, которая смягчает удары и предотвращает потерю и повреждение наконечника - так же, как подвеска автомобиля помогает предотвратить повреждение шин и транспортного средства. Наконец, припой соединяет два других материала, создавая композитную структуру, подобно тому как слои дерева и клея создают фанеру. Стандарт прочности паяных соединений во многих отраслях промышленности - это соединение, которое прочнее любого основного материала, так что под нагрузкой один или другой основной материал выходит из строя раньше, чем соединение. Серебряная пайка может вызвать дефекты в определенных сплавах, например, межкристаллитное растрескивание под напряжением вмедно-никелевый .

Один из специальных методов серебряной пайки называется пайкой штифтом или штифтовой пайкой . Он был разработан специально для подключения кабелей к железнодорожным путям или для установок катодной защиты . В этом методе используется припой, содержащий серебро и флюс, который оплавляется в проушине кабельного наконечника. Оборудование обычно питается от аккумуляторов.

Сварка пайкой [ править ]

Сварка пайкой - это использование присадочного стержня из бронзы или латуни, покрытого флюсом, для соединения стальных деталей. Оборудование, необходимое для пайки, в основном идентично оборудованию, используемому для пайки. Поскольку для сварки твердым припоем обычно требуется больше тепла, чем для пайки, обычно используется газообразное топливо ацетилен или метилацетилен-пропадиен (MAP) . Название происходит от того факта, что не используется капиллярное действие.

Сварка пайкой имеет много преимуществ перед сваркой плавлением. Он позволяет соединять разнородные металлы, сводить к минимуму тепловую деформацию и может снизить потребность в обширном предварительном нагреве. Кроме того, поскольку соединенные металлы не плавятся в процессе, компоненты сохраняют свою первоначальную форму; края и контуры не стираются и не изменяются в результате образования галтеля. Другой эффект сварки припоем - устранение накопленных напряжений, которые часто присутствуют при сварке плавлением. Это крайне важно при ремонте крупных отливок. Недостатки - потеря прочности при воздействии высоких температур и невозможность выдерживать высокие нагрузки.

На наконечники из карбида, металлокерамики и керамики наносят покрытие, а затем соединяют со сталью для изготовления ленточных пил с наконечниками. Покрытие действует как припой.

"Сварка" чугуна [ править ]

«Сварка» чугуна обычно представляет собой операцию пайки с использованием присадочного прутка, сделанного в основном из никеля , хотя также доступна настоящая сварка чугунными прутками. Труба из чугуна с шаровидным графитом также может быть "сварена вручную" - процесс, при котором соединения соединяются с помощью небольшой медной проволоки, вплавленной в железо при предварительном заземлении до голого металла, параллельно чугунным соединениям, формируемым в соответствии с трубной ступицей с неопреновой прокладкой. уплотнения. Целью этой операции является использование электричества вдоль медного кабеля для поддержания тепла в подземных трубах в холодном климате.

Вакуумная пайка [ править ]

Вакуумная пайка - это метод соединения материалов, который дает значительные преимущества: чрезвычайно чистые, превосходные пайки без флюса, высокую целостность и прочность. Этот процесс может быть дорогостоящим, поскольку он должен выполняться внутри сосуда с вакуумной камерой. При нагреве в вакууме на заготовке поддерживается однородность температуры, что значительно снижает остаточные напряжения из-за медленных циклов нагрева и охлаждения. Это, в свою очередь, может значительно улучшить термические и механические свойства материала, тем самым обеспечивая уникальные возможности термообработки. Одна из таких возможностей - это термообработка или упрочнение заготовки при выполнении процесса соединения металлов в одном термическом цикле печи.

Продукты, которые чаще всего паяют под вакуумом, включают алюминиевые холодные пластины, теплообменники с пластинчатыми ребрами и теплообменники с плоскими трубками. [12]

Вакуумная пайка часто проводится в печи; это означает, что можно выполнить сразу несколько стыков, поскольку вся заготовка достигает температуры пайки. Тепло передается с помощью излучения, поскольку многие другие методы нельзя использовать в вакууме.

Пайка погружением [ править ]

Пайка погружением особенно подходит для пайки алюминия, так как воздух исключен, что предотвращает образование оксидов. Соединяемые детали закрепляют и на сопрягаемые поверхности наносят припой, обычно в виде суспензии . Затем сборки погружаются в ванну с расплавом соли (обычно NaCl, KCl и другие соединения), которая действует как теплоноситель и флюс. Многие паяные погружением детали используются в системах теплопередачи в аэрокосмической промышленности. [13]

Способы нагрева [ править ]

Горелка для технического персонала ВМС США паяет стальную трубу

Существует множество способов нагрева для пайки. Наиболее важным фактором при выборе метода нагрева является достижение эффективной передачи тепла по всему стыку и при этом в пределах теплоемкости отдельных используемых основных металлов. Геометрия паяного соединения также является решающим фактором, который необходимо учитывать, как и скорость и объем требуемого производства. Самый простой способ классифицировать методы пайки - сгруппировать их по способу нагрева. Вот некоторые из наиболее распространенных: [1] [14]

  • Пайка горелкой
  • Пайка в печи
  • Индукционная пайка
  • Пайка погружением
  • Пайка сопротивлением
  • Инфракрасная пайка
  • Пайка полотна
  • Электронно-лучевая и лазерная пайка
  • Сварка припоем

Эти методы нагрева подразделяются на методы локального и диффузного нагрева и предлагают преимущества в зависимости от их различных применений. [15]

Безопасность [ править ]

Пайка может повлечь за собой воздействие опасных химических паров. Национальный институт по безопасности и гигиене труда в Соединенных Штатах рекомендует , что воздействие этих газов находится под контролем до уровня ниже допустимого предела воздействия . [16]

Преимущества и недостатки [ править ]

Пайка имеет много преимуществ по сравнению с другими методами соединения металлов, такими как сварка . Поскольку пайка не плавит основной металл соединения, она позволяет более строго контролировать допуски и обеспечивает чистое соединение без необходимости вторичной чистовой обработки. Кроме того, можно паять разнородные металлы и неметаллы (например, металлизированная керамика). [17] В общем, пайка также вызывает меньшую тепловую деформацию, чем сварка, из-за равномерного нагрева паяной детали. Сложные и состоящие из нескольких частей узлы можно паять рентабельно. Сварные швы иногда необходимо шлифовать заподлицо, что является дорогостоящей вторичной операцией, при которой пайка не требует, поскольку она дает чистое соединение. Еще одно преимущество состоит в том, что пайка может быть покрыта или плакирована.в защитных целях. Наконец, пайка легко адаптируется к массовому производству и ее легко автоматизировать, поскольку отдельные параметры процесса менее чувствительны к изменениям. [18] [19]

Одним из основных недостатков является недостаточная прочность соединения по сравнению со сварным соединением из-за использования более мягких присадочных металлов. [1] Прочность паяного соединения, вероятно, будет меньше, чем у основного металла (ов), но больше, чем у присадочного металла. [20] Еще одним недостатком является то, что паяные соединения могут быть повреждены при высоких рабочих температурах. [1] Паяные соединения требуют высокой степени чистоты основного металла при выполнении в промышленных условиях. В некоторых случаях пайки требуется использование соответствующих флюсов для контроля чистоты. Цвет шва часто отличается от цвета основного металла, что создает эстетический недостаток.

Присадочные металлы [ править ]

Смотрите также: Список припоев

Некоторые припои имеют форму трехлистников , ламинированной фольги из несущего металла, плакированной слоем припоя с каждой стороны. Центральный металл - часто медь; его роль заключается в том, чтобы действовать как носитель для сплава, поглощать механические напряжения из-за, например, дифференциального теплового расширения разнородных материалов (например, карбидного наконечника и стального держателя), и действовать как диффузионный барьер (например, чтобы остановить диффузию алюминия от алюминиевой бронзы к стали при пайке этих двух).

Семейства пайки [ править ]

Паяльные сплавы образуют несколько отдельных групп; Сплавы одной группы имеют схожие свойства и применение. [21]

  • Чистые металлы
Без примесей. Часто благородные металлы - серебро, золото, палладий.
  • Ag-Cu
Серебро - медь . Хорошие плавильные свойства. Серебро усиливает текучесть. Эвтектический сплав, используемый для пайки в печи. Сплавы с высоким содержанием меди, склонные к растрескиванию под действием аммиака.
  • Ag-Zn
Серебро- цинк . Подобно Cu-Zn, используемый в ювелирных изделиях из - за высоким содержание серебра , так что продукт соответствует клеймениям . Цвет соответствует серебристому, и он устойчив к чистящим средствам, содержащим аммиак.
  • Cu-Zn ( латунь )
Медно-цинковые. Общего назначения, применяется для соединения стали и чугуна. Коррозионная стойкость обычно недостаточна для меди, кремнистой бронзы, медно-никелевой меди и нержавеющей стали. Достаточно пластичный. Высокое давление пара из-за летучего цинка, не подходит для пайки в печи. Сплавы с высоким содержанием меди, склонные к растрескиванию под действием аммиака.
  • Ag-Cu-Zn
Серебро-медь-цинк. Более низкая температура плавления, чем у Ag-Cu, при таком же содержании Ag. Сочетает в себе преимущества Ag-Cu и Cu-Zn. При содержании цинка выше 40% пластичность и прочность падают, поэтому используются только сплавы этого типа с низким содержанием цинка. При содержании цинка выше 25% появляются менее пластичные медно-цинковые и серебряно-цинковые фазы. Содержание меди выше 60% приводит к снижению прочности и ликвидуса при температуре выше 900 ° C. Содержание серебра выше 85% приводит к снижению прочности, высокой ликвидности и высокой стоимости. Сплавы с высоким содержанием меди, склонные к растрескиванию под действием аммиака. Припои с высоким содержанием серебра (выше 67,5% Ag) являются отличительными чертами и используются в ювелирных изделиях; Сплавы с пониженным содержанием серебра используются в инженерных целях. Сплавы с соотношением медь-цинк около 60:40 содержат те же фазы, что и латунь, и соответствуют ее цвету; они используются для соединения латуни.Небольшое количество никеля улучшает прочность и коррозионную стойкость, а также способствует смачиванию карбидов. Добавление марганца вместе с никелем увеличивает вязкость разрушения. Добавление кадмия даетСплавы Ag-Cu-Zn-Cd с улучшенной текучестью и смачиванием и более низкой температурой плавления; однако кадмий токсичен. Добавление олова может играть в основном ту же роль.
  • Чашка
Медь- фосфор . Широко применяется для меди и медных сплавов. Не требует флюса для меди. Может также использоваться с серебром, вольфрамом и молибденом. Сплавы с высоким содержанием меди, склонные к растрескиванию под действием аммиака.
  • Ag-Cu-P
Как Cu-P, с улучшенной текучестью. Лучше для больших зазоров. Более пластичный, лучшая электропроводность. Сплавы с высоким содержанием меди, склонные к растрескиванию под действием аммиака.
  • Au-Ag
Золото- серебро. Благородные металлы. Используется в ювелирном деле.
  • Au-Cu
Золото-медь. Непрерывный ряд твердых растворов. Легко смачивает многие металлы, в том числе тугоплавкие. Узкие интервалы плавления, хорошая текучесть. [22] Часто используется в украшениях. Сплавы с 40–90% золота твердеют при охлаждении, но остаются пластичными. Никель улучшает пластичность. Серебро снижает температуру плавления, но ухудшает коррозионную стойкость. Для поддержания устойчивости к коррозии содержание золота должно составлять более 60%. Высокотемпературная прочность и коррозионная стойкость могут быть улучшены путем дальнейшего легирования, например, хромом, палладием, марганцем и молибденом. Добавленный ванадий позволяет смачивать керамику. Золото-медь имеет низкое давление пара.
  • Au-Ni
Золото- никель . Непрерывный ряд твердых растворов. Более широкий диапазон плавления, чем у сплавов Au-Cu, но лучшая коррозионная стойкость и улучшенное смачивание. Часто легируется другими металлами для уменьшения доли золота при сохранении свойств. Медь может быть добавлена ​​для уменьшения доли золота, хром для компенсации потери коррозионной стойкости и бор для улучшения смачивания, нарушенного хромом. Обычно используется не более 35% Ni, поскольку более высокие отношения Ni / Au имеют слишком широкий диапазон плавления. Низкое давление пара.
  • Au-Pd
Золото- палладий . Повышенная коррозионная стойкость по сравнению с сплавами Au-Cu и Au-Ni. Используется для соединения жаропрочных сплавов и тугоплавких металлов в высокотемпературных условиях, например, в реактивных двигателях. Дорогой. Может быть заменен припоями на основе кобальта. Низкое давление пара.
  • Pd
Палладий. Хорошие высокотемпературные характеристики, высокая коррозионная стойкость (меньше золота), высокая прочность (больше золота). обычно легированы никелем, медью или серебром. Образует твердые растворы с большинством металлов, хрупких интерметаллидов не образует. Низкое давление пара.
  • Ni
Сплавов никеля даже больше, чем сплавов серебра. Высокая сила. Более низкая стоимость, чем у серебряных сплавов. Хорошие высокотемпературные характеристики, хорошая коррозионная стойкость в умеренно агрессивных средах. Часто применяется для нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Охрупчивается серой и некоторыми металлами с более низкой температурой плавления, например цинком. Бор, фосфор, кремний и углерод понижают температуру плавления и быстро диффундируют к основным металлам. Это обеспечивает диффузионную пайку и позволяет использовать соединение при температуре выше температуры пайки. Бориды и фосфиды образуют хрупкие фазы. Аморфные преформы можно изготавливать путем быстрого затвердевания.
  • Co
Кобальтовые сплавы. Хорошая стойкость к высокотемпературной коррозии, возможная альтернатива припоям Au-Pd. Низкая обрабатываемость при низких температурах, преформы, полученные методом быстрого затвердевания.
  • Аль-Си
Алюминий - кремний . Для пайки алюминия.
  • Активные сплавы
Содержащие активные металлы, например титан или ванадий. Используется для пайки неметаллических материалов, например графита или керамики .

Роль элементов [ править ]

элементрольнепостоянствоустойчивость к коррозииСтоимостьнесовместимостьописание
Сереброструктурный, смачивающийлетучийдорогойУсиливает капиллярный поток, улучшает коррозионную стойкость менее благородных сплавов, ухудшает коррозионную стойкость золота и палладия. Относительно дорого. Высокое давление пара, проблематично при вакуумной пайке. Смачивает медь. Не смачивает никель и железо. Снижает температуру плавления многих сплавов, в том числе золото-медь.
МедьструктурныйаммиакХорошие механические свойства. Часто используется с серебром. Растворяет и смачивает никель. Немного растворяет и смачивает железо. Сплавы с высоким содержанием меди, чувствительные к растрескиванию под напряжением в присутствии аммиака.
Цинкструктурное, плавление, смачиваниелетучийнизкийдешевыйNiПонижает температуру плавления. Часто используется с медью. Подвержен коррозии. Улучшает смачивание черных металлов и никелевых сплавов. Совместим с алюминием. Высокое давление пара, выделяет несколько токсичные пары, требует вентиляции; высоколетучий выше 500 ° C. При высоких температурах возможно закипание и образование пустот. Склонен к выборочному выщелачиванию в некоторых средах, что может вызвать разрушение суставов. Следы висмута и бериллия вместе с оловом или цинком в припое на основе алюминия дестабилизируют оксидную пленку на алюминии, облегчая ее смачивание. Высокое сродство к кислороду способствует смачиванию меди воздухом за счет уменьшения поверхностной пленки оксида меди. Меньше таких преимуществ при пайке в печи с контролируемой атмосферой. Придает хрупкость никелю. Высокое содержание цинка может привести к получению хрупкого сплава. [23]Склонен к межфазной коррозии при контакте с нержавеющей сталью во влажной и влажной среде. Непригоден для пайки в печи из-за летучести.
Алюминийструктурный, активныйFeОбычная основа для пайки алюминия и его сплавов. Хрупкость сплавов черных металлов.
Золотоструктурный, смачивающийотличноочень дорогойОтличная коррозионная стойкость. Очень дорогой. Смачивает большинство металлов.
Палладийструктурныйотличноочень дорогойОтличная коррозионная стойкость, хотя и ниже, чем у золота. Более высокая механическая прочность, чем у золота. Хорошая жаропрочность. Очень дорого, хотя и дешевле золота. Делает соединение менее подверженным разрушению из-за межкристаллитного проникновения при пайке сплавов никеля, молибдена или вольфрама. [24] Повышает жаропрочность сплавов на основе золота. [22] Повышает жаропрочность и коррозионную стойкость сплавов золото-медь. Образует твердые растворы с большинством технических металлов, не образует хрупких интерметаллидов. Высокая стойкость к окислению при высоких температурах, особенно сплавы Pd-Ni.
Кадмийструктурное, смачивание, плавлениелетучийтоксичныйПонижает температуру плавления, улучшает текучесть. Токсично. Выделяет ядовитые пары, требует вентиляции. Высокое сродство к кислороду способствует смачиванию меди воздухом за счет уменьшения поверхностной пленки оксида меди. Меньше таких преимуществ при пайке в печи с контролируемой атмосферой. Позволяет снизить содержание серебра в сплавах Ag-Cu-Zn. Заменено оловом в более современных сплавах. В ЕС с декабря 2011 года разрешен только для авиакосмической и военной техники. [25]
Вестиструктурный, плавильныйПонижает температуру плавления. Токсично. Выделяет ядовитые пары, требует вентиляции.
Банкаструктурное, плавление, смачиваниеПонижает температуру плавления, улучшает текучесть. Расширяет диапазон плавления. Может использоваться с медью, из которой образует бронзу . Улучшает смачивание многих трудно смачиваемых металлов, например, нержавеющей стали и карбида вольфрама . Следы висмута и бериллия вместе с оловом или цинком в припое на основе алюминия дестабилизируют оксидную пленку на алюминии, облегчая ее смачивание. Низкая растворимость в цинке, что ограничивает его содержание в цинксодержащих сплавах. [23]
Висмутследовая добавкаПонижает температуру плавления. Может разрушить оксиды на поверхности. Следы висмута и бериллия вместе с оловом или цинком в припое на основе алюминия дестабилизируют оксидную пленку на алюминии, облегчая ее смачивание. [23]
Бериллийследовая добавкатоксичныйСледы висмута и бериллия вместе с оловом или цинком в припое на основе алюминия дестабилизируют оксидную пленку на алюминии, облегчая ее смачивание. [23]
Никельструктурный, смачивающийвысокоZn, SПрочный, устойчивый к коррозии. Препятствует течению расплава. Добавление в сплавы золота и меди улучшает пластичность и сопротивление ползучести при высоких температурах. [22]Добавление серебра позволяет смачивать сплавы серебро-вольфрам и улучшает прочность связи. Улучшает смачивание припоев на медной основе. Повышает пластичность медно-золотых припоев. Улучшает механические свойства и коррозионную стойкость припоев серебро-медь-цинк. Содержание никеля компенсирует хрупкость, вызванную диффузией алюминия при пайке алюминийсодержащих сплавов, например алюминиевых бронз. В некоторых сплавах повышаются механические свойства и коррозионная стойкость за счет сочетания упрочнения твердого раствора, измельчения зерна и сегрегации на поверхности галтели и на границах зерен, где он образует коррозионно-стойкий слой. Обширная растворимость с железом, хромом, марганцем и др. может сильно разрушить такие сплавы. Охрупчивается цинком, многими другими металлами с низкой температурой плавления и серой. [23]
ХромструктурныйвысокоСопротивление ржавчине. Повышает стойкость к высокотемпературной коррозии и прочность сплавов на основе золота. Добавлен в медь и никель для повышения коррозионной стойкости их и их сплавов. [22] Смачиваемые оксиды, карбиды и графит; часто основной компонент сплава для высокотемпературной пайки таких материалов. Ухудшает смачивание золотоникелевыми сплавами, что может быть компенсировано добавлением бора. [23]
МарганецструктурныйлетучийхорошийдешевыйВысокое давление пара, не подходит для вакуумной пайки. В сплавах на основе золота повышается пластичность. Повышает коррозионную стойкость медных и никелевых сплавов. [22] Повышает жаропрочность и коррозионную стойкость сплавов золото-медь. Повышенное содержание марганца может усугубить склонность к ликвации. Марганец в некоторых сплавах может вызывать пористость галтелей. Часто вступает в реакцию с графитовыми формами и приспособлениями. Легко окисляется, требует флюса. Понижает температуру плавления припоев с высоким содержанием меди. Улучшает механические свойства и коррозионную стойкость припоев серебро-медь-цинк. Дешево, даже дешевле цинка. Часть системы Cu-Zn-Mn является хрупкой, некоторые соотношения использовать нельзя. [23]В некоторых сплавах повышаются механические свойства и коррозионная стойкость за счет сочетания упрочнения твердого раствора, измельчения зерна и сегрегации на поверхности галтели и на границах зерен, где он образует коррозионно-стойкий слой. Облегчает смачивание чугуна благодаря способности растворять углерод. Улучшает условия пайки карбидов.
МолибденструктурныйхорошийПовышает высокотемпературную коррозию и прочность сплавов на основе золота. [22] Повышает пластичность сплавов на основе золота, способствует их смачиванию тугоплавких материалов, а именно карбидов и графита. Присутствуя в соединяемых сплавах, может дестабилизировать поверхностный оксидный слой (окисляясь, а затем улетучиваясь) и способствовать смачиванию.
КобальтструктурныйхорошийХорошие жаропрочные свойства и устойчивость к коррозии. В ядерных приложениях может поглощать нейтроны и накапливать кобальт-60 , мощный излучатель гамма-излучения .
Магнийлетучий геттер O 2летучийДобавление алюминия делает сплав пригодным для вакуумной пайки. Летучий, но меньше цинка. Испарение способствует смачиванию за счет удаления оксидов с поверхности, пары действуют как поглотитель кислорода в атмосфере печи.
Индийтаяние, смачиваниедорогойПонижает температуру плавления. Улучшает смачивание черных сплавов медно-серебряными сплавами. Подходит для соединения деталей, которые позже будут покрыты нитридом титана . [25]
УглеродтаяниеПонижает температуру плавления. Может образовывать карбиды . Может диффундировать к основному металлу, что приводит к более высокой температуре плавления, что потенциально позволяет выполнять ступенчатую пайку с тем же сплавом. При значении выше 0,1% ухудшается коррозионная стойкость никелевых сплавов. Незначительные количества, присутствующие в нержавеющей стали, могут способствовать восстановлению поверхностного оксида хрома (III) в вакууме и обеспечивать пайку без флюса. Диффузия вдали от припоя увеличивает его температуру плавления; используется при диффузионной пайке. [23]
Кремнийтаяние, смачиваниеNiПонижает температуру плавления. Может образовывать силициды . Улучшает смачивание припоев на медной основе. Способствует потоку. Вызывает межкристаллитное охрупчивание никелевых сплавов. Быстро проникает в неблагородные металлы. Диффузия вдали от припоя увеличивает его температуру плавления; используется при диффузионной пайке.
Германийструктурный, плавильныйдорогойПонижает температуру плавления. Дорогой. Для специальных приложений. Может образовывать ломкие фазы.
Бортаяние, смачиваниеNiПонижает температуру плавления. Может образовывать твердые и хрупкие бориды . Не подходит для ядерных реакторов, так как бор является мощным поглотителем нейтронов и, следовательно, действует как нейтронный яд.. Быстрая диффузия к основным металлам. Может диффундировать к основному металлу, что приводит к более высокой температуре плавления, что потенциально позволяет выполнять ступенчатую пайку с тем же сплавом. Может разъедать некоторые основные материалы или проникать между границами зерен многих жаропрочных конструкционных сплавов, ухудшая их механические свойства. Вызывает межкристаллитное охрупчивание никелевых сплавов. Улучшает смачивание некоторых сплавов, может быть добавлен к сплаву Au-Ni-Cr для компенсации потери смачивания из-за добавления хрома. В низких концентрациях улучшает смачивание и снижает температуру плавления никелевых припоев. Быстро диффундирует к основным материалам, может снизить их температуру плавления; особенно беспокойство при пайке тонких материалов. Диффузия вдали от припоя увеличивает его температуру плавления; используется при диффузионной пайке.
Мишметаллследовая добавкав количестве около 0,08%, может быть использован для замены бора там, где бор будет иметь пагубные последствия. [23]
Церийследовая добавкав следовых количествах улучшает текучесть припоев. Особенно полезно для сплавов из четырех или более компонентов, где другие добавки ухудшают текучесть и растекание.
Стронцийследовая добавкав следовых количествах улучшает зернистую структуру сплавов на основе алюминия.
ФосфорраскислительH 2 S , SO 2 , Ni, Fe, CoПонижает температуру плавления. Раскислитель, разлагает оксид меди; фосфорсодержащие сплавы можно использовать на меди без флюса. Не разлагает оксид цинка, поэтому для латуни нужен флюс. Образует хрупкие фосфиды с некоторыми металлами, например никелем (Ni 3 P) и железом, фосфорными сплавами, непригодными для пайки сплавов, содержащих железо, никель или кобальт в количестве более 3%. Фосфиды сегрегируют на границах зерен и вызывают межкристаллитное охрупчивание. (Иногда все же желательно получить хрупкий сустав. Осколочные гранатымогут быть спаяны с фосфорсодержащим сплавом для образования соединений, которые легко разрушаются при взрыве.) Избегайте использования в средах с присутствием диоксида серы (например, бумажные фабрики) и сероводорода (например, канализационные трубы или вблизи вулканов); фаза, богатая фосфором, быстро разъедает в присутствии серы, и соединение выходит из строя. Фосфор может также присутствовать в виде примеси, поступающей, например, из гальванических ванн. [24] В низких концентрациях улучшает смачивание и снижает температуру плавления никелевых припоев. Диффузия вдали от припоя увеличивает его температуру плавления; используется при диффузионной пайке.
ЛитийраскислительРаскислитель. Устраняет необходимость во флюсе с некоторыми материалами. Оксид лития, образующийся в результате реакции с поверхностными оксидами, легко замещается расплавленным припоем. [23]
Титанаструктурный, активныйЧаще всего используется активный металл. Небольшие проценты, добавленные в сплавы Ag-Cu, способствуют смачиванию керамики, например нитрид кремния . [26] Большинство металлов, за исключением нескольких (а именно серебра, меди и золота), образуют с титаном хрупкие фазы. При пайке керамики, как и другие активные металлы, титан вступает в реакцию с ними и образует на их поверхности сложный слой, который, в свою очередь, смачивается серебряно-медным припоем. Мокрые оксиды, карбиды и графит; часто основной компонент сплава для высокотемпературной пайки таких материалов. [23]
Цирконийструктурный, активныйМокрые оксиды, карбиды и графит; часто основной компонент сплава для высокотемпературной пайки таких материалов. [23]
Гафнийактивный
Ванадийструктурный, активныйСпособствует смачиванию глиноземной керамики сплавами на основе золота. [22]
СерапримесьНарушает целостность никелевых сплавов. В стыки могут попасть остатки смазки, жира или краски. Образует хрупкий сульфид никеля (Ni 3 S 2 ), который сегрегирует на границах зерен и вызывает межкристаллитное разрушение.

Некоторые добавки и примеси действуют на очень низких уровнях. Могут наблюдаться как положительные, так и отрицательные эффекты. Стронций на уровне 0,01% улучшает зернистую структуру алюминия. Бериллий и висмут в одинаковых количествах помогают разрушить пассивирующий слой оксида алюминия и способствовать смачиванию. Углерод в концентрации 0,1% снижает коррозионную стойкость никелевых сплавов. Алюминий может охрупчивать низкоуглеродистую сталь при 0,001%, фосфор при 0,01%. [23]

В некоторых случаях, особенно для вакуумной пайки, используются металлы и сплавы высокой чистоты. Уровни чистоты 99,99% и 99,999% коммерчески доступны.

Следует проявлять осторожность, чтобы не допустить попадания вредных примесей из-за загрязнения стыков или растворения основных металлов во время пайки.

Поведение при плавлении [ править ]

Сплавы с большим диапазоном температур солидуса / ликвидуса имеют тенденцию плавиться в «мягком» состоянии, во время которого сплав представляет собой смесь твердого и жидкого материала. Некоторые сплавы проявляют склонность к ликвации , отделению жидкости от твердой части; для них нагрев в диапазоне плавления должен быть достаточно быстрым, чтобы избежать этого эффекта. Некоторые сплавы демонстрируют расширенный диапазон пластичности, когда только небольшая часть сплава является жидкой, а большая часть материала плавится в верхнем диапазоне температур; они подходят для перекрытия больших зазоров и для формирования галтелей. Сплавы с высокой текучестью подходят для глубокого проникновения в узкие зазоры и для пайки герметичных соединений с узкими допусками, но не подходят для заполнения больших зазоров. Сплавы с более широким интервалом плавления менее чувствительны к неравномерным зазорам.

Когда температура пайки достаточно высока, пайка и термообработка могут выполняться одновременно за одну операцию.

Эвтектические сплавы плавятся при одной температуре, без мягких участков. Эвтектические сплавы имеют превосходное растекание; неэвтектические вещества в мягкой области имеют высокую вязкость и в то же время разрушают основной металл с соответственно меньшей растекающей силой. Мелкий размер зерна придает эвтектикам как повышенную прочность, так и повышенную пластичность. Высокоточная температура плавления позволяет выполнять процесс соединения лишь немного выше точки плавления сплава. При затвердевании не возникает кашеобразного состояния, при котором сплав кажется твердым, но еще не стал; вероятность нарушения соединения в результате манипуляций в таком состоянии снижается (при условии, что сплав существенно не изменил свои свойства из-за растворения основного металла). Эвтектическое поведение особенно полезно для припоев . [23]

Металлы с мелкозернистой структурой перед плавлением обеспечивают превосходное смачивание металлов с крупными зернами. Легирующие добавки (например, стронций к алюминию) могут быть добавлены для улучшения зернистой структуры, а преформы или фольги могут быть получены быстрой закалкой. Очень быстрая закалка может обеспечить аморфную структуру металла, которая обладает дополнительными преимуществами. [23]

Взаимодействие с недрагоценными металлами [ править ]

Пайка на заводе по производству труб в Гэри, 1943 год.

Для успешного смачивания основной металл должен быть по крайней мере частично растворим по крайней мере в одном компоненте припоя. Таким образом, расплавленный сплав имеет тенденцию разрушать основной металл и растворять его, слегка изменяя при этом свой состав. Изменение состава отражается в изменении температуры плавления сплава и соответствующем изменении текучести. Например, некоторые сплавы растворяют и серебро, и медь; растворенное серебро снижает их температуру плавления и увеличивает текучесть, медь оказывает противоположное действие.

Можно использовать изменение точки плавления. Поскольку температуру переплава можно повысить за счет обогащения сплава растворенным основным металлом, возможна ступенчатая пайка с использованием того же припоя. [ необходима цитата ]

Для пайки тонких профилей больше подходят сплавы, которые не оказывают значительного воздействия на основные металлы.

Неоднородная микроструктура пайки может вызвать неравномерное плавление и локальные эрозии основного металла. [ необходима цитата ]

Смачивание основных металлов можно улучшить, добавив в сплав подходящий металл. Олово облегчает смачивание железа, никеля и многих других сплавов. Медь смачивает черные металлы, на которые серебро не повреждает, поэтому медно-серебряные сплавы могут паять сталь, только серебро не смачивает. Цинк улучшает смачивание черных металлов, в том числе индия. Алюминий улучшает смачивание алюминиевых сплавов. Для смачивания керамики в припой могут быть добавлены химически активные металлы, способные образовывать химические соединения с керамикой (например, титан, ванадий, цирконий ...).

Растворение неблагородных металлов может вызвать вредные изменения в припое. Например, растворенный алюминий из алюминиевых бронз может охрупчивать пайку; добавление никеля в припой может компенсировать это. [ необходима цитата ]

Эффект работает в обоих направлениях; между припоем и основным металлом может быть вредное взаимодействие. Присутствие фосфора в припое приводит к образованию хрупких фосфидов железа и никеля, поэтому фосфорсодержащие сплавы не подходят для пайки никеля и сплавов железа. Бор имеет тенденцию диффундировать в основные металлы, особенно по границам зерен, и может образовывать хрупкие бориды. Углерод может отрицательно влиять на некоторые стали. [ необходима цитата ]

Следует проявлять осторожность, чтобы избежать гальванической коррозии между припоем и основным металлом, особенно между разными спаяемыми вместе основными металлами. Образование хрупких интерметаллических соединений на поверхности раздела сплава может вызвать разрушение соединения. Это обсуждается более подробно с припоями .

Потенциально вредные фазы могут быть распределены равномерно по объему сплава или концентрироваться на границе раздела твердого припоя и основы. Толстый слой межфазных интерметаллидов обычно считается вредным из-за его обычно низкой вязкости разрушения и других механических свойств ниже номинальной. В некоторых ситуациях, например, при установке кристалла, это не имеет большого значения, поскольку кремниевые чипы обычно не подвергаются механическим повреждениям. [23]

При смачивании припои могут отделять элементы от основного металла. Например, припой алюминий-кремний смачивает нитрид кремния, диссоциирует поверхность, чтобы она могла реагировать с кремнием, и высвобождает азот, который может создавать пустоты вдоль стыка и снижать его прочность. Титансодержащий никель-золотой припой смачивает нитрид кремния и вступает в реакцию с его поверхностью, образуя нитрид титана и высвобождая кремний; затем кремний образует хрупкие силициды никеля и эвтектическую фазу золото-кремний; полученное соединение является слабым и плавится при гораздо более низкой температуре, чем можно было ожидать. [23]

Металлы могут диффундировать из одного основного сплава в другой, вызывая охрупчивание или коррозию. Примером может служить диффузия алюминия из алюминиевой бронзы в сплав железа при их соединении. Может использоваться диффузионный барьер, например слой меди (например, в полосе тримета).

Жертвенный слой благородного металла можно использовать на основном металле в качестве кислородного барьера, предотвращая образование оксидов и облегчая пайку без флюса. Во время пайки слой благородного металла растворяется в присадочном металле. Ту же функцию выполняет медное или никелирование нержавеющих сталей. [23]

При пайке меди восстановительная атмосфера (или даже восстановительное пламя) может реагировать с остатками кислорода в металле, которые присутствуют в виде включений оксида меди , и вызывать водородное охрупчивание . Водород, присутствующий в пламени или атмосфере при высокой температуре, реагирует с оксидом с образованием металлической меди и водяного пара, водяного пара. Пузырьки пара создают высокое давление в металлической конструкции, что приводит к трещинам и пористости соединений. Бескислородная медь не чувствительна к этому эффекту, однако наиболее доступные марки, например, электролитическая медь или медь с высокой проводимостью, чувствительны к этому эффекту. В этом случае хрупкое соединение может катастрофически выйти из строя без каких-либо предшествующих признаков деформации или разрушения. [27]

Преформа [ править ]

Паяльная преформа - это высококачественная прецизионная штамповка металла, используемая для различных соединений при производстве электронных устройств и систем. Типичное применение преформ для пайки включает прикрепление электронных схем, упаковку электронных устройств, обеспечение хорошей теплопроводности и электропроводности и обеспечение интерфейса для электронных соединений. Заготовки для пайки квадратной, прямоугольной и дисковой формы обычно используются для прикрепления электронных компонентов, содержащих кремниевые кристаллы, к подложке, такой как печатная плата .

Заготовки в форме прямоугольной рамы часто требуются для изготовления электронных блоков, в то время как преформы для пайки в форме шайб обычно используются для присоединения выводных проводов и герметичных вводов к электронным схемам и корпусам. Некоторые преформы также используются для изготовления диодов , выпрямителей , оптоэлектронных устройств и компонентов. [28]

• Разница между пайкой и пайкой

Пайка включает соединение материалов с присадочным металлом, который плавится ниже ~ 450 ° C. Обычно это требует относительно тонкой и однородной отделки поверхностей между стыковочными поверхностями. Паяные соединения имеют тенденцию быть более слабыми из-за более низкой прочности припоя.

При пайке используются присадочные материалы с температурой плавления выше ~ 450 ° C. Чистота поверхности обычно менее важна, а паяные соединения - прочнее.

См. Также [ править ]

  • Пайка на
  • CuproBraze
  • Petit chien à bélière

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Groover 2007 , стр. 746–748
  2. ↑ a b c Schwartz 1987 , стр. 20–24.
  3. ^ a b "Lucas-Milhaupt SIL-FOS 18 Медь / серебро / фосфорный сплав" . MatWeb - Интернет-ресурс с информацией о материалах .
  4. ^ Schwartz 1987 , стр. 271-279
  5. ^ a b Schwartz 1987 , стр. 131–160
  6. ^ Schwartz 1987 , стр. 163-185
  7. ^ Паяльное Руководство архивация 2 апреля 2015, в Wayback Machine . Индукционная атмосфера GH
  8. ^ Джозеф Р. Дэвис, ASM International. Справочник комитета (2001). Медь и медные сплавы . ASM International. п. 311. ISBN. 0-87170-726-8. Архивировано 27 февраля 2017 года.
  9. ^ AWS A3.0: 2001, Стандартные термины и определения сварки, включая термины для адгезионного соединения, пайки, пайки, термической резки и термического напыления, Американское сварочное общество (2001), стр. 118. ISBN 0-87171-624-0 
  10. ^ Б с д Шварц 1987 , стр. 189-198
  11. ^ Б с д е е Schwartz 1987 , стр. 199-222
  12. ^ "Вакуумная пайка алюминиевых холодных пластин и теплообменников - Lytron Inc." . www.lytron.com . Проверено 27 декабря 2017 .
  13. ^ "Флюсовые припои | Lynch Metals, Inc." . Lynch Metals, Inc . Проверено 27 декабря 2017 .
  14. ^ Schwartz 1987 , стр. 24-37
  15. ^ "FAQ: Какие существуют методы пайки?" . Институт сварки . Проверено 27 декабря 2017 года .
  16. ^ «CDC - Публикации и продукты NIOSH - Критерии для рекомендованного стандарта: сварка, пайка и термическая резка (88-110)» . www.cdc.gov . Архивировано 12 апреля 2017 года . Проверено 11 апреля 2017 .
  17. ^ "Соединение разнородных металлов". Архивировано 4 марта 2014 г. на Wayback Machine . Дерингер-Ней, 29 апреля 2014 г.
  18. Перейти ↑ Schwartz 1987 , p. 3
  19. Перейти ↑ Schwartz 1987 , pp. 118–119
  20. ^ Алан Белохлав. «Понимание основ пайки» . Американское сварочное общество . Архивировано из оригинала на 2014-02-27.
  21. ^ «Рекомендации по выбору правильного припоя» . Silvaloy.com. Архивировано из оригинала на 2010-10-07 . Проверено 26 июля 2010 .
  22. ^ a b c d e f g Кристофер Корти; Ричард Холлидей (2009). Золото: наука и приложения . CRC Press. С. 184–. ISBN 978-1-4200-6526-8. Архивировано 01 ноября 2017 года.
  23. ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р д р David M. Jacobson; Джайлз Хэмпстон ​​(2005). Принципы пайки . ASM International. С. 71–. ISBN 978-1-61503-104-7. Архивировано 13 ноября 2017 года.
  24. ^ a b Филип Робертс (2003). Промышленная пайка . CRC Press. С. 272–. ISBN 978-0-203-48857-7. Архивировано 13 ноября 2017 года.
  25. ^ a b "Ag slitiny bez Cd - speciální aplikace" . Архивировано из оригинала на 2016-04-20 . Проверено 7 апреля 2016 .
  26. ^ "Керамическая пайка" . Azom.com. 2001-11-29. Архивировано 21 августа 2008 года . Проверено 26 июля 2010 .
  27. ^ Продолжаются поставки серебряных припоев для кадмиевых подшипников (20 января 2009 г.). «Прочность серебряных паяных соединений» . www.cupalloys.co.uk. Архивировано 12 августа 2011 года . Проверено 26 июля 2010 .
  28. ^ Пайка преформы архивация 8 июля 2011, в Wayback Machine . AMETEK.Inc.

Библиография [ править ]

  • Грувер, Микелл П. (2007). Основы современного производства: процессы и системы материалов (2-е изд.). Джон Вили и сыновья. ISBN 978-81-265-1266-9.
  • Шварц, Мел М. (1987). Пайка . ASM International. ISBN 978-0-87170-246-3.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Флетчер, MJ (1971). Вакуумная пайка . Лондон: Mills and Boon Limited. ISBN 0-263-51708-X.
  • П.М. Робертс, "Промышленная пайка", CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2004 г.
  • Кент Уайт, «Настоящая газовая сварка алюминия: плюс пайка и пайка». Издательство: TM Technologies, 2008.
  • Андреа Кагнетти (2009). «Экспериментальный обзор жидкой пайки в древнем ювелирном искусстве». Международный журнал исследований материалов . 100 : 81–85. DOI : 10.3139 / 146.101783 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Европейская ассоциация пайки и пайки