Технология

Основы пайки

         Московский государственный автомобильно-дорожный институт.



                                Основы пайки



                                                       Студент: Троицкий А.
П.

                                                       Группа: 1КМ1



                                Москва 2001.

                                План реферата


              1. Основы теории пайки металлов……………………1
              2. Технология пайки…………………………………...2
              3. Флюсы ………………………………………………3
              4. Припои………………………………………………4
              5. Подготовка деталей к пайке………………………..5



           1. Основы теории пайки металлов


    Пайка - сложный физико-химический процесс получения соединения в
результате

Взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла
(припоя)



[pic]
Паяное соединение неоднородно по строению и составу. Паяный шов включают в
себя спаи, диффузионные зоны и место припоя кристаллизовавшегося в зазоре
между деталями с прикристаллизованными ионами.
       Спай – переходный слой, образующийся в результате вследствие физико-
химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом.
Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем.
       Диффузионная зона – результат взаимной диффузии припоя и паяемого
металла.
       Прикристаллизованная зона – результат концентрирования в области
спая тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава.
       Прочностные характеристики паяного соединения определяется
возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и
паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя  или
паяемого 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  между
           соединяемыми металлами расплавом припоя и газовой средой.
       Вследствие малого зазора, в процессе пайки между деталями образуется
незначительное количество жидкого припоя, активно взаимодействующего с
паяемыми металлами. В жидкий припой, вследствие диффузии, попадают
примеси, а в металл переходят некоторые компоненты припоя. Изменение жидкой
фазы приводит к изменению структуры металла шва и температуры
кристаллизации.
       Кристаллизацию шва рассматривают как двустороннее, направленное к
центру, заращивание  зазора. Характер кристаллизации определяется скоростью
остывания и величиной зазора.
       При пайке получают соединения с межатомными связями с  помощью
нагрева их до температуры ниже температуры их автономного плавления,
смачиванием поверхностей расплавом припоя с дальнейшим затеканием его в
зазор и кристаллизацией. При этом имеет место взаимодействие:
       Паяемый материал- расплав припоя – расплав флюса
 при температуре ниже плавления паяемых материалов.


                             2. Технология пайки

        Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:

           A. Предварительная подготовка паяемых соединений;
           B. Нагрев соединяемых  деталей до температуры ниже температуры
              плавления паяемых деталей;
           C. Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с
              помощью флюса;
           D. Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски
              припоя;
           E. Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;
           F. Кристаллизация  жидкой формы припоя, находящейся между
              спаевыми деталями;

       Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы.  В качестве припоя
используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной
температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале
температур).
       Разница между температурами начала плавления и полного расплавления
называется интервалом кристаллизации. При осуществлении процесса 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 – рабочая температура паянного соединения;


                                  3. Флюсы
       Флюсы применяются для удаления окисной пленки с поверхности основного
металла и припоя, а также для недопущения 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 с окисной пленкой, образуя шлаки,
             легко растворимые во флюсы;
           . Растворяют окисную пленку
           . Вступают в реакцию замещения с окислами труднопаяемого металла
             и образуют оксиды легкорастворимые во флюсе.
       Флюсы классифицируют по признакам:
                      - температурному интервалу пайки на низкотемпературные
                        (t<4500C) и высокотемпературные (t>4500C);
                      - Природе растворителя на водные и неводные;
                      - Природе активатора на канифольные, галогенидные,
                        фтороборатные, анилиновые, кислотные и т.д.;
                      -     По агрегатному состоянию на твердые, жидкие и
                        пастообразные
                               3.1Пример флюса
       Для низкотемпературной пайки меди используют канифоль.
 Канифоль - твёрдое стекловидно6е вещество с температурой плавления 1250С,
 получаемое из сосновой смолы. Флюсовый эффект связан с содержанием в ней
 абиетиновой кислоты, растворяющей окислы меди. При температуре 300-4000С
 канифоль разлагается с выделением углерода и водорода. Вследствие этого
 окислы меди интенсивно восстанавливаются.

                                  4. Припои
       Припоями называются металлы и их сплавы, применяемые для пайки и
лужения (лужение- процесс нанесения на паяемые детали тонкого слоя припоя
для улучшения смачиваемости деталей при пайке) и имеющие температуры
плавления паяемых металлов.
       Припои должны отвечать следующим требованиям:
                      - Обладать высокой жидкотекучестью и смачивающей
                        способностью;
                      - Интенсивно проникать в зазор между деталями;
                      - Обеспечивать прочную связь металлов в зоне спая при
                        статических и знакопеременных нагрузках;
                      - Иметь высокую коррозийную стойкость.
Припои классифицируют по следующим признакам:
           a) Химическому составу;
           b) Температуре плавления;
           c) Технологическим свойствам;
   По химическому составу припои делятся на свинцово-оловянные, серебряные,
медно-фосфорные, цинковые, титановые и др.
   По температуре плавления делятся на низкотемпературные t<4500C и
высокотемпературные t>4500C.
   По техническим свойствам делятся на самофлюсующиеся (частично удаляют
окислы с поверхности металла) и композиционные (состоят из тугоплавких и
легкоплавких порошков, позволяющих  производить пайку с большими зазорами
между деталями).
                     Применение различных типов припоев:
   Свинцовые припои с содержанием серебра до 3% имеют термостойкость, чем
свинцово-оловянистые и  применяются при пайке медных и латунных деталей,
работающих при температуре до1500С.
   Серебряные припои с медью и цинком применяются при высокотемпературной
пайке стали, меди и её сплавов. Они обладают повышенной тепло- и
электропроводностью и высокой пластичностью, прочностью и коррозионной
устойчивостью.
   Медно-фосфорные припои 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.
   Для высокотемпературной пайки стали и меди также применяются также медно-
цинковые припои. Стали можно паять чистой медью и сплавами на основе
никеля.
   4.1 Пример припоя

       Для низкотемпературной пайки широко используются свинцово-
оловянистые припои, обладающие  высокими технологическими свойствами и
обеспечивающие высокую прочность и коррозионную стойкость соединения.


                    5.Подготовка деталей к пайке и пайка.
       1. Механическая обработка (подгонка деталей друг к другу и создание
          шероховатости с помощью шкурки)
       2. Обезжиривание поверхностей, подготавливаемых для пайки (едким
          натром (5-10 г/л), углекислым натрием (15-30г/л),
          тирнатрийфосфатом (30-60 г/л), эмульгатор ОП-7 (0,5 г/л)). Детали
          в растворе выдерживают при температуре 50-600С в течение 15-20
          минут. После обработки щелочью детали последовательно промывают
          горячей и холодной водой, а затем сушат.
       3. Нагрев и пайка осуществляется паяльником, паяльными клещами,
          газовым пламенем, в печах, током ВЧ, электронным или лазерным
          лучом (паяльником можно паять только тонкостенные детали при
          температуре до 3500С).




смотреть на рефераты похожие на "Основы пайки "