Технологические и вспомогательные материалы при пайке

К технологическим материалам при пайке относятся такие, компоненты которых входят в состав образующегося паяного сое­динения – припои и контактные или барьерные покрытия.

К вспомогательным материалам относятся такие, компоненты которых непосредственно не входят в состав образующегося паяного соединения, но участвуют в его образова­нии. К ним относятся паяльные флюсы, активные и инертные газо­вые среды, вещества, ограничивающие растекание припоя (стоп-материалы), и др.

Припои

Требования к припоям:

1) Иметь температуру плавления ниже температуры плавления паяемых металлов.

2) Иметь близкий с паяемым металлом коэффициент термического расширения.

3) Иметь общедоступную технологию производства и применения.

4) При температуре пайки хорошо смаивать основной металл и заполнять соедини­тельные зазоры.

5) Обеспечение высокой прочности паяного соединения.

6) Коррозионная стойкость паяного соединения.

7) Электропроводность.

8) Жаростойкость.

Припои подразделяют на две группы – готовые и образую­щиеся при работе (пайке).

Готовые припои. Наиболее широкое применение при пайке на­шли готовые припои. Готовые припои классифицируют по следую­щим признакам (ГОСТ 19250-73): по величине их температур­ного интервала плавления; степени расплавления при пайке; основному или наиболее дефицитному компоненту, способности к самофлюсованию; способу изготовления и виду полуфабрикатов (рис. 6).

Температурный интервал плавления припоя – важнейший классификационный признак. Такой интервал ограничен темпера­турой начала (солидус) и конца (ликвидус) плавления припоя. По величине температурного интервала плавления, припои делятся на припои с широким и узким интервалом кристаллизации. Способность припоев к растеканию и затеканию в зазор улучшается с уменьшением их температурного интер­вала плавления. Припои с узким температурным интервалом плавления плохо удерживаются в сравнительно широких капиллярных зазорах, но лучше затекают в узкие зазоры. При пайке изделий с большой площадью спая или вертикальными зазорами с предварительной укладкой в них припоя лучше использовать припои с широким тем­пературным интервалом плавления, а при некапиллярных зазо­рах – композиционные.

По температуре конца расплавления готовые припои разделяют на пять классов:

- Особолегкоплавкие – температура плавления меньше 145ºС;

- Легкоплавкие – температура плавления от 145°С до 450°С;

- Среднеплавкие – температура плавления от 450°С до 1100°С;

- Высокоплавкие – температура плавления от 1100°С до 1850°С;

- Тугоплавкие – температура плавления выше 1850°С.

Классификация готовых припоев по степени их автономного расплавления. По степени автономного расплавления при пайке припои подразделяют на полностью и частично расплавляемые. Ранее применяли главным образом припои полностью расплавляе­мые при пайке. Исключение составляли припои, применяемые в стоматологической технике, и частично расплавляемые припои с широким интервалом затвердения, которые использовали глав­ным образом при абразивной пайке.

Классификация припоев по основному компоненту. К числу металлических припоев, содержащих более 50% одного из компо­нентов, относятся припои оловянные, кадмиевые, цинковые, маг­ниевые, алюминиевые, медные, кобальтовые, никелевые, марганце­вые, золотые, палладиевые, платиновые, титановые, железные, циркониевые, ниобиевые, молибденовые, ванадиевые и др. При близком содержании некоторых компонентов припои называют по этим основным компонентам, например, оловянно-свинцовые, медно-никелево-марганцевые и др. При содержании одного или нескольких легирующих компонентов, являющихся редкими или драгоценными металлами, припой иногда называют по этим ком­понентам, например, серебряный, золотой и др., хотя содержание их в припое может составлять несколько процентов.

Классификация припоев по способности к самофлюсованию. Существуют припои, которые могут выполнять также функции флюсов. Припои, обладающие свойствами самофлюсования, должны содержать легирующие элементы-раскислители с сильным химическим сродством к кислороду. Эти элементы должны способ­ствовать растекаемости и смачиваемости припоем паяемого метал­ла. Продукты раскисления, образующиеся при взаимодействии такого припоя с паяемым металлом, должны легко удаляться из шва, в частности, для этого температура плавления их должна быть ниже температуры пайки. К элементам-раскислителям отно­сятся литий, калий, натрий, фосфор, цезий, бор и др. Припои, легированные этими элементами и способные к само­флюсованию в инертной газовой среде или на воздухе, называют самофлюсующими в отличие от остальных припоев, при пайке кото­рыми необходимы флюсы, вакуум или активные газовые среды.

Классификация припоев по способу изготовления и виду полу­фабриката. Многообразие паяных конструкций и способов пайки, конструкционных металлов и припоев с различными свойствами и необходимость их совместимости в производстве стимулиро­вали развитие различных способов изготовления полуфабрика­тов припоев. Традиционные припои в виде компактных заготовок при многих способах пайки и типах конструкций современных изделий являются не всегда удобными. Это послужило широкому использованию припоев в виде порошков и паст, лент, фасонных прессованных и штампованных заготовок, а также заранее нанесенных на паяемые поверхности термовакуумным или гальваническим способом.

Припои, образующиеся при пайке. К этой группе относятся контактно-реактивные припои, получающиеся при контактно-реак­тивном плавлении паяемого материала с контактными проклад­ками или покрытиями или последних между собой; контактные твердогазовые припои, образующиеся в результате плавления паяемого металла, контактных прокладок или покрытий в парах металлов или неметаллов, находящихся в атмосфере печи; реактивно-флюсовые, образующиеся в результате вытеснения металлов из компонентов реактивных флюсов.