Как показывает анализ приведенных формул, скорость затекания в горизонтальном капилляре и высота подъема в вертикальном уменьшаются при снижении поверхностного натяжения между припоем и флюсом.
Эффективность пайки определяется также величиной зазора между паяемыми элементами, она находите в пределах от сотых до десятых долей миллиметра и зависит от пары “припой - основной металл”, применяемого флюса и способа пайки.
В процессе растекания припоя происходит взаимодействие жидкой фазы припоя с основным металлом, проявляющееся в растворении и диффузии металлов.
Скорость и глубина этих процессов зависят от природы взаимодействующих металлов, температуры, скорости и времени нагрева, напряжений в основном металле.
Диффузионные процессы при пайке позволяют увеличить прочность соединений, однако эрозия основного металла расплавленным припоем, образование интерметаллидов являются отрицательными свойствами, так как вызывают хрупкость соединений.
В результате диффузии и растворения образуется следующая схема строения паяного шва, показанная на рисунке.
Ширина диффузионной зоны оказывает существенное влияние на прочность паяного соединения.
Изменение прочности паяных соединений в зависимости от ширины диффузионной зоны показана на графике.
Поэтому в каждом конкретном случае условия пайки должны быть подобраны таким образом, чтобы ширина диффузионной зоны находилась в пределах 0,9... 1,2 мкм
Кристаллизация металлической прослойки
После удаления источника тепловой энергии наступает стадия кристаллизации металлической прослойки, которая оказывает большое влияние на качество паяных соединений.
Кристаллизация в шве начинается на основном металле, который оказывает сильное ориентирующее воздействие на расплавленный припой, и на тугоплавких частицах.
На структуру паяного соединения влияют зазор, так как он определяет температурный градиент расплава, величину и протяженность области концентрационного переохлаждения, а также скорость снижения температуры.
При прочих равных условиях уменьшение зазора, а следовательно, толщины кристаллизующейся жидкости приводит к таким изменениям указанных факторов, что дендритная форма кристаллов (при 0,5 ... 2 мм) постепенно уступает место ячеистой (0,3 ... 0,4 мм), а ячеистая - преобладающему росту кристаллов с гладкой поверхностью (0,1…0,2 мм).
Характерным для кристаллизации при пайке является ярко выраженная ликвация шва, связанная с образованием зональных неоднородностей, дендритных образований, отличающихся меньшей прочностью.
Выбор материалов для монтажной пайки. Флюсы
На качество паяных соединений оказывают существенное влияние не только технологические условия проведения процесса пайки, но и правильный выбор материалов:
•флюсов,
•припоев
•очистных жидкостей.
Флюсы, образуя жидкую и газообразную защитные зоны, предохраняют поверхность металла и расплавленного припоя от окисления, растворяют и удаляют уже имеющиеся пленки оксидов и загрязнений с поверхностей, улучшают смачивание металла припоем и растекание припоя за счет уменьшения сил поверхностного натяжения.
Выбор флюса производится исходя из требуемой химической активности, которая должна быть наибольшей в интервале температур, определяемом температурами плавления припоя и пайки.
Он должен быстро и равномерно растекаться по паяемым материалам, хорошо проникать в зазоры и удаляться из них, легко вытесняться расплавленным припоем, быть термически стабильным, не выделять вредных для здоровья газов, не вызывать коррозии паяемых металлов и припоев, быть экономичным.
Правильно выбранный флюс ускоряет процесс пайки при минимально возможных температурах, что важно при сборке термически чувствительных элементов РЭА.
В зависимости от температурного интервала активности флюсы разделяются на низко- и высокотемпературные.
Для электромонтажных соединений в основном применяются низкотемпературные флюсы, которые по коррозионному действию разбиты на пять групп:
1.Некоррозионные неактивированные;
2.Некоррозионные слабоактивированные;
3.Слабокоррозионные активированные;
4.Коррозионные активные;
5.Коррозионные высокоактивные.