16. Охарактеризуйте сущность диффузионной пайки

Диффузионной пайкой называют вид пайки, при котором затвердевание шва происходит в процессе изотермической кристаллизации. Процесс диффузионной пайки можно представить состоящим из двух стадий: в течение первой преобладает растворение твёрдого металла в жидком, во второй происходит собственно процесс изотермической кристаллизации, лимитируемый диффузией атомов в твёрдую фазу. Особенность диффузионной пайки как самостоятельного метода заключается в том, что изотермическая кристаллизация обеспечивает получение наиболее равновесной структуры шва. Прочность и пластичность соединений увеличивается за счёт отсутствия в шве малопластичной литой структуры и продуктов неравновесной кристаллизации. Диффузионную пайку в некоторых случаях можно проводить так, что образование интерметаллидов исключается. Для этого температуру пайки выбирают выше температуры плавления химического соединения. Если процесс пайки ведётся при температуре несколько ниже температуры образования интерметаллида при достаточно малой толщине шва и соответственно слоя интерметаллида, последний вследствие неравновесного состояния прослойки может раствориться за счёт диффузии в основной металл. Скорость протекания процесса диффузионной пайки зависит от коэффициента диффузии и коэффициента b, характеризуемого концентрационными условиями на межфазной границе. С увеличением температуры пайки и коэффициента диффузии в твёрдой фазе уменьшается время, необходимое для протекания процесса. Одним из преимуществ диффузионной пайки является возможность получения соединений из тугоплавких металлов с высокой температурой распайки при температуре пайки, лежащей ниже температуры плавления паяемых материалов. Метод диффузионной пайки находит широкое применение при пайке алюминия, магния, сталей, активных и тугоплавких металлов. Увеличение температуры распайки за счёт процессов массопереноса на межфазной границе является решающим в выборе диффузионной пайки как способа соединения тугоплавких материалов.

На I стадии процесса происходит растекание припоя практически без взаимодействия между припоем и основным металлом.

На II стадии припой кристаллизуется, идет активное взаимодействие между припоем и основным металлом.

На III стадии происходит диффузия в твердом состоянии.

Диффузионная пайка обеспечивает более гомогенный состав шва, позволяет увеличить прочность и пластичность. Диффузионную пайку можно использовать для увеличения температуры расплавления. Благодаря диффузии более легкоплавких элементов припоя основного метала и в диссоциации образования тугоплавких химических соединений происходит такое изменение состава паяного шва, которое обеспечивает его жаропрочность.

17. Опишите состав и область применения припоев на основе меди.

Припоями называются присадочные металлы или сплавы, предназначенные для расплавления, заполнения зазора и получения после кристаллизации в нем паяного соединения. Или, по-другому, припоями называются металлы или сплавы, выполняющие роль связки при соединении твердых тел пайкой.

Медь (марок М0, М1, М2) и сплавы на ее основе нашли широкое применение в качестве припоев для пайки углеродистых и многих легированных сталей, никеля и его сплавов.

Основой медных припоев обычно являются системы Cu-Zn; Cu-Ni; Cu-P и Cu-Mn-Ni.

Из всех припоев с низкой упругостью паров для пайки в вакууме наиболее широко применяют медь.

Медно-цинковые припои представляют собой двойные сплавы меди и цинка в различных соотношениях.

Недостатком медно-цинковых припоев является сильное испарение цинка при пайке, что приводит к повышению температуры плавления самого припоя и к образованию пористости в паяном шве.

Медно-цинковыми припоями паяют углеродистые стали и медь при быстрых нагревах т.в.ч. в печах, пламенем газовой горелки и в соляных ваннах с использованием в качестве флюса буры, флюсов 209,200 и 201.й.

Медно-никелевые припои. Медь с никелем образует ряд твердых растворов. Для увеличения жаростойкости, прочности при повышенных температурах в медно-никелевые припои вводят хром, марганец, железо, кремний и алюминий.

Медно-никелевые припои для пайки стальных изделий

Медно-цинковые припои для пайки нержавеющих сталей типа 12 Х18Н10Т из-за образования трещин в паяном соединении не применяют.

При пайке нержавеющих сталей припоями ВПр1, ВПр2, ВПр4 не происходит заметного растворения основного металла, что позволяет применять их для пайки тонкостенных изделий

Медно-фосфорные припои. Сплавы меди с фосфором (4-9%) обладают высокой жидкотекучестью и сравнительно низкой температурой плавления, их применяют как заменители серебряных припоев и медно-цинковых припоев при пайке меди и ее сплавов.

Медно-фосфорные припои обладают самофлюсующимися свойствами и позволяют производить пайку меди и некоторых ее сплавов без применения флюсов.