книги из ГПНТБ / Лашко, Н. Ф. Вопросы теории и технологии пайки

■сохранить малую толщину слоя окисла, возникшего после предварительного травления, и способность его к растрески­ ванию при нагреве. Наиболее эффективно процесс диспергацпи происходит в контакте паяемого металла (сплава) с ме­ таллами, способными к контактно-реактивному плавлению с ним при температуре пайки через несплошности в окисной пленке. Тонкий слой такого металла может быть нанесен предварительно на паяемую поверхность гальванически, тер­ мовакуумным пли ионным напылением, в виде тонкодисперс­ ной суспензии и т. п. Образующаяся эвтектика активно сма­ чивает паяемую поверхность. При низкой пластичности эвтек­ тики последняя может быть разбавлена паяемым металлом при кратковременном перегреве до 620—630°С [21] или при­ поем, предварительно вводимым в зазор, например эвтекти­ ческим силумином, нанесенным на паяемый материал плаки­ рованием (сплав АПС, СТУВ 45—2—67; СТУ 2—2—67 [23], [21]. Такими способами осуществляют пайку алюминия и его сплавов в вакууме ІО- 3—ІО-4 торр или в проточном чистом и сухом аргоне, с предварительно нанесенными на паяемую по­ верхность прослойками меди, серебра, магния (например, тер­ мовакуумным способом).

Наивысшая температура распайки соединений из АМц с прослойками меди или серебра (8 — 10 мкм) достигается пос­ ле пайки при температуре 590° С. Глубина химической эрозии

•Ф5 и значительно ниже, чем при пайке с флюсом 34А. 'Сопро­

активаторов, способных поглощать кислород, влагу или вос­ станавливать алюминий из окисла А120з. Последнее свойство является решающим. Наиболее активным среди таких ме­ таллов является магний, поглощающий кислород, пары воды, легко испаряющийся в вакууме и способный к контактно-ре­ активному плавлению с алюминием с образованием относи­ тельно легкоплавкой эвтектики. Другие металлы активаторы, такие, как мишметалл, скандий, лантаниды, иттрий, слабо испаряющиеся в вакууме, слабо поглощающие кислород и пары воды и образующие с алюминием высокотемператур­ ные эвтектики (температурой плавления эвтектик до 640° С) способствуют бесфлюсовой пайке лишь в более высоком

180

о

Р и с. 38. Зависимость глубины химической эро­ зии паяемого материала АПС у галтельных участ­ ков от режимов пайки с предварительным луже­ нием АПС и АМц, припоем П200А:

а— 10 мкм на сторону (1—5—мин, 2—10 мин);

б— 20 мкм на сторону (/—5 мин., 2—10 мин);

181

исключить промежуточную операцию термовакуумного нане­ сения его на паяемую поверхность перед пайкой, так как та­ кое нанесение возможно в процессе пайки из припоя, распла­ ва, порошка, фольги;- полос, проволоки, помещенных на по­ верхности паяемого металла, рядом с ним у зазора. 'Положи­ тельное влияние магния' при бесфлюсовой высокотемператур­ ной пайке алюминия обнаружено впервые Миллером, по его

вакууме и в результате контактного твердожидкого плавле­ ния паяемого алюминиевого сплава в жидком припое А1—Si. Однако в этом случае необходим более высокий вакуум (■1 0 -6 торр), чем при активировании поверхности алюминия с

182

лужения легкоплавким припоем П200А необходим более вы­ сокотемпературный нагрев .для полной диспергации АЬОз в процессе твердожидкого плавления алюминия в легкоплав­ ком припое. При слабой окисляемости такого припоя на воз­ духе предварительное абразивное или ультразвуковое луже­ ние может быть использовано для высокотемпературной най­ ди алюминия на воздухе [22], [24], [25]. Толщина наносимого ■слоя легкоплавкого припоя на паяемые поверхности и фоль­ гу припоя должна быть '10—50 мкм. Интервал времени меж­ ду лужением и пайкой — до 120 час (свыше суток — хране­ ние в полиэтиленовых мешках)., режим пайки, выбранный на основании данных о сопротивлении соединений срезу, темпе­

ра (при гальваническом покрытии с подслоем никеля). Этим способом может, быть спаян сплав АМГ6 с АПС. Сопротив­ ление срезу соединений 9—10 кГ/мм2, температура распайки приведена на рис! 39.

Эти характеристики аналогичны тем, которые имеют сое­ динения, полученные при пайке в вакууме с контактно-реак­ тивным активированием поверхности алюминиевых сплавов. Глубина химической эрозии существенно ниже, чем при пай­ ке с флюсом 34А по таким же режимам. Слой полуды слабо влияет на пластичность сплава АМц после пайки и не изме­ няет его предела прочности, тогда как слой термоваку.умного

стичность сплава АМц в связи с образованием на его поверх­ ности слоя хрупкой эвтектики.

Особенности нагрева алюминиевых сплавов при пайке.

Для флюсовой пайки алюминиевых изделий можно приме­ нять бензовоздушиые и тазовые горелки, работающій на пропане, бытовом газе и т. п. с поддувом кислорода или воз-

183

Р п с. 39. Зависимость от режимов панки сопротивления сре­ зу паяных соединений из АПС и АМц, предварительно обну­ ленных припоем П200А (а) и температуры распайки паяных соединений (б): I — 5 мин, 2 — 10 мин.

духа. Для этой цели не пригодно ацетилено-кислородное пламя, вредно действующее на активность солевых флюсоп типа 34А. При пайке в пламени газовой горелки можно со­ единять более толстостенные детали, чем при пайке в печах и расплавленных флюсах. Практически пайке в пламени га­ зовых горелок подвергаются детали с толщиной стенки до 40 мм. Минимальная толщина паяемых деталей из алюмини­ евых сплавов при этих же условиях примерно равна 0,60— 0,80 мм, т. е. большая, чем при пайке в печи и в жидких флюсах.

184

Крупные детали при пайке в газовом пламени ввиду вы­ сокой теплопроводности, теплоемкости и большого коэффи­ циента линейного расширения алюминиевых сплавов подо­ гревают предварительно в печи до 400—450° С. При соедине­ нии деталей разных толщин пламя направляется на более массивную деталь, так как иначе возможен перегрев более тонкостенной детали и недогрев более массивной.

При пайке в пламени горелок желательно, чтобы смеж­ ные соединяемые части имели одинаковые или близкие раз­ меры, иначе могут возникнуть большие внутренние напряже­ ния и трещины в швах. При пайке ажурных тонкостенных конструкций из алюминиевых сплавов применение локально­ го нагрева не обеспечивает высокого качества изделий из-за развития в паяемом материале значительных тепловых де­ формаций. Пайка подобных конструкций целесообразна в печах, где относительно равномерный нагрев изделий пред­ отвращает его коробление.

Время нагрева при пайке в печи зависит от толщины де­ талей. Детали толщиной 0,20 мм нагревают до температуры пайки в течение 1 минуты, детали толщиной 12—13 мм — 40—45 минут. При температуре пайки требуется выдержка в течение 2—6 минут, необходимая для заполнения зазора флюсом, а затем припоем и создания прочного сцепления в соединении.

Перёд печной пайкой крупногабаритных ажурных тонко­ стенных узлов из сплавов АМц, АМг после сборки и подгон­ ки деталей с зазором 0,15—0,25 мм. обычно производят при­ хватку (через 150—200 мм) способом ручной аргонодуговой сварки. При меньшей величине зазора возникают непропаи, обусловленные плохим заполнением его припоем; при большем зазоре во многих случаях жидкая фаза вытекает из шва, обра­ зуя неудовлетворительные галтели и приводя к его пористости.

Вследствие относительно невысокой температуры полного расплавления, а также резкого увеличения эрозионной спо­ собности алюминиевых припоев и флюсов выше~600°С, пайка в печах изделий и узлов из алюминиевых сплавов дол­ жна производиться в сравнительно узком интервале темпера­

важна при пайке крупногабаритных изделий. В этом случае температуру в печи и на изделии необходимо контролировать термопарами, расположенными в центре каждой нагревае­

185-

мой секции пеци и участка изделия; температура при этом должна регулироваться с точностью до ± 5 —7° С. Узлы перед загрузкой устанавливают на специальный поддон, на который при пайке стекают излишки флюса и борта.которого экранируют изделие от прямого - теплоизлучения нагрева­ тельных элементов печи.

Пайка погружением в расплавленный флюс позволяет весьма точно регулировать температуру пайки, что важно для тонкостенных изделий. Перед пайкой в соляных (флюсо­ вых) ванных необходим подогрев собранного в приспособле­ ние узла до 400—'500° С, с уложенной у зазоров дозирован­ ной порцией припоя. Подогрев обычно производится в элек­ тропечах. Время нагрева зависит от массы изделия и сбороч­ ной оснастки. Применение подогрева деталей перед погруже­ нием в ванну предохраняет от попадания в нее влаги, умень­ шает степень коробления изделия « сборочного приспособле­ ния, способствует стабилизации температуры ванны.

Время пайки во флюсовой ванне . 1—3 минуты; произво­ дительность пайки в ваннах по сравнению с нагревом в пла­ мени горелки увеличивается в 6—10 раз. После пайки узел вынимается из ванны и выдерживается над ней для стекания флюса, после чего охлаждается и погружается в ванну с проточной горячей водой.

Оснастка для сборки обычно изготавливается из нихро­ ма. Она должна быть достаточно жесткой и обладать воз­ можно меньшим весом для сокращения времени и энергии, затрачиваемых на предварительный подогрев изделия, в печи перед погружением в ванну; кроме того, приспособление не должно препятствовать свободному доступу жидкого соле­ вого расплава к паяемому узлу, а элементы сборочного при­ способления должны быть надежно предохранены от попа­ дания на них жидкого припоя, чтобы исключить возможность лрипаивания к ним деталей узла.

Для нормальной работы ванны необходима тщательная просушка исходных компонентов флюса; необходим также периодический контроль ванны на содержание в ней тяжелых

способ находит применение только д-ля алюминиевых спла­

^используют индукционный нагрев.

186

Коррозионная стойкость, механические свойства и темпе­

Р и с. 40. Соотношение потенциалов в со- ■единении из алюминия,, паяном:

а — легкоплавкими припоями, б — цинком

127].

187

Послепайки /месяц 2месяца 3 месяца Послепайки Iмесяц 2 месяца

а — в тропической камере; б — в камере морского тумана; в — в полу­

промышленном климате (Лашко С. В., Маркевич Г. В.).

■10% и более цинка, а также сплав цинка с алюминием явля­ ются анодом.

Защитное действие цинка в припоях Sn—Cd—Pb в пая­ ном соединении из алюминия было установлено Даудом [27) ,при длительном испытании в условиях промышленной атмо­ сферы (рис. 40). Введение в цинковые припои олова, кадмия, свинца и висмута вызывает снижение коррозионной стой­ кости паяных соединений.

Подобное влияние цинка в легкоплавких припоях и цин­ ковых припоев на коррозионную стойкость паяных соедине­ ний было обнаружено еще в 1950 г. [28].

188