Вспомогательные материалы пари пайке.

Классификация вспомогательных материалов, применяемых при пайке, приведена на рис. 4.

Способы пайки классифицируют соответственно ГОСТ 17349–79 по следующим характеристикам: по способу удаления оксидной пленки, по механизму формирования паяного соединения и по способу нагрева.

Оксидная пленка на поверхностях паяемого металла и расплавленного припоя препятствует взаимодействия между ними. Для удаления оксидной пленки в процессе пайки применяют флюсы, самофлюсующие припои, контролируемые газовые среды, вакуум, физико-механические средства. Наиболее давним из этих средств удаления оксидной пленки являются флюсы.

Важнейшими характеристиками флюсов являются:

– температурный интервал активности;

– механизм воздействия на оксидную плёнку;

– агрегатное состояние при поставке.

По температурному интервалу активности различают флюсы для низко- и высокотемпературной пайки. Для низкотемпературной пайки – интервал находится не выше 450 °С, а для высокотемпературной выше 450 °С.

По характеру воздействия различают флюсы химического, электрохимического и защитного действия.

Флюс должен отвечать следующим требованиям:

1 иметь температуру плавления на 50 – 100°С ниже температуры плавления припоя.

2 хорошо растекаться по поверхности основного металла и припая с образованием защитной плёнки.

3 уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя, одновременно обеспечивая смачивание основного металла.

4 не изменять своего состава при нагреве в интервале температур пайки.

5 сохранять флюсующие свойства на протяжении всего процесса пайки.

6 легко удаляться с поверхности деталей после пайки.

7 не вызывать коррозии.

Рисунок 4 – Классификация вспомогательных материалов

Процесс флюсования при пайке включает, в общем случае, три действия:

– смачивания паяемого металла и припоя флюсом;

– удаления оксидных пленок с поверхности паяемого металла и припоя;

– вытеснения флюса из соединительного зазора расплавленным припоем.

Механизм флюсующего действия растворов и расплавов флюсов складывается, в зависимости от природы флюсующего компонента, из таких процессов:

1) из химического взаимодействия между основными компонентами флюса и оксидной пленкой;

2) продукты реакции флюсования растворяются в флюсе или выделяются в газообразном состоянии;

3) из диспергирования оксидной пленки в результате адсорбционного понижения ее прочности под влиянием расплава флюса;

4) из химического взаимодействия между активными компонентами флюса и паяемым металлом, в результате чего происходит постепенный отрыв оксидной пленки от поверхности металла и переход ее в флюс;

5) из растворение оксидной пленки в флюсе;

6) из разрушения оксидной пленки продуктами флюсования;

7) из растворение паяемого металла и припоя в расплаве флюса.

Разнообразие физико-химических свойств металлов и сплавов, применяемых в паяных изделиях, а следовательно, различия в составе и свойствах образующихся на их поверхности оксидных пленок обусловили необходимость применения различных флюсующих веществ.

Одни из них обладают определенной степенью универсальности, то есть могут применятся для ряда металлов и сплавов, другие имеют узко специализированное назначение.

Наиболее универсальными для высокотемпературной пайки оказались флюсы на основе тетраборнокислого натрия Na₂B₄O₇ (обезвоженная бура) и борной кислоты Н₃ВО₃. Для низкотемпературной пайки наиболее универсальные флюсы на основе хлористого цинка (ZnCl₂).

Большинство же флюсов состоят из многих химических веществ. Например, флюс 34А, для пайки алюминиевых сплавов состоит из четырех компонентов и имеет состав:

Хлористый калий KCl – 50%

Хлористый литий LiCl – 32%

Флористый натрий NaF – 10%

Хлористый цмнк ZnCl₂ – 8%

При анализе композиций флюсов сложного состава можно видеть, что, с одной стороны, они содержат компоненты, которые не дают заметной реакции ни с оксидной пленкой, ни с основным металлом.

Эти вещества являются основой флюса, служащий для образования при пайке защитной пленки, а также растворения других составляющих флюса и продуктов флюсования. Во флюсах, составленных из галоидных солей, роль такой основы выполняют хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, которые хорошо растворяют в своем составе другие компоненты флюса, а также являются носителями продуктов, образующихся в процессе флюсования.

С другой стороны, в состав флюса сложного состава входят активные вещества. Во флюсе 34А такими веществами являются фтористый натрий, энергично растворяющий окислы металлов, и хлористый цинк, взаимодействующий непосредственно с алюминием.

Процесс флюсования связан с взаимодействием оксидных пленок или непосредственно металлов с расплавами флюсов, среди которых можно выделить, по механизму флюсования, две основные группы:

Ø оксидные флюсы;

Ø галоидные флюсы.

Оксидные флюсы взаимодействуют главным образом с оксидной пленкой, в то время как основой флюсования галоидными флюсами являются реакции с основным металлом.

К оксидным относятся флюсы на основе тетраборнокислого натрия, борной кислоты и их сплавов, используемые при высокотемпературной пайке, а также флюсы типа стекол. При смачивании паяемого металла оксидным флюсом протекают реакции взаимодействия между оксидами, входящие в состав оксидной пленки, МеО_(оп) и оксидами флюса – МеО_(Ф) по схеме:

МеО_(оп) + МеО_(Ф) = МеО_(оп) × МеО_(Ф)

В результате этих реакций образуются комплексные соединения, разрушающие оксидную пленку.

При введении в состав оксидных флюсов фторидов одновременно с химическим взаимодействием между оксидами происходит растворение оксидной пленки во фторидах. В отдельных случаях для повышения активности флюсов в их состав, наряду со фторидами, вводят фторбораты, например, фторборат калия KBF₄ и фторборат натрия NaBF₄.

Фторборат калия разлагается при нагреве по реакции:

KBF₄ = KF + BF₃

Выделяющийся фтористый калий растворяет окислы оксидной пленки, а трехфтористый бор вступает с ними в активные химические взаимодействия.

Например,при пайке нержавеющих сталей трехфтористый бор взаимодействует с окисью хрома по следующей реакции:

Cr₂O₃ + 2BF₃ = 2 CrF₃ + B₂O₃.

Борный ангидрид, выделяющийся при этой реакции, вступает во взаимодействие с оксидами, образуя комплексные соединения, как правило аморфные и легко удаляемые.