Способы пайки. 
Материаловедение и технология материалов

Современные способы пайки принято классифицировать по следующим независимым признакам: удалению оксидной пленки, кристаллизации паяного шва, получению припоя, заполнению зазора припоем, источнику нагрева, наличию давления на паяемые детали, одновременности выполнения паяных соединений.

Классификация способов пайки по указанным признакам приведена на рис. 29.2.

Способы пайки по удалению оксидной пленки

Флюсовая пайка. Для обеспечения удаления оксидов с поверхности паяемых металлов и припоя, а также для предупреждения образования новых оксидов при нагреве в процессе пайки применяются паяльные флюсы. Пайка с применением флюса называется флюсовой. Флюсы могут быть твердыми (порошкообразные смеси различных солей), жидкими (водные растворы хлористых солей или спиртовые растворы органических соединений), а также газообразными. Интенсивность воздействия флюсов на оксидную пленку ограничена их температурным интервалом активности. Нижний предел этого интервала — минимальная температура, при которой флюс вступает во взаимодействие с оксидами. С повышением температуры активность флюса возрастает. По дости;

Рис. 29.2. Классификация способов пайки женин максимальной температуры активность флюса значительно снижается из-за выгорания, испарения или улетучивания отдельных его компонентов.

Механизм воздействия флюса на оксиды металлов сложен, многообразен и включает в себя следующие элементы:

• • растворение оксидной пленки основного металла и припоя во флюсе;
• • химические взаимодействия флюса с оксидной пленкой, в результате чего образуются легкоплавкие шлаки;
• • химическое взаимодействие флюса с основным металлом, в результате чего происходит постепенное разрушение оксидной пленки, отрыв ее от основного металла и перевод в шлак;
• • восстановление оксидной пленки.

В реальных условиях пайки эти процессы зачастую взаимосвязаны или протекают параллельно.

Пайка в активной газовой среде. В качестве восстановительной газовой среды применяется водород или его заменители: оксид углерода, азотно-водородная смесь, получаемая посредством диссоциации аммиака при нагреве выше 808 К:

Восстановление оксидов идет по реакции.

Необходимо отметить, что вследствие взрывоопасности водород применяют редко и, как правило, в печах малого размера.

Пайка в нейтральной газовой среде. В качестве нейтральных газовых сред используются аргон, гелий, азот. Инертные газы предохраняют паяемый металл и припой от окисления в процессе пайки. Если же в пространство печи или контейнера, в которых ведется пайка, аргон постоянно подавать под некоторым давлением, т. е. пайку вести в проточной нейтральной среде, то часть кислорода вместе с воздухом вытесняется и парциальное давление его в контейнере или печи становится меньше. Тем самым создаются условия для непрерывного самопроизвольного распада оксидов — диссоциации.

Чтобы активизировать нейтральные газовые среды, в них часто добавляют газообразные флюсы: фторид водорода HF, трифторид бора BF₃ и др., которые, взаимодействуя с оксидной пленкой, способствуют ее удалению.

Пайка в вакууме. Бесфлюсовая пайка с применением разреженного газа при давлении ниже 10⁵ Па называется пайкой в вакууме. При создании в печи или контейнере вакуума с определенной степенью разрежения парциальное давление кислорода становится ниже упругости диссоциации оксидов. Эти условия необходимы для диссоциации (самопроизвольного распада) оксидов и предупреждения повторного окисления поверхностей паяемых деталей при нагреве в процессе пайки. В вакууме обычно паяют медь, никель, вольфрам, титановые сплавы, высоколегированные и жаропрочные стали. Сплавы, содержащие в своем составе значительное количество алюминия или хрома, при пайке в низком и среднем вакууме требуют дополнительного флюсования, так как оксиды алюминия и хрома очень устойчивы, имеют малое давление пара и начинают испаряться при высоких температурах, близких к температурам их плавления.

Ультразвуковая пайка. Для удаления оксидов с поверхности некоторых мег&члов (например, алюминия) при низкотемпературной пайке нашел применение способ их ультразвукового разрушения. Он основан на свойстве упругих механических колебаний ультразвуковой частоты при прохождении через жидкости вызывать кавитацию. Ультразвуковые колебания создаются в расплавленном припое, нанесенном на паяемый металл специальным паяльником.