Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
70
Предотвращение диффузионной пористости. Пористость, развивающаяся в зонах паяного соединения в условиях нескомпенси-рованной диффузии компонентов припоя и паяемого металла при диффузионной пайке или высокотемпературной эксплуатации паяных соединений, называется диффузионной пористостью.
Диффузионная пористость особенно опасна в прослойках химических соединений на границе шва вследствие их высокой хрупкости и характерна главным образом для нестехиометрического их типа, т.е. когда на их основе образуются твердые растворы с компонентами Мк и (или) Mn. К такого типа химическим соединениям относятся, например, химические соединения в системах Cu-Sn, Ti-Ge, Ti-Fe, Ni-Ge, Ni-Sn, Fe-Al, Al-Ti, Ag-Ge, Ag-Su.
В прослойках химических соединений стехиометрического типа диффузионная пористость образуется только при взаимодействии технически чистых металлов или сплавов и протекает медленно (Ti-Sn, Co-Al, Ni-Al1 Pd-Al, Pd-Cu, Cr-Cu, Mg-Mn, Mg-Pb, Cu-Mg).
Другой путь предотвращения диффузионной пористости в паяемом соединении — введение в припой В компонентов, образующих широкую область твердых растворов с паяемым металлом А (например, легирование олова цинком при высокотемпературной диффузионной пайке меди [1]), а также снижение содержания в припое диффундирующего в паяемый материал депрессанта.
Предотвращение диффузионной пористости в прослойках химических соединений возможно при температуре пайки выше температуры существования химического соединения (его устойчивости) при выдержках, достаточных для заращивания пор.
Предотвращение охрупчивания Мк в контакте с жидким Mn. Проникание жидких припоев по границам первичных или рекристаллизованных зерен и блоков чаще всего приводит к снижению механических свойств паяемого материала после пайки, а при пайке способствует хрупкому разрушению паяемого материала в контакте с жидким припоем, наступающему при низком значении ож_г и действии растягивающих напряжений.
Важнейшими условиями наступления хрупкого разрушения паяемого материала в контакте с жидким припоем являются достаточная величина растягивающих напряжений в Мк и температура пайки, которые при прочих равных условиях определяют время До наступления хрупкого разрушения. Поэтому предотвратить наступление хрупкого разрушения Мк в контакте с жидким припоем можно следующими путями:
1) устранением внешних растягивающих напряжений в паяемом металле в результате снижения жесткости конструкции изделия; Устранением внутренних растягивающих напряжений в паяемом
71
er.ru
материале, возникающих при пластической его деформации, при предварительном отжиге или при использовании припоев с температурой плавления существенно выше температуры рекристаллизации паяемого металла. Например, в случае пайки нагарто-ванной или наклепанной коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т с температурой рекристаллизации 750 °С в контакте ее с жидким припоем ПСр45 при 780 °С или ПСр72 при 820 °С в ней возникают трещины. При индукционной же пайке такой стали никелевыми припоями или медью с температурами плавления соответственно 1150 и 1083 °С трещины в стали не возникают, так как при нагреве в ней успевает пройти процесс полной рекристаллизации;
2) легированием припоя для повышения ож_т и предотвращения развития локальной химической эрозии Мк или для образования по границе шва прослоек химических соединений досаточно тонких (< 0,51 мкм), не снижающих прочность паяного соединения, но устраняющих контакт Мк с жидким припоем. При этом подготовительный период роста прослойки химического соединения на границе с паяемым материалом должен быть меньше, а время до начала развития локальной химической эрозии больше, чем время до наступления хрупкого разрушения паяемого материала;
3) легированием паяемого металла для повышения ож_т и торможения развития локальной химической эрозии с заданным припоем или образования допустимых по толщине прослоек химических соединений. Экспериментально подтверждено, ЧТО низкоутлеродистые стали более склонны к хрупкому разрушению в контакте с медью или латунью, чем коррозионно-стойкие стали типа 18—8, что по-видимому, обусловлено присутствием в них легирующих элементов — никеля, хрома, титана, понижающих склонность этих сталей к химической локальной эрозии в контакте с жидкой медью и латунью, так как никель, хром и титан увеличивают химическое сродство стали к меди по сравнению с ее сродством к железу.
При введении в медь, обладающую весьма малым химическим сродством к железу и, по-видимому, снижающую ож_т на их границе, таких компонентов припоя, как марганец, никель, хром, палладий, образующих с железом твердые растворы, и элементов, образующих с железом химические соединения (бор < 0,2; кремний < 1 %, цинк > 50 %), склонность сталей к охрупчиванию в контакте с жидким медным припоем резко снижается.
В пределах температурной области термической устойчивости химических соединений на границе Мк — Mn склонность к охрупчиванию резко снижается. Характерно, что при пайке низкоуглеродистых сталей цинком склонность к хрупкому I« разрушению не имеет места до 780 °С, т.е. до температуры, выше которой химические
