|
| |
|
Слаботочка Книги 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
ГЛАВА 4 ФЛЮСЫ И ГАЗОВЫЕ СРЕДЫ теле Р-5. В процессе пайки в нейтральных средах или вакууме при температуре выше 300 °С происходит испарение акриловой смолы из пасты без сажистого осадка. Когда требования, предъявляемые к паяным соединениям, не могут быть обеспечены обычными припоями, целесообразно применение композиционных припоев. Для пайки никелевых сплавов с зазорами 0,5-1,5 мм используют в виде пасты композиционный припой ВПр11-40Н: наполнителъ с более высокой, чем у припоя ВПрП, температурой плавления, помещенный в зазор, препятствует вытеканию припоя, повышает коррозионную стойкость паяемого металла. Пайка пористых материалов требует наполнителя в виде сетки, порошков, которые удерживали бы матрицу припоя, не позволяя ей растекаться по поверхности. Список литературы 1. Китаев А. М., Губин А. И. Сварка и пайка тонкостенных трубопроводов. М.: Машиностроение, 1972. 132 с. 2. Быков В. В., Файзулинов Т. С. Газопламенные горелки. М.: Машиностроение, 1974. 69 с. 3. Хряпин В, Е. Справочник паяльщика. М.: Машиностроение, 1981. 346 с. 4. Лашко Н. Ф., Лашко С. В, Пайка металлов. М.: Машиностроение. 197 328 с. 5. Румянцев С. В., Добромыслов В. А.. Борисов О. И. Неразрушающие методы контроля сварных соединений .М.: М-цгиностроение. 1977. 335 с. 6. Гришин В, Л. Свойства соединений титана и его сплавов, паянных медью. - Сварочное производство. 1975, Кя Ю. с 5-7. 7. Гржимальский Л. Л. Самофлюсующие припои, л.: Знание, 1972. 82 с 8. Тихомирова О. И. Теоретические проблемы разработки галлневых паст М.: НТО Машпром, 1972. l.mj с 9. Петрунин И. Е., Лоцманов С. Н.. Николаев Г. А. Пайка мсталлои. Металлургия, 1973. 281 с. Природа флюсов, их классификация Паяльный флюс - вспомогательный материал, применяемый для удаления окислов с поверхности паяемого материала и припоя и предотвращения их образования (ГОСТ 17325-79). Для обеспечения высокого качества паяного соединения свойства флюсов должны отвечать следующим требованиям: вступать во взаимодействие с окислами, прежде чем расплавится припой. Для каждого флюса существует температура его активного действия, которая несколько превышает температуру плавления флюса, но она должна быть ниже температуры плавления припоя; смачивать паяемый металл; не вызывать коррозионного влияния на соединяемые детали и припой; оказывать адсорбирующее действие на металл, снижая поверхностное натяжение жидкого припоя и улучшая его растекаемость по паяемой поверхности; не менять своего химического состава при нагревании вследствие испарения овдельных компонентов (не снижать активность в предусмотренном интервале температуры пайки); по возможности не содержать дорогостоящих компонентов; быть устойчивым в условиях транспортирования, хранения и примене- Природа флюсов. В качестве флюсов используются различные одно- и многокомпонентные соединения. Наиболее фективны многокомпонентные флю- л, в состав которых могут входить *мдества, выполняющие различные функции [4]. Компоненты флюса выбирают в зависиАюсти от характера *нисла на поверхности металла. Для кислого окисла флюс должен иметь основной xapajiTep; для окислов, явля-  ющихся основанием, флюс должен быть кислым. В общем случае, когда флюсующи вещества не содержат оыхлов с резко выраженными кислотными или основными свойствами или содержат другие хн.мическне соединен) я, взаи.модейст-вие флюса с окисной пленкой может происходить по реакцли МеОп -Ь Ф = МеОп Ф, где МстОп-Ф - в общем случае продукт реакции, состоящий из одного, двух или нескольких компонентов Возможность протекания этой реакции зависит от изменения ее изобарно-изотермического потенциала, определяемого уравнением AZj. = Дм.О-ф-Д-МеРп-ДФ- гдеА2мО .ф. А2мо и А2ф- соответственно изобарно-изотермиче-ские потенциалы продуктов реакции, окисла и флюса. Если AZr < О, то реакция возможна, т. е. вещество Ф обладает флюсующим свойством. При AZ7- > О реакция не пойдет (вещество Ф не может быть флюсом). Для определения изоГарно-изотерми-ческих потенциалов веи;еств, участвующих в реакции, используется уравнение Zt АВТ Ig Т-г СТ, где Т - температура процесса; А, В и С - коэффициенты,определяемые из термодинамических таблиц. В тех случаях, когда химическая активность компонентов флюса недостаточна, в него ВВОДЯ! соединения, растворяющие окисную пленку. Такими растворителями окислов являются фториды щелочных и щелочноземельных металлов. Эти соединения применяются при пайке металлов. имеющих трудноудаляемую окисную пленку. Иногда для разрушения окислов может быть использовано вещество, вступающее во взаимодействие более активно с самим металлом, чем с его окисной пленкой. Через трещины в окисной пленке это вещество может вступить в реакцию с металлом, а продукт реакции, образующийся при этом, диспергирует окисную пленку, очищая поверхность детали. Среди флюсов, оказывающих химическое воздействие на паяемый металл, следует отметить так называемые реактивные флюсы, обеспечивающие пайку или лужение основного металла без применения припоя [5]. В этом случае флюс, например хлорид тяжелого ме-талла, вступая в реакцию замещения, выделяет металл, который выполняет роль припоя (см. гл. 2). Одним из важных компонентов флюса являются металлы, вводимые в него в виде лигатур. При нагревании эти металлы вступают в реакцию замещения с окисла.ми труднопаяе.мого металла, в результате чего образуются новые окислы, растворимые в флюсе или рзаьмолействующие с ним. образуя химическое соб;д[шени£. переходящее в шлак. Классификация флюсов. Согласно ГОСТ 19250-73 при классификации паяльных флюсов учитываются следующие признаки: температурный интервал пайки; природа растворителя; природа активаторов; механизм действия; агрегатное состояние. По температурному интервалу пайки флюсы делятся на высокотемпературные (выше 450 С) и низкотемпературные (ниже 450 °С). По природе растворителя флюсы бывают водные и неводные. По природе активаторов высокотемпературные флюсы делятся на галоге-нкдные, фторборатные, боридно-угле-кислые; низкотемпературные - на канифольные, кислотные, галогенид-нке, гидразиновые, фторборатные анилиновые, стеариновые. В наименованиях флюсов, и.меющих несколько активаторов, указываются все активаторы. Например, канифоль-но-галогенидный, фтороборатно-гало-генидный флюс. По механизму действия различают флюсы защитные, химического действия, электрохимического действия, реактивные. По агрегатному состоянию флюсы бывают твердые, жидкие и пастообразные. Флюсы для высокотемпературной пайки Флюсы для пайки черных и цветных металлов *. Для высокотемператуо-ной пайки используют борную кислоту (Н3ВО3) и буру (Ма2В207).Эти вещества при пайке выделяют борный ангидрид (В2О3), который, соединяясь с основ-ными окислами металлов, образует легкоплавкий шлак, всплывающий на поверхность шва и предохраняющий его от вторичного окисления. Так, при пайке меди борной кислотой процесс может идти по следующей реакции: СиО -f 2Н3ВО3 = CuO- В2О3 + ЗН2О. При использовании в качестве флюса буры пайка происходит по реакции СиО -f NaeBgO = CuO - В2О3 -f-+ NagBgOi. Образовавшаяся смесь легкоплавких солей (СиО-ВгОз и Ка2В204) плавится при температуре более низкой, чем каждая из них в отдельности. Аналогично происходиг пайка при применении буры и борной кислоты и других металлов, окислы которых являются основаниями. Наиболее известные бораты: СиО- В20з;2пО- BgO; 2Ре.20з-ЗВ20з и др. Таким образом, борная кислота, бура, их смеси, иногда иборный ангидрид используются при пайке преимущественно железа и низкоуглеродистой стали медью, медни-цинковыми и серебряными припоями, а также меди, бронз, томпака, латун; с высокой температурой плавлени - медноцинковыми и серебряными припоями. При пайке металлов, имеющих кислые окислы (например, кремнезема SiOg при панке чугуна) во флюсы вводят * Кроме флюсов для пайки алюмиь. я. магния, титана и сплавов на их основе. Флюсы для пайки перечисленных .металлов рассматриваются самостоятельнс  экислы или соли иатрия (NaoCOs). этом случае протекает реакция 5Ю2+ 2Ка2СОз= (Na.,0)-Si02-f + 2СО2 образованием легкоплавкой соли, переходящей в шлак. При пайке легированных сталей и каропрочных сплавов, содержащих !сром, титан, молибден, вольфрам и цругие элементы, флюсующего дей-вия буры, борной кислоты и соедине--1Й натрия недостаточно. Поэтому в таких случаях для удаления окислов могут быть использованы галогениды ли другие соединения. Наиболее часто для пайки таких длов в состав боридных флюсов вводят фтористый калий (KF), фтористый натрий (Nap), фтористый литий (LiF) и фтористый кальций (CaF,). Первые три фторида применяют, как авило, при температуре пайки ниже ) °С, фтористый кальций - выше 850 С. Это объясняется более высокой температурой плавления фтористого кальция (1375 С). Флюсы, содержащие соединения бора и фториды, заметно повышают свою активность, если в их состав ввести металлы, вступающие в реакцию замещения с окислами трудпопаяемых металлов. Например, при пайке высокохромистых сплавов в флюс вводят лигатуру, состоящую из алюминия, меди и магния. При это.м протекают реакции СгаОз -Ь 2А1 - А]20з -Ь 2Сг; СггОз + 3Mg = 3MgO -f- 2Cr. Несмотря на то что окислы алюминия и магния более хи.мически стойки, чем окись хрома, они лучше растворяются во фторидах щелочных или щелочноземельных металлов. По приведенному принципу разработан один из наиболее распространенных флюсов ПВ201, используемый для пайки коррозионно-стойких сталей и жаропроч- l50 при температуре 850- При панке конструкционных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, **<-ди, серебра, золота, сплавов па их основе и многих других металлов при относительно низких температурах с успехом применяют фторидно-борид-ные соединения. Среди них широкое распространение нашел тетраборат калия (KBF4), а в ряде .других случаев - тетрафторборат натрия (ХаВр4). Тетраборат калия плавится при 540 С, тетраборат натрия - при 370 °С, а их эвтектическая смесь - при 360 X. С бурой KBFj, образует эвтектику (31 % N32620-) с температурой плавления 320 С. Композиции тетраборатов щелочных металлов с другими соединениями позволили создать высокоактивные флюсы, используемые прн 550-800 X. Наиболее широко применяе.мые фто-ридно- и боридно-галогенидные флюсы стандартизованы (табл. 1). Кроме стандартных, для пайки при температуре выше 650 X широкого ассортимента черных и цветных металлов, за исключением алюминия, магния, тигана, а также сплавов на их основе, могут быть использованы флюсы, приведенные в табл. 2. В состав этих флюсов входят в различных сочетаниях бориды, галогениды, окислы, углекислые соли щелочных и щелочноземельных металлов, азотнокислые соли и другие соединения. Следует отметить, что наиболее активные компоненты флюсов - фториды и некоторые хлориды - являются дефицитными и дорогостоящими реактивами. Флюсы для пайки алю.миниевых сплавов. Алюминий и его сплавы, относятся к труднопаяемым металла.м, так как окись алюминия является одним из самых химически стойких соединений. Флюсы для пайки алю*1иния почти во всех случаях содержат фториды щелочных металлов, растворяющие окись алюминия. В их состав входят также хлористый цинк и другие гало-гениды. Наиболее широко для пайки алюминия и его сплавов применяется флюс 34.А состоящий из хлоридов калия, лития, цинка и фтори.ча натрия. При пайке этим флюсом хлористый цинк через микропоры и трещины в окисной
2. Нестандартные флюсы для пайки черных и цветных металлов при температуре выше 650 С Компоненты Содержание (массовые доли), % Температурный интервал активности. °С Бура Фтористый натрий Хлористый натрий 90 2,6-2.8 7,2-7,4 80С-1150 Калий фтор исто-водородный Борная кислота 45-55 55-45 Фтороокись калия Фторбора! калия Б-рная кислота Р. створ едкого кали (35-65 %) 20-40 15 40-65 5-25 550-950 Назначение и характеристика Пайка чугуна латунными, легированными алюминием, пгч-поями Пайка сверхтвердых ci; .- Oi-и высокоуглеродпсты.ч у.ь- . ментальных cii-ei! Компоненты Еорная кислота ура Лтористокислый калий et6p6opaT калия Фтористый литий Борная кислота Фтористый натрий Борная кислота Углекислый литий Углекислый калий Продолжение табл. 3 Содержание (массовые доли), % 60-80 5-25 4 - 10 2-8 1-5 Температурный интервал активности. °С Назначение и характеристика 870-920 49-53 Остальное 50-60 20-25 20-25 Пайка меди с коррозиоиио-* стойкой сталью. Флюс изготовляют путем растворения в воде при нагреве указанной смеси солей в отношении 4:1; после охлаждения флюс имеет консистенцию пасты Пайка углеродисты.х, хромоникелевых сталей, чугуна, меди и ее сплавов (кремнистыми латунными припоями) Пайка чугуна латунными припоями Вольфрамат кобальта Фтористый калий Фтористый натрий Окись вольфрама Окнсь кобальта Окись бора Борная кислота Бор Фтористый натрий Бура Фтористый кальций 0,1-8 5-8 2-4 1-10 0.1-1 Остальное 3-5 0,05 - 0,4 2-5 6-9 80-85 1000- 1200 Пайка твердосплавных инструментов 1200 Пайка в вакууме коррозионно-стойких сталей Хлористый алюминий Бура Бикарбонат натрия Бура Борная кислота Бура Борная кислота 20 60 20 50 50 80 20 800-1150 Пайка медных сплавов припоями системы медь - фосфор - олово - цинк Пайка углеродистых сталей, чугуна, меди, латуни, бронзы и твердых сплавов медно-цинко-выми U серебряными припоями Углекислый натрий *идроокнсь лнтия *-олевой состав сплава. со- Ьорная кислота 20-25 25 - 30 10 - 20 Остальное Пайка и низкотемпературная пайкосварка чугуна Борный ангидрид Фтористый калий Ристи-Г * - бальт или хлористый никель 20-35 20-35 45-60 1-20 Пайка серебряными припоями порошковых сплавов на основе карбидов вольфрама, кобальта, молибдена 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||