Пайка — это процесс соединения металлов , при котором два или более металлических изделия соединяются путем расплавления и подачи в соединение присадочного металла, имеющего более низкую температуру плавления, чем прилегающий металл .
Пайка отличается от сварки тем, что не требует расплавления деталей. Пайка отличается от пайки использованием более высокой температуры и гораздо более плотно прилегающих деталей. В процессе пайки присадочный металл затекает в зазор между плотно прилегающими деталями за счет капиллярного действия . Присадочный металл доводится до температуры, немного превышающей его температуру плавления ( ликвидус ), при этом защищаясь подходящей атмосферой, обычно флюсом . Затем он течет по основному металлу (в процессе, известном как смачивание ), а затем охлаждается, чтобы соединить детали вместе. [1] Главным преимуществом пайки является возможность соединять одинаковые или разные металлы со значительной прочностью.
Пайка имеет много преимуществ по сравнению с другими методами соединения металлов, такими как сварка . Поскольку пайка не расплавляет основной металл соединения, она позволяет осуществлять более жесткий контроль допусков и обеспечивает чистое соединение без необходимости вторичной отделки. Кроме того, можно паять разнородные металлы и неметаллы (например, металлизированную керамику). [2] В целом, пайка также создает меньшую термическую деформацию, чем сварка, из-за равномерного нагрева паяемой детали. Сложные и многокомпонентные узлы можно паять экономически эффективно. Сварные соединения иногда необходимо шлифовать заподлицо, что является дорогостоящей вторичной операцией, которую пайка не требует, поскольку она обеспечивает чистое соединение. Еще одним преимуществом является то, что пайку можно покрывать или плакировать в защитных целях. Наконец, пайку легко адаптировать к массовому производству, и ее легко автоматизировать, поскольку отдельные параметры процесса менее чувствительны к изменениям. [3] [4]
Одним из главных недостатков является недостаточная прочность соединения по сравнению со сварным соединением из-за более мягких используемых присадочных металлов. [1] Прочность паяного соединения, вероятно, будет меньше, чем у основного металла(ов), но больше, чем у присадочного металла. [5] Другим недостатком является то, что паяные соединения могут быть повреждены при высоких рабочих температурах. [1] Паяные соединения требуют высокой степени чистоты основного металла, если они выполняются в промышленных условиях. Некоторые виды пайки требуют использования соответствующих флюсов для контроля чистоты. Цвет соединения часто отличается от цвета основного металла, что создает эстетический недостаток.
Высококачественные паяные соединения требуют, чтобы детали были плотно пригнаны к поверхностям основного металла, исключительно чистым и свободным от оксидов. В большинстве случаев зазоры в швах от 0,03 до 0,08 мм (от 0,0012 до 0,0031 дюйма) рекомендуются для лучшего капиллярного действия и прочности соединения; [6] в некоторых операциях пайки, однако, не редкость иметь зазоры в швах около 0,6 мм (0,024 дюйма). Чистота поверхностей пайки также важна, так как любое загрязнение может привести к плохому смачиванию (текучести). Двумя основными методами очистки деталей перед пайкой являются химическая очистка и абразивная или механическая очистка. В случае механической очистки важно поддерживать надлежащую шероховатость поверхности, так как смачивание на шероховатой поверхности происходит гораздо легче, чем на гладкой поверхности той же геометрии. [6]
Другим соображением является влияние температуры и времени на качество паяных соединений. По мере повышения температуры припоя также увеличивается легирующее и смачивающее действие присадочного металла. В общем, выбранная температура пайки должна быть выше точки плавления присадочного металла. Однако на выбор температуры проектировщиком соединения влияют несколько факторов. Лучшая температура обычно выбирается для:
В некоторых случаях рабочий может выбрать более высокую температуру, чтобы учесть другие факторы в конструкции (например, чтобы разрешить использование другого присадочного металла, или контролировать металлургические эффекты, или в достаточной степени удалить поверхностное загрязнение). Влияние времени на паяное соединение в первую очередь влияет на степень присутствия этих эффектов. Однако в целом большинство производственных процессов выбираются для минимизации времени пайки и связанных с этим затрат. Однако это не всегда так, поскольку в некоторых непроизводственных условиях время и затраты вторичны по отношению к другим характеристикам соединения (например, прочности, внешнему виду).
.jpg/1280px-Brazing_aboard_USS_Ashland_(48490045652).jpg)
Существует множество методов нагрева, доступных для выполнения операций пайки. Наиболее важным фактором при выборе метода нагрева является достижение эффективной передачи тепла по всему соединению и достижение этого в пределах теплоемкости отдельных используемых основных металлов. Геометрия паяного соединения также является важным фактором для рассмотрения, как и скорость и объем требуемого производства. Самый простой способ классифицировать методы пайки — сгруппировать их по методу нагрева. Вот некоторые из наиболее распространенных: [1] [8]
Эти методы нагрева классифицируются как методы локализованного и диффузного нагрева и предлагают преимущества, основанные на их различных применениях. [9]
Пайка горелкой — это, безусловно, самый распространенный метод механизированной пайки. Лучше всего ее использовать в небольших объемах производства или в специализированных операциях, а в некоторых странах она составляет большую часть пайки. Существует три основных категории используемой пайки горелкой: [10] ручная, машинная и автоматическая пайка горелкой.
Ручная пайка горелкой — это процедура, при которой тепло подается с помощью газового пламени , размещенного на паяемом соединении или рядом с ним. Горелку можно держать в руке или удерживать в фиксированном положении в зависимости от того, является ли операция полностью ручной или имеет некоторый уровень автоматизации. Ручная пайка чаще всего используется при небольших объемах производства или в приложениях, где размер или конфигурация детали делают другие методы пайки невозможными. [10] Главным недостатком является высокая стоимость рабочей силы, связанная с этим методом, а также навыки оператора, необходимые для получения качественных паяных соединений. Для предотвращения окисления требуется использование флюса или самофлюсующегося материала. Пайка меди горелкой может выполняться без использования флюса, если она паяется горелкой с использованием кислорода и водорода, а не кислорода и других горючих газов.
Пайка с помощью машинной горелки обычно используется там, где выполняется повторяющаяся операция пайки. Этот метод представляет собой сочетание автоматизированных и ручных операций, при этом оператор часто размещает припойный материал, флюс и детали для крепления, в то время как механизм машины выполняет фактическую пайку. [10] Преимущество этого метода в том, что он снижает высокие требования к труду и навыкам ручной пайки. Использование флюса также требуется для этого метода, поскольку нет защитной атмосферы, и он лучше всего подходит для малых и средних объемов производства.
Автоматическая пайка горелкой — это метод, который практически исключает необходимость ручного труда при пайке, за исключением загрузки и выгрузки машины. Главные преимущества этого метода: высокая производительность, однородное качество пайки и снижение эксплуатационных расходов. Используемое оборудование по сути то же самое, что и для машинной пайки горелкой, с основным отличием в том, что оборудование заменяет оператора при подготовке детали. [10]
Пайка в печи — это полуавтоматический процесс, широко используемый в промышленных операциях пайки из-за его адаптации к массовому производству и использованию неквалифицированной рабочей силы . Пайка в печи имеет много преимуществ по сравнению с другими методами нагрева, которые делают ее идеальной для массового производства. Одним из главных преимуществ является простота, с которой она может производить большое количество мелких деталей, которые легко закрепляются или самоустанавливаются. [11] Процесс также предлагает преимущества контролируемого теплового цикла (позволяющего использовать детали, которые могут деформироваться при локальном нагреве) и отсутствие необходимости в очистке после пайки. Обычные используемые атмосферы включают: инертную, восстановительную или вакуумную атмосферу, все из которых защищают деталь от окисления. Некоторые другие преимущества включают: низкую себестоимость единицы продукции при использовании в массовом производстве, точный контроль температуры и возможность пайки нескольких соединений одновременно. Печи обычно нагреваются с использованием электричества, газа или масла в зависимости от типа печи и области применения. Однако некоторые из недостатков этого метода включают: высокую стоимость капитального оборудования, более сложные конструктивные соображения и высокое энергопотребление. [11]
Для пайки используются четыре основных типа печей: периодического действия, непрерывного действия, ретортные с контролируемой атмосферой и вакуумные.
Печь пакетного типа имеет относительно низкие начальные затраты на оборудование и может нагревать каждую часть загрузки отдельно. Ее можно включать и выключать по желанию, что снижает эксплуатационные расходы, когда она не используется. Эти печи подходят для производства средних и больших объемов и предлагают большую степень гибкости в типе деталей, которые можно паять. [ 11] Для контроля окисления и чистоты деталей можно использовать либо контролируемую атмосферу, либо флюс.
Печи непрерывного типа лучше всего подходят для равномерного потока деталей одинакового размера через печь. [11] Эти печи часто имеют конвейерную подачу, перемещая детали через горячую зону с контролируемой скоростью. Обычно в печах непрерывного типа используют либо контролируемую атмосферу, либо предварительно нанесенный флюс. В частности, эти печи предлагают преимущество очень низких требований к ручному труду и поэтому лучше всего подходят для крупномасштабных производственных операций.
Ретортные печи отличаются от других печей периодического действия тем, что в них используется герметичная футеровка, называемая «ретортой». Реторта обычно герметизируется либо прокладкой, либо заваривается и полностью заполняется желаемой атмосферой, а затем нагревается снаружи обычными нагревательными элементами. [11] Из-за высоких температур реторта обычно изготавливается из жаропрочных сплавов, которые устойчивы к окислению. Ретортные печи часто используются либо в периодическом, либо в полунепрерывном исполнении [ сомнительно – обсудить ] .
Вакуумные печи являются относительно экономичным методом предотвращения образования оксидов и чаще всего используются для пайки материалов с очень стабильными оксидами ( алюминий , титан и цирконий ), которые нельзя паять в атмосферных печах. Вакуумная пайка также широко используется с огнеупорными материалами и другими экзотическими комбинациями сплавов, неподходящими для атмосферных печей. Из-за отсутствия флюса или восстановительной атмосферы чистота детали имеет решающее значение при пайке в вакууме. Три основных типа вакуумных печей: одностенная горячая реторта, двухстенная горячая реторта и реторта с холодными стенками. Типичные уровни вакуума для пайки варьируются от давлений 1,3–0,13 паскалей (от 10−2 до 10−3 торр ) до 0,00013 Па (10−6 торр ) или ниже. [11] Вакуумные печи чаще всего являются печами пакетного типа и подходят для средних и больших объемов производства.
Пайка серебряным припоем, иногда называемая твердой пайкой, — это пайка с использованием припоя на основе серебряного сплава. Эти серебряные сплавы состоят из множества различных процентных соотношений серебра и других металлов, таких как медь, цинк и кадмий.
Пайка широко используется в инструментальной промышленности для крепления наконечников из « твердого металла » (карбида, керамики, металлокерамики и т. п.) к таким инструментам, как полотна пил. Часто применяется «предварительное лужение»: припой расплавляется на наконечник из твердого металла, который помещается рядом со сталью и переплавляется. Предварительное лужение позволяет обойти проблему, связанную с тем, что твердые металлы трудно смачиваются.
Паяные твердые металлические соединения обычно имеют толщину от двух до семи мил . Припой соединяет материалы и компенсирует разницу в их скоростях расширения. Он также обеспечивает подушку между твердым твердосплавным наконечником и твердой сталью, что смягчает удар и предотвращает потерю наконечника и повреждение — так же, как подвеска автомобиля помогает предотвратить повреждение шин и автомобиля. Наконец, припой соединяет два других материала, создавая композитную структуру, так же, как слои дерева и клея создают фанеру. Стандартом прочности паяного соединения во многих отраслях промышленности является соединение, которое прочнее любого из основных материалов, так что при нагрузке один или другой из основных материалов выходит из строя раньше соединения. Серебряная пайка может вызывать дефекты в некоторых сплавах, например, вызванное напряжением межкристаллитное растрескивание в медно-никелевом сплаве .
Один из специальных методов пайки серебром называетсяпайка штифтов илипайка штыревым припоем . Разработан специально для соединения кабелей с железнодорожными путями или длякатодной защиты. Метод использует серебряный и флюсосодержащий припойный штырь, который расплавляется в глазке кабельного наконечника. Оборудование обычно питается от батарей.
Сварка-пайка — это использование бронзового или латунного присадочного прутка, покрытого флюсом, для соединения стальных заготовок. Оборудование, необходимое для сварки-пайки, в основном идентично оборудованию, используемому для пайки. Поскольку сварка-пайка обычно требует больше тепла, чем пайка, обычно используется ацетилен или метилацетилен-пропадиеновый газ ( газ MAPP ). Название происходит от того факта, что капиллярное действие не используется.
Сварка-пайка имеет много преимуществ по сравнению со сваркой плавлением. Она позволяет соединять разнородные металлы, минимизировать тепловые деформации и может снизить необходимость в обширном предварительном нагреве. Кроме того, поскольку соединяемые металлы не расплавляются в процессе, компоненты сохраняют свою первоначальную форму; края и контуры не подвергаются эрозии или изменению из-за образования галтели. Другим эффектом сварки-пайки является устранение накопленных напряжений, которые часто присутствуют при сварке плавлением. Это чрезвычайно важно при ремонте крупных отливок. Недостатками являются потеря прочности при воздействии высоких температур и неспособность выдерживать высокие напряжения.
Наконечники из карбида, металлокерамики и керамики покрываются гальваническим покрытием, а затем соединяются со сталью для изготовления ленточных пил с наконечниками. Покрытие действует как припой.
«Сварка» чугуна обычно представляет собой операцию пайки, при этом используется присадочный пруток, в основном из никеля , хотя также доступна и настоящая сварка с чугунными прутками. Трубы из ковкого чугуна могут также быть «кадварированы», процесс, который соединяет стыки с помощью небольшой медной проволоки, вплавленной в железо, когда оно предварительно шлифуется до голого металла, параллельно железным стыкам, сформированным в соответствии с трубой-втулкой с неопреновыми прокладками. Цель этой операции — использовать электричество вдоль меди для поддержания тепла подземных труб в холодном климате.
Вакуумная пайка — это метод соединения материалов, который предлагает значительные преимущества: чрезвычайно чистые, превосходные, безфлюсовые паяные соединения высокой целостности и прочности. Процесс может быть дорогим, поскольку он должен выполняться внутри вакуумной камеры. При нагревании в вакууме на заготовке поддерживается однородность температуры, что значительно снижает остаточные напряжения из-за медленных циклов нагрева и охлаждения. Это, в свою очередь, может значительно улучшить термические и механические свойства материала, тем самым обеспечивая уникальные возможности термообработки. Одной из таких возможностей является термообработка или старение заготовки при выполнении процесса соединения металлов, все в одном термическом цикле печи.
Изделия, которые чаще всего подвергаются вакуумной пайке, включают алюминиевые охлаждающие пластины, пластинчато-ребристые теплообменники и плоские трубчатые теплообменники. [12]
Вакуумная пайка часто проводится в печи; это означает, что можно сделать несколько соединений одновременно, поскольку вся заготовка достигает температуры пайки. Тепло передается с помощью излучения, так как многие другие методы не могут быть использованы в вакууме.
Пайка погружением особенно подходит для пайки алюминия, поскольку исключает доступ воздуха, что предотвращает образование оксидов. Детали, которые должны быть соединены, фиксируются, а паяльный состав наносится на сопрягаемые поверхности, как правило, в виде суспензии . Затем сборки погружаются в ванну с расплавленной солью (обычно NaCl, KCl и другие соединения), которая выполняет функции как теплоносителя, так и флюса. Многие детали, паянные погружением, используются в теплопередающих приложениях в аэрокосмической промышленности. [13]
В качестве присадочных металлов для пайки используются различные сплавы в зависимости от предполагаемого использования или метода применения. В общем, припои состоят из трех или более металлов, образуя сплав с желаемыми свойствами. Присадочный металл для конкретного применения выбирается на основе его способности: смачивать основные металлы, выдерживать требуемые условия эксплуатации и плавиться при более низкой температуре, чем основные металлы, или при очень определенной температуре.
Припой обычно доступен в виде стержня, ленты, порошка, пасты, крема, проволоки и заготовок (например, штампованных шайб). [14] В зависимости от применения присадочный материал может быть предварительно помещен в желаемое место или нанесен во время цикла нагрева. Для ручной пайки обычно используются проволочные и стержневые формы, поскольку их проще всего наносить во время нагрева. В случае пайки в печи сплав обычно помещают заранее, поскольку процесс обычно высоко автоматизирован. [14] Некоторые из наиболее распространенных типов используемых присадочных металлов:
Некоторые припои выпускаются в форме трифолиев , ламинированных фольг из несущего металла, покрытого слоем припоя с каждой стороны. Центральным металлом часто является медь; его роль заключается в том, чтобы действовать как носитель для сплава, поглощать механические напряжения, вызванные, например, дифференциальным тепловым расширением разнородных материалов (например, твердосплавный наконечник и стальной держатель), и действовать как диффузионный барьер (например, останавливать диффузию алюминия из алюминиевой бронзы в сталь при пайке этих двух материалов).
Припои образуют несколько различных групп; сплавы в одной и той же группе имеют схожие свойства и применение. [16]
Некоторые добавки и примеси действуют на очень низких уровнях. Могут наблюдаться как положительные, так и отрицательные эффекты. Стронций на уровне 0,01% измельчает зернистую структуру алюминия. Бериллий и висмут на схожих уровнях помогают разрушить пассивирующий слой оксида алюминия и способствуют смачиванию. Углерод на уровне 0,1% ухудшает коррозионную стойкость никелевых сплавов. Алюминий может охрупчивать мягкую сталь на уровне 0,001%, фосфор на уровне 0,01%. [18]
В некоторых случаях, особенно при вакуумной пайке, используются металлы и сплавы высокой чистоты. В продаже имеются металлы с чистотой 99,99% и 99,999%.
Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить попадания вредных примесей в результате загрязнения соединений или растворения основных металлов во время пайки.
Сплавы с большим диапазоном температур солидус/ликвидус имеют тенденцию плавиться через «кашеобразное» состояние, в котором сплав представляет собой смесь твердого и жидкого материала. Некоторые сплавы проявляют тенденцию к ликвации , разделению жидкости и твердой части; для них нагрев через диапазон плавления должен быть достаточно быстрым, чтобы избежать этого эффекта. Некоторые сплавы демонстрируют расширенный пластический диапазон, когда только небольшая часть сплава является жидкой, а большая часть материала плавится в верхнем диапазоне температур; они подходят для перекрытия больших зазоров и для формирования галтелей. Высокотекучие сплавы подходят для глубокого проникновения в узкие зазоры и для пайки плотных соединений с узкими допусками, но не подходят для заполнения больших зазоров. Сплавы с более широким диапазоном плавления менее чувствительны к неравномерным зазорам.
При достаточно высокой температуре пайки пайку и термическую обработку можно выполнять одновременно за одну операцию.
Эвтектические сплавы плавятся при одной температуре, без кашеобразной области. Эвтектические сплавы имеют превосходное распространение; неэвтектики в кашеобразной области имеют высокую вязкость и в то же время воздействуют на основной металл с соответственно меньшей силой распространения. Мелкий размер зерна придает эвтектикам как повышенную прочность, так и повышенную пластичность. Высокоточная температура плавления позволяет выполнять процесс соединения лишь немного выше точки плавления сплава. При затвердевании нет кашеобразного состояния, когда сплав кажется твердым, но еще не является таковым; вероятность нарушения соединения манипуляциями в таком состоянии снижается (при условии, что сплав не изменил существенно свои свойства, растворив основной металл). Эвтектическое поведение особенно полезно для припоев . [18]
Металлы с мелкозернистой структурой до плавления обеспечивают превосходное смачивание металлов с крупными зернами. Легирующие добавки (например, стронций к алюминию) могут быть добавлены для улучшения зернистой структуры, а заготовки или фольги могут быть подготовлены путем быстрой закалки. Очень быстрая закалка может обеспечить аморфную структуру металла, которая обладает дополнительными преимуществами. [18]
Для успешного смачивания основной металл должен быть хотя бы частично растворим хотя бы в одном компоненте припоя. Поэтому расплавленный сплав имеет тенденцию воздействовать на основной металл и растворять его, слегка изменяя его состав в процессе. Изменение состава отражается в изменении температуры плавления сплава и соответствующем изменении текучести. Например, некоторые сплавы растворяют как серебро, так и медь; растворенное серебро понижает их температуру плавления и повышает текучесть, медь оказывает противоположный эффект.
Изменение температуры плавления может быть использовано. Поскольку температуру переплавки можно повысить, обогатив сплав растворенным основным металлом, можно осуществить ступенчатую пайку с использованием того же припоя. [22]
Для пайки тонких сечений больше подходят сплавы, которые не оказывают существенного воздействия на основные металлы.
Неоднородная микроструктура припоя может привести к неравномерному плавлению и локализованной эрозии основного металла. [ необходима ссылка ]
Смачивание основных металлов можно улучшить, добавив в сплав подходящий металл. Олово облегчает смачивание железа, никеля и многих других сплавов. Медь смачивает черные металлы, которые не взаимодействует с серебром, поэтому сплавы меди с серебром могут паять стали, которые одно серебро не смачивает. Цинк улучшает смачивание черных металлов, а также индия. Алюминий улучшает смачивание алюминиевых сплавов. Для смачивания керамики в припой можно добавлять химически активные металлы, способные образовывать химические соединения с керамикой (например, титан, ванадий, цирконий...).
Растворение основных металлов может вызвать пагубные изменения в припое. Например, алюминий, растворенный в алюминиевых бронзах, может сделать припой хрупким; добавление никеля в припой может компенсировать это. [ необходима цитата ]
Эффект работает в обоих направлениях; могут быть вредные взаимодействия между припоем и основным металлом. Присутствие фосфора в припое приводит к образованию хрупких фосфидов железа и никеля, поэтому фосфорсодержащие сплавы непригодны для пайки никеля и железных сплавов. Бор имеет тенденцию диффундировать в основные металлы, особенно по границам зерен, и может образовывать хрупкие бориды. Углерод может отрицательно влиять на некоторые стали. [ необходима цитата ]
Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать гальванической коррозии между припоем и основным металлом, и особенно между разнородными основными металлами, спаиваемыми вместе. Образование хрупких интерметаллических соединений на границе сплава может привести к разрушению соединения. Это более подробно обсуждается в разделе припои .
Потенциально вредные фазы могут быть равномерно распределены по объему сплава или концентрироваться на интерфейсе припой-основа. Толстый слой интерфейсных интерметаллидов обычно считается вредным из-за его обычно низкой вязкости разрушения и других неудовлетворительных механических свойств. В некоторых ситуациях, например, при креплении кристалла, это, однако, не имеет большого значения, поскольку кремниевые чипы обычно не подвергаются механическому воздействию. [18]
При смачивании припои могут высвобождать элементы из основного металла. Например, алюминиево-кремниевый припой смачивает нитрид кремния, диссоциирует поверхность, чтобы она могла реагировать с кремнием, и высвобождает азот, который может создавать пустоты вдоль интерфейса соединения и снижать его прочность. Титансодержащий никель-золотой припой смачивает нитрид кремния и реагирует с его поверхностью, образуя нитрид титана и высвобождая кремний; затем кремний образует хрупкие силициды никеля и эвтектическую фазу золота и кремния; полученное соединение является слабым и плавится при гораздо более низкой температуре, чем можно было бы ожидать. [18]
Металлы могут диффундировать из одного базового сплава в другой, вызывая охрупчивание или коррозию. Примером может служить диффузия алюминия из алюминиевой бронзы в железный сплав при их соединении. Можно использовать диффузионный барьер, например, слой меди (например, в полосе тримета).
Жертвенный слой благородного металла может быть использован на основном металле в качестве кислородного барьера, предотвращая образование оксидов и облегчая пайку без флюса. Во время пайки слой благородного металла растворяется в присадочном металле. Медное или никелевое покрытие нержавеющих сталей выполняет ту же функцию. [18]
При пайке меди восстановительная атмосфера (или даже восстановительное пламя) может реагировать с остатками кислорода в металле, которые присутствуют в виде включений оксида меди , и вызывать водородную хрупкость . Водород, присутствующий в пламени или атмосфере при высокой температуре, реагирует с оксидом, давая металлическую медь и водяной пар, пар. Пузырьки пара оказывают высокое давление в структуре металла, что приводит к трещинам и пористости соединения. Бескислородная медь не чувствительна к этому эффекту, однако наиболее доступные сорта, например, электролитическая медь или медь с высокой проводимостью, чувствительны. Охрупченное соединение может затем катастрофически разрушиться без каких-либо предшествующих признаков деформации или ухудшения.
Если операции пайки не проводятся в инертной или восстановительной атмосфере (например, азоте ), требуется флюс , такой как бура, для предотвращения образования оксидов во время нагрева металла. Флюс также служит для очистки любых загрязнений, оставшихся на поверхностях пайки. Флюс может применяться в различных формах, включая флюсовую пасту, жидкость, порошок или готовые паяльные пасты, которые сочетают флюс с порошком присадочного металла. Флюс также может применяться с использованием прутков припоя с покрытием из флюса или сердечника из флюса. В любом случае флюс поступает в соединение при нанесении на нагретое соединение и вытесняется расплавленным присадочным металлом, поступающим в соединение. Избыточный флюс следует удалить после завершения цикла, поскольку флюс, оставшийся в соединении, может привести к коррозии, затруднить осмотр соединения и помешать дальнейшим операциям по отделке поверхности. Флюсы, содержащие фосфор, могут быть самофлюсующимися при соединении меди с медью. [23] Флюсы обычно выбираются на основе их характеристик на определенных основных металлах. Чтобы быть эффективным, флюс должен быть химически совместим как с основным металлом, так и с используемым присадочным металлом. Самофлюсующиеся фосфорные присадочные сплавы производят хрупкие фосфиды, если используются на железе или никеле. [23] Как правило, для более длительных циклов пайки следует использовать менее активные флюсы, чем для коротких операций пайки. [24]
Поскольку пайка требует высоких температур, окисление поверхности металла происходит в кислородсодержащей атмосфере. Это может потребовать использования атмосферной среды, отличной от воздуха. Обычно используются следующие атмосферы: [25] [26]
Заготовка для пайки — это высококачественная, точная металлическая штамповка, используемая для различных соединительных приложений при производстве электронных устройств и систем. Типичные применения заготовки для пайки включают присоединение электронных схем, упаковку электронных устройств, обеспечение хорошей тепло- и электропроводности и предоставление интерфейса для электронных соединений. Квадратные, прямоугольные и дисковые заготовки для пайки обычно используются для присоединения электронных компонентов, содержащих кремниевые кристаллы, к подложке, такой как печатная плата . Заготовки в форме прямоугольной рамки часто требуются для создания электронных корпусов, в то время как заготовки для пайки в форме шайбы обычно используются для присоединения выводных проводов и герметичных вводов к электронным схемам и корпусам. Некоторые заготовки также используются в диодах , выпрямителях , оптоэлектронных устройствах и упаковке компонентов. [27]
Пайка может повлечь за собой воздействие опасных химических паров. Национальный институт охраны труда и здоровья в Соединенных Штатах рекомендует контролировать воздействие этих паров до уровней ниже допустимого предела воздействия . [28]
