Флюсы. Общие сведения

Для обеспечения паяемости применяют различные флюсы, основное назначение которых — удаление окислов с поверхности паяемого материала и припоя и предотвращение их образования.

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 материал;

• 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 изменять своего химического состава при нагревании вследствие испарения и сублимации отдельных компонентов (не снижать активность в предусмотренном интервале температур пайки);

• по возможности не содержать дорогостоящих компонентов;

• быть устойчивым в условиях хранения, транспортирования и применения.

В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные (Т_пл ≤ 450 ⁰С) и высокотемпературные (Т_пл > 450 ⁰С) паяльные флюсы (ГОСТ 19250–73).

Составы наиболее распространенных флюсов для пайки черных и цветных металлов приведены в табл. 4.73 и 4.74 [2].

Для оценки паяемости используют различные методы испытаний и контроля:

• метод определения смачивания материалов припоями;

• метод определения заполнения зазора припоем;

• метод определения эрозии паяемого материала;

• метод выявления и определения толщины прослойки химического соединения;

• метод определения температуры распайки;

• метод испытаний для оценки влияния жидкого припоя на механические свойства паяемого материала;

• механические испытания;

• методы неразрушающего контроля качества и другие.

Смачивание материалов припоями определяют по следующим характеристикам (ГОСТ 23904–79):

• краевому углу смачивания и площади растекания;

• начальной скорости смачивания и времени растекания (для припоев с Т_пл ≤ 450 ⁰С).

При определении смачивания по краевому углу и площади растекания для испытаний применяют пластины размерами 40Ч40 мм или диски диаметром 40 мм из паяемого материала с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, припой в форме цилиндра или куба с дозированным объемом 64 мм³ и флюс (объем — не более 400 мм³).

При использовании припоев, содержащих драгоценные или редкие металлы (Ag, Au, Pt, Pd и др.) применяют пластины размерами 20Ч20 мм или диски диаметром 20 мм, припой с объемом 16 мм³ и флюс (объем — не более 100 мм³). Подготовку поверхности образцов и припоя производят в соответствии с технологическим процессом изготовления паяной конструкции.

Припой размещают в центре горизонтально расположенной пластины (диска), затем образец нагревают.

Краевой угол смачивания фиксируют при достижении припоем следующих значений температуры:

• начала плавления (3–5 ⁰С выше температуры солидуса);

• полного расплавления (3–5 ⁰С выше линии ликвидуса);

• температуры пайки.

Допускается измерение краевого угла смачивания после охлаждения образца.

Для определения краевого угла смачивания применяют фото- и киноаппаратуру.

Краевой угол смачивания — это двугранный угол между плоскостью, касательной к поверхности припоя у границы смачивания, и смоченной припоем плоской поверхностью паяемого материала (ГОСТ 17325–79).

Для каждой капли (на снимке или проекции) измеряют краевой угол с левой и с правой сторон (θ_лев и θ_прав). Угол смачивания для данной капли определяют как среднее арифметическое этих значений.

Краевой угол смачивания θ для данного сочетания «припой — паяемый материал» определяют по формуле:

,

где θ₁, θ₂,…, θ_n — значения краевого угла смачивания для каждой капли;

n — число образцов.

Число образцов для испытаний должно быть не менее трех для каждого сочетания материалов, припоя, флюса и режима пайки.

Площадь растекания припоя находят после охлаждения образца как среднее арифметическое из трех полученных результатов испытаний.

При определении смачивания по начальной скорости и времени растекания для испытаний применяют пластины из паяемого материала длиной 30 мм, шириной — до 25 мм и толщиной от 0,1 до 1,0 мм (предпочтительные размеры образца — 30Ч10Ч0,1), а также проволоку диаметром от 0,3 мм (предпочтительный размер — 1,0 мм).