По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101420 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 // Автоматическая сварка. — 2010. — № 2 (682). — С. 54-56. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859803272375697408 |
|---|---|
| citation_txt | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 // Автоматическая сварка. — 2010. — № 2 (682). — С. 54-56. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| first_indexed | 2025-12-07T15:15:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
C. Darling. ПАЙКА: НЕОБХОДИМАЯ АЛЬТЕРНАТИВА СОЕДИНЕНИЯ
Чтобы привести в соответствие постоянно изме-
няющиеся проекты продукции и экономические тре-
бования сегодняшней промышленности, инженеры
должны уметь квалифицированно подбирать или со-
четать многие материалы и процессы, которые при-
меняются при производстве изделий. Соединение ме-
талла является одним из таких процессов, который
обычно применяется в промышленности и на что
часто влияет переделка материала. Среди множества
технологий соединения инженеры наиболее часто
выбирают один из четырех методов: механическое
крепление, склеивание, сварку, пайку. Пайка позво-
ляет инженерам-разработчикам и инженерам-техно-
логам различные и экономные формы соединения од-
но- и разнородных металлов и неметаллических ма-
териалов. В статье обсуждаются многие критерии, ко-
торые должны учитывать инженеры при выборе ме-
тода соединения с помощью пайки по сравнению с
другими основными методами. При правильном про-
ектировании пайка может обеспечить те же харак-
теристики, что и при соединении сваркой, которая
является более гибким процессом производства. С
повышением спроса на модернизированную про-
дукцию и процессы пайка является важной альтер-
нативой другим способам соединения компонентов.
G. D. Budi Dharma, M. Hamdi, T. Ariga. РЕЗУЛЬТАТЫ ДОБАВЛЕНИЯ СЕРЕБРА И ИНДИЯ
К БЕССВИНЦОВЫМ ПРИПОЯМ
На протяжении многих лет для сборки электрон-
ных приборов использовали оловянно-свинцовые
припои. Этот сплав обладает многими необходимыми
характеристиками, включая низкую стоимость и тем-
пературу плавления, хорошую технологичность и за-
мечательное смачивание на медных подложках и их
сплавах. Однако токсичность свинца для здоровья че-
ловека и окружающей среды подталкивает к прове-
дению основательного научного исследования, кото-
рое привело бы к открытию бессвинцового припоя,
подходящего для электронных сборок. Для замены
оловянно-свинцовых припоев было предложено
большое количество бессвинцовых сплавов, но толь-
ко некоторые соответствуют требуемым свойствам
материала, паяемости и критериям стоимости.
Даже незначительное добавление серебра и индия
улучшает смачиваемость, микроструктуру и микрот-
вердость бессвинцового припоя. Начальная темпера-
тура на кривой DSC Sn–Cu припоя эвтектического
состава была понижена с помощью добавления 1,0
мас. % In. Дальнейшее понижение начальной и пико-
вой температур было получено путем добавления се-
ребра. Его незначительное добавление оказывает вли-
яние на смачиваемость припоев. Повышенное содер-
жание серебра способствовало лучшей смачи-
ваемости посредством сокращения времени смачива-
ния и повышения максимальной силы смачивания.
Увеличение содержания серебра от 0,1 до 0,5 мас. %
в Sn–0,7Cu–1,0In–xAg припоях немного уменьшает
его твердость. Добавление серебра делает первичный
размер зерен β-Sn меньше. Основываясь на результа-
тах EMPA, наблюдались Cu–Sn и Ag–Sn интерметал-
лидные фазы, а атомы индия были распределены в
β-Sn матрице.
ПО СТРАНИЦАМ ЖУРНАЛА
«WELDING JOURNAL», 2009, № 4
54 2/2010
J. Arnold, E. Miller, G. Mitchell. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ПАЙКИ
ТВЕРДЫМ И МЯГКИМ ПРИПОЕМ
Способы пайки твердым и мягким припоем обес-
печивают профессионалов крепкими, долговечными
соединениями. При выполнении конкретной работы
из разных методов следует выбирать наиболее прием-
лемые. Традиционные методы нагрева предусматри-
вают использование печи, погружение в расплав, кон-
тактный нагрев либо нагрев пламенем. Вопрос лишь
в том, какой метод следует выбрать для вашей буду-
щей работы?
В данной статье представлен взгляд на разные спо-
собы выполнения работы при использовании пайки в
печах, пайки погружением, пайки с применением
контактного нагрева или пайки с применением нагре-
ва пламенем.
Так как существует большое количество методов
нагрева для пайки твердым и мягким припоем, в про-
фессиональном применении решающий фактор будет
зависеть от технических, производственных и эконо-
мических средств и требований. Выбор наиболее под-
ходящего метода нагрева обеспечит наилучшие воз-
можные соединения при пайке твердым и мягким
припоем. Для достижения хорошего результата сва-
рочная промышленность постоянно улучшает и со-
вершенствует технологии и одновременно способс-
твует обеспечению безопасности и достижению
более высоких показателей.
M. Weinstein, R. L. Рeaslee, F. M. Miller. ПРИПОИ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ПАЙКИ
Припои на основе никеля используют для пайки
любых тугоплавких металлов, в основном, для пайки
жаропрочных и коррозионно-стойких металлов, в
частности, для пайки наиболее широко используемых
нержавеющих сталей типа A1S1 300, A1S1 400, а так-
же сплавов на основе никеля и кобальта. В случае оп-
тимального выбора припоя паяное соединение сохра-
няет свои прочностные свойства вплоть до темпера-
туры 980 °С. Для пайки низкоуглеродистых сталей
обычно используют более дешевые припои, и лишь в
исключительных случаях применяют припои на ос-
нове никеля.
При выборе припоя принимают во внимание сле-
дующие основные факторы: свойства припоя, конс-
трукцию паяного соединения, эксплуатационные
свойства, свойства паяемого металла, стоимость при-
поя и его наличие на рынке.
Свойства припоя. К свойствам припоя относят
температуру плавления, растекаемость, температуру
распайки и давление паров компонентов припоя.
Рассматривая припой с точки зрения температуры
плавления, следует учитывать, что его плавление мо-
жет происходить при достижении определенной тем-
пературы, например, в случае использования припоя
эвтектического состава, или он постепенно расплав-
ляется в некотором температурном интервале.
От качества подгонки деталей в зоне соединения
зависит выбор припоя, обладающего определенной
вязкостью и текучестью, которые характеризуют ско-
рость растекания припоя по паяемым поверхностям.
Свойства сплавов, используемых в качестве осно-
вы припоев, как правило, зависят от сочетания ком-
понентов и их температуры плавления, что в итоге
определяет структуру паяного шва и температуру,
при которой происходит разрушение паяного соеди-
нения, т. е. температуру его распайки.
При вакуумной пайке следует выбирать припои с
давлением паров компонентов ниже, чем давление в
вакуумной печи, во избежание испарения некоторых
компонентов припоя, что приводит к дефектам пая-
ного шва.
Конструкция паяного соединения. Исходя из
перечисленных выше причин, при выборе припоя не-
обходимо учитывать геометрию паяного шва и вели-
чину паяльного зазора.
Эксплуатационные свойства. Условиям эксплу-
атации должны соответствовать следующие свойства
паяного соединения: прочность, пластичность, жа-
ропрочность и коррозионная стойкость. При выборе
припоя следует учитывать химический состав, расте-
каемость и механические свойства паяного шва.
Состав основы припоя. Свойства паяного соеди-
нения в основном определяются легированием осно-
вы припоя.
Цена и его наличие на рынке. Стоимость ком-
понентов припоя на рынке металлов играет сущест-
венную роль в формировании стоимости паяного уз-
ла. Причем на стоимость процесса пайки в основном
влияют неустойчивость и практически непрогнозиру-
емые изменения рынка как драгметаллов, так и стра-
тегически важных металлов.
Влияние этой непредсказуемости в некоторой ме-
ре можно скомпенсировать разработкой паяных кон-
струкций, в которых предусматривается использова-
ние припоев, компоненты которых в меньшей мере
чувствительны к колебаниям цен на рынке металлов.
В табл. 1 показано изменение за последние пять лет
стоимости золота, серебра и никеля, которые в основ-
ном и определяют стоимость припоя.
2/2010 55
В машиностроении традиционно применяются
определенные драгметаллы для пайки некоторых уз-
лов, однако в настоящее время наметилась тенденция
использования относительно более дешевых припоев
на основе никеля, рекомендуемых, например, Амери-
канским обществом сварщиков (AWS) и Академией
маркетинга (AMS).
В расчете фактических затрат на материалы, ис-
пользуемые в паяном соединении, следует учитывать
не только рыночную стоимость металлов, но и про-
центное содержание данного металла в припое и его
удельный вес, так как для выполнения паяного сое-
динения независимо от состава требуется заданный
объем припоя, необходимый для заполнения зазора
между паяемыми деталями. Удельный вес золота по
отношению к никелю почти в два раза выше и потому
его требуется большее количество для заполнения па-
яльного зазора.
В табл. 2 показана зависимость стоимости припоя
(по состоянию на июнь 2008 г.) от содержания в нем
золота, серебра и никеля, необходимого для решения
определенной технологической задачи, например,
пайки деталей с зазором 2,5 мкм по площади паяемой
поверхности 1 кв. дюйм или 1 кв. фут. Из данных таб-
лицы видно влияние колебаний цен на рынке метал-
лов на стоимость припоя, а также возможность сни-
жения затрат при замене припоев, содержащих золото
и серебро припоями на основе никеля.
В качестве примера ниже приведены краткие тех-
нические характеристики и рекомендации AWS
А5.8:2004 по применению некоторых типов припоев
на никелевой основе для пайки и сваркопайки.
BNi-1 используют для получения высокопрочных
и жаростойких соединений при сборке, например, ло-
паток турбин и деталей реактивного двигателя.
BNi-2 как и припой марки BNi-1 обеспечивает хо-
рошую растекаемость при более низкой температуре
пайки.
BNi-3 хорошо растекается при снижении требова-
ний к условиям вакуума. Идеален для получения не-
разъемных соединений и при пайке по большой по-
верхности.
BNi-4 образует большие галтели с достаточно вы-
сокой пластичностью, пригоден для пайки деталей с
большими зазорами.
BNi-5 применяют для получения высокопроч-
ных и коррозионно-стойких соединений, в частнос-
ти, для пайки изделий ядерной техники и в других
случаях, где исключается использование в составе
припоя бора.
BNi-6 — порошкообразный наплавочный матери-
ал, обеспечивающий минимальное проникновение
металлов припоя в подложку на основе никеля или
железа.
BNi-7 обеспечивает прочные и вакуумно-плотные
соединения с жаропрочными сталями при относитель-
но низкой температуре пайки. Низкий уровень эрозии
паяемых деталей объясняется малой растворимостью
припоя в сплавах на основе железа и никеля. Использу-
ется для изготовления сотовых конструкций и тонкос-
тенных трубчатых теплообменников.
BNi-8 также используют для пайки сотовых кон-
струкций из нержавеющих сталей и других корро-
зионно-стойких металлов.
BNi-9 идеален для пайки деталей реактивных
двигателей и других узлов, работающих в условиях
повышенных нагрузок. Обеспечивает высокую
прочность соединений при более низкой темпера-
туре пайки.
BNi-10 обеспечивает очень высокую прочность
соединений, эксплуатируемых в условиях повышен-
ной температуры. Припой хорошо подходит для пай-
ки металлов, легированных кобальтом, вольфрамом
и молибденом.
BNi-11 можно использовать для тех же целей, что
и припой марки BNi-10, но в отличие от него он лучше
растекается.
BNi-12 аналогичен по свойствам припою BNi-7,
но обладает более высокой прочностью, повышенной
жаропрочностью и коррозионной стойкостью.
BNi-13 аналогичен по свойствам припою BNi-2,
но обладает повышенной коррозионной стойкос-
тью и обеспечивает высокую прочность паяного
соединения.
Т а б л и ц а 2. Стоимость припоя в зависимости от содер-
жания золота, серебра и никеля
Компонент припоя USD/кв. дюйм USD/кв. фут
AWS BAu-1 (38% золота) 2,27 326,88
AWS BAu-2 (80% золота) 6,45 928,80
AWS BAg-7 (56% серебра) 0,05 7,20
AWS BNi-5 (71% никеля) 0,002 0,29
AWS BNi-7 (76% никеля) 0,0022 0,32
AWS BNi-6 (90% никеля) 0,0028 0,40
Т а б л и ц а 1. Цены металлов, используемых в составе
припоев, USD за тройскую унцию
Металл 2 кв. 2003 1 кв. 2008 Рост цен, %
Золото 300,00 896,00 199
Серебро 5,00 16,87 237
Никель 0,33 0,68 106
56 2/2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101420 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:15:09Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | 2016-06-03T11:14:13Z 2016-06-03T11:14:13Z 2010 По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 // Автоматическая сварка. — 2010. — № 2 (682). — С. 54-56. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101420 ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Краткие сообщения По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 Review of «Welding Journal», № 4, 2009 Article published earlier |
| spellingShingle | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 Краткие сообщения |
| title | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 |
| title_alt | Review of «Welding Journal», № 4, 2009 |
| title_full | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 |
| title_fullStr | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 |
| title_full_unstemmed | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 |
| title_short | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 4 |
| title_sort | по страницам журнала «welding journal», 2009, № 4 |
| topic | Краткие сообщения |
| topic_facet | Краткие сообщения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101420 |