ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Удаление окисной пленки в нейтральных средах и вакууме из "Физико-химические процессы при пайке" При пайке металлов в не11тральных газовых средах и вакууме основными процессами удаления окисных пленок с поверхности соединяемых металлов и припоя являются диссоциация, возгонка и растворение окислов в основном металле и расплавленном припое. [c.88] Диссоциировать На составные части при нагреве под пайку могут как отдельные окислы, входящие в состав окисной пленки, так и более сложные соединения, образовавшиеся в результате взаимодействия окислов металла с компонентами окружающей среды. [c.88] В зависимости от характера среды и физико-химических свойств основного металла и припоя основную роль в процессе удаления окисной пленки при пайке в нейтральных газовых средах и вакууме могут играть как диссоциация окислов, так и возгонка. В тех случаях, когда прочность связи элементов в окислах, которая приближенно может быть оценена по теплотам их образования, низкая, окислы наиболее легко разлагаются при нагреве. Так, окислы благородных металлов — золота, платины, серебра имеют наименьшую прочность связи элементов, поэтому они при нагреве легко диссоциируют на металл и кислород. С другой стороны, окислы таких активных металлов, как алюминий, магний, бериллий, имеют очень высокие значения теплот образования, поэтому они отличаются стойкостью при нагреве и диссоциация их протекает наиболее трудно. [c.89] При пайке в нейтральных газовых средах и вакууме процессы диссоциации, возгонки и растворения происходят одновременно. Кроме. того, им сопутствует целый ряд других процессов взаимодействия, протекающих в различных средах газообразной (атмосфера), жидкой (припой) и твердой (основной металл), поэтому удаление окисной пленки с поверхностей основного металла и припоя является весьма сложным термодинамическим и физико-химическим процессом. [c.89] В случае значительного перегрева при пайке или применения основного металла и припоев, компоненты которых обладают летучестью, удаление окисной пленки возможно путем испарения металлов и связанного с этим механического разрушения окисных пленок. [c.89] Диссоциация окисной пленки. Поверхности основного металла и припоя в атмосфере воздуха всегда покрыты пленкой окислов, адсорбированными пленками кислорода, азота, соединениями углерода, серы, фосфора и т. д. Окисные пленки на поверхности металлов имеют сложный многокомпонентный состав. [c.89] Как видно из табл. 15, значения температур полного разложения в атмосфере воздуха окислов отдельных металлов достаточно высоки. Только для благородных металлов они лежат ниже температур их плавления. Для остальных металлов температуры разложения окислов в атмосфере воздуха значительно, а в отдельных случаях во много раз, превышают температуры их плавления. Поэтому удалить с них окисную пленку в атмосфере воздуха не представляется возможным. Чтобы создать условия для разложения окислов этих металлов при более низких температурах, необходимо наряду с нагревом уменьшать парциальное давление кислорода в окружающей газовой среде. Это достигается или заменой воздушной атмосферы искусственной, не содержащей кислорода, или вакуумировапием. [c.90] Метод замера применим лишь для окислов, значение давления диссоциации которых допускает непосредственное измерение. К ним относятся такие окислы, как А гО, Р(10, HgO, РегОз, СиО, и в меньшей степени СигО и Рез04. Окислы большинства металлов имеют настолько низкое давление диссоциации, что измерить его непосредственно не представляется возможным. Для таких окислов металлов давление диссоциации находится теоретически. [c.93] На основе этой формулы построены кривые зависимости давления диссоциации окислов некоторых элементов от температуры (рис. 29). Каждая из кривых отражает равновесное состояние реакции между металлом, кислородом и окислом. [c.95] При неизменном парциальном давлении кислорода в газовой среде увеличение температуры нагрева смещает равновесие в сторону диссоциации окисла. [c.95] При постоянной температуре нагрева уменьшение парциального давления кислорода приводит к диссоциации окислов, увеличение— к окислению металла. Следовательно, полного разложения окислов металлов при пайке в нейтральных газовых средах и вакууме можно достигнуть, увеличивая температуру нагрева и. уменьшая парциальное давление кислорода в газовой среде. [c.95] Из рис. 29 видно, что металлы медь, никель, железо образуют окислы с высоким давлением диссоциации. Наоборот, окислы марганца, кремния, алюминия имеют низкое давление диссоциации и для них достаточно ничтожно малое содержание кислорода в зоне пайки, чтобы вызвать образование окислов. Поэтому безокислительный нагрев высоколегированных сталей мол ет быть осуществлен только при очень низком парциальном давлении кислорода в окружающей газовой среде. [c.95] Из рисунка видно, что с повышением температуры тепловой эффект образования окислов уменьшается, стремление к взаимодействию снижается, устойчивость окислов падает, а при определенной температуре происходит диссоциация окислов с поглощением теплоты. [c.96] Для того чтобы вызвать термическую диссоциацию окисла, необходим нагрев до температур, при которых давление его диссоциации было бы несколько выше парциального давления кислорода в нейтральной газовой среде или вакууме, где производится пайка. [c.96] Это свидетельствует о том, что наиболее легко протекает диссоциация высшего окисла и наиболее трудно диссоциируют низшие окислы. [c.98] Приведенные в таблице данные свидетельствуют о близких значениях упругости диссоциации для закиси и закиси-окиси железа и резком возрастании равновесной упругости при диссоциации более богатой кислородом окиси железа. [c.98] Продолжительность инкубационного периода в значительной мере зависит от состояния окислов. Наличие в их кристаллах искажений и различного рода дефектов способствует более быстрой перестройке кристаллических решеток и зарождению кристаллов новой фазы. [c.98] Основные превращения в процессе диссоциации окислов происходят в третьем периоде. Скорость реакций при этом значительно сокращается, так как, с одной стороны, затруднена диффузия в зоне взаимодействия, с другой— при продвижении фронта реакции к центру отдельного зерна окисла происходит сокращение границы раздела фаз. На диссоциацию окислов определенное влияние оказывают процессы диффузии выделяющегося при реакции кислорода через слои твердых продуктов (внутренняя диффузия) и диффузии из газовой атмосферы через адсорбированную пленку на поверхности окислов (внешняя диффузия). Выделяющийся при диссоциации атомарный кислород адсорбируется на границе раздела фаз, ассоциируется в молекулы, после чего происходит десорбция его в окружающую газовую среду. Этот процесс в третьем периоде диссоциации затруднен, что оказывает значительное влияние на скорость разложения окислов. Завершающим этапом диссоциации окисла является образование кристаллической решетки металла. [c.100] Необходимо отметить, что обеспечить условия диссоциации окислов при п-айке многих металлов не представляется возможным. Согласно расчетным данным для диссоциации окислов окисной пленки в условиях высокотемпературной пайки необходимо такое снижение парциального давления кислорода, которое практически недостижимо (табл. 18). Необычайно низкие значения давления, которые в условиях пайки недостижимы, свидетельствуют о том, что пайку железа, хрома и титана в вакууме осуществить нельзя. Однако при температуре 1100—1200°С пайка сталей и титановых сплавов протекает успешно даже при среднем вакууме. Из этого можно сделать вывод, что механизм удаления окисной пленки при пайке в нейтральных газовых средах и вакууме связан не только с диссоциацией окислов, но и с другими процессами. [c.100] Вернуться к основной статье