Изобретение относится к диффузионной пайке, в частности к способу пайки деталей диффузионно-твердеющими гиллиевыми припоями.
В технологии изготовления различных деталей машин и приборов широко применяются галлиевые припои с температурами пайки значительно более низкими, чем рабочие температуры машины или прибора.
Галлиевые припои приготовляют при комнатной температуре смешиванием до пастообразного состояния жидкого галлия или сплавов на его основе с порошком меди, никеля или другого металла, образующим с галлием или его сплавами диаграмму состояния с широкой областью растворимости и рядом интерметаллических соединений. Смешивание производят в ступке из фотопласта, не смачиваемого жидким галлием. Приготовленная паста некоторое время сохраняется в твердожидком состоянии, а затем затвердевает при комнатной температуре, образуя сплав, температура плавления которого резко возрастает. Для пайки пасту помещают между соединяемыми поверхностями и оставляют до затвердевания, после чего паяное соединение приобретает хорошие механические и электрические свойства.
Однако известный способ имеет следующие недостатки. При диффузионном обмене атомами между фазами припоя происходит выделение большого количества адсорбированных на поверхности газов (особенно на мелкодисперсном порошке), который наряду с растворенным в обеих фазах газом определяют пористость и вакуумную плотность получаемого соединения. В связи с большим разбросом удельных поверхностей порошков и неконтролируемым количеством адсорбируемых на их поверхности газов, связанных с значительным количеством искажений на поверхности порошка, наличием малых радиусов кривизны и т.п. течение процесса твердения неустойчиво во времени и получаемые параметры нестабильны (время пайки, плотность припоя и т.п.).
Целью изобретения является повышение вакуумной плотности припоя и паяного соединения, стабилизация параметров пайки.
Цель достигается тем, что при пайке деталей диффузионно-твердеющими припоями смешивают компоненты припоя на основе галлия, олова и наполнителя, наносят на паяемую поверхность и проводят процесс пайки. При нагреве до температуры пайки создают разрежение 10-5-10-6 мм рт.ст. при температуре плавления припоя с последующим напуском инертного газа до давления 103-104 атм.
При этом минимальное давление в вакуумной системе не должно быть меньше давления паров самого легколетучего компонента припоя, определяемого по закону Рауля.
Однако при откачке припоя с целью удаления адсорбированного и растворенного газа происходит одновременно и затвердевание припоя, что постепенно увеличивает вязкость припоя и снижает коэффициенты диффузии удаляемых газов. Поэтому по истечении некоторого времени, определяемого параметрами откачки, количество откачиваемых газов становится стабильным во времени (количество откачиваемых газов становится равным количеству натекших в системе газов) и дальнейшая откачка не приводит к уменьшению давления в системе. При этом вследствие проходящих в системе реакций взаимодействия и перестройки внутренних структур происходит образование замкнутых и сообщающихся с поверхностью каналов, которые препятствуют получению вакуумной плотности припоя. Для закрытия пор и каналов на заключительном этапе пайки предлагается заменить откачку приложением к системе повышенного давления сухого спектрально-чистого газа. При приложении давления происходит растворение газа в сплаве, вытеснение из его объема других газов (промывка структуры) и частичное растворение в объеме сплава. При этом происходит "залечивание" пор, дефектов и т. п. вследствие чего сплав становится более однородным, лишенным пор, сквозных каналов и т.д. Величина давления Р и типа газа определяются свойствами сплава и растворимостью газа в данном сплаве.
Предлагаемый способ пайки реализован следующим образом.
Сплав, состоящий из равных частей галлия и олова, помещается в тигель вакуумной печи с ультразвуковым вибратором или мешалкой и нагревается до температур плавления эвтектики (70оС). После расплавления припоя включается мешалка и в течении 30 мин производится откачка при непрерывном перемешивании. После остывания производится его смешивание с обезгаженным в ампуле сфероидальным медным порошком в пропорции, необходимой для получения требуемых эксплуатационных характеристик (например 36 мас. сплава и 64 мас. порошка). После обезгаживания при температуре 70оС в вакууме 10-5-10-6 мм рт.ст. и непрерывном помешивании припой извлекают из вакуума, наносят на спаиваемые детали и помещают в вакуумную печь для пайки при температуре 80оС и вакууме ниже 10-6 мм рт.ст. При этом скорость подъема температуры не должна приводить к выбросу или вспениванию припоя. После откачки при этой температуре до постоянного давления вакуумная часть установки отсоединяется от откачной системы, а в вакуумную полость со спаиваемыми деталями напускается сухой спектрально-чистый азот при давлении 10-3-104 кг/см2. После выдержки при этом давлении и температуре в течение 3-4 ч печь выключается и происходит остывание печи с деталями до комнатной температуры при максимальном давлении азота. После остывания детали поступают на течеискатель для определения вакуумной плотности полученных паяных швов.
Использование предлагаемого способа пайки диффузионно-твердеющими припоями обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
получение соединений, обладающих вакуумной плотностью;
улучшение оптических, механических и других свойств, связанных с уменьшением пористости паяных швов;
возможность пайки большинства материалов, смачиваемых галлием или его сплавами.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПРИПОЙ ДЛЯ БЕСФЛЮСОВОЙ ПАЙКИ | 2012 |
|
RU2498889C1 |
Припой для бесфлюсовой пайки и способ его изготовления | 2015 |
|
RU2609583C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ | 1992 |
|
RU2036564C1 |
Припой для пайки деталей электровакуумных приборов | 1976 |
|
SU550259A1 |
АМОРФНЫЙ ЛЕНТОЧНЫЙ ПРИПОЙ НА ОСНОВЕ МЕДИ | 2011 |
|
RU2464143C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОДЖИГНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ СПЛАВА 29 НК | 1992 |
|
RU2047665C1 |
Способ диффузионной пайки меди и ее сплавов | 1984 |
|
SU1256897A1 |
СПОСОБ ПАЙКИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ | 1992 |
|
RU2030977C1 |
Способ получения быстрозакаленного безбористого припоя на основе никеля для пайки изделий из коррозионностойких сталей, припой, паяное соединение и способ его получения | 2015 |
|
RU2625924C2 |
Способ соединения материалов | 1979 |
|
SU833384A1 |
Использование: пайка деталей диффузионно-твердеющими припоями. Сущность изобретения: на паяемые поверхности наносят припой, полученный смешением компонентов припоя на основе галлия, олова и наполнителя, при нагреве до температуры пайки создают разрежение 10- 5 - 10- 6 мм рт.ст. при температуре плавления припоя с последующим напуском инертного газа до давления 103 - 104 атм.
СПОСОБ ПАЙКИ ДЕТАЛЕЙ ДИФФУЗИОННО-ТВЕРДЕЮЩИМИ ПРИПОЯМИ, включающий смешение компонентов припоя на основе галлия, олова и наполнителя, нанесение на паяемую поверхность и проведение процесса пайки, отличающийся тем, что при нагреве до температуры пайки создают разряжение 10- 5 - 10- 6 торр при температуре плавления припоя с последующим напуском инертного газа до давления 103 - 104 атм.
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ БЕСФЛЮСОВОЙПАЙКИ | 0 |
|
SU241949A1 |
Прибор для равномерного смешения зерна и одновременного отбирания нескольких одинаковых по объему проб | 1921 |
|
SU23A1 |
Авторы
Даты
1996-01-27—Публикация
1992-05-26—Подача