4. РОСТ ПРОСЛОЕК ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПАЯНЫХ ШВАХ. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

Если паяемый металл взаимодействует с припоем с образованием между ними химических соединений, то при пайке и высокотемпературной эксплуатации паяных изделий в шве па границе с паяемым металлом могут возникать и расти сплошные прослойки таких соединений. Прослойки химических соединений, как правило, хрупкие и значительно отличаются от паяемого металла н припоя по коэффициенту термического расширения; все это может способствовать хрупкому разрушению паяных соединений [25].

Образование прослойки химических соединений при пайке и эксплуатации паяного соединения возможно по трем механизмам:

1)в результате химической реакции на границе Мк н жидкого Мп при условии, что скорость роста такой' прослойки больше скорости ее растворения в жидком припое (Мп);

2)в результате диффузии элементов припоя Мп в паяемый металл Мн н перестройки кристаллической решетки твердого раствора после достижения предельной растворимости Сж в кристаллическую решетку химического соединения;

3)в результате обогащении жидкого припоя атомами паяемого металла вблизи границы их контакта и образования химического соединения при их охлаждении и затвердевании жидкой фазы в объеме, прилежащем к паяемому металлу.

Во многих случаях металлы А и В способны к образованию нескольких химических соединений. М. Г. Окиов экспериментально показал, что в контакте твердого н жидкого металлов, способных к образованию нескольких химических соединений, возникает и растет прежде всего химическое соединение, наиболее богатое легкоплавким металлом; менее богатые легкоплавким металлом прослойки химических соединений образуются в контакте между ними в процессе последующей выдержки тп при повышенной температуре.

На скорость роста прослойки химического соединения прн пайке существенное влияние может оказывать удельный объем жидкого припоя. Этот рост будет тем больше, чем больше отношение предельной растворимости паяемого металла в жидком припое прн температуре пайки Сж к его растворимости при температуре солидуса шва Ст, т. е. чем больше раствореииого паяемого металла выделится из жидкого раствора прн затвердевании. Так как с увеличением температуры пайки соответственно возрастает и предельная растворимость С)к паяемого металла в жидком припое, то при прочих равных условиях этот рост будет тем' больше, чем выше температура пайки.

Начальная стадия возникновения прослойки химического соединения на границе Т—Ж изучена слабо. Практически в результате шероховатости поверхности паяемого металла, несовершенств кристаллической решетки, зерен и других дефектов химическое соединение образуется сначала в отдельных центрах контакта, вдоль межфазной границы с последующим образованием сплошной прослойки, которая затем растет по толщине. Параболический закон роста прослоек химических соединений прн фронтальном их продвижении во многих случаях является первым приближением, так как часто по фронту роста прослойки наблюдаются отдельные ее выступы, растущие со скоростью выше средней.