A forrasztópákák osztályozása, műszaki jellemzők és ajánlások a kiválasztáshoz
A forrasztás kiválasztásakor a következő elveket kell követnie:
1) a forrasztott részek olvadási hőmérsékletének magasabbnak kell lennie, mint a forraszanyag olvadási hőmérséklete,
2) biztosítani kell az alapanyag jó nedvesíthetőségét,
3) az alapanyag és a forraszanyag hőtágulási együtthatóinak is közel kell lenniük,
4) a legalacsonyabb forrasztási toxicitás,
5) a forraszanyag nem sértheti meg az alapanyag mechanikai tulajdonságait, és nem képezhet vele galvanikus párt, ami működés közben intenzív korrózióhoz vezet,
6) a forraszanyag tulajdonságainak meg kell felelniük a szerkezet egészére vonatkozó műszaki és üzemeltetési követelményeknek (szilárdság, elektromos vezetőképesség, korrózióállóság, hidegállóság stb.),
7) a korlátozott kristályosodási intervallumú forrasztóanyagok megkövetelik a forrasztáshoz szükséges felület-előkészítés minőségét, és pontos kapillárisrést biztosítanak, nagy hézagoknál jobb kompozit forrasztóanyagokat használni,
8) a cinket és más nagy gőznyomású fémeket nem tartalmazó önöntöző forrasztóanyagok a legalkalmasabbak vákuum- és védőgázos környezetben történő forrasztásra,
9) nem fém alkatrészek forrasztásához a legmagasabb kémiai affinitású elemek adalékanyagait tartalmazó forrasztóanyagokat használnak (kerámiához és üveghez - cirkóniummal, hafniummal, indiummal, titánnal).
A forrasztóanyagokat több szempont szerint osztályozzák:
1. Olvadáspont szerint:
a) alacsony hőmérsékletű (Tm 450 fokig, gallium, indium, ón, bizmut, cink, ólom és kadmium alapú): különösen könnyű olvadású (Tm 145 fokig), alacsony olvadású (Tm = 145 .. 450 fok );
b) magas hőmérséklet (Tm több mint 450 fok, réz, alumínium, nikkel, ezüst, vas, kobalt, titán alapú): közepes olvadáspontú (Tm = 450 ... 1100 fok), magas olvadáspontú (Tm = 1100 ... 1850 fok. ), Tűzálló (Tm több mint 1850 fok.).
2. Az olvasztás típusa szerint: teljesen és részben olvadó (kompozit, szilárd töltőanyagból és alacsony olvadáspontú részből).
3. A forrasztás beszerzési módja szerint - készen és a forrasztási folyamatban kialakítva (kontakt-reaktív forrasztás). A kontakt-reaktív forrasztás során a forraszanyag az alapfém, a távtartók (fólia), a bevonatok megolvasztásával vagy a fémnek a folyasztószerből való kiszorításával készül.
4. A forraszanyag összetételének fő kémiai eleme (50% feletti tartalom): indium, gallium, ón, magnézium, cink, alumínium, réz, ezüst, arany, nikkel, kobalt, vas, mangán, palládium, titán, nióbium, cirkónium, vanádium, két elem vegyes forraszanyagai.
5. Áramlásképzés módszerével: lítiumot, bórt, káliumot, szilíciumot, nátriumot tartalmazó folyósító és önfolyó. A folyasztószert az oxidok eltávolítására és az élek oxidáció elleni védelmére használják.
6.Forrasztás gyártási technológiája szerint: préselt, húzott, sajtolt, hengerelt, öntött, szinterezett, amorf, reszelt.
7. Forrasztás típusa szerint: szalag, huzal, cső alakú, szalag, lap, kompozit, por, paszta, tábla, beágyazott.
Az alacsony hőmérsékletű forrasztóanyagok közül a legelterjedtebbek az ónhoz való ólomforraszanyagok (Tm = 183 fok 60%-os óntartalommal), az óntartalom 30 ... 60%, Tm = 145 ... 400 fok között változhat. Ennek az elemnek a magasabb tartalma esetén az olvadási hőmérséklet csökken, és az ötvözetek folyékonysága nő.
Mivel az ón és ólom ötvözete hajlamos a szétesésre, és nem lép jól kölcsönhatásba a fémekkel a forrasztás során, ezeknek a forraszoknak az összetételébe cink, alumínium, ezüst, kadmium, antimon, réz ötvöző adalékokat adnak.
A kadmiumvegyületek javítják a forraszanyagok tulajdonságait, de megnövekedett toxicitásuk. A magas cinktartalmú forrasztóanyagokat színesfémek - réz, alumínium, sárgaréz és cinkötvözetek - forrasztására használják. Az ónforraszanyagok hőállóak körülbelül 100 fokos hőmérsékletig, az ólom - akár 200 fokig. Az ólom a trópusi éghajlaton is gyorsan korrodál.
A legalacsonyabb hőmérsékletű forrasztóanyagok galliumot tartalmazó készítmények (Tm = 29 °). Az ón-gallium forrasz Tm = 20 fok.
A bizmut forraszanyagok Tm = 46…167 fok. Az ilyen forraszanyagok térfogata megnövekszik a megszilárdulás során.
Az indium olvadáspontja 155 fok. Indium forrasztóanyagok Különböző hőmérsékleti tágulási együtthatójú anyagok forrasztására használják (például korrózióálló acél kvarcüveggel), mert nagy plaszticitású.Az indium oxidációálló, alkáli korrózióálló, jó elektromos és hővezető képességgel rendelkezik, valamint nedvesíthető.
A magas hőmérsékletű forrasztóanyagok közül a legolvadékonyabbak a rézalapú vegyületek... A rézforraszokat acél és öntöttvas, nikkel és ötvözeteinek, valamint vákuumforrasztásánál használják. A réz-foszfor forraszanyagok (max. 7%-os foszfortartalommal) a réz forrasztására szolgálnak az ezüstforrasz helyett.
Nagyobb plaszticitású rézforraszokkal rendelkeznek ezüst és mangán adalékokkal... A mechanikai tulajdonságok javítása érdekében nikkel, cink, kobalt, vas, alkálifém, bór és szilícium adalékanyagot vezetnek be.
Tűzállóbb réz-cink forraszanyagok (Tm több mint 900 fok. Cink mennyisége akár 39%), szénacélok és különféle anyagok forrasztására használják. A cink párolgás formájában történő elvesztése megváltoztatja a forraszanyag tulajdonságait, és káros az egészségre, valamint a kadmiumgőzök. Ennek a hatásnak a csökkentése érdekében szilíciumot vezetnek be a forraszanyagba.
Korrózióálló acélból készült alkatrészek forrasztására alkalmas réz-nikkel forrasztóanyagok. A nikkel komponens növeli a Tm-et. Ennek csökkentésére szilíciumot, bórt és mangánt visznek be a forraszanyagba.
Az ezüst forraszanyagok «réz-ezüst» rendszerben készülnek (Tm = 600 ... 860 fok). Az ezüst forraszanyagok olyan adalékanyagokat tartalmaznak, amelyek csökkentik a Tm-et (ón, kadmium, cink) és növelik a kötés szilárdságát (mangán és nikkel). Az ezüst forrasztóanyagok univerzálisak, és fémek és nemfémek forrasztására használják.
Hőálló acélok forrasztásakor a nikkelhez a "nikkel-mangán" rendszerből származó forrasztóanyagokat használjunk... Az ilyen forraszanyagok a mangán mellett további hőállóságot növelő adalékanyagokat is tartalmaznak: cirkónium, nióbium, hafnium, volfrám, kobalt, vanádium, szilícium és bór.
Alumínium forrasztás végezzük alumínium forraszanyagok hozzáadásával réz, cink, ezüst és szilícium redukciója Tm. Az utolsó elem alkotja a leginkább korrózióálló rendszert alumíniummal.
A tűzálló fémek (molibdén, nióbium, tantál, vanádium) forrasztása cirkónium, titán és vanádium alapú tiszta vagy kompozit magas hőmérsékletű forraszanyagokkal történik. Volfrám forrasztás, amelyet a „titán-vanádium-nióbium”, „titán-cirkónium-nióbium” stb. rendszerek komplex forraszanyagaiból állítanak elő.
A forraszanyagok tulajdonságait és kémiai összetételét az 1-6. táblázat tartalmazza.
1. táblázat Ultra alacsony olvadáspontú forraszanyagok
2. táblázat Néhány alacsony hőmérsékletű ötvözetek tulajdonságai
3. táblázat: Ónforraszanyagok tulajdonságai ezüst/réz hozzáadásával
4. táblázat (1. rész) Az ón- és ólomforraszanyagok tulajdonságai
5. táblázat: Indium, ólom vagy ón alapú, ezüstadalékos forraszanyagok tulajdonságai
Ólommentes forrasztási technológiák: SAC forrasztóanyagok és vezetőképes ragasztók