空釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料,將焊件(母材)與釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn),但低于母材熔點(diǎn)的溫度,利用液態(tài)釬料潤濕母材,填充接頭間隙,并與母材相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。釬焊接頭形成包括三個基本過程:
1)液態(tài)釬料要潤濕焊件金屬,并能在焊件表面鋪展;
2)通過毛細(xì)作用致密地填滿接頭間隙;
3)釬料能同焊件金屬之間發(fā)生作用,從而實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合。
真空釬焊機(jī)理
漫流
漫流也叫擴(kuò)展或鋪展,它是一種物理現(xiàn)象,服從一般的力學(xué)規(guī)律,沒有金屬化學(xué)的變化。通常低表面能的材料在高表面能的材料上漫流。正如前面所述,漫流過程就是整個系統(tǒng)的表面自由能減小的過程。一個系統(tǒng)兩個元件自由能相同時,不會產(chǎn)生漫流。在電子錫焊裝聯(lián)中,我們所討論的一般都是液相體在固體表面上的漫流,漫流與液體的表面能,固體的表面性質(zhì)等有關(guān)。這是一種液體沒固體表面的流動即流體力學(xué)問題,同時也有毛細(xì)作用。漫流是浸潤的先決條件。
浸潤(Wetting)
軟釬焊的第一個條件,就是已熔化的焊料在要連接的固體金屬的表面上充分漫流以后,使之熔合一體,這樣的過程叫作“浸潤”(或潤濕)。粗看起來,金屬表面是很光滑的。但是,若用顯微鏡放大看,就能看到無數(shù)凹凸不平,晶粒界面和劃痕等,熔化的焊料沒著這種凹凸與傷痕,就產(chǎn)生毛細(xì)作用,引起漫流浸潤。
產(chǎn)生浸潤的條件:為了使已熔焊料浸潤固體金屬表面,必須具備一定的條件。條件之一就是焊料與固體金屬面必須是“清潔”的,由于清凈,焊料與母材的原子間距離就能夠很小,能夠相互吸引,也就是使之接近到原子間力能發(fā)生作用的程度。斥力大于引力,這個原子就會被推到遠(yuǎn)離這個原子的位置,不可能產(chǎn)生浸潤。當(dāng)固體金屬或熔化的金屬表面附有氧化物或污垢時,這些東西就會變成障礙,這樣就不會產(chǎn)生潤濕作用,金屬表面必須清潔,這是一個充分條件。
表面張力
表面張力是液體表面分子的凝聚力,它使表面分子被吸向液體內(nèi)部,并呈收縮狀(表面積最小的形狀)。液體內(nèi)部的每個分子都處在其它分子的包圍之中,被平均的引力所吸引,呈平衡狀態(tài)。但是,液體表面的分子則不然,其上面是一個異質(zhì)層,該層的分子密度小,平均承受垂直于液面、方向指向液體內(nèi)部的引力。其結(jié)果,出現(xiàn)了在液體表面形成一層薄膜的現(xiàn)象,表面面積收縮到最小,呈球狀。這是因?yàn)轶w積相同、表面積最小的形狀是球體。這種自行收縮的力是表面自由能,這種現(xiàn)象叫做表面張力現(xiàn)象,這種能量叫做表面張力或表面能。這個表面能是對焊料的潤濕起重要作用的一個因素。
毛細(xì)管現(xiàn)象
將熔化的清潔的焊料放在清潔的固體金屬表面上時,焊料就會在固體金屬表面上擴(kuò)散,直到把固體金屬潤濕。這種現(xiàn)象是這樣產(chǎn)生的:焊料借助于毛細(xì)管現(xiàn)象產(chǎn)生的毛細(xì)管力,沿著固體金屬表面上微小的凸凹面和結(jié)晶的間隙向四方擴(kuò)散。
液態(tài)金屬不同于固體金屬,其點(diǎn)陣排列不規(guī)則,以原子或分子的形態(tài)做布朗運(yùn)動。因此,處在這種狀態(tài)下的金屬具有粘性和流動性,而沒有強(qiáng)度。在這種情況下,金屬在熔點(diǎn)附近的體積變化為3~4%左右。
關(guān)注微信公眾號
手機(jī)站APP
微信小程序
服務(wù)熱線
手機(jī)站