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回流焊工艺中扩散的分类

发表时间:2015-05-18 16:16:55 作者: 来源:


 

    在回流焊工艺中,扩散的程度因焊料的成分和母材金属的种类及不同的加热温度而不同,一般来说,扩散可分为两类,即自扩散和异种原子间的扩散两种。


    回流焊、无铅回流焊的自扩散,是指同种金属原子间的原子移动;化学扩散是指异种原子间的扩散。从扩散的现象上看,扩散可分为晶内扩散、晶界扩散和表面扩散三类。


    通过扩散形成的中间层,会使结合部分的物理特性和化学特性发生变化,尤其是机械特性和耐腐蚀性等变化更大。所以,有必要对结合金属同焊料成分的组合进行充分的研究。


    在回流焊工艺中,结晶组织与空间交界处的原子,都是易于在结晶表面流动。这与金属表面正引力作用有关。熔化焊料的原子沿着被焊金属结晶表面的扩散叫做表面扩散。表面扩散可以看成是金属晶粒形核长大时发生的一种表面现象,也可以认为是金属原子沿着结晶表面移动的现象,是宏观上晶核长大的主要动力。当气态金属原子在固体表面上凝结时,撞到固体表面上的原子就会沿着表面自由扩散,最后附着在结晶晶格的稳定位置上。这种情况下的原子移动,也称为表面扩散。这时的扩散活动能量是比较小的。


    在用锡-铅系列焊料焊接铁、铜、银、镍等金属时,锡在其表面有选择地扩散,由于铅使表面张力下降,还会促进扩散,这种扩散也属表面扩散。


    熔化的焊料原子向固体金属的晶界扩散,液态金属原子由于具有较高的动能,沿着固体金属内部的晶粒边界,快速向纵深扩展。与异种金属原子间晶内扩散相比,晶界扩散是比较容易发生的。在温度比较低的情况下,同后面说到的体扩散相比,晶界扩散容易产生,而且其扩散速度也比较快。


    晶界扩散的活化能量可比体扩散的活化能量小,在高温情况下,活化能量的作用不占主导地位,因此晶界扩散和体扩散都能够很容易地产生。在低温情况下的扩散,活化能量的大小成为主要因素,此时晶界扩散非常显著,体扩散减少,所以看起来只有晶界扩散产生。


    在回流焊、无铅回流焊工艺中,用锡-铅焊料焊铜时,锡在铜中既有晶界扩散,又有体扩散。越是晶界多的金属,即金属的晶粒越小,越易于结合,机械强度也就越高。 由于晶界原子排列紊乱,又有空穴移动,所以极易熔解熔化的金属,特别是经过机械加工的金属更易结合。经过退火的金属,由于出现了再结晶、孪晶,晶粒长大,所以很难扩散。经退火处理的不锈钢难以焊接就是这个道理。为了易于焊接越见,加工后的母材的晶粒越小越好。