Смачивание паяемой поверхности припоем

Согласно первому закону капиллярности (формула Лапласа)

где
p₁ и p₂ давление соответственно с вогнутой и выпуклой сторон поверхности жидкости;
σ₁₂ – поверхностное натяжение жидкости на границе с газовой средой;
R₁ и R₂ – радиусы кривизны поверхности.
Из формулы следует, что поверхностный слой жидкости, имеющий кривизну, производит на нее добавочное давление по сравнению с тем, которое она испытывает при наличии плоской поверхности. Это добавочное давление вызывает главным образом капиллярные явления.
При растекании капли жидкости на плоской поверхности твердого тела условия ее равновесия выражаются в виде равновесия векторов сил поверхностного натяжения в точке на границе трех фаз. Это границей является периметр смачивания (рис.1):

где
σ₁₃ – поверхностное натяжение между твердым телом и газовой средой, действующее на каплю по периметру ее основания;
σ₂₃ – поверхностное натяжение жидкости на границе с твердым телом.
Это уравнение является вторым законом капиллярности (равенство Юнга).
Отсюда следует

где
cos Θ – коэффициент смачивания, характеризующий смачивающую способность жидкости.
Как первое, так и второе уравнение капиллярности получены исходя из того, что равновесие материального объекта определяется равновесием приложенных к нему сил.
Необходимо иметь в виду, что законы капиллярности выведены для жидкостей, не взаимодействующих с твердым телом. В процессе пайки происходит активное взаимодействие между паяемым материалом и расплавленным припоем, поэтому капиллярные явления, протекающие при этом, более сложны и лишь приближенно описываются приведенными уравнениями.

Растекание расплавленного припоя по поверхности паяемого материала определяется многими факторами. Среди них наибольшее влияние оказывают характер взаимодействия, свойства припоя (вязкость, жидкотекучесть). Когда припой имеет широкий интервал кристаллизации, а пайка происходит при температурах, лежащих ниже температуры ликвидуса, особое значение приобретает жидкотекучесть припоя.
Механизм растекания припоя связан с взаимодействием расплава припоя и его парообразной фазы с паяемым материалом, с поверхностной диффузией расплавленного припоя, с капиллярным течением последнего и т.д. При растекании указанные процессы зависят от соотношения физико-химических свойств припоя и паяемого материала, а также условий пайки.
Растекание расплава припоя, как и всякой жидкости, по поверхности твердого тела определяется соотношением сил адгезии припоя к поверхности паяемого материала и когезии, характеризуемой силами связи между частицами припоя.
Работа адгезии определяется свободной поверхностной энергией, освобождающейся при смачивании твердого тела жидкостью:

Полное растекание припоя по поверхности паяемого материала имеет место при краевом угле смачивания Θ=0.
Когезия частиц припоя оценивается работой, необходимой для образования двух новых поверхностей жидкости: А_ког=2σ₁₂.
Растекание капли расплава припоя по паяемому материалу произойдет, если работа адгезии к поверхности последнего будет равна или больше работы когезии частиц припоя. Разность между ними называют коэффициентом растекания:

Следовательно, растекаемость расплава припоя по паяемому материалу определяется его поверхностным натяжением и краевым углом смачивания. Зависимость между краевым углом смачивания и поверхностным натяжением имеет сложный характер. Так, для сплавов свинец-олово при содержании олова 60-80 % поверхностное натяжение уменьшается по линейному закону.
С повышением температуры пайки площадь растекания для чистого олова остается постоянной, а для сплавов свинец-олово эвтектического состава растет, если перегрев не превышает 40-50 С. Дальнейший перегрев сплава ведет к снижению растекаемости, что связано с усилением взаимодействия между припоем, флюсом, паяемым металлом и окружающей газовой средой.
Увеличение времени выдержки при температуре пайки до определенного предела ведет к уменьшению краевого угла смачивания; дальнейшая выдержка не оказывает влияния на его изменение.
На растекаемость припоев большое влияние также оказывает их состав.

Это в теорию надо добавить

Это в теорию надо добавить

Это теория и есть.

Полезная информация.
Это относится ко разным припоям и поверхностям?

Это относится ко разным припоям и поверхностям?

Да, это физика процесса.

Да, это физика процесса.

Ученым надо быть чтобы понимать!

Ученым надо быть чтобы понимать!

Поддерживаю!