Liquidus vs. Solidus
Zjednodušeně řečeno, liquidus je nejnižší teplota, při které je slitina zcela tekutá; solidus je nejvyšší teplota, při které je slitina zcela pevná.
Čisté kovy jsou tekuté a tají při jedné teplotě. Například stříbro taje při 961 °C (1761 °F) a měď při 1083 °C (1981 °F). Slitiny obsahující různý procentuální podíl stříbra a mědi však nebudou mít jedinou teplotu tání, ale spíše rozmezí teplot tání. Vzhledem k tomu, že většina tvrdých pájených kovů jsou slitiny, budete se při výběru materiálů zabývat rozsahy teplot tání.
Výjimkou je třída slitin nazývaná eutektika. Přestože se nejedná o čisté kovy, mají jedinou teplotu tání, protože teplota tání neboli solidus a teplota toku neboli liquidus jsou shodné. Například Lucas-Milhaupt Silvaloy 720/721 taje a teče při teplotě 780 °C (1435 °F)
Úvahy o pájení
Na obrázku 1 je fázový diagram pro binární systém stříbro-měď. Všimněte si, že při složení 72 % stříbra a 28 % mědi jsou teploty liquidu a solidusu stejné. Slitiny nalevo nebo napravo od tohoto eutektického složení nepřecházejí přímo z pevného stavu do kapalného, ale procházejí „kašovitým“ rozmezím, kde je slitina kombinací pevného a kapalného stavu.
Obrázek 1: Ekvilibriový diagram stříbro-měď
Teplota mezi solidem a liquidem je rozmezím tání. Jak se teplota zvyšuje od stavu solidus směrem ke stavu liquidus, zvyšuje se tání a tok. Výsledné pomalé proudění může představovat problém pro kapilaritu při pájení spojů.
U výplňových kovů, které mají široké rozmezí tání, může dojít k určitému oddělení pevné a kapalné fáze. To se označuje jako kapalnění: částečné roztavení nižších složek výplňového kovu, které následně zanechá obal z materiálu s vyšší teplotou tání, tzv. lebku. Viz obrázek 2.
Obrázek 2: Likvidace výplňových kovů AWS BAg-1 a AWS BAg-2. (A) V důsledku pomalého zahřívání AWS BAg-1 v peci nedochází ke zkapalnění u výplňových kovů s úzkým rozsahem tání 20°F (11 °C). (B) V důsledku pomalého zahřívání AWS BAg-2 v peci zůstává velká lebka v důsledku zkapalnění způsobeného širokým rozsahem tání 70°F (39°C). (C) V důsledku rychlého zahřívání AWS BAg-2 zůstává malá lebka.
K likvaci obvykle dochází při pomalém zahřívání v celém rozsahu tání slitiny. Likvace může ovlivnit integritu pájeného spoje tím, že může způsobit vznik dutin nebo nedostatečnou přilnavost k základním materiálům. Viz obrázek 3.
Obrázek 3: AWS BCuP-5 používaný k pájení dílů při dvouhodinovém cyklu ohřevu v peci. Pájený spoj vykazuje známky oblasti bohaté na Cu (složka s vyšší teplotou tání) v levém horním rohu, stejně jako dutinu v pravém dolním rohu – pravděpodobně důsledek zkapalnění.
Při pájení by základní kov na součásti neměl být nikdy roztaven. Proto je důležité zvolit plnicí kov, jehož teplota liquidu je nižší než teplota solidusu obou spojovaných základních kovů. Před zahájením pájení je třeba zvážit několik dalších faktorů – příklady jsou uvedeny níže.
Příklady
1. Pájení sestavy s úzkou vůlí: Lucas-Milhaupt Silvaloy 560 je slitina bez kadmia, která se začíná tavit při 620 °C (1145 °F) a volně teče při 650 °C (1205 °F). Její rozsah tání je 15°C (60°F).
2. Pájení sestavy s velkou vůlí (větší než 0,005″/0,127 mm): Lucas-Milhaupt Silvaloy 380 se začíná tavit při 648°C (1200°F) a zcela se roztaví až při 720°C (1330°F). Slitiny s širokým rozsahem tání/tečení jsou považovány za plastické a jsou užitečné pro špatně těsnící podmínky.
3. „Krokové pájení“ sestavy: Při pájení v blízkosti dříve pájeného spoje nesmí druhé pájení narušit první spoj. Řešením je použití více druhů plniva – plniva s nižší teplotou liquidu pro druhý spoj než plnivo použité pro první spoj. Například u sestavy z korozivzdorné oceli, která je pájená postupně, by mohl být pro první spoj použit Silvaloy 630, který se taví a teče mezi 1275°F-1475°F (690°C-801°C), a pro druhý spoj pak Silvaloy 560 (1143°F-1205°F/618°C-651°C).
4. Sestavy, které musí být tepelně zpracovány: (Varianta 1) tepelné zpracování a následné pájení – výběr výplňového kovu, jehož teplota liquidu je nižší než teplota tepelného zpracování, takže tvrdost nebude pájením nepříznivě ovlivněna, nebo (Varianta 2) tepelné zpracování a pájení současně – použití výplňového kovu s teplotou liquidu blízkou teplotám tepelného zpracování. Vzhledem ke složité povaze podmínek tepelného zpracování různých základních materiálů se obraťte na technické služby Lucas Milhaupt, které vám poskytnou podrobné informace týkající se vaší konkrétní aplikace.
KONKURZ:
Liquidus je nejnižší teplota, při které je slitina zcela tekutá; solidus je nejvyšší teplota, při které je slitina zcela pevná. Při výběru plniva pro pájení je důležité vzít v úvahu chování při tavení – konkrétně teplotu liquidus.
.