угол Э, образуемый двумя поверхностями. Два предельных значения угла 6 определяют два экстремальных случая: полное несмачивание при 6 = 180° (рис. 14.14,а;) и полное смачивание при 9 = 0°(рис. 14.14, б). Частичное смачивание соответствует значениям 6 меньшим 180° и большим 0° (рис. 14.14, в). Это понятие частичного смачивания необходимо рассмотреть подробнее, особенно если вспомнить, что при пайке в системе редко достигается равновесие. Обычно время пайки слишком мало и система затвердевает раньше, чем достигается равновесие. В этом случае все, что касается краевого угла.

требует дополнительного а) хч) рассмотрения. Разделим Полное несМанае fe-feo-j весь диапазон значении угла е от О до 180° на три . части следующим образом:

1. е > 90°. Если опре- 1а.аВание [ffO )

делено, что система охлаждается после достижения полного термодинамического равновесия, условие Частичное стчивате(/8о>$>о) е > 90° показывает на плохую смачиваемость твердой Рис. 14.14. Связь между вели-поверхности жидкостью. краевого угла и степенью

смачивания.

Вероятно, в этом случае жидкий припой нигде не

смачивает поверхности, а охлаждается на ней в виде слитка с формой, образованной действием различных сил, например сил поверхностного натяжения и тяжести. Лишь физическое наличие капелек припоя мешает нам определить действительное равенство 6 = 180°. Поперечное сечение образца позволит определить действительную ситуацию. Если система охладилась до достижения термодинамического равновесия,условие 9 > 90° указывает на наличие смачиваемости. Припой охлаждается в процессе смачивания паяемой поверхности, следовательно, формирующая сила действовала в направлении несмачиваиия и угол пересечения поверхностей прямо пропорционален скорости смачивания в том же промежутке времени. В этом случае поверхность сначала смачивалась, затем по каким-то причинам (возможно, из-за образования некоторого рода интерметаллического слоя) припой отставал и металл оставался несмоченным.

2. 90° > е > М. Это указывает на случай, соответствующий предельному смачиванию. Обычно М 75°, и если не поставлено специальных условий, такое смачивание не желательно. Предельное значение М является чисто произвольным и устанавливается в результате опыта и с целью удовлетворения специальных требований к индивидуальной системе пайки.

3. Q <С М. Это соответствует хорошему смачиванию. М имеет такую же величину, как и в п. 2. Если требуется очень высокое качество, величина М может быть взята меньше 75°.

Другим важным фактором, который влияет на равновесие сил в системе, является размер площади жесткого соединения . Этот фактор принимается в расчет, когда необходимо определить процент металлической поверхности, возможной для смачивания из-за неоднородности или частичной загрязненности. Неоднородность поверхности возникает в результате образования интерметаллических соединений, наличия включений и окклюзии (металлических окислов, сульфидов и т. д.) либо в припое, либо в основном металле, наличия неметаллических инородных частиц или присутствия поглощенных поверхностью паров, которые не выделились в процессе смачивания. В настоящее время нет метода измерения или оценки размеров площадки жесткого соединения поверхности. Эта величина рассчитывается с учетом воспроизводимости результатов для сравнимых систем из одинаковых материалов и при одинаковых условиях смачивания. Если при этом методы подготовки поверхности и процедуры очистки сохраняются неизменными, то площадь жесткого соединения оказывается одинаковой, а результаты расчетов совершенно однородными.

Эти теоретические соображения относительно смачивания легко могут быть переведены в практические простые процедуры контроля. Очевидно, что значение краевого угла можно использовать как параметр, определяющий степень или состояние смачивания системы пайки. Однако необходимо ввести понятие о частичном смачивании для некоторых дальнейших объяснений в практических условиях. Вспомним, что система редко достигает полного равновесия в процессе пайки. Обычно время пайки слишком коротко и система охлаждается раньше, чем достигнуто равновесие. В этом случае определение угла смачивания дает ценную информацию об условиях смачивания поверх-

носТи и надежности конечного изделия. Это приводит к направлению, в котором проходит смачивание, и достигнутой стадии смачивания, а это поможет определить, достаточно ли было время пайки и были ли поверхности достаточно чистыми для получения хорошего соединения.

Из практических соображений разобьем диапазон значений угла 6 от О до 180° на три отдельных поддиапазона.

1. в <. М (6 меньше чем М). Это указывает на хорошую смачиваемость. М - предельный краевой угол, который обычно произвольно устанавливается равным 75° (или меньше, если требуется очень высокое качество).

2. 90° > е > М (90° больше чем О больше чем М). Это указывает на предел по степени смачиваемости, и если не поставлено специальных условий, такое смачивание неприемлемо.

3. 6 90° (6 равно или больше чем 90°). Это указывает на отсутствие смачиваемости или на условие, определенное как несмачиваемость . Припой охлаждается до смачивания или в процессе смачивания паяемой поверхности. В случае смачивания действующая сила работает в направлении несмачивания и степень несмачиваемости прямо пропорциональна углу между двумя пересекающимися поверхностями.

Значение М может быть принято в качестве критерия хорошего смачивания и прочности паяных соединений при их контроле (табл. 14.2).

Все соображения, которые касаются краевого угла, должны быть приняты с оговоркой, что этот угол зависит от количества припоя и основного металла. Чтобы проиллюстрировать эту зависимость, возьмем два предельных случая. Бесконечно большая поверхность основного металла с ограниченным количеством припоя будет давать действительную картину смачивания. С другой стороны, если имеется ограниченная (малая) поверхность металла и большое количество припоя, припой по необходимости будет образовывать большой наплыв; здесь краевой угол не связан с условиями смачивания.

Определение условий смачивания очень сильно зависит от проверяемости . Избыток припоя на ограниченной поверхности основного металла скрывает проверяемую область и, следовательно, приводит к ошибочным оценкам. Поэтому не рекомендуется проводить пайку с избытком припоя. Кроме того, вспомним, что процесс пайки выполняется