Так, при пайке в среде водорода армко-железа и стали СтЗ самофлюсующим припоем ПСр 72ЛМН, содержащим в качестве флюсующего компонента 0,4-0,6% Li, окисная пленка переходит в расплав-припоя, где равномерно распределяется в шве.
При пайке же этим припоем в среде азота окисная пленка переходит в расплав припоя сравнительно крупными монолитами, процесс растворения ее протекает медленно, равномерного распределения окисной пленки в шве не достигается. Таким образом, резкое различие активности самофлюсования припоев с добавками и без них при пайке в нейтральных газовых средах сглаживается.
Газовые среды по-разному влияют на процесс растворения окисной пленки в расплаве припоя. При пайке армко-железа и стали СтЗ в азоте и в вакууме в первую очередь наблюдается отслоение окисной пленки и переход ее в расплав припоя сравнительно крупными монолитами, затем уже происходит растворение в расплаве припоя.
Рис. 24. Площадь растекания меди по окисленному армко-железу в зависимости от степени вакуумирования.
При пайке в среде азота ввиду отсутствия восстановления окислов перенос окисной пленки происходит в основном за счет растворения в припое, поэтому удаление протекает более медленно, в структуре шва можно видеть частицы окисной пленки как на поверхности основного металла, так и в зоне сплавления. С увеличением температуры и времени выдержки растворение усиливается.
При пайке в вакууме окисная пленка на поверхности основного металла также растворяется в расплавленном припое, но медленнее, чем при пайке в среде азота.
Если при пайке стали СтЗ в азоте после минутной выдержки при температуре пайки окисная пленка в шве обнаруживается в виде следов, то в вакууме, хотя припой растворяет пленку и образует металлический контакт с основным металлом, она сохраняется у его поверхности в виде отдельного слоя или сплавляется.
Удаление окисной пленки при пайке в вакууме резко зависит от степени вакуумирования. Так, предварительно окисленное на воздухе при 700° С в течение 1 мин армко-железо подвергалось пайке медью соответственно в вакууме 1*10-1, 1*10-2 и 1*10-5мм рт. ст. при температуре 1100 и 1200°С с выдержкой 1 мин.
При температуре 1100°С в вакууме 1*10-1 мм рт. ст. навеска припоя формируется в каплю и остается в таком виде на окисленной поверхности армко-железа. В вакууме 1-10-2 мм рт. ст. при той же температуре навеска припоя растекается. В вакууме 1-10-5 мм рт. ст. растекание также имеет место, но площадь растекания снижается (рис. 24).
При металлографическом исследовании спая установлено, что в случае пайки в вакууме 1*10-2 мм рт. ст. окисная пленка, имевшаяся на поверхности армко-железа, в зоне сплавления практически не просматривается, так как она разлагается и растворяется в расплаве припоя. В случае же пайки в вакууме 1*10-5 мм рт. ст. окисная пленка лишь отслаивается от поверхности армко-железа и ее в большом количестве можно наблюдать при исследовании микроструктуры швов.
Следовательно, самофлюсование при пайке армко-железа медью в вакууме, как и растекание, наиболее интенсивно при степени вакуумирования 1*10-2 мм рт. ст. С повышением температуры пайки интенсивность самофлюсования повышается при любой степени вакуумирования, однако максимум, соответствующий разрежению 1*10-2мм рт. ст., сохраняется.
Учитывая количество вводимых в припои флюсующих добавок и общее количество припоя, находящегося в капиллярном зазоре при пайке, можно сделать вывод, что процесс самофлюсования главным образом связан с адсорбционным понижением прочности, диспергированием окисной пленки и последующим растворением ее в расплаве припоя.
Влияние флюсующих добавок и продуктов взаимодействия этих добавок на окисную пленку основного металла является вторичным. Это обстоятельство требует более серьезной постановки вопроса о чистоте применяемых припоев по окислам, поскольку только расплавы бескислородных металлов способны активно растворять в своем составе в значительном количестве окислы и, следовательно, образовывать при взаимодействии с основным металлом спаи, обладающие высокой прочностью.
Рис. 25. Зона спая при пайке армко-железа золотом. Температура пайки 1100° С, выдержка 1 мин; Х800