Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

і
/ff?j Qj ПАЙКА.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СМАЧИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

ПРИПОЯМИ

ГОСТ 23904—79

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

М о с к в а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПАЙКА.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СМАЧИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИПОЯМИ

Brazing and soldering.
Method for determination of materials wetting
with solders.
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 ноября 1979 г. № 4495 срок действия установлен
с 01.07. 1980 г. до 01.07. 1985 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на метод определения смачивания материалов припоями по следующим характеристикам: краевому углу смачивания и площади растекания;
начальной скорости смачивания и времени растекания (для припоев с 7пл=С723 К).
Стандарт применяют для оценки совместимости материалов при пайке, разработке технологического процесса пайки и оптимиза­ции его параметров, а также при разработке новых припоев и флю­сов.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМАЧИВАНИЯ ПО КРАЕВОМУ УГЛУ

И ПЛОЩАДИ РАСТЕКАНИЯ

1.1. Отбор образцов
1.1.1. Для испытаний следует применять пластины размером 40x40 мм или диски диаметром 40 мм из паяемого материала.
1.1.2. Толщина пластин или дисков должна быть 0,5—3,0 мм. При толщине более 3 мм допускается механическая обработка со стороны, не подвергаемой испытанию.
1.1.3. Для испытаний использовать заготовки припоя в форме цилиндра или куба, имеющие дозированный объем 64 мм3. Масса припоев в зависимости от их плотности приведена в справочном приложении 1.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
Переиздание. Апрель 1982 г.
Издательство стандартов, 1982
1.1.4. При использовании припоев, содержащих Ag, Au, Pt, Pd и другие драгоценные или редкие металлы, размеры образцов для испытаний должны быть 20x20 мм или диаметром 20 мм, а дози­рованный объем припоя 16 мм3.
1.1.5. Число образцов для испытаний должно , быть не менее трех для каждого сочетания материадов, припоя и флюса, режима пайки.
1.2. Аппаратура и приборы
1.2.1. Испытания рекомендуется проводить на установке, прин­ципиальная схема которой показана на черт. 1.
Схема установки для проведения испытаний

/—капля припоя; 2—образец из паяемого материала; 3—подложка для установки образца; 4—термопара; 5—нагревательное устройство; 5—камера (при испытаниях в среде или вакууме); 7—источник света; макрофотонасадка (увеличитель); 9—экран;
10—объективы.
Черт. 1

Установка должна обеспечивать:
горизонтальность испытуемого образца;
возможность создания необходимой среды или вакуума в пе­риод испытаний;
юстировку и фокусировку четкого изображения капли припоя на экране;
равномерный нагрев образца до заданной температуры;
отсутствие вибрации.
Перечень рекомендуемой аппаратуры и приборов приведен в справочном приложении 2.
1.2.2. Измерение температуры в процессе испытаний произво­дить термопарами по ГОСТ 6616—74 и приборами по ГОСТ 9245—79 класса точности не ниже 0,05.
1.2.3. Для определения краевого угла смачивания следует при­менять фото- и киноаппаратуру. Скорость киносъемки 16—1500 кад­ров в секунду в зависимости от скорости растекания припоя.
1.2.4. Измерение краевого угла смачивания на фотоснимке или кинопленке следует производить на инструментальных микроско­пах.
1.2.5.
1.3. Подготовка k испытаниям
1.3.1. Поверхность образцов и припоя следует подготавливать в соответствии с технологическим процессом изготовления паяной конструкции. При отсутствии данных способ подготовки поверх­ности установить опытным путем. Допускается испытывать мате­риалы в состоянии поставки, удалив жировые загрязнения и вла­гу-
1.3.2. Припой следует размещать в центре горизонтально рас­положенной пластины. Горизонтальность площадки для установле­ния пластин проверять с помощью уровня.
1.3.3. Рабочий конец термопары следует крепить в центре нера­бочей поверхности образца методами, обеспечивающими надежный тепловой контакт согласно черт. 2.

1.3.4. Образцы маркировать номером партии или условным ин­дексом на нерабочей части любым способом, обеспечивающим сох­ранение маркировки после испытаний.
1.4. Проведение испытаний
Д.4.1. Образцы следует нагревать в газовой среде, в вакууме или с флюсом в соответствии с предусмотренным технологическим процессом. При отсутствии данных среду следует выбирать в за­висимости от марки материала и припоя.
1.4.1. При проведении испытаний с флюсом его объем должен быть не более 400 мм3 для образцов 40x40 мм и не более 100 мм3 для образцов 20x20 мм. Флюс следует наносить согласно приня­той технологии.
1.4.2.
1.4.3. Краевой угол смачивания следует фиксировать в процес­се испытаний в соответствии с п. 1.2.3. Допускается непосредст­венное измерение угла на экране.
1.4.4. Краевой угол смачивания фиксируют при достижении припоем Следующих значений температуры:
начала плавления (3—5°С выше солидуса);
полного плавления (3—5°С выше ликвидуса);
температуры пайки.
Фиксация других точек производится в зависимости от постав­ленной задачи.
1.4.5. При отсутствии соответствующего оборудования допуска­ется измерение краевого угла смачивания после охлаждения об­разца.
1.5. Обработка и подсчет результатов
1.5.1. Измерение краевого угла смачивания надлежит произ­водить в следующем порядке:
на снимке или проекции капли провести касательную в точке пересечения контура капли с поверхностью образца, как показано
I на черт. 3;
' і X , измерить угол наклона касательной —і——--уЧ согласно п. 1.2.4.
J 1/^4 1-5.2. Для каждой проекции капли из-
t z z ?ffzzzzzz\ меряют краевой угол с левой и правой Г////////////|/////////////'' сторон. Погрешность измерения не дол­ах _ жна превышать 5 градусов.
* 1.5.3. Вычисление краевого угла сма-
Черт.-З чивания (@i) для данной капли следу­
ет проводить по формуле
= 9лев-|-9прав
где ©лев, ©прав— измеренные значения краевого угла смачива­ния с левой и правой сторон соответственно.
1.5.4. Краевой угол смачивания для данного сочетания «при­пой — паяемый материал» (®Ср.) следует определять по формуле

где ©і, ©2, . . ., ©п — значения краевого угла смачивания для каждой капли;
п — число образцов.
1.5.5. При использовании для измерения транспортира или трафарета изображение системы «капля—пластина», полученное на фото- или кинопленке, следует дополнительно увеличить не менее чем в пять раз, проектируя изображение на экран.
1.5.6. Для уменьшения пбгрешности от несовершенства формы капли на охлажденном образце краевой угол смачивания следует определять следующим образом:
замерить не менее чем на трех проекциях одной капли значе­ния ©лев и ©прав и найти их средние значения;
вычислить краевой угол смачивания для данной капли как Среднее значение между ©лев и ©прав по формуле (1), где ©лев И ©прав — средние значения краевого угла смачивания левой и пра­вой сторон капли;
определить краевой угол смачивания для данного сочетания «материал—припой» по формуле (2).
1.5.7. Площадь растекания припоя следует подсчитывать после охлаждения образца как среднее арифметическое из трех получен­ных результатов испытаний. Измерение площади растекания сле­дует производить с помощью инструментов или приборов, обеспе­чивающих погрешность измерения ДО — 5,0% ОТ измеряемой площади.
1.5.8. Критериями смачивания материала припоем следует счи­тать:
значение краевого угла смачивания 0ср, определенного при температуре испытания или в охлажденном состоянии (следует учитывать, что погрешность при определении краевого угла на ох­лажденном образце может составлять 10—15%); '
площадь растекания припоя на поверхности образца.
1.5.9. Испытания считают недействительными при нарушении состава среды при испытаниях, выходе из строя термопары при нагреве, негоризонтальности смачиваемой поверхности.
1.5.10. Результаты испытаний каждого образца необходимо за­носить в протокол испытаний, форма которого приведена в обяза­тельном приложении 3.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМАЧИВАНИЯ ПО НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

И ВРЕМЕНИ РАСТЕКАНИЯ

2.1. Отбор образцов
2.1.1. Для испытаний следует применять:
пластины из паяемого материала толщиной от 0,1 до 1,0 мм, ши­риной до 25 мм и длиной 30 мм. Предпочтительный размер 30X10X0,1;
проволоку диаметром от 0,3 мм. Предпочтительный диаметр 1,0 мм.
2.1.2. Зеркало ванны с припоем должно быть диаметром не ме­нее 30 мм, а масса припоя в ванне должна обеспечивать сохране­ние постоянной температуры при погружении образца с отклоне­нием не более 1°.
2.1.3. При отборе' образцов следует соблюдать требования п. 1.1.5 настоящего стандарта.
2.2. А п п а р а ту р а и приборы
2.2.1. Испытания следует проводить на приборе, принципиаль­ная схема которого приведена на черт. 4. Перечень рекомендуемой аппаратуры указан в справочном приложении 2.
Принципиальная схема установки для определения начальной скорости и времени смачивания

Черт. 4

2.2.2. Аппаратура, применяемая при испытаниях, должна удов­летворять следующим условиям:
чувствительность осциллографа . . не менее 50 мВ/г;
чувствительность датчика тензометри­ческого или индуктивного типа . . 100 мВ/г; погрешность измерения температуры ±5°; погрешность измерения глубины пог­ружения образца 0,1 мм;
глубина погружения 1,0—4,0 мм;
скорость погружения 5 мм/с.
2.3. Подготовка к испытаниям
2.3.1. Перед испытанием следует провести тарировку прибора для определения усилия втягивания образца в расплав, используя разновесы массой от 10 до 200 мг.
2.3.2. Образец, поверхность которого подготовлена в соответ­ствии с п. 1.3.1, следует закрепить в держатель, подвешенный к пружинному подвесу.
2.3.3. Компенсировать массу образца с помощью электрической схемы прибора.
2.3.4. Проверить соответствие температуры припоя в ванне температуре испытаний.
2.4. Проведение испытаний
2.5.
2.5.1. Опустить образец в припой на глубину 1—3 мм (предпоч­тительная глубина погружения — 2 мм). При погружении образ­ца в расплав необходимо соблюдать перпендикулярность его боко­вой поверхности плоскости зеркала ванны.
2.5.2. Силы взаимодействия, возникающие при погружении об­разца, следует фиксировать на ленте самопишущего прибора.
2.5.3. Типичная форма записанной кривой показана на черт. 5. .
Ті— в