ГОСТ 23904-79
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
| ПАЙКА. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЧИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИПОЯМИ Brazing and soldering. Method for determination of materials wetting with solders. | ГОСТ 23904-79 |
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 ноября 1979 г. № 4495 срок действия установлен
C 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 T пл £ 723 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.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМАЧИВАНИЯ ПО КРАЕВОМУ УГЛУ И ПЛОЩАДИ РАСТЕКАНИЯ
1.1. Отбор образцов
1.1.1. Для испытаний следует применять пластины размером 40 ´ 40 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.
1.1.4. При использовании припоев, содержащих Ag, Au, Pt, Pd и другие драгоценные или редкие металлы, размеры образцов для испытаний должны быть 20 ´ 20 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 материалов, 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
1 - капля припоя; 2 - образец из паяемого материала; 3 - подложка для установки образца; 4 - термопара; 5 - нагревательное устройство; 6 - камера (при испытаниях в среде или вакууме); 7 - источник света; 8 - 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.
1.3. Подготовка к 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.
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
1.4.1. 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.
1.4.2. При проведении испытаний с флюсом его объем должен быть не более 400 мм3 для образцов 40 ´ 40 мм и не более 100 мм3 для образцов 20 ´ 20 мм. Флюс следует наносить согласно принятой технологии.
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 на черт. 3;
измерить угол наклона касательной согласно п. 1.2.4.
1.5.2. Для каждой проекции капли измеряют краевой угол с левой и правой сторон. Погрешность измерения не должна превышать 5 градусов.
1.5.3. Вычисление краевого угла смачивания (Θ1) для данной капли следует проводить по формуле
(1)
где Θлев, Θправ - измеренные значения краевого угла смачивания с левой и правой сторон соответственно.
1.5.4. Краевой угол смачивания для данного сочетания «припой - паяемый материал» (Θср) следует определять по формуле
(2)
где Θ1, Θ2, …, Θn - 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.
Черт. 3
1.5.6. Для уменьшения погрешности от несовершенства формы капли на охлажденном образце краевой угол смачивания следует определять следующим образом:
замерить не менее чем на трех проекциях одной капли значения Θлев и Θправ и найти их средние значения;
вычислить краевой угол смачивания для данной капли как среднее значение между Θлев и Θправ по формуле (1), где Θлев и Θправ - 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 Θср, 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.