Санкт-Петербург, ул. Афонская, д.2, оф. 121
Тел/Факс: (812) 244-40-55

Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями

ГОСТ 23904-79

Группа В09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


ПАЙКА. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЧИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИПОЯМИ

Brazing and soldering.
Method for determination of materials wetting with solders

Срок действия с 01.07.1980
до 01.07.1985*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
постановлением Госстандарта СССР
от 22.12.89 N 4020 (ИУС N 4, 1990 год). -
Примечание изготовителя базы данных.

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам Академией наук УССР **

ИСПОЛНИТЕЛИ**

Н.Н.Сирченко, канд. техн. наук; Ю.В.Найдич, чл.-корр. АН УССР, проф., д-р техн. наук; А.В.Савченков; В.С.Журавлев, канд. техн. наук; В.М.Перевертайло, канд. хим. наук; Л.И.Лемберт **

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам**

Зам. председателя П.С.Малышков **

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 ноября 1979 г. N 4495 **
_________________
** Информационные данные приведены из официального издания, М.: Издательство стандартов, 1980. - Примечание изготовителя базы данных.


ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 1982 г.


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 ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями723 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. 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 ммГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями. 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 20x20 мм или диаметром 20 мм, а дозированный объем припоя 16 ммГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями.

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

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями


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.

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями


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 ммГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями для образцов 40x40 мм и не более 100 ммГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями для образцов 20х20 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.

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями


Черт.3

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 ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями для данной капли следует проводить по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, (1)


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - измеренные значения краевого угла смачивания с левой и правой сторон соответственно.

1.5.4. Краевой угол смачивания для данного сочетания "припой - паяемый материал" ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями следует определять по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, (2)


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, ..., ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - значения краевого угла смачивания для каждой капли;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - 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 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 ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями и ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями и найти их средние значения;

вычислить краевой угол смачивания для данной капли как среднее значение между ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями и ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями по формуле (1), где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями и ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - 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 ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, 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 30х10х0,1;

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. Аппаратура 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

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями


1 - ванночка с припоем; 2 - образец; 3 - держатель; 4 - пружинный подвес; 5 - стержень;
6 - датчик, преобразующий перемещение в усилие; 7 - тензометрический усилитель; 8 - осциллограф

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

2.4.1. 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.

2.4.2. Силы взаимодействия, возникающие при погружении образца, следует фиксировать на ленте самопишущего прибора.

2.4.3. Типичная форма записанной кривой показана на черт.5.

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями


ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - время начала смачивания; ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - чистое время смачивания; ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - время полного смачивания;
ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - сила смачивания (равновесная); ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - сила отрыва припоя от образца при его подъеме;


1 этап - процесс получения отрицательного мениска - радиус кривизны направлен из расплава (потеря веса образцом вследствие капиллярного давления и гидростатического выталкивания замещенной образцом части припоя); 2 этап - процесс перемещения припоя по боковым поверхностям образца (радиус мениска меняет направление в сторону жидкости); 3 этап - максимальный подъем мениска припоя (равновесное состояние системы); 4 этап - подъем образца (отрыв образца от припоя). Характер кривой зависит от формы образца и скорости подъема

Черт.5

2.5. Обработка и подсчет результатов

2.5.1. Начальную скорость смачивания определяют измерением угла и подсчетом его тангенса между касательной к кривой в точке ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями и перпендикуляром к оси ординаты (черт.5).

2.5.2. Определение времени смачивания следует производить по кривой на ленте самопишущего прибора в соответствии с черт.5.

2.5.3. Расчет других характеристик смачивания, полученных при испытаниях, приведен в справочном приложении 4.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Масса дозированного объема припоя в зависимости от его плотности и размеров образца для испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

Плотность припоя, г/смГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями

Масса припоя для образца 40х40
и диаметром 40, г

Масса припоя для образца 20х20 и диаметром 20, г

От 2,0 до 4,0

0,2

0,05

" 5,5

0,3

0,10

" 5,5 " 7,0

0,4

" 7,0 " 8,5

0,5

0,15

" 8,5 " 10,0

0,6

" 10,0 " 11,0

0,7

0,20

" 11,0 " 12,5

0,8

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Перечень рекомендуемой аппаратуры и приборов для проведения испытаний по определению смачивания материалов припоями


ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Наименование

Тип, марка или номер НТД

Примечание

Установка для определения смачивания

Техническая и проектная документация разработана и рассылается по запросу Институтом проблем материаловедения АН УССР

Кинокамера

ГОСТ 9379-75, ГОСТ 9380-75 или типа "Конвас", СКС-1М-16

Для киносъемки процесса смачивания

Фотокамера

"Зенит", "Киев" или др. зеркального типа

Для фотосъемки процесса смачивания

Проектор измерительный

ГОСТ 19795-74*

Для измерения краевых углов на фотоснимках или шлифах

______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 19795-82. - Примечание изготовителя базы данных.

Микроскопы измерительные

УИМ по ГОСТ 14968-69, ММИ, БМИ или БИМ по ГОСТ 8074-71*

Для измерения краевых углов на проекциях капли припоя

______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 8074-82. - Примечание изготовителя базы данных.

Источники света

ГОСТ 9750-78, ГОСТ 2239-79 или типа ОП

Для подсветки изображения системы "капля-пластина" при фотокиносъемке или проектировании

Микрофотонасадка (увеличитель)

ТУ 165-65

Для получения увеличенного изображения капли при фотокиносъемке или проектировании на экран

Уровень

ГОСТ 9392-75*

Для проверки горизонтальности подложки при установке образца

______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 9392-89. - Примечание изготовителя базы данных.

Потенциометр постоянного тока

ПП-63, УПИП

Для измерения температур при применении термопар любого типа

Датчики сопротивления

ТКП, ФКП, ПКБ

Для преобразования перемещения в усилие при испытаниях

Тензометрический усилитель

УТ-4-1, УТ-4-2

Для усиления сигнала на входе в осциллограф

Осциллограф

С-1-17, С-1-18

Для регистрации результатов испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (обязательное). Протокол испытания образцов по определению смачивания


ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное

Протокол N
испытания образцов по определению смачивания

1. Марка или химический состав паяемого материала

2. Марка или химический состав припоя

3. Марка или химический состав флюса, газовой среды или остаточное давление при вакуумировании

4. Количество флюса

5. Температура испытаний

7*. Время выдержки

_______________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Таблица 1

Номер образца

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, °

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями, °

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями

Площадь растекания на образце, ммГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями

Средняя площадь растекания, ммГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями




Таблица 2

Номер образца

Глубина погружения образца, мм

Скорость погружения образца, мм/с

Начальная скорость смачивания, мм/с

Время смачивания, с

Примечание




Подписи:

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (справочное). Расчет дополнительных характеристик при определении смачивания материалов припоями

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное

При испытаниях, проводимых в соответствии с разд.1 и 2 настоящего стандарта расчетным путем, можно получить следующие дополнительные характеристики процесса смачивания.

Значение краевого угла смачивания по параметрам капли припоя на образце (масса припоя до 0,2 г) по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями,


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - высота капли припоя;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - объем капли.

Значение адгезионного натяжения по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями,


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - адгезионное натяжение;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - поверхностное натяжение припоя, Н/м;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - сила смачивания (см. черт.5 настоящего стандарта), Н;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - периметр смачивания (удвоенная сумма ширины и толщины образца), м.

По известной величине адгезионного натяжения можно получить: значение высоты подъема припоя в капиллярном зазоре данной ширины по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями,


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - плотность припоя (допускается использование значения плотности при комнатной температуре);

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - ускорение силы тяжести;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - ширина капиллярного зазора.

Значение краевого угла смачивания по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями,


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - сила смачивания (см. черт.5 настоящего стандарта);

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - сила отрыва припоя от образца при его подъеме (см. черт.5 настоящего стандарта);

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - поправка на гидравлическую выталкивающую силу, равную весу припоя, вытесненного образцом.

Значение силы ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями рассчитывают по формуле

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями,


где ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - плотность припоя, кг/мГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - глубина погружения образца, м;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - площадь сечения образца, мГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями;

ГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями - ускорение силы тяжести, м/сГОСТ 23904-79 Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями.



ГОСТЫ | Общие правила и нормы по металлургии | Шихтовые черные металлы и шлаки | Сталь углеродистая обыкновенного качества (рядовой прокат) | Сталь качественная и высококачественная (качественный прокат) | Изделия из черных металлов для железнодорожного транспорта | Цветные металлы и их сплавы. Прокат из цветных металлов | Трубы металлические и трубные изделия | Проволока и проволочные изделия | Литейные отливки различных металлов