Чернение металла востребовано в различных сферах производства, однако чаще всего используется для декоративных целей в ювелирном деле и различных ремеслах.
Оцинковка металла является наиболее простым и дешевым способом его защиты от образования ржавчины. Наиболее популярным является метод горячей оцинковки.
Одним из основных требований, предъявляемых к паяным соединениям, является их прочность. Механическая прочность паяных соединений зависит прежде всего от следующих основных факторов: 1) от собственной прочности припоя в шве; 2) от прочности связи припоя с металлом основы; 3) от прочности интерметаллических соединений, образующихся на границе между припоем и металлом основы; 4) от прочности металла основы в зоне шва после физико-химического воздействия на него расплавленного припоя и повышенной температуры; 5) от формы паяного шва.
Прочность припоя определяется главным образом химическим составом его. Так, например, введение в высокооловянистые припои 5—6% сурьмы сильно повышает хрупкость припоя и тем самым приводит к уменьшению надежности паяного шва. Следует иметь в виду, что механическая прочность припоя непосредственно в шве несколько отличается от полученной при испытаниях на образцах.
Это объясняется отчасти тем, что в процессе пайки металл основы может частично раствориться в припое и тем самым изменить его состав, а следовательно, и механические свойства. Многое зависит также от физических свойств сплава, взятого в качестве припоя: если этот сплав обладает склонностью к трещинообразованию при кристаллизации, то он не может обеспечить получения надежного паяного шва.
Прочность связи слоя припоя с металлом основы определяется характером физико-химических процессов, протекающих при паянии. Сущность и кинетика этих процессов были подробно изложены выше. Особо следует остановиться на зависимости прочности паяного соединения от механических свойств химических (интерметаллических) соединений, образующихся на границе раздела между припоем и металлом основы в результате их взаимодействия.
Эти соединения обычно обладают достаточной механической прочностью, не уступающей собственной прочности припоя, но вместе с тем такие соединения отличаются повышенной хрупкостью, которая, например, в случае работы паяного соединения на удар или разрыв, приводит к значительному ослаблению паяного шва. По этой причине паяные свинцовооловянными припоями швы на образцах из стали и меди при испытании на срез, как правило, разрушаются по припою; если же такие швы подвергнуть испытанию на отрыв, то разрушение произойдет по слою более хрупких интерметаллических соединений олова с железом.
Чтобы избежать чрезмерного образования зоны хрупких соединений между припоем и металлом основы, следует процесс паяния вести быстро и без излишнего перегрева шва. Для получения качественной пайки достаточно нагреть шов на 20—50° выше температуры полного расплавления припоя (точки ликвидуса). В некоторых случаях, при использовании припоев с широким интервалом кристаллизации, процесс паяния можно вести даже при температуре на 20—30° ниже температуры полного расплавления припоя. Перегрев паяемого соединения выше необходимой температуры обычно приводит к снижению прочности шва.
При паянии, особенно если для этой цели применяются тугоплавкие припои, металл основы в зоне паяного шва претерпевает нагрев, при этом свойства его могут заметно измениться. Особенно значительно тепловое воздействие процесса пайки сказывается на свойствах сплавов после механической или термической обработки; в первом случае в зоне нагрева происходит отжиг нагартованных сплавов, а во втором — отпуск или старение при недопустимо высокой температуре: так, например, при пайке некоторых алюминиевых сплавов наблюдается значительное снижение прочности основного металла в зоне пайки, приводящее к разрушению их не по шву, а по основному металлу.
Прочность паяных соединений может снижаться также в результате физико-химического воздействия жидкого припоя на паяемый металл; особенно сильно это сказывается, если металл шва находится в напряженном состоянии. При нанесении жидкого олова (или припоев, содержащих достаточно большое количество олова) на образцы из меди, а также из медных и некоторых алюминиевых сплавов, находящихся в напряженном состоянии, часто наблюдается образование трещин, распространяющихся с поверхности в глубь основного металла. Эти трещины возникают в результате проникновения жидкого припоя по границам зерен паяемого сплава. На образцах, находящихся в ненапряженном состоянии, такого явления обычно не наблюдается. Поэтому штампованные детали перед паянием предварительно отжигают.
Жидкое олово, нанесенное на поверхность латунного образца, снижает прочность его на разрыв на 15—20%, а пластичность — на 80—90%. С увеличением температуры лужения этот эффект возрастает. Облуживание образцов свинцовооловянными припоями и чистым свинцом приводит к меньшей потере прочности и пластических свойств. Полностью отожженная медная проволока при воздействии на нее жидких припоев, содержащих олово, теряет прочность примерно на 14%, а при воздействии чистого олова в два раза больше.
Падение прочности металла основы может быть вызвано проникновением припоя по границам зерен основы не только под влиянием обычной диффузии, но и в результате возникновения эвтектической или перитектической реакции (такую диффузию называют реактивной диффузией второго рода). Весьма возможно, что проникновение припоя по границам зерен происходит в результате восстановления имеющихся там окислов или путем взаимодействия припоя с находящимися в металле газами.
Прочность паяных соединений может снизиться также при возникновении в паяном шве больших напряжений в результате разницы коэффициентов термического сжатия припоя и паяемых металлов. Это наблюдается например при напайке пластин твердого сплава на стальные державки. Во избежание возможных разрушений таких паяных соединений следует применять достаточно пластичный припой.
В заключение следует отметить, что степень влияния всех описанных выше факторов зависит от условий, при которых произведено паяние; поэтому, как показывает практика, прочность паяных соединений (при прочих равных условиях) в большой степени зависит от метода и режима паяния.
Часто во время осуществления сварки или пайки металлов и их сплавов возникают неожиданные проблемы. О многих из них мы и поговорим в разделе «вопросы и
ответы»
Эмалирование металлов – технология, которая позволяет наносить на поверхность изделий из стали специальный защитный слой, отличающийся великолепными эстетическими
свойствами.
