Пайкой называется процесс получения неразъемного сое­динения заготовок с нагревом  ниже температуры  их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристалли­зации шва. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распая изделия.

По прочности паяные соединения уступают сварным. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. При пайке ме­таллы соединяются в результате смачивания и растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердевания его после охла­ждения. Прочность сцепления припоя с соединяемыми поверхностями зависит от физико-химических и диффузионных процессов, протека­ющих между припоем и основным металлом.

По условию заполнения зазора пайку можно разделить на ка­пиллярную и некапиллярную. По механизму образования шва капиллярная пайка подразделяется на пайку с готовым припоем, когда затвердевание шва происходит при охлаждении; контактно-реактивную пайку; реактивно-флюсовую; диффузионную. К не­капиллярным способам относятся пайка-сварка и сварка-пайка.

При капиллярной пайке припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями и удерживается в нем за счет капил­лярных сил (рис. 4.3). Соединение образуется за счет растворения основы в жидком припое и последующей кристаллизации раствора. Капиллярную пайку используют при соединении внахлестку.

При диффузионной пайке соединение образуется за счет вза­имной диффузии компонентов припоя и паяемых материалов, причем возможно образование в шве твердого раствора или тугоплавких хрупких интерметаллидов. Для диффузионной пайки необходима  продолжительная  выдержка при  температуре  образования  паяного шва и после завершения процесса  при температуре ниже солидуса припоя.

При контактно-реактивной пайке между соединяе­мыми металлами или соединяемыми металлами и прослойкой проме­жуточного металла в результате контактного плавления образуется сплав, который заполняет зазор и при кристаллизации образует пая­ное соединение (рис. 4.4).

При реактивно-флюсовой пайке припой образу­ется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом. Например, при пайке алюминия с флюсом восстановленный цинк служит припоем:

3ZnQ2 •+ 2А1 =** 2А1С19 + + 3Zn.

Реактивно-флюсо­вую пайку можно вести без припоя и с припоем.

При пайке-сварке соединение образуется так же, как при сварке плавлением, но в качестве присадочного металла применяют припой.

Наибольшее применение получили капиллярная пайка и пайка-сварка. При сварке-пайке соединяют разнородные материалы с применением местного нагрева, при котором более легкоплавкий материал нагревается до температуры плавления и выполняет роль припоя. Диффузионная и контактно-реактивная пайки более трудо­емки, но обеспечивают высокое качество соединения.

Качество паяных соединений (прочность, герметичность, надеж­ность и др.) зависит от правильного выбора основного металла, при­поя, флюса, способа нагрева, величины зазоров, типа соединения.

Припой должен хорошо растворять основной металл, обла­дать смачивающей способностью, быть дешевым и недефицитным.

Припои представляют собой сплавы цветных металлов сложного состава. Все припои по температуре плавления подразделяют на:

  • особо легкоплавкие (температура плавления <145 °С);
  • легкоплавкие (температура плавления 145 – 450 °С);
  • среднеплавкие (температура плавления 450 -1100°С);
  • тугоплавкие (температура плавления >1100 °С).

К особо легкоплавким и легкоплавким припоям относят­ся оловянно-свинцовые, на основе висмута, индия, кадмия, цинка, олова, свинца. К среднеплавким и высокоплавким припоям отно­сятся: медные, медно-цинковые, медно-никелевые, с благородными металлами (серебром, золотом, платиной). Припои изготавливают в виде: прутков, проволок, листов, полос, спиралей, дисков, колец, зерен и т.д., укладываемых в место соединения.

Изделия из алюминия и его сплавов паяют с припоями на алюми­ниевой основе с кремнием, медью, оловом и другими металлами. Маг­ний и его сплавы паяют припоями на основе магния с добавками алюминия, меди, марганца и цинка. Изделия из коррозионно-стой­ких сталей и жаропрочных сплавов, работающих при высоких тем­пературах (выше 500 °С), паяют тугоплавкими припоями на основе железа, марганца, никеля, кобальта, титана, циркония, гафния, ниобия и палладия.

Флюсы паяльные применяют для очистки поверхности паяемого металла, а также для снижения поверхностного натяжения и улуч­шения растекания и смачиваемости жидкого припоя. Флюс (кроме реактивно-флюсовой пайки) не должен химически взаимодейство­вать с припоем. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя. Флюс в расплавленном и газооб­разном состояниях должен способствовать смачиванию поверхности основного металла расплавленным припоем. Флюсы могут быть твердые, пастообразные и жидкие. Для пайки наиболее применимы флюсы: бура Na2O и борная кислота Н2ВО3, хлористый цинк ZnCl2, фтористый калий KF и др.