Ориентированная кристаллизация (эпитаксия).

Влияние твердой поверхности паяемого металла не ограничивается тем, что она облегчает образование зародышей в кристаллизующемся припое, она, кроме этого, оказывает ориентирующее влияние на растущие кристаллы, в результате которого между ориентацией и размерами кристаллических ячеек паяемого металла, выходящих на межфазную границу и кристаллизующихся из припоя наблюдается определенное соотношение. Такая ориентированная кристаллизация, называемая эпитаксией, имеет место не только в случае изоморфности или близости по составу и параметрам кристаллических решеток припоя и паяемого металла, но и в случае их значительного различия.

В зависимости от степени различия параметров решетки ориентированная кристаллизация может проходить по-разному. Если растущие из припоя кристаллы отличаются от паяемого металла типом и параметрами решетки, они сопрягаются с подложкой такой кристаллической плоскостью, расположение атомов в которой наиболее подобно расположению атомов в кристаллографической плоскости паяемого металла, на которой происходит кристаллизация. Вероятность такой кристаллизации тем больше, чем меньше различия в расположении атомов в сопрягающихся плоскостях паяемого металла и припоя. При этом силы притяжения атомов паяемого металла вынуждают атомы припоя занять присущие своей решетке положения, «навязывая» растущему кристаллу свою кристаллическую решетку. Это приводит к деформации первых плоскостей растущего кристалла, которая в процессе роста постепенно уменьшается и при определенной толщине закристаллизовавшегося слоя кристалл приобретает свои собственные параметры.

В отдельных случаях ориентированная кристаллизация приводит к образованию непрерывной структурной связи между основным металлом и паяным швом, что металлографически проявляется в наличии общих зерен на границе шва, когда границы зерен основного металла продолжаются в структуре паяного шва (рис. 4.11, 4.12). Кроме общих границ иногда видно и продолжение в структуре шва линий скольжения из зерен основного металла, вызванных деформацией. Такая структура образуется, например, при пайке никеля медью, меди – припоем ПСр72, стали Х18Н10Т – припоем Г40НХ (рис. 4.13).

Рис. 4.11. Совместная кристаллизация в паяном шве (никель, припой – медь, зазор 0,1 мм)

Рис. 4.12. Продолжение плоскостей двойникования в дендритах твердого раствора при пайке меди припоем ПСр-72.

Рис. 4.13. Продолжение линий скольжения из зерен основного металла в зерна паяного шва (сталь Х18Н10Т, припой Г40НХ, зазор 0,06 мм).

Ориентирующее влияние основного металла исключается, если припой взаимодействует с паяемым металлом с образованием на границе шва интерметаллидной прослойки, так как у нее иной характер межатомных связей и своя кристаллическая решетка.