Bktp-omsk.ru

Делаем сами
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды олова для пайки

Припои и флюсы для пайки

Припой — это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой. Ранее припои обозначали тремя буквами — ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показывающее содержимое олова в процентах, например ПОС-40, ПОС-60.

Лучший припой — чистое олово. Однако оно дорогое и используется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще применяют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180 — 200 °С.

Выбор припоя для пайки

Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов: от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, от температурных ограничений, от размера деталей, от требуемой механической прочности, от коррозийной стойкости и др.

Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.

В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм2/м, а свинца — 0,21 Ом х мм2/м).

Разновидности припоев.

Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и сверхлегкоплавкие. Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не используют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления свыше 500 °С, создающие очень высокую механическую прочность соединения (сопротивление разрыву до 50 кг/мм2). Недостатком их является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокой, интенсивный нагрев может привести к нежелательным последствиям: можно, например, «отпустить» стальную деталь.

Недостатком твердых припоев является то, что они требуют высокой температуры нагрева, и хотя прочность такой пайки весьма высока, интенсивный нагрев может привести к весьма нежелательным последствиям: можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя (например, транзистор или микросхему), можно «отпустить», например, стальную деталь (пружину).

Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400 °С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление разрыву до 7 кг/мм2). При радиотехнических монтажных работах применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой ПОС-61 , который содержит 61% свинца, 38 % олова и 1% различных присадок.

Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят висмут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из них температура плавления менее 100 °С. Механическая прочность соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят применение при ремонте печатного монтажа. Используются они также для пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомендуется паять припоем с температурой плавления, не превышающей 150 °С.

Для пайки транзисторов можно применять так называемый сплав Вуда с температурой плавления 75 °С, в состав которого входят: олово — 13%, свинец — 27%, висмут — 50%, кадмий — 10%. Сплав Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в аптеке. Пайка ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса используется канифоль.

Форма радиолюбительских припоев

В прошлом веке порекомендовали оловянный прут сечением 10 мм. Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5—2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки.

Продается такой припой в мотках — на радиорынках, в колбах — в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год). Рекомендуется приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку — удобнее паять.

При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутков диаметром 2 — 2,5 мм. Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.

Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия: поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов, деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.

Самостоятельное приготовление припоя

Для самостоятельного приготовления припоя компоненты состава (олово и свинец) отвешивают на весах, расплавляют смесь в металлическом тигле над газовой горелкой и, перемешав расплав стержнем из стали, стальной пластинкой снимают пленку шлака с поверхности расплава. Затем осторожно разливают расплав в формы — желоба из жести, дюралюминия или гипса.

Плавку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помещении, надев защитные очки, перчатки и фартук из грубой ткани.

Флюсы для пайки

Для чего при пайке нужен флюс? Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повышается. При этом скорость окисления металлических поверхностей возрастает. В итоге припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому необходимо использовать вспомогательные вещества, флюсы.

Что такое флюс? Флюс — это вспомогательный материал, который призван во время пайки удалять оксидную пленку с деталей, подвергаемых пайке, и обеспечивать хорошее смачивание поверхности детали жидким припоем. Без флюса припой может не прикрепиться к поверхности металла. Назначение флюсов: надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.

Действие флюса зависит от его состава, имеемые флюсы: или растворяют окисные пленки на поверхности металла (а иногда и сам металл), или предохраняют металл от окисления при нагреве. Таким образом, флюс образует защитную пленку над местом пайки.

Флюс уже содержится в современном припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла. Флюсом покрывают поверхности уже залуженных металлов также и перед их соединением (собственно пайкой). При этом флюс является ПАВ, то есть Поверхностно Активным Веществом. После соприкосновения деталей избыток флюса между ними вылезает наружу и все время испаряется потому, что температура его испарения ниже, чем у припоя.

Флюсы бывают разные. Например, для ремонта металлической посуды пользуются «паяльной кислотой» — раствором цинка в соляной кислоте. Паять радиоконструкции с таким флюсом нельзя — со временем он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в которых нет кислоты, например, канифоль.

Требования к радиолюбительским флюсам

Выбор флюса — важный вопрос. Раньше использовалась только канифоль, другого флюса не было. Чем плоха канифоль — канифоль, спиртовой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов. Первый недостаток — при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. Второй недостаток — очистка платы после пайки с канифолью является большой проблемой. Смыть остатки можно только спиртом или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то острым).

Остатки флюса на плате не только некрасиво с эстетической точки зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводников возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных гальваническими процессами на загрязненной поверхности. Каков же выход — на современном рынке материалов можно найти широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не разрушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки. Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно для использования.

Независимо от того, какой флюс используется, готовую пайку нужно обязательно протирать тряпочкой, смоченной в спирте-ректификате или ацетоне, а также прочищать жесткой щеточкой или кисточкой, смоченной растворителем, для удаления остатков флюса и грязи. В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно пользоваться ее заменителями:

— канифольным лаком, имеющимся в продаже в хозяйственных магазинах. Его можно применять как жидкий флюс взамен раствора канифоли в спирте. Этот же лак можно использовать и для антикоррозийного покрытия металлов.

— живицей — смолой сосны или ели — доступным материалом, особенно любителям, живущим в сельской местности. Такой флюс можно приготовить самому. Набранную в лесу с деревьев смолу нужно растопить в жестяной банке на слабом огне (на сильном огне смола может воспламениться). Расплавленную массу разлить в спичечные коробки.

— таблеткой аспирина, имеющейся в любой домашней аптечке. Недостаток этого флюса — неприятный запах дыма, выделяющийся при плавлении аспирина.

Сейчас выпускается большое количество разнообразных, так называемых «безотмывочных», флюсов, как жидких, так и в виде полужидкого геля. Особенность их такова, что они не содержат компонентов, вызывающих окисление и коррозию соединяемых деталей, не проводят электрический ток и не требуют промывки платы после пайки. Хотя все равно лучше после завершения пайки удалять с припаянных деталей все остатки флюса.

Для нанесения жидкого флюса можно воспользоваться кисточкой, ватной палочкой или просто спичкой, но удобнее пользоваться так называемым «флюсапликатором». Можно попробовать купить фирменный флюсапликатор стоимостью примерно 20—30$, но куда проще и дешевле сделать его самому. Для этого потребуется кусочек силиконового или резинового шланга с внутренним диаметром 5 — 6 мм и одноразовый медицинский шприц.

Шприц разрезается на 2 части. Обе части вставляются в резиновую трубку. Иголка слегка укорачивается, ее можно для удобства пользования слегка изогнуть. Слегка нажимая на шланг, выдавливаем из кончика капельку флюса на припаиваемые детали и производим пайку. При хранении, чтобы не засыхала иголка внутрь нее можно вставлять тонкую проволоку. Так же удобно пользоваться флюсом в виде геля или пасты. Для его нанесения тоже можно воспользоваться одноразовым шприцем, только из-за его густоты иголку шприцевую придется взять потолще.

Другие статьи из цикла про пайку:

Материалы для пайки 1705

Все для пайки

Материалы для пайки, к которым относятся различные флюсы, припои с канифолью и без нее, пасты, кислоты, а так же, канифоль в чистом виде, предназначены для всех видов операций пайки с любыми видами паяльного оборудования.

Припои с канифолью подразделяются по составу, каждый из которых в своей структуре содержит разное в процентном отношении количество олова и свинца, некоторые с примесями серебра, цинка и кадмия, во всех случаях присутствие ограниченного количества канифоли. Различие составов определяет температуру плавления припоев. Данный вид припоя широко распространен в области электроники и электротехнике. Бессвинцовые припои, содержащие олово, цинк и медь, относятся к высококачественным материалам, и используются для низкотемпературной пайки.

Припои без канифоли имеют те же характеристики, но не имеют в своей структуре канифольного флюса. Используется этот припой с применением различных флюсов, так и без них, для пайки различных металломатериалов, в том числе, монтажных элементов различной электроаппаратуры.

Огромное разнообразие вспомогательных флюсов, паст и кислот облегчает процесс пайки различных материалов, воспроизводит качественную пайку электронных компонентов, обеспечивая наилучшее смачивание в процессе пайки, производит лужение электромонтажных элементов, используются для пайки углеродистых сталей, меди, никеля, алюминия и сплавов.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль. Доставка заказа почтой, через систему доставки Pickpoint или через салоны «Связной» в следующие города: Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Новокузнецк, Астрахань, Пенза, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Иваново, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Архангельск, Чита, Курган, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Кострома, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Материалы для пайки» вы можете купить оптом и в розницу.

Температура плавления припоя и технические характеристики

Припой — это металл или смесь металлов, используемых при пайке с целью соединения деталей. Как правило, используются сплавы на основе, олова, меди и никеля. Припой на базе олова входит в группу легкоплавких припоев. И температура плавления припоя здесь не превышает 450 °C. Эти составы широко используются для работы с радиоаппаратурой. Весьма распространенными являются припои на базе олова и свинца, они широко применяются в нашей металлопромышленности: аббревиатура ПОС.

  • Виды и характеристики припоев
  • Использование сплавов оловянно-свинцовой группы
  • Низкотемпературные припои
  • Паяльная паста

Для сборки самодельных устройств простейшей конструкции достаточно наиболее распространенного припоя ПОС-61 или подобного. Сплав можно добыть из старой печатной платы от электронного прибора и собрать его паяльником с паяных контактов.

Виды и характеристики припоев

Бывают мягкими (легкоплавкими) и твердыми. Для монтажа радиоаппаратуры используются легкоплавкие, с температурой плавления 300−450 °C. Мягкие припои уступают по прочности твердым, хотя для сборки электроприборов используются как раз они.

Легкоплавкие сплавы — это обычно сплав свинца и олова главным образом. Немного есть легирующих элементов.

Примеси иных металлов вводятся для получения определенных характеристик:

  • пластичности;
  • температуры плавления;
  • прочности;
  • устойчивости к коррозии.

Число в обозначении марки говорит о том, сколько процентов олова в нем содержится. Так, у припоя ПОС-40 технические характеристики таковы, что в нем 40% Sn, а ПОС-60 — 60%.

Если марка неизвестна, состав можно оценить по косвенным признакам:

  • Температура плавления ПОС — 183−265 °C .
  • Если у припоя металлический блеск, значит, в нем достаточно много Sn (ПОС-61, ПОС-90). Если цвет темно-серый, а поверхность матовая, это говорит о высоком содержании свинца, именно он придает сероватый оттенок.
  • Припои, содержащие большое количество свинца очень пластичны, а олово придает прочности и жесткости.

Использование сплавов оловянно-свинцовой группы

К таким сплавам относятся следующие:

  • ПОС-90 содержит в составе: Pb — 10%, Sn — 90%. Используется для ремонта медицинского оборудования и пищевой посуды. Токсичного свинца немного, так как нельзя, чтобы он соприкасался с пищей и водой.
  • ПОС-40: Pb — 60%, Sn — 40%. Главным образом используется для пайки электроаппаратуры и изделий из оцинкованного железа, также с его помощью чинят радиаторы, латунные и медные трубопроводы.
  • ПОС-30: Sn — 30%, Pb — 70%. Применяется в кабельной промышленности, для пайки и лужения и листового цинка.
  • ПОС-61: Pb 39%, Sn 61%. Как с ПОС-60. Нет особой разницы.

С помощью ПОС-61 осуществляется лужение и пайке печатных плат радиоаппаратуры. Это — главный материал для сборки электроники. Плавиться начинает с 183 °C, полное расплавление при 190 °C. Паять с этим припоем можно при помощи обыкновенного паяльника, не боясь того, что радиоэлементы перегреются.

ПОС-30, ПОС-40, ПОС-90 расплавляются при 220−265 °C. Для многих радиоэлектронных элементов эта температура предкритическая. Сборку самодельных электронных устройств осуществлять лучше с ПОС-61, чьим зарубежным аналогом можно считать Sn63Pb37 (где Sn 63%, а Pb 37%). Также с его помощью паяется радиоаппаратура и самодельная электроника.

Припои продаются, как правило, в тюбиках или катушках по 10−100 г. Состав сплава можно прочесть на упаковке, к примеру: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» — ПОС-60). Выглядит, как проволока диаметром 0,25−3 мм.

Нередко в его составе находится флюс (FLUX), заполняющий сердцевину проволоки. Содержание указывается в процентах и составляет 1−3,5%. Благодаря этому форм-фактору во время работы отсутствует необходимость подавать флюс отдельно.

Читать еще:  Александр Матвиевский, Нина Умнякова; Плоские инверсионные кровли

Разновидность ПОС — ПОССу представляет собой оловянно-свинцовый сплав c сурьмой, и используется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки элементов электроаппаратуры, обмоток электромашин, кабельных изделий и моточных деталей; подходит для спаивания оцинкованных деталей. Кроме свинца и олова в сплаве 0,5−2% сурьмы.

Как показывает таблица, ПОССу-61−0,5 больше всего подходит для замены ПОС-61, ведь температура его полного расплавления — 189 °C. Существует также припой совершенно не содержащий свинца, оловянно-сурьмянистый ПОСу 95−5 (Sb 5%, Sn 95%) с температурой плавления 234−240 °C .

Низкотемпературные припои

Есть припои, предназначенные специально для пайки деталей с большой чувствительностью к перегреву. Наиболее «высокотемпературный» среди низкотемпературных — это ПОСК-50−18 с температурой плавления 142−145 °C. В ПОСК-50−18 содержится 8% кадмия, 50% олова и 32% свинца. Кадмий усиливает устойчивость к коррозии, однако наряду с тем придает токсичности.

По убыванию температуры следует РОЗЕ (Sn 25%, Pb 25%, Bi 50%), маркирующийся ПОСВ-50. Т пл. — 90−94 °C. Предназначен для пайки латуни и меди. Олова в составе этого сплава 25%, свинца — 25%, висмута — 50%. Соотношение металлов в процентах может несколько разниться, а количество их, как правило, указывается на упаковке в графе «Состав». Этот припой крайне популярен у электронщиков. Используется при демонтаже/монтаже элементов, чувствительных к перегреву. Помимо всего прочего сплав идеален для лужения медных дорожек новехонькой печатной платы.

Применяется в плавких защитных предохранителях в радиоаппаратуре.

Еще более низкотемпературный сплав ВУДА (Sn 10%, Cd 10%, Pb 40%, Bi 40%). Т плавления — 65−72 °C. Поскольку в сплаве содержится 10% кадмия, он токсичен, в отличие от РОЗЕ.

И РОЗЕ, и ВУДА — это довольно дорогие припои.

Паяльная паста

Главным образом используется для пайки компонентов монтируемых поверхностно (SMD’шек), а также безвыводных микросхем в BGA корпусах.

Выглядит как кашица серого цвета, состоит из мельчайших шариков сплава Sn62Pb36Ag2 (серебра 2%, свинца 36%, олова 62%), также в составе содержится безотмывочный флюс. О том, что флюс безотмывочный, говорят две буквы на упаковке NC (No Clean). Флюс, содержащий шарики припоя, высыхает на воздухе, поэтому хранится паста в закрытой упаковке.

Используется это средство при сложном ремонте сотовых и для пайки микросхем в корпусе BGA. Ее применение предполагает использование дополнительного оборудования для ремонта мобильных, к примеру, специальные трафареты. Стоит паста довольно дорого, поскольку содержит серебро.

Сейчас в производстве электроники массово применяются припои без свинца.

Виды припоя (ПОС30, ПОС40 и ПОС61)

Припои принято делить на две группы: мягкие и твёрдые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — выше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Предел прочности мягких припоев составляет диапазон от 50 до 70 МПа, пайка осуществляется путём погружения материалов в расплавленный металл или паяльником.

Твёрдые сплавы имеют высокий предел прочности свыше 500 МПа, пайка ведётся электроконтактным способом, медными, графитовыми электродами, методом дуговой сварки или автогеном в случае соединения мелких деталей. Основными элементами высокотемпературных припоев являются никель, серебро, цинк, медь. Наиболее универсальными являются сплавы ПСр на основе серебра, используемые для пайки всех металлов, кроме легкосплавных, магния и алюминия. Они отличаются пластичностью, прочностью, коррозионной стойкостью, высокой температурой плавления.

Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС 10) до 90 % (ПОС 90), остальное свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15 % чистой меди. В этих низкотемпературных сплавах основным элементом являются сурьма, свинец, олово. За счёт большого содержания свинца, вызывающего сильную коррозию, оловянно-свинцовые припои неприемлемы для лёгких сплавов. Плавление этих припоев начинается при температуре 183 °C (температура эвтектики системы олово-свинец) и заканчивается при следующих температурах:

  • ПОС 15 — 280 °C.
  • ПОС 25 — 260 °C.
  • ПОС 33 — 247 °C.
  • ПОС 40 — 235 °C.
  • ПОС 60 — 191 °C.
  • ПОС 90 — 220 °C.

Припои ПОС 61 и ПОС 63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец. Припой ПОС 61 (ГОСТ 21931-76) состит из олова (Sn): 59-61 % и свинца (Pb): 39-41 %. Припой ПОС 40 (ГОСТ 21931-76) — из олова (Sn): 39-41 % и свинца (Pb): 59-61 %.

Припой для пайки должен быть достаточно тонким, чтобы предотвратить случайное применение слишком большого количества припоя при пайке, но и достаточно толстым, чтобы быть собранным в катушку. Кроме того, толщина припоя влияет на на скорость пайки и Ваше удобство. Толщина припоя зависит и от количества флюса, кислоты, которая удаляет оксиды. Ведь важно, чтобы припой мог присоединиться к металлу в процессе пайки. Присадки помогают припою распространиться по поверхности и проникнуть глубоко и прочно в припаиваемые детали. Припой действует не только в качестве соединителя, но и в качестве защитного покрытия, чтобы удержать кислород вне металла.

Эти моменты стоит учитывать потому, что это необходимо: припой не должен морозить жало паяльника на стыке, а должен создавать металлическую связь между контактами путем расплавления припоя. К сожалению, почти все металлы окисляются на воздухе и образуют окисленный слой. Припой защищает металлы от смачивания и связывания с ними кислорода. Что такое окисление?

Окисление — процесс, когда кислород (или другие окислители, например, сера) сочетается с материалами, образуя оксиды. Наглядно это видно, когда кусочки яблока буреют, железо ржавеет, медь получается черной или зеленой. Когда железо ржавеет, оксиды отслаиваются до тех пор, пока от железа ничего не останется. Напротив, алюминий окисляется очень быстро, при этом оксидная пленка на поверхности защищает металл от дополнительного окисления. Золото остается блестящим, потому что не окисляется, и его легко паять. Припои, а также никель или хром (никелирование и хромирование) образуют антиоксидную пленку на поверхности металла и защищают от ржавчины.

Окисление происходит гораздо быстрее при более высоких температурах. Припои, содержащие небольшое количество свинца, как правило, требуют наличие флюса. Они разработаны для пайки на более высоких температурах. Недостатком является то, что более агрессивный способ пайки вызывает после пайки коррозию. При агрессивной пайке, когда припой быстро цепляется к поверхности, остатки чистятся алкоголем при помощи безворсовой салфетки. Жидкий флюс может существенно помочь Вам в процессе монтажа. При пайке компонентов флюс способствует распространению тепла по поверхности, а также защищает металл от кислорода.

Оловянно-свинцовые припои имеют более низкую температуру плавления, чем отдельно свинец или олово. Бессвинцовые припои ныне начинают пользоваться большим спросом. По состоянию на 1 июля 2006 года, европейские законы гласят, что новая электроника должна быть почти полностью без свинца. Пока еще нет американских законов (кроме Калифорнии), обязывающих производителей техники удалять свинца, но большинство производителей переходят на новые правила. Причина кроется во вредности свинца. Ведущий фактор — свинец присутствует в дыме от припоя. Бессвинцовый припой, как правило, плавится при более высокой температуре.

Какие бывают припои для пайки: виды, марки, назначение

Для создания герметичного, надёжного соединения металлических деталей, чаще всего применяется пайка. Суть процесса заключается в скреплении материалов при нагревании с помощью сплава – припоя, температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых веществ. При нагревании припой, растекаясь между соединяемыми участками, обеспечивает сильную адгезию (прилипание) металлов друг к другу на молекулярном уровне, что даёт высокую прочность и электропроводность соединения. Расплавленный припой должен хорошо смачивать металл. То есть, связь между молекулами твердого вещества и жидкого должна быть надёжнее, чем между частицами жидкого материала. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, какие бывают виды припоев для пайки, рассмотрев назначение и область применения каждой из марок.

  • Выбор припоя
  • Разновидности
  • Мягкие или легкоплавкие
  • Твёрдые или тугоплавкие
  • Низкотемпературные
  • Другие виды
  • Паяльная паста
  • Для алюминия
  • Для меди
  • Итог

Выбор припоя

Чтобы соединение было качественным, необходимо правильно подобрать припой. Для этого нужно учесть:

  • виды соединяемых металлов или сплавов;
  • способ пайки;
  • температурные ограничения;
  • размер соединяемых деталей;
  • требуемую механическую прочность;
  • коррозийную стойкость.

Разновидности

Виды сплавов, предназначенные для осуществления процесса пайки, в зависимости от температуры плавления, разделяют на твёрдые тугоплавкие и мягкие легкоплавкие составы. Первые плавятся при 450 градусах и выше, вторые ниже данной величины. Пайка твёрдыми сплавами более прочная. Но мягкие виды припоев незаменимы при радиомонтажных работах.

Мягкие или легкоплавкие

Наибольшее распространение получили оловянно-свинцовые припои, сокращенное название – ПОС. Цифра, указанная в маркировке после буквенного сокращения, соответствует процентному содержанию в составе олова. Например, ПОС-60 содержит 60% олова. Эти виды используют в производстве приборов, электронных устройств.

В состав ПОС–90 входит только 10% токсичного свинца, поэтому эта разновидность используется для ремонта пищевой посуды и медицинских инструментов.

ПОС-40 применяют для пайки латунных и медных труб, электрической аппаратуры, элементов, изготовленных из оцинкованного железа.

ПОС-30 используют при пайке листового цинка, в кабельной индустрии, для пайки оцинкованного железа.

ПОС-61 применяют для пайки радиодеталей к печатным платам. Температура его плавления – 183 градуса, а полный переход в жидкое состояние происходит при 190 градусах, что помогает избежать перегрева, и предотвращает выход из строя радиоэлементов.

Существует универсальная и удобная разновидность ПОС-61, которая представляет собой полую оловянно-свинцовую трубку с канифолью внутри. Такая форма очень удобна, так как пайка осуществляется без дополнительной подачи флюса.

Следующей разновидностью ПОС является припой марки ПОССу. В нём, помимо свинцовой и оловянной составляющей, присутствует до 2% сурьмы. Этим материалом можно паять обмотки электрических машин, элементы электроаппаратуры, кабельные изделия, оцинкованные детали.

В таблице кратко представлены некоторые виды ПОС и их основные свойства.

В настоящее время в изготовлении электроники массово применяются сплавы без использования свинца. Например, бессвинцовый припой ПОСу95-5. Определение его состава возможно по маркировке. Цифра 95 означает процентное содержание олова, 5 – сурьмы. Температура плавления находится в пределах 234 – 240 градусов.

Твёрдые или тугоплавкие

Твёрдые виды припоев для пайки создают высокую прочность соединения. Недостатком их применения является необходимость интенсивного нагрева свыше 500 градусов, что может вывести из строя некоторые виды устройств.

Среди тугоплавких с большой температурой плавления разделяют две группы: сплавы меди и серебра. Медные припои, созданные на основе цинка и меди, используют в соединениях, предназначенных для статической нагрузки, из-за хрупкости. Ими нельзя паять материалы, подвергающиеся динамической — ударной или вибрационной нагрузке.

Серебряные виды припоев универсальны, ими можно паять различные материалы. Недостатком является высокая стоимость, поэтому использование состава должно быть экономически обосновано. Применяют серебряный сплав для пайки нержавеющей стали, меди, в ортопедической стоматологии, для ремонта ювелирных серебряных изделий.

Составы с содержанием серебра обозначаются буквами ПСр. Существуют маркировки ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70, где цифрой обозначено процентное содержание серебра.

Низкотемпературные

В состав ПОСК 50-18 входит 50% олова, 18% кадмия, 32% свинца. Кадмий усиливает устойчивость к коррозии, но делает материал токсичным. Назначение припоя – монтаж чувствительных к перегреву компонентов. Температура плавления материала составляет 142-145 градусов.

Температура плавления сплава РОЗЕ находится в пределах от 90 до 94 градусов. Этот вид маркируется как ПОСВ-50. В составе присутствуют 25% олова, 25% свинца, висмута – 50%. Процентное соотношение металлов может немного отличаться. Производится материал в виде прутков, гранул, чушек.

Состав используется в ювелирном производстве, для монтажа электронных устройств, лужения медных дорожек на печатных платах. Применяют его в электромеханике для защитных предохранителей, плавкий вставок. А также для демонтажа радиоэлектронных компонентов и разъёмов с пластиковыми корпусами

  • выделяет минимальное количество токсичных веществ, так как не содержит в составе кадмия;
  • легко поддаётся плавке, достаточно контакта с кипящей водой;
  • может использоваться в домашних условиях без применения специальной техники;
  • экономичен в использовании.

Температура плавления сплава ВУДА находится в пределах 65-72 градусов, что расширяет сферу его применения. Но 10% кадмия, входящего в его состав, делают материал токсичным. Остальные составляющие сплава: 13 % олова, 27% свинца, 50 % висмута.

  • в датчиках систем пожарной сигнализации;
  • в микросхемах;
  • в гальванопластике;
  • в стоматологии;
  • для изготовления литых элементов;
  • в типографическом деле для изготовления шрифтов, матриц, клише;
  • в машиностроении и судостроении;
  • в авиационной промышленности;
  • в металлургической отрасли.

Другие виды

Есть редкие припои, применяемые для особых условий. К ним относятся:

  • составы на основе никеля, используемые в деталях, работающих при высокотемпературном режиме;
  • золотые, применяемые для вакуумных трубок;
  • магниевые, используемые в черной и цветной металлургии.

Приведем примеры некоторых из них, поскольку их очень много и в пределах статьи все виды рассмотреть не получится.

Паяльная паста

Пайка микросхем, монтаж СМД компонентов на печатных платах, сложный ремонт мобильных телефонов может осуществляться при помощи паяльной пасты, состоящей из безотмывочного флюса и сплава Sn62Pb36Ag2. Состав содержит 62% олова, 36% свинца и 2% серебра.

Паста соответствует основным требованиям, предъявляемым к ней технологиями поверхностного монтажа (SMD-компонентов) в электронной промышленности.

Для алюминия

Припой Lucas-Milhaupt Filalu 1192 NC обладает хорошей текучестью, высокой адгезией к алюминию. Им можно паять холодильную технику, автомобильные радиаторы, кондиционеры. Пайка алюминия с алюминием не вызовет затруднений даже у непрофессионалов. Выпускается в виде прутка с флюсом внутри. Температура плавления 577 градусов.

Структура состава: Si-11.94%, Fe-0.18%, Cu-0.01%, Mn-0.03%, Mg Материалы по теме:

Основные виды припоев для пайки и их особенности

Прежде чем углубляться в вопросы тонкой классификации припоев, следует разобраться с двумя родственными технологическими процессами по механическому соединению деталей — сваркой и пайкой.

Отличия пайки и сварки

В обоих случаях между свариваемыми/спаиваемыми элементами формируется неразъёмное соединение, но если в случае сварки соединяющим материалом служат части самих деталей, подвергнутых нагреву (плавлению), то при пайке вводится дополнительный сторонний легкоплавкий компонент. Важно отметить, что сварке могут подвергаться как металлы/сплавы, так и неметаллические изделия (например, пластмассы и керамика). В случае пайки используемый внешний легкоплавкий компонент принято называть припоем, причём (см. ГОСТ 17325-79) следует отличать пайку от склейки термопластичным клеем.

Виды и классификациии припоев

В подавляющем числе случаев в качестве припоев выступают либо чистые легкоплавкие металлы, либо их многокомпонентные сплавы — поскольку состав припоя определяет не только температуру проведения процесса, но и свойства (механические, электрические и так далее) паяного соединения. Так, твёрдосплавные режущие элементы пильных дисков припаиваются к несущему стальному диску как правило латунным пропоем, а ручная пайка электронных компонент производится оловянно-свинцовым электротехническим припоем — таким, как припой ПОС 40, например. Вышеупомянутый ГОСТ делит процессы пайки по температуре на «мягкие» и «твёрдые» — обратите внимание, что эта характеристика не имеет абсолютно прямой связи с механическими либо прочностными свойствами самого припоя! ГОСТ 17325-79 относит припои с температурой плавления ниже 723 K (450 °C) к мягким, выше — к твёрдым. В подавляющем числе случаев пользователю приходится иметь дело с паяными соединениями в различной электронной технике — поэтому на разновидностях используемых здесь припоев следует остановиться подробнее.

Электротехнический припой

Исторически сложилось, что для этих целей применялись прежде всего свинцово-оловянные композиции различного состава (название упомянутого выше припоя ПОС расшифровывается как «Припой Оловянно Свинцовый», а цифра «40» определяет массовое содержание в нём олова величиной

40%). Такие припои обеспечивают относительно низкую температуру пайки: так, у пос 40 температура солидуса (исчезновения последних жидких капель) находится на 183 °C, а ликвидуса (исчезновения последних «твёрдых комочков» в расплаве) — на 238 °C. Кроме того, оловянно-свинцовые припои обеспечивают хорошую текучесть (проникновение в щели) и смачиваемость меди и её сплавов — то есть материалов, наиболее массово используемых для создания выводов электронных компонент и печатных плат.

Читать еще:  Как закрепить светодиодную ленту при организации подсветки разных типов

Однако лавинообразное увеличение производства бытовой электронной техники в XX-XXI веке поставило важный экологический вопрос: всё большее количество этих изделий попадало на свалки, инициируя загрязнение окружающей среды прежде всего соединениями свинца. В связи с этим были разработаны нормативы на утилизацию отслужившей электроники, а производители были простимулированы на переход на т.н. «бессвинцовые припои» (маркируются как «Pb-free»). Как правило, это сплавы на основе олова с присадками индия, цинка, серебра либо меди.

Следует отметить, что такие припои типично имеют более худшие параметры по текучести/смачиваемости по сравнению со свинцовыми — и для устранения этих негативных факторов применяются специальные технологические приёмы. Так, часто бессвинцовые припои для ручной пайки (а в случае автоматизированных производств — паяльные пасты с мелкодисперсными частицами припоя) идут в комплекте со специальным флюсом. Радиолюбители часто называют такой продукт «трубчатым припоем» — поскольку он представляет из себя полую проволоку из материала припоя, заполненную каким-либо сухим флюсом. Если «классический» спиртово-канифольный флюс требует отмывки растворителем, то эти флюсы смываются водой либо вообще не требуют смыва. Такеже следует отметить такой интересный момент, как использование металлов применяющихся в припоях и в сплавах другого назначения, например в баббитах — баббит б 16.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Припои для пайки: классификация, свойства, критерии выбора

Электрическое соединение радиоэлементов производится посредством пайки, которая позволяет отремонтировать многие бытовые приборы и устройства. В некоторых ситуациях пайка соединяет те элементы, которые нельзя соединить даже сваркой. Современные технологии и приспособления для пайки позволяют охватывать достаточно широкий диапазон материалов. Но удовлетворить всем условиям работы одна соединительная среда не может, поэтому на практике применяются различные припои для пайки.

Что такое припой?

Припой представляет собой смесь легкоплавких металлов, которые способны обеспечить хороший контакт между двумя поверхностями, получаемый в результате пайки. При нагревании припой переходит из твердого в жидкое состояние, которое обеспечивает растекание по периметру припаиваемой детали или в месте их контакта. При этом происходит фиксация на молекулярном уровне за счет высокой степени адгезии.

По составу припои могут включать самые различные компоненты, предоставляющие им необходимые эксплуатационные свойства. Однако преимущественное большинство состоит из смеси свинца и олова, первый из которых обеспечивает твердость и тугоплавкость, а второй легкость и снижает температуру плавления. Также в составе могут быть и другие компоненты: серебро, никель, цинк, медь, кобольд, висмут, сурьма и другие.

Из-за многокомпонентности состава процесс расплавления также проходит несколько этапов: сначала разрежаются наиболее легкоплавкие составляющие, тугоплавкие в этот момент остаются в виде кристаллов. Затем плавятся и они, смесь становится однородной и обеспечивает максимальное заполнение и контакт. Однако вместе с припоем используются флюсы, обеспечивающие лучшее заполнение и защиту от окисления.

Классификация

Все критерии классификации припоев представляют собой довольно обширную сферу, которая под силу, пожалуй, лишь узкопрофильным специалистам. Поэтому для упрощения подборки конкретные марки ее изготавливают для конкретных целей – паять алюминий, ювелирные изделия, медную проволоку, радиокомпоненты и т.д. Главное, на что вам следует обратить внимание – это температурный параметр. Так как, к примеру, пайку микросхемы нельзя выполнять той же маркой ПОС, что и соединение жил кабеля, так как чувствительный компонент может сгореть и выйти со строя.

Припои для пайки классифицируются по следующим критериям:

  • по способу подачи флюса – безфлюсовые и самофлюсующиеся, для первых флюс подается отдельно, вторые содержат его в своем составе;

Рис. 1. Самофлюсующиеся и с подачей флюса

  • по основному паяльному элементу – оловянные припои, никелевые, кобальтовые, марганцевые, титановые, серебряные, циркониевые, ванадиевые, смешанные и т.д.
  • по способу получения – бывают готовые или формируемые непосредственно во время пайки;
  • по растворимости компонентов – встречаются полностью расплавляемые и частично;
  • по форме выпуска – оловянная проволока, пруток, чушки, лист, гранулы, паста;
  • по температуре плавления – существуют те, которые переходят в жидкое состояние при низкой и при высокой температуре.

При выборе оловянно-свинцового припоя наиболее важным критерием является последний, поэтому на нем мы и остановимся более детально.

Легкоплавкие (мягкие).

К легкоплавким припоям относятся такие составы, которые переходят в жидкое состояние при температуре от 145 до 400°С. Но, при этом они обеспечивают относительно небольшую прочность, для легкоплавких сплавов сопротивление на разрыв составляет не более 7кг/мм 2 . Наиболее распространенные – оловянно-свинцовые. Чаще всего мягкие припои используются в радиоэлектронике для печатных плат или деталей.

Тугоплавкие (твердые).

Твердые припои обладают значительно большей механической прочностью, но их температура плавления составляет более 400°С, что является неприемлемым для большинства радиодеталей, так как они могут пострадать даже от касания разогретым жалом паяльника. Двумя наиболее крупными группами в этой категории являются медные и серебряные составы. Медные сплавы, как правило, соединяются с цинком, но они слишком хрупкие, поэтому подходят для твердых сплавов, испытывающих только статическую нагрузку. Серебряные припои являются универсальными и могут использоваться для пайки любых точек соединения, однако стоимость этих марок также довольно высокая.

Паяльные пасты.

Паяльные пасты также представляют собой компонент для пайки радиодеталей, но применяются они для мелких элементов из легкоплавкого металла. Состав пасты содержит измельченные кусочки припоя в растворе жидкого флюса. Их используют в тех платах или устройствах, где воздействие высокой температуры может нанести вред оборудованию. Пасты, как правило, паяются феном без электрического паяльника, или могут просто наноситься в качестве проводящего клеевого состава.

Нанесение смеси для пайки в точку крепления выводов наносится порционно и может выполняться при помощи специального трафарета, шприца или каплеструйным картриджем.

Однако применение пасты для пайки обуславливает целый ряд требований, которые должны соблюдаться:

  • перед началом вскрытия емкости обязательно выдерживается в комнатной температуре хотя бы 2 часа, использовать средства принудительного нагрева припоя для этого запрещено;
  • после вскрытия смесь обязательно перемешивается до получения однородного вещества, так как в ходе хранения флюс может отделяться от припоя;
  • перед нанесением поверхность должна очищаться от возможных примесей и загрязнителей, при длительной пайке процедура повторяется каждые 45 минут;
  • монтаж электронных компонентов в нанесенную пасту должен производиться за 60 минут, иначе она начнет утрачивать свойства;
  • после пайки остатки и излишки пасты отмывают, существуют те, которые отмываются обычной водой, другим требуется растворитель, некоторые могут не смываться.

Крайне негативно на функциональных характеристиках такого припоя сказывается помещение в среду с высокой или низкой температурой, а также воздействие влаги.

Бессвинцовые припои.

Изначально, причиной создания припоя без содержания свинца была потребность исключить вредное влияние на окружающую среду и человеческий организм. Такие припои массово используются для пайки алюминия или стали в пищевой промышленности, для труб подачи питьевой воды, лабораторного оборудования и инструментов.

Всего выделяют три наиболее распространенные группы бессвинцовых припоев:

  • олово с медью – применяется для высокотемпературной пайки, относится к тугоплавким припоям, хорошо подходит для работы по медным изделиям;
  • олово с серебром – подходят для низкотемпературной пайки, обеспечивают лучший контакт, чем у свинцовых припоев, но они имеют высокую цену.
  • олово и с медью, и с серебром – также является мягким вариантом, который обладает меньшей стоимостью, чем предыдущий, и практически ничем не уступает ему в качестве соединений.
  • олово с висмутом и серебром – может применяться для пайки меди при низких температурах;
  • олово с цинком и висмутом – более дешевый вариант предыдущего, но имеет ряд сложностей в применении.

Основные свойства припоев

При выборе конкретной марки припоя для пайки медных проводов или алюминиевых сплавов необходимо руководствоваться их техническими характеристиками.

Однако для всех составов можно выделить перечень основных свойств:

  • смачиваемость – показывает, насколько хорошо припой обволакивает и прилипает к паяемым деталям;
  • прочность – определяет способность выносить механические усилия и нагрузки, для этот в состав могут добавлять бор, железо, никель цинк или кобальт;
  • пластичность – способность к деформации, достигается за счет присадок из марганца, висмута, лития и т.д.;
  • устойчивость к высоким температурам – важна для пайки твердыми сплавами, которые находятся в котельных, печах, трубопроводах, нагревательных приборах, свойство достигается путем добавления вольфрама, циркония, ванадия, гафния, ниобия и т.д.
  • устойчивость к коррозионному разрушению – повышается путем легирования медью или никелем.

Критерии выбора

Выбирая какой-либо состав для лужения медных деталей или пайки проводов важно учитывать ряд факторов, который повлияет и на качество работы, и на полученный результат.

Среди таких критериев, в первую очередь, обращают внимание на:

  • типы соединяемых элементов, из какого материала изготовлены, их толщина и параметры соединяемых поверхностей;
  • способ пайки, для которого подбирается припой – медным жалом классического паяльника, феном, паяльной станцией и т.д.;
  • допустимый температурный режим – температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления соединяемых элементов;
  • наличие механического воздействия – определяется статическая или динамическая, возможно, вибрационная;
  • устойчивость к агрессивной среде – для преждевременного разрушения припоя его тип должен предусматривать устойчивость к влаге, температуре, газам, пыли и прочим факторам, воздействующим на него в процессе эксплуатации.

Самые используемые марки

Наиболее популярными видами являются припои ПОС, в их основе свинец и олово, маркирующиеся ПОС-40, 60, 80 и т.д., здесь числовое обозначение указывает на процентное содержание олова. Выпускаются, как правило, в форме паяльной проволоки, в зависимости от процентного соотношения основных компонентов могут относиться как к легкоплавким, так и к тугоплавким маркам.

Применяются для пайки меди, алюминия, латуни, бронз и других металлов:

  • ПОС-90 – хорошо подходит для пищевой индустрии;
  • ПОС-40 – используют для труб и деталей из латуни, железа и т.д.;
  • ПОС-30 – в кабельных соединениях;
  • ПОС-61 – для работы с радиодеталями.

Из серебросодержащих марок часто встречаются припои ПСр- 15, 25,45, 65, 70, число после буквенного обозначения указывает на процент серебра. Этот тип охватывает как пайку меди в высокоточных приборах, так и медицинскую сферу.

Сплав Розе также называемый ПОСВ-50, один из припоев с самой низкой температурой плавления – от 90 до 100°С. Применяется в ювелирном деле, в пайке печатных плат, для плавких вставок и т.д.

Видео в развитие темы

Литература.

При написании статьи использовалась следующая техническая литература:

  • ГОСТ 17325-79. ПАЙКА И ЛУЖЕНИЕ. Основные термины и определения.
  • ГОСТ 21930-76. Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия.
  • Гуляев А. П. Металловедение. М.: «Металлургия» 1986 г. 544 с.

Припои для пайки. Виды и свойства. Состав и флюсы. Плавление

Для соединения различных металлических деталей между собой часто применяется пайка. Этот вид соединения популярен в различных сферах жизни и производства. Чаще им пользуются радиолюбители и домашние мастера.

Пайка может выручить как при ремонте компьютера, телевизора, радиотехники, так и в промышленности, ремонте холодильников. Пайка хороша в создании герметичности соединения. А некоторые материалы по-другому просто невозможно соединить.

Не все металлы можно соединить сваркой. А чтобы пайка получилась качественной и герметичной, необходимы навыки работы, хорошие инструменты и соответствующие припои для пайки и флюсы.

Составы и виды припоев и флюсов выбирают в соответствии с материалами, из которых изготовлены соединяемые материалы. Например, для алюминия нужен совсем другой флюс, нежели чем для меди. Рассмотрим основные свойства припоев, их применяемость, особенности использования.

Основные свойства

В качестве припоя применяют разные сплавы металлов. Есть сплавы на одном чистом металле, обычно это олово. Металлы, входящие в состав припоя, отличаются между собой разными параметрами.

Смачиваемость

Любые припои для пайки в обязательном порядке должны обладать свойством смачиваемости, иначе соединяемые детали невозможно будет соединить качественной пайкой.

Смачиваемостью называется явление, при котором надежность связи между молекулами твердого вещества с жидкостью больше, чем у жидкости. При наличии хорошей смачиваемости жидкость расходится по поверхности, при этом заполняет все ее полости. Когда припой недостаточно смачивает металл, его не применяют для этого металла. Для пайки меди чистый свинец не используют, он не смачивает медь.

Температура плавления

Несмотря на вид припоя, у любого вида температура плавления не должна быть больше, чем температура спаиваемых деталей. Однако она должна быть больше рабочих температур материалов, чтобы при работе спаянного устройства припой не расплавился.

В этом вопросе есть два порога температуры. Первый – это температура, во время которой только начинается плавление самых легкоплавких составляющих припоя, а второй – это когда весь припой превратился в жидкость. Интервал между этими двумя значениями называется интервалом кристаллизации припоя.

Если соединенное пайкой место будет находиться при температуре кристаллизации, то место пайки может быстро разрушиться, даже от небольшой нагрузки, так как соединение будет иметь повышенное электрическое сопротивление и хрупкость. Во время пайки нужно знать, что пока припой окончательно не затвердел, нельзя прикладывать к нему какие-либо нагрузки.

Свойства припоев

В любом составе припоя не должны содержаться вещества, обладающие токсичными свойствами для человека, выше нормы. Припои для пайки должны иметь свойства термостабильности и электростабильности. При выборе припоя учитывается теплопроводность припоя и его тепловое расширение. Они должны быть на уровне с паяными деталями.

Виды припоев

Все припои для пайки разделяются на твердые и мягкие. Температура плавления твердых припоев составляет более 450 градусов, а мягких – до этого значения.

Мягкие припои для пайки

Наиболее популярные из них являются сплавы олова и свинца с различным процентным соотношением. Для придания особых свойств припою, в него могут добавить вспомогательные составляющие. Кадмий и висмут используются для уменьшения температуры плавления. Сурьма повышает прочность пайки.

Припой на олове и свинце имеют малую температуру плавления и низкую прочность. Для ответственных деталей такой припой лучше не применять. Если приходится паять мягким припоем детали, подверженные серьезным нагрузкам, то рекомендуется повысить площадь пайки деталей.

Наиболее популярными припоями мягкого типа стали от ПОС – 18 до ПОС – 90. Цифры в маркировке обозначают процентное содержания олова в припое. Эти марки припоев применяют в производстве приборов, а также электронных устройств. ПОС-90 служит для пайки деталей, подвергающихся в дальнейшем гальванике. ПОС-61 применяется для пайки точных устройств, особо ответственных деталей из различных материалов. Им осуществляют пайку латуни, меди, когда нужна прочность соединения и повышенная электропроводность.

ПОС-40 применяется для неответственных деталей, для которых не нужна особая точность. Зону пайки можно нагревать до высокого значения температуры. ПОС-30 хорошо сочетается с латунью и медью, а также стальными сплавами.

Твердые припои для пайки

Среди твердых припоев с большой температурой плавления имеется две группы: сплавы меди и серебра. К медным видам припоев можно отнести припои, созданные на основе цинка и меди, которые хорошо сочетаются для соединений, предназначенных для статической нагрузки. Эти сплавы хрупкие, поэтому их не нужно применять для пайки материалов с ударной или вибрационной нагрузкой.

Другие виды припоя

Имеются и другие виды припоя, которые редко применяются. Они необходимы для пайки редких металлов, либо для особых специальных условий. Есть припои на основе никеля, служащие для деталей, работающих при высоких температурах, либо изготовленных из нержавеющей стали. Золотые припои используют для вакуумных трубок. Имеются также припои магния.

Форма выпуска

Припои выпускают в виде различных форм и упаковок. Чаще припои изготавливают в виде проволоки, фольги, либо порошка или таблеток. Также бывают гранулированные припои, паяльные пасты. Форма припоя выбирается в зависимости от вида зоны пайки.

Пайка алюминия

Алюминиевые детали соединяют с помощью пайки, при этом используют специальные припои. Пайку алюминия используют в промышленности, бытовых условиях.

Вообще, пайку алюминия считают сложной работой. Так получается, когда неправильно выбирают вид припоя. Берут совсем не тот припой, какой нужно, предназначенный для других металлов. Причина трудной пайки заключается в образовании оксидной пленки, которая не позволяет создать хорошую смачиваемость алюминия.

Читать еще:  Накрываем гараж

Чтобы запаять алюминиевую деталь, применяется припой, содержащий цинк, серебро, медь, алюминий и кремний. В торговой сети имеется множество припоев с такими составляющими в разных пропорциях. При выборе следует учесть, что наибольшая коррозионная стойкость и прочность соединения достигается припоем с значительным содержанием цинка.

Алюминий можно также спаять и обычным припоем из свинца и олова, но для этого нужна качественная подготовка поверхности, которая включает в себя зачистку металлической щеткой из нержавеющей стали. При пайке нужно использовать активный флюс. Но такой способ редко применяется.

Пайку алюминия производят при высокой температуре. Наиболее применяемые припои для пайки алюминия – это алюминиево-медно-кремниевые составы.

Пайка меди

Медь паять легче всего. С ней сочетаются практически все виды припоев. Применяются как мягкие легкоплавкие припои, так и твердые виды, а также сплавы олова, свинца, серебра, цинка и т. д.

Для ремонта компьютера или телевизора подходят любые мягкие припои. Для пайки труб, водопровода, холодильника применяют твердые припои. Соблюдая эти простые правила можно получить хороший результат.

Пайка нержавейки

Для соединения пайкой деталей, изготовленных из нержавеющей стали, специалисты рекомендуют применять припой, состоящий из свинца и олова. Неплохой результат получается с припоем, содержащим кадмий. Можно использовать мягкие припои на основе цинка.

Их нельзя применять совместно с низколегированными сталями, а также углеродистыми сплавами. Наиболее оптимальный вариант припоя для нержавеющей стали – это припой из чистого олова, тем более, если пайка будет соприкасаться с пищевыми продуктами.

При проведении пайки в сухом месте или в печи, используют марганец с серебром, чистую медь или припои на никеле и хроме. Во время пайки в условиях коррозии, применяют тиноли на основе серебра с частью никеля.

Пайка стали

Эффективным припоем для соединения деталей из стали является ПОС-41. Другие припои для пайки также можно применять, но они не совсем подходят для этих целей. Припой на основе цинка плохо сочетается со сталью, особенно низколегированных и углеродистых сплавов.

Как самому приготовить припой

Для приготовления припоя своими руками составляющие части (обычно это свинец и олово) взвешивают на весах. Эту смесь плавят в тигле на газовой горелке. Расплавленный состав перемешивают металлическим стержнем.

Далее, небольшой пластинкой из стали снимают шлак с поверхности расплавленного припоя, затем аккуратно разливают его в формочки, сделанные из жести, либо гипса.

Плавку осуществляют в проветриваемом помещении, с соблюдением мер безопасности, то есть, надевают очки, фартук, перчатки.

Виды флюсов

Ни одна пайка не обходится без флюса, так же как без припоя. Это химическое вещество, растворяющее и поглощающее окислы. Флюс осуществляет защиту металла от окисления и способствует смачиванию соединяемых деталей.

Для процесса пайки припоем на основе олова и свинца используют флюс на основе соляной кислоты, либо хлористого цинка. Флюсом может служить также хлористый аммоний или бура. Эти флюсы являются активными. Пассивные флюсы состоят из канифоли, масла, вазелина и других подобных веществ.

Например, с мягкими видами припоев можно применять раствор соляной кислоты. Со сталью, медью и латунью используют хлористый цинк. Жирные вещества способен растворять нашатырный спирт. Для пайки алюминиевых сплавов в качестве флюса применяют смесь из тунгового масла, хлористого цинка, канифоли. Имеет свое применение и фосфорная кислота.

Оловянный припой

Оловянный припой — это прутки, проволока, порошок, фольга, гранулы, изготовленные из олова. Все эти изделия могут быть использованы для пайки. Пайкой называют метод сращивания деталей с помощью припоя. При этом температура плавления деталей выше, чем температура плавления вещества, используемого в качестве припоя.

Реализуем оловянный припой в виде: прутка оловянного диаметром от 8 до 10 мм; цилиндра диаметром от 80 до 250 мм, проволоки и чушек в ассортименте.

Виды оловянных припоев, свойства и характеристики

По химическому составу сплава выделяют сурьмянистые припои, припои с малым количеством сурьмы (малосурьмянистые), сплавы без сурьмы (бессурьмянистые). Все вышеперечисленные виды припоев производят по ГОСТ 21931-76 (в изделиях), ГОСТ 21930-76 (чушки).

Существует и другой вариант классификации оловянных припоев. По нему сплавы делятся на:

— оловянно-свинцовые (в сокращении ПОС);

— сурьмянистые (сокращенно ПОССу);

— оловянно-свинцово-кадмиевые (сокращенно ПОСК);

Последние легируют медью, серебром, цинком, алюминием, кадмием.

Оловянные припои ПОС (сплавы оловянно-свинцовые), имеющие процентный состав олова от 10% до 90%, относятся к мягким припоям.

Они начинают плавиться при 183°C (температура расплава пары «олово-свинец»), а завершают плавление при различных температурах. Это определено химическим составом сплава. А именно:

ПОС-15 (олово 15%) — 280 °C.

ПОС-25 (25%) — 260 °C.

ПОС-35 (33%) — 247 °C.

ПОС-61, ПОС 63 (олово 61% и 63%) — 183 °C

ПОС-90 (олово 90%) — 220 °C

В силу того, что состав сплавов ПОС-61 и ПОС-63 практически идентичен составу эвтектики «олово+свинец», они расплавляются при постоянной температуре 183 °C.

Также к мягким оловянным припоям относят:

— ПОССу – используется для пайки изделий из цинка, оцинкованного металла, при высоких требованиях к паяному соединению (припои сурьмянистые);

— ОЦ — для соединения изделий из алюминия (припои оловянно-цинковые);

— ПОСК — для соединения изделий, реагирующих на перегрев, пьезокерамики, выводов конденсаторов (оловянно-свинцово-кадмиевые);

— припои без свинца, которые кроме олова включают в состав серебро, медь, висмут и другие металлы.

Припоем называют сплав, состоящий из легкоплавких металлов. Например, оловянный. Но паять одним оловом — довольно дорого. С чистым оловом работают только тогда, когда нужно получить абсолютно безвредный для человека спай: при пайке посуды для употребления пищи или медицинского оборудования. В остальных случаях, для удешевления припоя, к олову добавляют более дешевый, но вредный свинец.

Для справки: поверхность припоя тем темнее, чем больше в нем свинца. А пруток из чистого олова при сгибе или сжатии издает характерный хруст.

К положительным свойствам оловянных припоев можно отнести:

— прочность в сочетании с пластичностью;

— высокий коэффициент теплопроводности;

Оловянные припои используют для соединения деталей практически из всех металлов, и чем больше в составе припоя чистого олова — тем качественнее будет полученное соединение. Преимущество ПОС — его универсальность. Мягкие припои эксплуатируют в виде палочек (прутков), реже используют проволоку или пасту (смесь припоя с флюсующим веществом). Чем больше в сплаве олова, тем крепче соединение деталей при пайке.

Данный вид оловянного проката не используют для спайки алюминия. Прочие металлы, в том числе медь, железо, хорошо поддаются пайке ПОС. Спай — самое уязвимое место соединения «металл — припой — металл». Прочность спая зависит от химического состава используемого припоя. Сопротивление на разрыв места спайки равно 6-8 кг/мм 2 , увеличивается пропорционально увеличению количества олова.

Рассмотрим некоторые особенности использования цинка и сурьмы в качестве добавок к припою при пайке определенных металлов. Добавление цинка при работе с алюминием и сплавами из этого металла увеличивает коррозийную стойкость спайки. Такие ЦО припои, содержащие от 10% до 40% цинка, используют для ультразвукового или абразивного метода пайки, лужения.

При соединении меди добавление к составу сурьмы увеличивает прочность спая. При пайке латуни сурьма — не влияет на прочность спая. А железа — уменьшает прочность спая.

Иногда можно встретить пруток или проволоку для пайки без маркировки. Определить приблизительный химический состав такого изделия можно по следующим параметрам:

— пруток с содержанием олова выше 60% ярко блестит (возможно, это ПОС-90, ПОС-61);

— материал, в котором много свинца — темного серого цвета, матовый;

— пруток со значительным содержанием свинца пластичный (до 60%), его легко деформировать (ПОС-40, ПОС-30);

— пруток, где много олова, прочный и жесткий. Его нельзя согнуть руками;

— ПОС различных марок плавятся при температуре от 183 °C до 265 °C.

Марки оловянных и оловянно-свинцовых припоев

Для маркировки оловянных припоев используются буквы русского алфавита и цифры. Пример: ПОС-61, который еще именуют «третник» из-за содержания в нем 1/3 Pb. Буквы: П — это припой, О — оловянный, С — свинцовый. Число 61 — процент содержания Sn.

Рассмотрим наиболее востребованные марки оловянных припоев.

ПОС 90

Применяется для пайки таких металлов, как латунь, медь, сталь, бронза. Химический состав: 9 – 11% Pb и 89 – 91% Sn. Плавиться в интервале температур 183 – 220 ºС. Характеризуется высокой теплопроводностью, пластичностью, имеет выраженный металлический блеск. Также изделию присущ высокий коэффициент ударно вязкости, хорошо сопротивляется разрывам. Не имеет зарубежных аналогов. Производится в соответствии с ГОСТ 21930-76. Кроме основных элементов в состав сплава (по ГОСТ 21930-76) могут входить: медь – 0,05%, сурьма – 0,1%, висмут – 0,1%, мышьяк – 0,01%. Указанные примеси не влияют на эксплуатационные и физико-химические показатели ПОС 90.

ПОС 90 – востребованное изделие. Элементы, соединенные данным оловянным припоем, можно в дальнейшем подвергать гальваническому покрытию другими металлами, эксплуатировать в контакте с продуктами питания. Данным сплавом паяют медицинские инструменты, оборудование. Полученные спаи – качественные, долговечные.

ПОС 63

Широко используется для пайки микросхем, печатных плат, пружин, важных узлов различных высокоточных приборов и измерительного оборудования из таких металлов, как сталь, медь, бронза, латунь. ПОС 63 востребован при групповой пайке на окунанием с протяжкой, соединении волной припоя на автоматических линиях. Плавиться при 183 ?С. Характеризуется небольшой плотностью, хорошей пластичностью, коррозионной стойкостью, высоким показателем текучести. В состав ПОС 63 входит 62,5 – 63,5% олова, около 37% свинца. Содержит примеси висмута (0,1%), Cu, сурьмы (по 0,05%), Ni, As, Fe, S (не более 0,02% каждого), Al, Zn (0,002%). Они оказывают непосредственное влияние на технические характеристики.

ПОС 61 и ПОС 61М

ПОС 61 – универсальный оловянный припой, применяемый во многих отраслях. Им паяют детали из нержавейки, стали, латуни, меди, олова, бронзы, свинца. Для соединения меди, стали, латуни, бронзы припой ПОС 61 – наилучший выбор. Плавиться при 183-190 градусов Цельсия. Химсостав содержит: 59 – 61% олова, около 39% свинца, 0,1% сурьмы, 0,2% висмута, 0,05% Cu, 0,02% As. В состав ПОС 61М входит 1,2 – 2% Cu, которые оказывают влияние на свойства. Прекрасно подойдет для пайки проводов, микросхем, фольги, печатных плат, радио, электроаппаратуры, высокоточных приборов, которые чувствительны к перегреву. В сравнении с другими видами оловянных припоев, которые можно купить, ПОС 61 отличается более высокой химической чистотой. Для пайки используется помимо профессионального оборудования, традиционные паяльники. А благодаря вхождению в состав ПОС 61М Cu, возрастает износостойкость стержней из меди в электропаяльниках.

ПОС 50

Сплав содержи 50% олова, около 50% свинца, незначительные доли примесей. Используется для соединения деталей из железа, латуни, стали, меди, бронзы. Плавиться при 209 градусах по Цельсию. Применяется в самых разных сферах. Прочность на растяжение – 3,6 кгс/мм 2 .

ПОС 40

Состоит из 39 – 40% Sn, около 60% свинца и примесей: сурьмы (0,1%), меди (0,5%), мышьяка (0,02%). Используется для меди, стали, бронзы, латуни, оцинкованных изделий (в том числе, методом горячего цинкования). ПОС 40 соединяют детали радиаторов, трубопроводов, аппаратуры. Спай полностью герметичен. Формирует прочный шов, электроконтакт с малым переходным сопротивлением. Оловянно-свинцовый припой совместим со всеми видами оборудования, поэтому широко востребован не только в бытовых ремонтах, но и на крупных заводах.

ПОС 35

Используется в машиностроении, монтажных и ремонтных работах, для соединения деталей электрооборудования, гибких шлангов, изделий из белой жести и пр. Аналоги – ПОС 40, ПОС 30. Свойства и характеристики очень схожи.

ПОС 30

Содержит в составе 29 – 31% олова, 0,1% сурьмы, 0,02% мышьяка и 0,05% меди, остальное – свинец. Применяется для пайки деталей в машиностроении, изделий из оцинкованного железа, латуни, меди, бронзы, стали, лужения. Обеспечивает высокую герметичность швов. Популярный среди радиолюбителей. Из-за высокого содержания свинца пруток с диаметром до 10 мм можно легко согнуть руками. Плавиться при более высоких температурах (около 250 градусов по Цельсию), чем рассмотренные ранее оловянные прутки. При работе с данным материалом температуру плавления необходимо учитывать, чтоб не повредить спаиваемые элементы.

ПОС 20

Используется при высокотемпературной пайки, ввиду относительной тугоплавкости. Большая часть в составе (около 80%) приходится на свинец. Применяется при ремонте радиаторов, спайке крупных проводов и пр.

ПОСу 95-5

Сурьмянистый припой, в химсоставе которого 4 – 5% сурьмы, остальное — Sn. Допускаются примеси Cu – 0,05%, висмута – 0,1%, не более 0,02% железа, мышьяка, серы, никеля, не больше 0,002% алюминия, цинка. Используется для спаивания элементов трубопроводов, в электропромышленности, для соединения деталей, эксплуатирующихся при повышенной температуре. Бессвинцовый припой ПОСу 95-5 пригоден для пайки нержавейки, бронзы, меди, латуни, свинца, олова. Примеси в составе продукта оказывают значительное влияние на его технические характеристики, свойства.

ПОССу 40-2

В составе данного материала 39 – 41% олова, 1,5 – 2% сурьмы, около 58% свинца. Также присутствуют примеси 0,08% Cu, 0,2% висмута, 0,02% мышьяка и 0,08% никеля, каждая из которых оказывает непосредственное влияние на свойства ПОССу 40-2. Плотность соединения (спая) – 9,2 г/см 3 . Применяется для пайки тонколистовых материалов, лужения, скрепления некоторых деталей холодильного оборудования. Хорошо спаивает медь, латунь, бронзу. Достаточно широко применяется в разных сферах. Начинает плавиться при температуре 185 ºС, сохраняет свойства до 229 ºС.

ПОССу 30-2

Содержит 29 – 31% олова, 1,5 – 2% сурьмы, 0,08% Cu, 0,02% мышьяка, остальное – свинец. Начало плавления – 185 ºС, а конечная температура – 250 ºС. Плотность – 9,6 г/см 3 . Применяется ПОССу 30-2 для абразивной пайки, на электроламповом производстве, для проведения процессов лужения, пайки холодильного оборудования, в автомобилестроении.

Процесс пайки

Объединение 2-х или более деталей с помощью пайки осуществляется для:

— получения электроконтакта с малым сопротивлением;

— получения прочного шва (иногда термического, абсолютно герметичного).

Процесс пайки основан на различии температур плавления у припоя и соединяемых металлов. Тогда как мягкий сплав плавится, становится жидким и текучим, соединяемые металлы остаются твердыми. Расплавленный металл течет по соединяемым деталям, заполняя пустоты между ними. В процессе пайки формируется промежуточный слой, который включает в себя объединенные части припоя и материала объединяемых элементов. С ее помощью из двух или более деталей образуется единая конструкция. Канифоль или спиртовой раствор канифоли выступают в качестве флюса при пайке ПОС.

Перед началом работы требуется правильно выбрать припой, исходя из:

— свойств объединяемых материалов;

— требования к прочности соединения;

— коррозийной устойчивости спая;

А при спаивании деталей, проводящих ток, учитывают еще коэффициент удельной проводимости.

Для пайки проводов из меди используют ПОС-40 на канифольной основе. Нержавеющую сталь можно соединить обычными ПОС, но для флюса используют специальный материал, отличающейся большей активностью, чем канифоль.

Применение

Область эксплуатации достаточно широка.

ПОС 4-6 (заменяет ПОС-30) — для спайки железа, меди, свинца, жести белой при наличии клепанных замочных швов;

ПОС-18 (заменяет ПОС-40) — лужение перед пайкой дерева, спайка латуни, меди, железа оцинкованного, свинца;

ПОС-30 — спайка латуни, цинка и оцинковки, железа, жести белой, меди. Выполнение работ по пайке гибких шлангов, электромоторов, радиоаппаратуры;

ПОС-40 — пайка железных, медных, латунных проводов;

ПОС-90 — пайка внешних поверхностей посуды для употребления пищи, медицинских инструментов. Содержание 10% вредного свинца, делает его применение допустимым, для использования на поверхностях, которые контактируют с пищей и водой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector