Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Глава 11. 2. Материалы для пайки / 11. 2. 1. Пайка металлов / 11. 2. 2. Припои

Глава 11.2. Материалы для пайки / 11.2.1. Пайка металлов / 11.2.2. Припои

Общие сведения. Важнейшей характеристикой припоя является температура плавления tпл. По этому признаку припои разделяют на следующие виды:

Особолегкоплавкие и легкоплавкие припои. Восемь легкоплавких металлов: ртуть (tпл = 38,87 °С), галлий (tпл = 29,78 °С), индий (tпл = 156,4 °С), олово (tпл = 231,9 °С), висмут (tпл = 271,3 °С), свинец (tпл = 327 °С), кадмий (tпл = 321 °С), цинк (tпл = 419 °С) — дают возможность получать весьма большое количество припоев в интервалах температур 39. 145°С и 145. 450 °С.

Особолегкоплавкие припои с температурой ликвидус 39. 145 °С применяют в тех случаях, когда опасен перегрев паяемого металла или деталей, не подвергаемых пайке, но испытывающих нагрев.

Галлиевые припои. Низкая температура плавления и хорошая смачивающая способность галлия определила его использование в качестве основного компонента многих припоев. В качестве легирующих элементов галлиевых припоев используют магний, титан, никель, медь, а также благородные металлы: золото и серебро. Так, состав припоя Г7; 16,6% In, 7,2% Sn, 22% Сu, 4% Ag, ост. Ga; припоя Г17: 13,8% In, 6,0% Sn, 50% Ag, ост. Ga.

При нагреве на воздухе выше температуры 400 °С галлиевые припои интенсивно окисляются и превращаются в темную порошкообразную массу. Поэтому пайку при более высоких температурах необходимо проводить в вакууме.

Припои с висмутом. В качестве припоев используют не чистый висмут, а сплавы на его основе, в которые вводят легирующие элементы: свинец, олово, кадмий и др. (табл. 11,1). Типичным припоем с висмутом является широко известный сплав Вуда.

Для припоев, богатых висмутом, характерно увеличение объема при переходе из жидкого состояния в твердое, а также при охлаждении после затвердевания. Это обеспечивает отсутствие течей, поэтому их используют при изготовлении емкостей для жидкостей. Припои с висмутом плохо смачивают стали, их применяют для пайки меди.

Индиевые припои. Эти припои, помимо индия, могут содержать олово, свинец, а также серебро. Благодаря высокой смачивающей способности индия по отношению к металлам и неметаллическим материалам припои используют для пайки полупроводников, стекла, пластмассы.

Так в электронной промышленности применяют припой с 5 % серебра. Припой, содержащий 45 % Sn, 26 % Pb, ост. In, обладает низким электрическим сопротивлением, поэтому его используют при монтаже ЭВМ, пайке печатных плат.

Оловянные и оловянно-свинцовые припои. Температура ликвидус олова и сплавов на его основе находится в пределах 145. 250 °С. Это легкоплавкие припои. Свойства оловянных припоев определяются полиморфизмом олова. При температуре 13,2 °С происходит превращение белого олова плотностью 7,28 г/см3, имеющего тетрагональную кристаллическую решетку, в серое олово плотностью 5,82 г/см3 с кубической решеткой. Это превращение происходит с выделением теплоты, большим изменением объема, что вызывает разрушение и образование серого порошка (оловянная чума).

тетрагональную кристаллическую решетку, в серое олово плотностью 5,82 г/см3 с кубической решеткой. Это превращение происходит с выделением теплоты, большим изменением объема, что вызывает разрушение и образование серого порошка (оловянная чума).

В оловянно-свинцовых припоях оловянной чумы не наблюдалось. Температура рекристаллизации этих припоев близка 20 °С. Это означает, что припои не наклепываются, т. е. под нагрузкой возможно явление ползучести, поэтому их используют для соединений, не испытывающих механических нагрузок, например для пайки электронной техники. Свойства припоев приведены в табл. 11.2.

Свинцовые припои. Это легкоплавкие припои с температурой ликвидус 276. 380 °С. Чистый свинец пригоден для пайки многих металлов: меди, железа, никеля, кобальта и сплавов на их основе. Однако свинец склонен к ползучести при комнатных температурах (Гр = -33 °С). Легирование свинцового припоя сурьмой, серебром, цинком, кадмием позволяет не только предотвратить ползучесть, но и повысить прочность припоя.

Легкоплавкие припои на основе свинца и кадмия обеспечивают повышенную коррозионную стойкость паяных соединений алюминиевых сплавов.

Для пайки стекла с металлом применяют свинцовый припой, легированный сурьмой и цинком (5 % Sb, 3 % Zn). Температурные коэффициенты линейного расширения припоя и стекла близки по значениям.

Кадмиевые припои. Кадмиевые припои относятся к легкоплавким (температура ликвидус 285. 38СГС). Основными легирующими компонентами кадмиевых припоев являются серебро и цинк (табл. 11.3). Предел прочности этих припоев выше, чем у припоев на основе свинца и олова — σв> 110. 200 МПа.

Припои К1, КЗ, ПСрЗКд обеспечивают теплостойкость медных паяных соединений до температуры 250 °С, припой ПСр8КЦН — до 300 °С. Припой Cd — 5 % Ag используют для пайки композитов с алюминиевой матрицей. Припой Cd — 25 % Sn, имеющий малое сопротивление, применяют при пайке печатных плат.

Цинковые припои. Температура плавления цинка (419 °С) выше, чем у других легкоплавких металлов. Цинк обладает невысокой пластичностью и прочностью, плохой способностью к растеканию и затеканию в зазор из-за высокой температуры плавления. Цинковые припои легируют алюминием, кадмием, медью, чтобы понизить температуру плавления и повысить прочность и пластичность. Максимальная прочность припоев Zn — Sn достигается при содержании 20. 30% олова. Припой Zn — 7% Сu обладает весьма высокой пластичностью, он прокатывается в фольгу толщиной 100 мкм.

Читайте так же:
К цветным сплавам относятся латунь

Цинковые припои применяют для пайки алюминиевых сплавов, обеспечивая коррозионную стойкость и достаточно высокую прочность паяных соединений. Цинковые припои с кадмием используют для пайки оцинкованного железа.

Среднеплавкие и высокоплавкие припои. Эти припои используют в тех случаях, когда изделие при эксплуатации может нагреваться до температур, превышающих температуры пайки легкоплавких припоев, кроме того, прочность этих припоев значительно выше, чем у легкоплавких.

Алюминиевые припои относятся к среднеплавким (температура плавления 440. 590 °С). Наиболее широкое применение получил силумин, сплав системы Аl — Si эвтектического состава, содержащий 11,7% кремния с температурой плавления 577 °С (см. подразд. 10.2) и сплавы на его основе. Эти припои обладают хорошей жидкотекучестью и коррозионной стойкостью. Алюминиевые припои могут быть легированы магнием, цинком, медью, марганцем и др.

Серебряные припои. В качестве припоев используют сплавы серебра с медью, оловом и другими легирующими элементами.

Сплавы системы серебро — медь с температурой плавления 780. 950 °С (табл. 11.4) обладают высокой пластичностью, отличаются низким удельным электрическим сопротивлением, обеспечивают вакуумную плотность, поэтому их используют для пайки вакуумной аппаратуры. Припой, содержащий 72 % серебра, 28 % меди, обладает высокой теплопроводностью; его применяют для соединения разнородных металлов с различной теплопроводностью, а также при соединении деталей с большой разностенностью. Прочность припоев системы Ag—Сu, легированных цинком, достигает до 300 МПа.

Классификация припоев для пайки, технические характеристики и рекомендации по выбору

Классификация припоев для пайкиПри выборе припоя нужно руководствоваться следующими принципами:

1) температура плавления паяемых деталей должна быть выше, чем температура плавления припоя,

2) должна обеспечиваться хорошая смачиваемость основного материала,

3) значения коэффициентов температурного расширения основного материала и припоя также должны быть близки,

4) наименьшая токсичность припоя,

5) припой не должен ухудшать механические свойства основного материала и образовывать с ним гальваническую пару, приводящую к интенсивной коррозии в процессе эксплуатации,

6) свойства припоя должны соответствовать технико-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к конструкции в целом (прочность, электропроводность, коррозионностойкость, хладостойкость и др.),

7) припои с ограниченным интервалом кристаллизации требовательны к качеству подготовки поверхностей к пайке и обеспечению точного капиллярного зазора, при больших зазорах лучше применять композиционные припои,

8) для проведения вакуумной пайки и пайки в среде защитных газов наиболее подходящими являются самофлюсующиеся припои, без содержания цинка и других металлов с высокой упругостью паров,

9) для пайки неметаллических деталей используют припои с добавками элементов, обладающих наибольшим химическим сродством (для керамики и стекла — с цирконием, гафнием, индием, титаном).

Припои для пайки

Припои классифицируют по нескольким признакам:

1. По температуре плавления:

а) низкотемпературные (Тпл до 450 град., на основе галлия, индия, олова, висмута, цинка, свинца и кадмия): особолегкоплавкие (Тпл до 145 градусов), легкоплавкие (Тпл=145. 450 град.);

б) высокотемпературные (Тпл более 450 град., на основе меди, алюминия, никеля, серебра, железа, кобальта, титана): среднеплавкие (Тпл=450. 1100 град.), высокоплавкие (Тпл=1100. 1850 град.), тугоплавкие (Тпл более 1850 град.).

2. По типу расплавления: полностью и не полностью расплавляемые (композиционные, из твердого наполнителя и легкоплавкой части).

3. По способу получения припоя — готовые и образуемые в процессе пайки (контактно-реактивная пайка). При контактно-реактивной пайке припой получается в результате расплавления основного металла, прокладок (фольги), покрытий или вытеснения металла из флюса.

4. По основному химическому элементу в составе припоя (содержание более 50%): индиевые, галлиевые, оловянные, магниевые, цинковые, алюминиевые, медные, серебряные, золотые, никелевые, кобальтовые, железные, марганцевые, палладиевые, титановые, ниобиевые, циркониевые, ванадиевые, смешанные припои из двух элементов.

5. По способу образования флюса: флюсуемые и самофлюсующие, содержащие литий, бор, калий, кремний, натрий. Флюс служит для удаления окислов и защиты кромок от окисления.

6. По технологии изготовления припоя: прессованные, тянутые, штампованные, катанные, литые, спеченные, аморфные, измельченные.

7. По виду припоя: прутковые, проволочные, трубчатые, ленточные, листовые, композитные, порошковые, пастообразные, таблетированные, в виде закладных деталей.

Припой ПОС

Среди низкотемпературных припоев наибольшее распространение получили оловянно-свинцовые припои (Тпл=183 град. при содержании олова 60%). Содержание олова может колебаться в пределах 30. 60%, Тпл=145. 400 град., при большем содержании этого элемента температура плавления снижается, увеличивается жидкотекучесть сплавов.

Так как сплав олова и свинца склонен к рассыпанию и плохо взаимодействует с металлами при пайке, то в состав этих припоев вводят легирующие добавки цинка, алюминия, серебра, кадмия, сурьмы, меди.

Соединения кадмия улучшают свойства припоев, однако обладают повышенной токсичностью. Припои с повышенным содержанием цинка применяют для пайки цветных металлов — меди, алюминия, латуни и цинковых сплавов. Оловянные припои обладают теплостойкостью до температуры около 100 град., свинцовые — до 200 град. Свинец также быстро корродирует в условиях тропического климата.

Читайте так же:
Агрегат для изготовления шлакоблоков своими руками

Наиболее легкоплавкими припоями являются составы, содержащие галлий (Тпл=29 град.). Оловянно-галиевый припой имеет Тпл=20 град.

Висмутовые припои имеют Тпл=46. 167 град. Такие припои при затвердевании увеличивают свой объем.

Температура плавления индия — 155 град. Индиевые припои используют при пайке материалов с разными температурными коэффициентами расширения (например, коррозионно-стойкая сталь с кварцевым стеклом), так как он имеет свойство высокой пластичности. Индий обладает стойкостью к окислению, коррозионной стойкостью к щелочам, хорошей электро- и теплопроводностью и смачиваемостью.

Среди высокотемпературных припоев наиболее легкоплавкими являются составы на основе меди . Медные припои находят применение при пайке стали и чугуна, никеля и его сплавов, а также при вакуумной пайке. Медно-фосфорные припои (содержание фосфора до 7%) применяют для пайки меди как альтернатива серебряным припоям.

Более высокой пластичностью обладают медные припои с добавками серебра и марганца . С целью повышения механических свойств вводят также добавки никеля, цинка, кобальта, железа, щелочных металлов, бора и кремния.

Медно-цинковые припои более тугоплавки (Тпл более 900 град. при количестве цинка до 39%), применяются для пайки углеродистых сталей и разнородных материалов. Потери цинка в виде испарений изменяют свойства припоя и вредны для здоровья, как и пары кадмия. Для снижения этого эффекта в припой вводят кремний.

Медно-никелевые припои подходят для пайки деталей из коррозионно-стойких сталей. Никелевая составляющая повышает Тпл. Для ее снижения в припой вводят кремний, бор, марганец.

Серебряные припои изготавливают в виде системы «медь-серебро» (Тпл=600. 860 град.). Серебряные припои содержат в своем составе добавки, снижающие Тпл (олово, кадмий, цинк), и повышающие прочность соединения (марганец и никель). Серебряные припои являются универсальными и применяются для пайки металлов и неметаллов.

При пайке жаропрочных сталей применяют никелевые припои системы «никель-марганец» . Помимо марганца такие припои содержат и другие добавки, повышающие жаропрочность: цирконий, ниобий, гафний, вольфрам, кобальт, ванадий, кремний и бор.

Пайку алюминия производят алюминиевыми припоями с добавлением меди, цинка, серебра и кремния , снижающих Тпл. Последний элемент образует с алюминием наиболее коррозионно-стойкую систему.

Пайку тугоплавких металлов (молибден, ниобий, тантал, ванадий) осуществляют чистыми или композиционными припоями с высокой Тпл на основе циркония, титана и ванадия . Пайку вольфрама производят сложными припоями систем «титан-ванадий-ниобий», «титан-цирконий-ниобий» и другими.

Разнообразие припоев для пайки

Пайка является одним из эффективных способом соединения различных металлических деталей, компонентов устройств. Преимущества пайки в том, что с ее помощью создается неразъемное соединение, практически однородное по структуре, к тому же оно электропроводное и стойкое к коррозии.

Для соединения металлов применяется специальное вещество – припой для пайки. Это сплав, который используется для создания стыка деталей.

Тугоплавкие и легкоплавкие

Припои для пайки подразделяются на тугоплавкие и легкоплавкие. Еще их называют твердые и мягкие. Все виды припоев широко используются в машиностроении, электротехнике, электронике.

Твердые припои применяют, когда необходимо достичь большой прочности соединения. Наверно, такие соединения можно было бы назвать конструктивными. Температура плавления их достигает 500 ℃ и выше.

Такая температура опасна для большинства компонентов электронных схем, особенно для полупроводниковых приборов и ограничивает их применение, поэтому для пайки используют другие сплавы – легкоплавкие.

Их получают добавлением в олово большего количества свинца. Все легкоплавкие припои имеют температуру плавления около 200 – 240 ℃.

С температурой плавления менее 200 градусов

Существуют и припои с очень низкой температурой плавления. Это, например, ПОСК-50-18. Из маркировки следует, что олова в этом припое 50% и 18% кадмия, свинца – 32%.

Такой припой плавится при температуре 142 – 145 ℃. Он очень пластичен, но из-за содержания кадмия, токсичен.

Еще одним примером таких легкоплавких припоев служит ПОСВ-50 (у него есть название Розе). Здесь число 50 указывает на содержание висмута в количестве 50%, а олово и свинец присутствуют в составе в равных долях – по 25%.

Температура плавления припоя 90 – 94 ℃. Эти два продукта для пайки выпускаются чаще всего в форме, напоминающей по виду и по размеру таблетки. Третий сплав Вуда, содержит олово в количестве 10%, свинец – 40%, висмут – 40%, кадмий – 10%.

Его температура плавления не превышает значения 72°С. Из-за наличия в своем составе кадмия, он токсичен. Сплавы Розе и Вуда довольно дороги.

Для пайки полупроводников очень часто используют индиевые припои, так как температура плавления их около 117 ℃. В таком сплаве индий выступает вместо олова, а свинец также добавляется, чтобы смягчить его и сделать его более текучим.

Некоторыми индиевыми припоями допускается паять стекло. При этом кромки последнего перед пайкой просто натираются пастой.

Оловянно-свинцовые

В зависимости от состава сплавов, точнее, от процентного содержания компонентов, образуются и названия марок припоев.

Читайте так же:
Кованые кровати односпальные фото

Например, ПОС-30. Буквами сокращенно обозначается химический состав – припой оловянно-свинцовый, а число обозначает процентное количество олова в составе – 30%.

Сплавы с содержанием олова и свинца, как правило, относятся к легкоплавким припоям для пайки.

Наиболее распространены следующие марки:

  • ПОС-90. Используется тогда, когда присутствие свинца нежелательно. Это могут быть различные машины и механизмы, предназначенные для пищевой промышленности, отраслей сельского хозяйства. Свинец при соединении с некоторыми химическими элементами и на воздухе выделяет ядовитые испарения, вредные для здоровья живых организмов.
  • ПОС-60. Универсальный припой. Он широко используется для пайки из-за сочетания его хороших прочностных характеристик и температуры, к которой лояльны радиоэлементы.
  • ПОС-40. Он применяется для пайки изделий из оцинкованного железа. Используется при ремонте отопительных приборов, труб.
  • ПОС-30. Такая марка используется для лужения, то есть для нанесения слоя олова на поверхность с целью придать последней антикоррозионные свойства.

Свинец придает сплаву мягкость и текучесть, пайка происходит проще. Пруток с большим содержанием свинца (более 30%) можно легко согнуть, тогда как чистый оловянный только с большим трудом.

Содержащие сурьму

Для уменьшения степени окисления сплава в жидком состоянии и придания пайке лучшего вида, в состав его вводят сурьму. Согласно ГОСТ 21930-76 все оловянно-свинцовые припои для пайки в зависимости от химического состава классифицируются на:

  • безсурьмянистые;
  • малосурьмянистые, с содержанием сурьмы до 0,5 %;
  • сурьмянистые, содержащие более 0,5% сурьмы.

Этот же ГОСТ определяет и области преимущественного использования каждой марки.

Таблица 1. Химический состав припоев

Химический состав, %
Марка припояКод ОКПОсновные компоненты
ОловоСурьмаКадмийМедьСвинец
Бессурьмянистые
ПОС 9017 2311 1100 0489-91Остальное то же
ПОС 6317 2312 010062,5-63,5«
ПОС 6117 2312 1100 1059-61«
ПОС 4017 2314 1100 0039-41«
ПОС3017 2321 1100 0929-31«
ПОС 1017 2326 1100 069-10«
ПОС 61М17 2312 1200 0759-611,2-2,0«
ПОСК 50-1817 2313 1200 0249-5117-19«
ПОСК 2-1817 2343 1100 091,8-2,317,5-18,5«
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0,517 2312 1400 0159-61Остальное то же
ПОССу 50-0,517 2313 1100 0549-51«
ПОССу 40-0,517 2314 1200 0839-41«
ПОССу 35-0,517 2315 1200 0334-360,05-0,5«
ПОССу 30-0,517 2321 1200 0629-31«
ПОССу 25-0,517 2322 1200 0124-26«
ПОССу 18-0,517 2323 1100 1017-18«
Сурьмянистые
ПОСу 95-517 2311 1200 01Ост.4,0-5,0
ПОССу 40-217 2314 1300 0539-411,5-2,0Остально то же
ПОССу 35-217 2315 1300 0034-361,5-2,0«
ОССу 30-217 2321 1300 0329-311,5-2,0«
ПОССу 25-217 2322 1300 0924-261,5-2,0«
ПОССу 18-217 2323 1200 0717-181,5-2,0«
ПОССу 15-217 2324 1100 0514-151,5-2,0«
ПОССу 10-217 2326 1200 039-101,5-2,0«
ПОССу 8-317 2326 1300 007-82,0-3,0«
ПОССу 5-117 2327 1100 014-50,5-0,1«
ПОССу 4-617 2327 1200 093-45,0-6,0«
ПОССу 4-417 2327 1300 063-43,0-4,0«

Иностранные марки

Существуют и составы иностранного производства. Маркируются они по-разному, но в марке можно определить состав сплава. В качестве примера можно привести сплав Sb62Pb36Ag2, производимый американской компанией «Indium corporation».

В его составе 62% олова, 36% свинца и 2% серебра. Серебро в состав очень часто добавляют, чтобы увеличить текучесть после того, как припой расплавился.

Еще одним примером можно назвать продукт, производимый канадской компанией «UNIVERSALPRIBOR». Маркировка его SN62/36/2 NC. Это материал в виде пасты и из маркировки следует, что состав его: 62% олова, 36% свинца, 2% серебра. NC (No Clean – безотмывочный) означает, что шарики припоя находятся внутри геля из флюса.

Форма выпуска

Припой выпускается в различных формах. Первоначально, на заводе, это чушки. В обозначении марки тогда добавляется буква Ч. Например Ч ПОС-40. ГОСТ 21930-76 определяет форму и размер чушек для каждого материала и вида.

В розничную продажу припой для пайки поступает в прутках диаметром 8 мм, в виде паяльной проволоки, намотанной на катушке или свернутой в спираль и уложенной в пластиковой тубе.

Читайте так же:
Как починить наушники если один оторвался

Очень часто паяльная проволока представляет собой трубку из оловянно-свинцового сплава, внутри которой находится флюс – вещество, способствующее повышению качества пайки.

Флюс разрушает оксидную пленку на спаиваемых деталях и препятствует дальнейшему окислению спаянного стыка во время его охлаждения.

Нередко в качестве флюса используется канифоль – продукт перегонки сосновой смолы-живицы. Она плавится при температуре 68 ℃, в обычных условиях твердая, хрупкая, имеет жёлтый цвет.

Пасты для микросхем

Выпускается припой и в виде паяльной пасты. Она представляет собой пластичную массу, состоящую из флюса и вяжущего вещества, в которой содержится множество мельчайших шариков оловянно-свинцового припоя с флюсом.

Такие пасты используются для пайки по трафаретам, то есть когда использование обычных способов пайки невозможно из-за небольших размеров компонентов.

Это могут быть микросхемы, компоненты в BGA-корпусах. Пасты наносятся на выводы шпателем и расплавляются феном или инфракрасным паяльником.

Ввиду того, что паяльные пасты быстро высыхают, их хранение должно осуществляться в специальных, герметично закрывающихся тубах.

Для восстановления BGA-корпусов, то есть обновления на их выводах шариков припоя, еще называемого реболингом, производится припой в шариках. Он может быть как оловянно-свинцовым, так и безсвинцовым.

Это высококачественный чистый продукт, с очень точным химическим составом.

Шарики хранятся в банках плотно закрытыми при температуре +20 – +30 ℃ и влажности не более 60-70 %. Срок хранения такого припоя, как правило, не более 12 месяцев. Используется для пайки ответственных компонентов.

Изготовление своими руками

При наличии в достаточном количестве олова и свинца, можно сделать припой самостоятельно. Чтобы выдержать пропорции, можно взвесить необходимое количества свинца и олова на обычных кухонных весах, обязательно используя какую-нибудь подложку.

Свинец ядовит, поэтому его остатков на весах быть не должно. По этой же причине при работе необходимо организовать хорошую вентиляцию помещения, использовать защитные очки и перчатки, а при необходимости и респиратор.

Чтобы взвесить нужное количество материалов, достаточно знать их плотность. У олова она – 7,30 г/см³, у свинца – 11,35 г/см³. Составив нехитрую пропорцию, можно определить количество для разного состава сплавов.

Непосредственно для приготовления сплава можно использовать стальную емкость небольшого размера. В ней нужно довести до температуры плавления свинец с оловом.

После того, как они примут жидкое состояние, необходимо стальной ложкой снять верхний слой. Это – шлак, образующийся при соединении с кислородом воздуха.

Затем необходимо аккуратно, но тщательно перемешать два металла и вылить в форму из какого-либо тугоплавкого материала. Для этого могут подойти формы, изготовленные из гипса или из жести.

Такой состав можно с успехом использовать при монтаже электронных схем, пайке проводов и кабелей, соединении медных или латунных труб.

Все припои для пайки, при их разнообразии, обладают разными свойствами и характеристиками. Правильный подбор того или иного состава для каждого конкретного случая обеспечит качественное и надежное соединение при помощи пайки.

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

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-90

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

ПОС-40

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

Читайте так же:
Лучшая сталь для меча

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.

ПОС-61 с канифолью

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.

Таблица видов ПОС

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.

Твёрдый медноцинковый припой

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.

Серебряный сплав для стоматологии

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.

ПОСК 50-18

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.

Сплав РОЗЕ

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.

Сплав ВУДА

  • 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.

Паяльная паста

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 < 0.01%, Zn-0.01%, Al-остальное, ФЛЮС — 32%

Lucas-Mihaupt-Filalu-1192NC

Для меди

Для пайки меди подходят, практически, любые виды, как мягкие, так и твёрдые. Например, можно использовать припои из олова, свинца, цинка, серебра.

Припоев для пайки различных изделий выпускают великое множество, перечислить их в объёмах одной статьи просто не реально. Но подытожив выше сказанное, отметим:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector