Тугоплавкий припой температура плавления

Какие бывают припои, и какие у них свойства?

В начале своей радиолюбительской деятельности многие начинающие радиолюбители редко задаются вопросом о том, какие бывают припои и каковы их свойства.

Для сборки простейших самодельных устройств достаточно самого распространённого ПОС-61 или ему подобного. Как говориться: «Было бы, чем паять…»

Припой можно даже не покупать. Достаточно взять старую печатную плату от какого-нибудь электронного прибора и собрать его разогретым жалом паяльника с паяных контактов.

Особенно такой метод «добычи» актуален для тех, кто живёт вдали от городов и крупных населённых пунктов, где нет возможности побывать в магазине радиотоваров.

Припой, собранный с печатных плат

Но всё же, припой припою рознь. В своей практике человек, имеющий дело с электроникой, должен разбираться в вопросе его выбора. Поэтому рассмотрим подробно, какие бывают припои, для чего они применяются, какой из них лучше использовать для монтажа электронных схем и ремонта бытовой радиоаппаратуры.

Какие бывают припои?

Припои делят на мягкие (легкоплавкие) и твёрдые. Для монтажа радиоаппаратуры применяются как раз легкоплавкие, т.е. такие, температура плавления которых лежит в пределах до 300 – 450 0 C. Мягкие припои по своей прочности уступают твёрдым, но для сборки электронных приборов применяются именно они.

Припой представляет собой сплав металлов. Для легкоплавких припоев это, как правило, сплав олова и свинца. Именно эти металлы составляют большую часть в сплаве. Также в нём могут присутствовать и легирующие металлы, но их количество в составе невелико. Примеси других металлов вводят в сплав для получения определённых характеристик (температуры плавления, пластичности, прочности, устойчивости к коррозии).

Наибольшее распространение получил припой марки ПОС (Припой Оловянно-Свинцовый). Далее за кратким обозначением его марки следует число, которое показывает процентное содержание в нём олова. Так в ПОС-40 содержится 40% олова, а в ПОС-60, соответственно, 60%.

Бывает, что в пользование попадает припой неизвестной марки. Приблизительно оценить его состав можно по косвенным признакам:

Припои оловянно-свинцовой группы имеют температуру плавления 183 – 265 0 C.

Если припой имеет яркий металлический блеск, то в нём достаточно большое содержание олова (ПОС-61, ПОС-90).

И, наоборот, если он тёмно-серого цвета, а поверхность матовая, то это указывает на большое содержание свинца. Именно свинец придаёт поверхности своеобразный сероватый оттенок.

Припои, в которых много свинца очень пластичны.

Так, например, пруток припоя диаметром 8 мм. с большим содержанием свинца (ПОС-30, ПОС-40) легко гнётся руками. Олово, в отличие от свинца, придаёт сплаву прочность и жёсткость. Если олова в сплаве много, то легко погнуть такой пруток уже не получится.

ПОС-40 (пруток)

Рассмотрим, в каких целях используются припои оловянно-свинцовой группы (ПОС).

ПОС-90 (Sn 90%, Pb 10%). Применяется при ремонте пищевой посуды и медицинского оборудования. Как видим, в нём небольшое содержание свинца (10%), который достаточно токсичен и его применение в вещах, соприкасающихся с пищей и водой недопустимо.

ПОС-40 (Sn 40%, Pb 60%). В основном служит для пайки электроаппаратуры и деталей из оцинкованного железа, применяется для ремонта радиаторов, латунных и медных трубопроводов.

ПОС-30 (Sn 30%, Pb 70%). Его применяют в кабельной промышленности, а также используют для лужения и пайки листового цинка.

И, наконец, ПОС-61 (Sn 61%, Pb 39%). Тоже, что и ПОС-60. Думаю, между ними особой разницы нет.

ПОС-61 используется для лужения и пайки печатных плат радиоаппаратуры. Именно он в основном служит материалом для сборки электроники. Температура его плавления начинается со 183 0 C, а полное расплавление достигается при температуре в 190 0 C.

Производить пайку таким припоем можно с помощью обычного паяльного инструмента не боясь перегрева радиоэлементов, поскольку полное его расплавление достигается уже при 190 0 C.

ПОС-30,ПОС-40,ПОС-90 полностью расплавляются при температурах в 220 – 265 0 C. Для многих радиоэлектронных компонентов такая температура является предкритической. Поэтому для сборки самодельных электронных устройств лучше использовать ПОС-61.

Зарубежным аналогом ПОС-61 можно вполне считать припой Sn63Pb37 (олова 63%, свинца 37%). Он также применяется для пайки радиоаппаратуры и для изготовления самодельной электроники. Радиолюбители выбирают именно его, как альтернативу отечественному ПОС-61.

Как правило, любой припой продаётся в катушках или тюбиках по 10

100 грамм. На упаковке указывается состав сплава, например, так: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» – он же ПОС-60). Имеет форму проволоки разного диаметра (от 0,25 до 3мм).

Также не редкость, что в его состав входит флюс (FLUX), которым заполнена сердцевина проволоки. Содержание флюса указывается в процентах (обычно от 1 до 3,5%). Такой форм-фактор очень удобен. При работе нет необходимости отдельно подавать флюс к месту пайки.

Одной из разновидностей припоев ПОС является припой марки ПОССу. Да, если произнести вслух, то звучит не очень то презентабельно . Но, несмотря на это, оловянно-свинцовый припой c сурьмой (именно так расшифровывается сокращённое обозначение) применяется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки обмоток электрических машин, элементов электроаппаратуры, моточных деталей и кабельных изделий. Хорошо подходит для пайки оцинкованных деталей. В таком сплаве кроме свинца и олова присутствует от 0,5% до 2% сурьмы.

Температура плавления припоя. Свойства припоев и подшипниковых материалов

Температура плавления и другие свойства припоев на основе олова и свинца

В таблице представлена температура плавления припоев распространенных марок на основе олова и свинца, а также их теплофизические и механические свойства. Свойства припоев даны при комнатной температуре.

В таблице приведены следующие свойства: температура плавления припоев (солидус и ликвидус) в градусах Цельсия, плотность припоев, удельное электрическое сопротивление, коэффициент теплопроводности, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость по Бринеллю, HB.

Температура плавления припоев (ликвидус — жидкое состояние припоя) на основе свинца и олова находится в диапазоне от 145 до 308°С. Следует отметить, что температура плавления припоя, равная 145°С, соответствует припою ПОСК 50-18, который относится к категории легкоплавких припоев. При температуре 308 градусов Цельсия в жидком виде находится припой ПОССу 5-1.

Рассмотрены свойства следующих припоев: ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М, ПОСК 50-18, ПОССу61-0,5, ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 35-0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25-0,5, ПОССу 18-0,5, ПОСу 95-5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1, ПОССу 4-6.

По данным таблицы видно, что плотность припоев меняется в пределах от 7300 до 11200 кг/м 3 . Припоем с минимальной плотностью является оловянно-свинцовый припой ПОСу 95-5. Наиболее тяжелым из рассмотренных припоев является припой ПОССу 5-1 — плотность такого припоя имеет величину 11200 кг/м 3 .

Теплопроводность припоев в таблице дана в размерности ккал/(см·с·град). Припоями с максимальной теплопроводностью являются ПОС 90 и ПОСК 50-18 — их теплопроводность равна 0,13 ккал/(см·с·град).

Температура плавления припоев на основе серебра, их плотность и удельное электрическое сопротивление

К серебряным припоям относятся такие припои, как ПСр72, ПСр71, ПСр70, ПСрМО68-27-5, ПСр65, ПСр62, ПСр50, ПСр50КД, ПСрМЦКд45-15-16-24, ПСрКДМ50-34-16, ПСр45, ПСр40, ПСр37,5, ПСр25, ПСр25Ф, ПСр15, ПСр12М, ПСр10, ПСр010-90, ПСрОСу8 (Впр-6), ПСрМО5 (Впр-9), ПСрОС 3,5-95, ПСр3, ПСрО 3-97, ПСрОС3-58, ПСр3Кд, ПСр2,5, ПСр2,5С, ПСр2, ПСрОС2-58, ПСр1,5, ПСр1.

Плотность припоев на основе серебра изменяется в пределах от 7400 до 11400 кг/м 3 . Низкая плотность припоя, содержащего серебро, свойственна таким припоям, как: ПСрОСу8, ПСрМО5, ПСрОС 3,5-95 и ПСр010-90. Наиболее тяжелый припой — это ПСр3, его плотность равна 11,4 г/см 3 .

Температура плавления припоев на основе серебра находится в диапазоне от 183 до 860°С. Припоем с наименьшим удельным электрическим сопротивлением является серебряный припой ПСр72 — его электросопротивление равно 2,1 мкОм·см.

Удельное электрическое сопротивление припоев значительно изменяется в зависимости от марки припоя. Оно может иметь значение в интервале от 2,1 (у припоя ПСр72) до 37,2 мкОм·см — у ПСр37,5.

Примечание: плотность и удельное электрическое сопротивление припоев указаны при комнатной температуре.

Температура плавления припоев и легкоплавких сплавов

В таблице даны значения температуры плавления припоев и легкоплавких сплавов на основе ртути Hg, цезия Cs, калия K, висмута Bi, таллия Tl, индия In, олова Sn, свинца Pb, кадмия Cd, сплав Вуда, сплавы Роуза (Розе), золота Au, магния Mg, цинка Zn, серебра Ag.

Значения температуры плавления припоев и сплавов в таблице приведены начиная с самых легкоплавких сплавов и находятся в диапазоне от -48,2 до 262°С. В сплавах с отрицательной температурой плавления (от минус 48,2°С) преобладает содержание ртути и щелочных металлов. Легкоплавкие сплавы с температурой плавления от 200 до 260°С имеют в своем составе преимущественное содержание висмута и таллия.

Примечание: эвт — эвтектические сплавы или близкие к ним; для неэвтектических сплавов приводятся значения температуры солидуса.

Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и КТлР

В таблицах даны теплофизические свойства некоторых припоев и баббитов (антифрикционных подшипниковых материалов) при комнатной температуре. Представлены такие свойства, как: плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность.

Указаны свойства следующих припоев и баббитов: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, эвтектический силумин; баббиты, Б83, Б16, БКА, Б88, Б89, Б6.

Следует отметить, что плотность припоев, коэффициент температурного расширения (КТлР) и теплопроводность припоев и баббитов имеют близкие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.

Состав и теплопроводность припоев и баббитов при различных температурах

В таблице представлен состав и значение коэффициента теплопроводности алюминиевых антифрикционных сплавов, баббитов и припоев при температуре от 4 до 300 К (от -269 до 27°С).

Рассмотрены следующие припои и подшипниковые материалы: АН2,5, АО6-1, БКА, Б16, Б83, Б88, ПОС61, ПОС18, ПОССу18-2, ПОССу40-2, сплав Вуда, сплав Розе, ПСр25, ПСр44, ПСр70.

Наиболее теплопроводным антифрикционным сплавом, по данным таблицы, является сплав АО6-1 — его теплопроводность равна 180 Вт/(м·град). Наибольшую теплопроводность среди рассмотренных припоев имеет серебряный припой ПСр70 (на основе серебра и меди) — теплопроводность этого припоя равна 170 Вт/(м·град).

Источники:

1. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
3. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
4. Цветные металлы. Справочник. — Нижний Новгород: «Вента-2», 2001. — 279 с.

Особенности припоя для пайки

Со школьной скамьи всем известно, что олово с химическим символом «Sn», используют для пайки микросхем и других радиодеталей. Основное требование для этого сплава — невысокая температура плавления. Это вызвано тем, что во время процесса должен плавиться припой, а не соединяемая деталь. Чистое олово с Т плавления 232 °C вполне подходит для этих целей, но на практике чистое олово для пайки, фактически не применяется, из-за высокой стоимости, чаще используют сплавы со свинцом и другими металлами.

Характеристики

Олово незаменимо при производстве электронных устройств. Благодаря своим свойствам оно используется для сварки компонентов в радиотехники. Сплав под названием Eutectica, состоит из свинца (Pb), серебра (Ag), меди (Cu) и никеля (Ni). Благодаря этим присадкам олово плавится при разных температурах в зависимости от процентного содержания, каждого из них.

Олово мягкое и податливое, но очень устойчиво к коррозии и не образует ржавчину, имеет очень хорошую электропроводность и относительно низкую температуру плавления. Все эти характеристики делают его незаменимым для создания электронных устройств.

Процесс пайки протекает в мягкой сварке, которая состоит из объединения двух базовых элементов посредством вклада в основу третьего элемента с более низкой температурой плавления. Например, припаивая медную прокладку монтажной платы к ножке конденсатора, используют расплавленное олова, которое плавится при гораздо более низкой температуре, чем базовые элементы. В процессе нагрева, жидкое олово благодаря своим капиллярным свойствам притягивается к базовым компонентам, а затем охлаждается в режиме мягкой пайки.

Виды припоев и флюсов

В нашей стране большое распространение получила марка припоя ПОС — сплав олова Pb и свинца Sn. В зависимости от вида в него может быть добавлены кадмий, никель, медь, и другие металлы. В основном ПОС изготавливает в форме прутков, проволоки, шариков и пасты. Химсостав его строго регламентирован ГОСТ 21930-76. В России широко применяют такие виды припоя: ПОС18, ПОС30, ПОС50, ПОС90, которые относятся к мягким сплавам с Т плавления до 300 градусов.

Припой регламентируется государственными стандартами, кроме Pb (0.8 %) и Sn (17-19 %), он имеет примеси многих металлов. Контролирующие органы строго следят за тем, чтобы производитель ограничивал присутствие ядовитого мышьяка в составе, уменьшающего текучесть жидкого сплава и повышающего хрупкость в условиях знакопеременных нагрузок.

Состав примесей ПОС-18 в процентах:

1. Плотность— 10.3гр/см2.
2. Показатель удельного сопротивления— 0. 200 мкОм•см.
3. Показатель твердости поБриннелю— 11 НВ.
4. Теплопроводность— 0.37ккал/см*С*град.
5. Т при которой припой будет расплавляться солидус/ ликвидус— 183/285 С.

• Широкая область сплава в жидком состоянии;
• пониженное содержание примесей, вызывающей хрупкость;
• коррозионная стойкость места пайки, что важно для деталей, находящихся во влажных средах.

• Особый припой, серийно не производится.
• Наличие вредных присадок в составе — Pb.

ПОС-18 относится к универсальным сплавам и является заменителем бессурьмянистых сплавов, его используют:

• Для производства радиоаппаратуры;
• пайке печатных плат малой мощности;
• кузовной ремонт машин в виде лужения;
• соединения узлов из медно-цинковых сплавов;
• ремонт оборудования в системах отопления: котлы, радиаторы и другие нагревательные элементы.

Цена припоя ПОС-18 по состоянию на 01.09.2019 года от 710 руб/кг.

Припой стандартизируется ГОСТами 21930.76 / 21931.76 и относится к мягким сплавам с Т плавления — 256.0 С. По свойствам он похож на марки с ПОС-40 и 50 и состоит из Pb и Sn в процентном соотношении 30:70, а также других элементов не более 1 %. Он отличается от чистого олова темным цветом и повышенной твердостью сплава.

Состав примесей в процентах:

• Sb — 0.1;
• Cu — 0.05;
• Bi0 — 0.2;
• S, As, Fe — по 0.02;
• Al, Zn — по 0.002.

1. Плотность — 9.72 гр/см2.
2. Показатель удельного сопротивления — 0. 185 мкОм•см.
3. Показатель твердости по Бриннелю — 12 НВ.
4. Теплопроводность — 0.37 ккал/см*С*град.
5. Т плавления солидус/ликвидус — 183/256 С.

• Высокая текучесть;
• низкая Т плавления;
• низкое сопротивление позволяет работать с мелкими деталями;
• высокая ударная вязкость равная чистому олову;
• высокая область применения, с возможностью замены дорогих материалов, например, для пайки цинка или пластин из латуни;
• возможность использования для ремонта бытовой техники.

Недостаток ПОС-30 — наличие вредных присадок в составе — Pb.

Цена ПОС-30 по состоянию на 01.09.2019 года от 766 руб/кг.

Его выпускают по требованиям ГОСТ 21931.76, он отличается практическим равным соотношением свинца и олова.

Состав примесей ПОС-50 в процентах:

• Sb — 0.8;
• Cu — 0.1;
• Bi — 0.05;
• As — 0.05;
• S, Fe — по 0.02;
• Ni, Al, Zn — по 0.002.

1. Плотность — 8.87 гр/см2.
2. Показатель удельного сопротивления — 0. 158 мкОм•см.
3. Показатель твердости по Бриннелю — 14 НВ.
4. Теплопроводность — 0.48 ккал/см*С*град.
5. Т плавления солидус/ ликвидус — 183/209 С.

• Хорошая текучесть;
• хорошая тепло- и электропроводность;
• возможность применения во влажных средах;
• хорошая пластичность шва позволяет применять к изделиям с повышенными требованиями к герметичности, например, в измерительных приборах и маломощных схемах ПК.

• Неэффективный при пайке толстых изделий из-за нестабильности прогрева;
  наличие вредных присадок в составе — Pb;
• ускоренная кристаллизация расплава, не дает возможность использовать сплав в технологии ручной пайки.

Цена припоя ПОС-50 по состоянию на 01.09.2019 года от 1102.00 руб/кг.

Припой отличается низкой теплопроводностью и высоким показателем твердости, что объясняется высоким содержанием олова 90, материал серебреного цвета, что дает эстетическую привлекательность полученным соединениям.

Состав примесей ПОС-90 в процентах:

• Sb — 0.1;
• Cu — 0.05;
• Bi — 0.2;
• As — 0.01;
• S, Fe — по 0.02;
• Ni, Al, Zn — по 0.002.

1. Плотность — 7.6 гр/см2.
2. Показатель удельного сопротивления — 0. 120 мкОм•см.
3. Показатель твердости по Бриннелю — 15.4 НВ.
4. Теплопроводность — 0.13 ккал/см*С*град.
5. Т плавления солидус/ ликвидус — 183/220 С.

• Широкая область применения от бытового, медицинского до промышленного сектора;
• хорошая текучесть;
• высокий уровень смачиваемости в жидком состоянии;
• низкая Т температура плавленияя;
• хорошая электропроводность;
• хорошая герметичность, возможность использования в водной и газовой среде;
  хорошая пластичность шва позволяет применять к изделиям с повышенными
• требованиями к герметичности, например, в измерительных приборах и маломощных схемах ПК.

Недостатки ПОС-90 — наличие вредных присадок в составе (свинца).

Цена припоя ПОС-90 по состоянию на 01.09.2019 года от 1778.00 руб/кг.

Какая температура плавления

Олово, которое используют в электронике, обычно относится к типу эвтектики, это означает, что это сплав с более низкой температурой плавления для каждого из составляющих его элементов. Так, если имеется 60% оловянный сплав (Т плавления — 232 C) и свинцовый 40% (Т плавления — 327 C), то общая температура плавления сплава будет примерно 183 C .

Наиболее распространенный припой, используемый в станах ЕС для электронных работ — 63/37 SnPb. Он представляет собой эвтектический сплав с температурой плавления — 183 C. Сплав 60Sn имеет рабочий диапазон 183-238. Существует более низкотемпературный сплав Sn43Pb43Bi14, имеющий температуры плавления 144-163.

Состав припоя

Свинец, содержащий в сплаве, постепенно вытесняется в соответствии с новыми директивами ЕС (RoHS и WEEE) и заменяется припоями, состоящими из сплавов олова и сурьмы. Уже сегодня в ЕС многие магазины его не продают. У нас пока все по-другому, вероятно, пройдет много лет, прежде чем свинцовый припой в нашей стране будет заменен навсегда.

Важно! Бессвинцовый сплав имеет более высокую температуру плавления, чем свинцовый и использует более агрессивные флюсы. Это означает, что паяльник должен быть изготовлен для бессвинцовой пайки, чтобы обеспечить правильную температуру около 230 C. Бессвинцовый припой, как правило, примерно на 20-50% дороже, чем свинцовый.

Как правильно выбрать

Выбор припоя зависит от вида работ и назначения готового изделия, а также от того в каких условиях продукт будет эксплуатироваться.
Критерии, на которые нужно обратить внимание перед тем, как выбрать припой для пайки:

1. Тип паяльника.
2. Размер провода. Диаметры варьируются от сантиметров или миллиметров, размер проволоки зависит от выполняемой работы.
3. Флюс очищает область пайки, облегчая протекание припоя и, следовательно, идеальное паяное соединение. Флюс изменяет поверхностное натяжение, так как увеличивает адгезионные свойства в паяном соединении.
4. Перед покупкой, нужно знать при какой температуре плавится олово для пайки.
   Состав. Дискуссия о том, какой припой использовать на печатных платах свинцовый или бессвинцовый, все еще продолжается. Несмотря на дебаты, вызванные проблемами окружающей среды и здоровья, многие электротехники используют свинцовый.

Обратите внимание! Срок годности и отраслевые рекомендации требуют его использования в течение трех лет с даты изготовления. Срок годности указан на изделии, с ним можно ознакомиться в магазине при покупке. Если использовать просроченную пасту на поверхности припоя может произойти окисление, что сделает соединение неэффективным.

Использование

Специалисты дают полезные советы, которые очень помогают начинающим радиолюбителям, чтобы правильно паять:

1. Выбирают припой с минимальным содержанием свинца.
2. Необходимо следить за чистотой жала паяльника, оно должно не иметь грязные наплавления.
3. Для очистки используют напильник или наждачную бумагу. Жало после очистки залуживают канифолью.
4. Не рекомендуется долго удерживать прибор в точке припоя, поскольку соединяемые детали способны получить высокотемпературное повреждение. Для снижения губительного воздействия Т на деталь, ее придерживают пинцетом, который выполнит роль теплоотвода.
5. Изделие, перед пайкой очищают, а контакты соприкосновения дополнительно залуживают, чтобы обеспечить отличное сцепление.

Дополнительная информация. При пайке нужно выполнять меры безопасности. Всегда работать в защитных очках, чтобы защитить глаза от летящих капель горячего жидкого припоя. Кончик паяльника по конструкции очень горячий, превышающий 370 C. Нельзя допускать контакта наконечника с кожей, одеждой или другими предметами. При работе нужно использовать специальный держатель для паяльника.

Подводя итоги, можно сказать, что олово для пайки по-прежнему широко используется в отечественной электронной отрасли и быту. Товар широко представлен на российском и зарубежных рынках, в виде свинцового и бессвинцового припоев. В целях защиты окружающей и требований международных организаций потребление первого типа будет неуклонно сокращаться.

Особенности температуры плавления припоя

В современном мире пайкой принято называть процесс, позволяющий получить неразъемное соединение нескольких деталей из металла, где соединительным материалом является уже расплавленный металл, который должен плавиться при более низкой температуре, чем тот металлический материал, из которого состоят эти детали.

Этот промежуточный расплавленный металл получил название сплава, а сам процесс называют припоем. В зависимости от того, какова температура плавления различают и разные виды пайки: легкоплавкие и тугоплавкие. Так, легкоплавкие припои плавятся при температуре ниже четырехсот градусов, а тугоплавкие – при температуре от пятисот до 1100 градусов.

Обычно в марках припой обозначают ПОС, и это сокращение расшифровывается так: припой оловянно – свинцовый. Если рядом есть еще и какое-то число, то эта цифра обычно указывает на то, каков процент содержания олова в составе.

Классификация припоев

От температуры плавления зависит класс припоя:

1. Мягкий припой достигается за счет плавления до четырехсот градусов Цельсия.
2. Твердый припой достигается за счет плавления выше пятисот градусов Цельсия.
3. Полутвердый припой достигается за счет плавления в диапазоне от расплавленного олова до четырехсот градусов Цельсия.

Припои классов мягкий и полутвердый прочны при растяжении от пятидесяти до семидесяти Мегапаскалей, они предназначены для спаивания токопроводящих частей машин. Они производятся при помощи паяльника или опускания частей для спаивания в жидкий припой.

Твердый припой прочен до пятисот Мегапаскалей, используется как припой категории прочности номер один для спаивания токопроводящих частей с большим нагревом и деталей с главной механической нагрузкой. Производится такой припой электродами из меди или графита. Небольшие детали спаивают автогеном.

Преимущества мягких и полутвердых припоев

Преимущественными областями применения припоев мягких и полутвердых являются следующие:

1. ПОС63 – для спаивания коллекторов, секционных якорей, обмоток с изоляцией Н электрической машины.
2. ПОС61; ПОССу61-0,5 и ПОС61М – необходимы для того, чтобы паять медные элементы и ее сплавы, а также серебряные и никелевые детали и токопроводящие части электрической машины, с температурой эксплуатации до ста шестидесяти градусов Цельсия.
3. ПОС40 и ПОССу40-0,5 – предназначены для того, чтобы паять медные элементы и ее сплавы, а также сталь и металлы с оловянным, серебряным или никелевым покрытием, коллекторные бандажи и секционные якоря машин, которые контактируют с соленой жидкостью (например, морская вода).
4. ПОССуЗО-0,5 – для того чтобы паять медные элементы и ее сплавы, а также элементы из железа и нержавеющей стали, а также спаивание кабелей, бандажей, частей приборов, которые будут работать при температуре до ста шестидесяти градусов Цельсия.
5. ПОСК50-18 – для того чтобы спаивать медные элементы и ее сплавы, воспринимающие перегрев, а также спаивание деталей из алюминия и меди, керамических, стеклянных и пластиковых деталей с добавлением в них оловянных, серебряных, никелевых составляющий.
6. ПОС10 и ПОССу18-0,5 – для спаивания контактных поверхностей электрических приборов, реле и иных составляющих машин.
7. П0ССу95-5 и ПСрЗКд – для спаивания коллекторов, секционных якорей, бандажей и токопроводящих соединений трубопроводов и электрооборудования.
8. ПОСИЗО и ПСрЗИ – предназначены для того, чтобы спаивать медные элементы и ее сплавы, детали из неметаллических материалов и стекла. Они имеют большую жидкотекучесть и дают надежное соединение частей во время спаивания.

Припои из сурьмы не предназначены для использования спаивания деталей, содержащих цинк или оцинковку.

Преимущества твердых припоев

Преимущественные области применения твердых припоев:

1. ПСр72 и ПСр50 – для спаивания металлокерамических контактов и разных токопроводящих деталей, которые должны выдерживать удары и выгибание.
2. ПСр45 – для того чтобы спаивать медные элементы и ее сплавы, а также части из нержавеющей стали, обмоток роторов и обмоток нагруженных электрических аппаратов. Этот припой дает большую плотность, а вместе с тем и большую прочность полученных соединений.
3. ПСр25 – для спаивания медных элементов или частей из ее сплавов, деталей из нержавеющей стали. Является заменителем ПСр45 при создании простых спаек.
4. ПСр71 – для спаивания тех же самых деталей, что и ПСр72, но применяется, когда нужна высокая жидкотекучесть.
5. ПСр25ф; ПСр15 и ПМФ7 – для спаивания медных или из ее сплавов деталей, частей аппаратов, проводящих ток, которые не должны выдерживать выгибание и удары.
6. Л63 и ЛОК59-0,1–0,3 – для спаивания медных частей или деталей из чугуна. Такое спаивание очень прочное и подходит в сложных условиях выгибаний и ударов.
7. ПЖЛ500 – спаивание частей, с температурой эксплуатации до шестисот градусов Цельсия.

Четыре секрета пайки

Для того чтобы хорошо и правильно паять, одного инструмента недостаточно. Необходимо знать и некоторые секреты, которые бы позволили овладеть в совершенстве техникой пайки. Наверное, все-таки стоит раскрыть несколько таких секретов.

Итак, первый секрет заключается в том, чтобы правильно применять для пайки припой и флюс. Второй важный секрет пайки — это соблюдение чистоты жала и самого паяльника и, конечно же, его нагрева. Есть много способов того, как можно очистить жало. Воспользуйтесь одним из них и тогда работы у вас будет идти просто замечательно.

Третий секрет также важен при пайке: чистота спаиваемых предметов. Четвертое правило, которое необходимо уяснить любому мастеру, прост, но необходим: правильно соединять проводки при пайке и делать хороший прогрев мест, где будет происходить спайка деталей при определенной температуре плавления.

И, конечно же, работая с таким оборудованием, всегда стоит соблюдать меры предосторожности. Так, необходимо припаивать не в одной точки, а стараться делать это не некотором расстоянии друг от друга. Не стоит закручивать концы деталей при температуре плавления вокруг проводника.

Всегда стоит помнить, что при пайке, даже при самой незначительной температуре плавления, выделяются пары олова и свинца. Они очень опасны и вредны для человеческого организма. Поэтому никогда не стоит наклоняться над тем местом, где происходит пайка, каковы бы не била температура плавления.

Ведь какова бы ни была температура плавления припоя, испарения все равно будет вредными и будут наносить необратимый вред организму человека. Если же вы решили паять летом, то делайте это или на открытом пространстве, или, если есть возможность, у открытого окна. Главное правило при такой пайке: хорошо проветривайте помещение. А когда работа будет закончена, то необходимо будет еще и тщательно вымыть руки, используя мыло.

Тугоплавкие припои (твердые).

К тугоплавким припоям относятся припои с температурой плавления выше 400-500°С.

В таблице 2. для примера представлены две группы таких припоев; 1) припои на медной основе; 2) серебряные припои.

Припои медно-цинковые вследствие хрупкости не могут применяться для спаивания деталей, подверженных ударным нагрузкам или вибрации. Эти припои применяют при «тонкой» пайке, когда требуется соединить детали, несущие лишь статическую нагрузку.

Для соединения стальных деталей наиболее доступными тугоплавкими припоями являются чистая медь и латуни Л62 и Л68 (табл. 3.). Соединения, паяные латунью, обладают более высокой по сравнению с паяной медью прочностью и пластичностью и могут подвергаться значительным деформациям. Перегрев латунных припоев вызывает испарение цинка, ухудшая механические свойства соединений.

Таблица 2.

Припои, свойства и назначение

Наименование и марка

Металлы, подвергаемые пайке

Назначение припоя (примеры применения)

Для соединений, не подвергающихся ударам, вибрации и изгибу

Для паяния деталей в случаях, когда требуется прочность (при ударах, вибрациях), стойкость против коррозии, чистота спая

Таблица 3.

Латунные припои.

Марка припоя или латуни

Химический состав в %

Примесей не более, %

Температура плавления, ºС

В наиболее ответственных случаях для соединения деталей применяется серебряный припой ПСр-45. Этот припой ковок, вязок и жидкотекуч устойчив против коррозии, шов выдерживает удар и вибрацию. Припой ПСр-65 также обладает высокой прочностью и хорошей стойкостью при многократных перегибах и вибрациях, но дорог. Для менее ответственных соединений применяются более дешевые припои ПСр-25 или ПСрК-20-5. Припой ПСр-70 применяется преимущественно для спаивания токонесущих частей, когда место спая не должно резко уменьшать электропроводность. Все рассмотренные серебряные припои имеют температуру плавления не ниже 700 °С. Во многих случаях встречается необходимость в твердых припоях с температурой плавления 400-500°С. В таблице 5.4. приведены для примера три таких припоя.

Таблица 4.

Серебряные припои с температурой плавления менее 550 ºС

Температура плавления, ºС

Однако, наряду с хорошей жидкотекучестью и высокой статической прочностью эти припои обладают низкой ударной вязкостью, что ограничивает их применение.

Припои могут быть изготовлены в виде прутков (проволоки), тонких листов (фольги) или гранул. Можно применять при паянии кольца или прокладки из фольги для более равномерного распределения припоя и более экономичного его использования. Размеры проволоки в зависимость от площади спая берутся обычно от 0,4 до 1,5 мм, а прокладки делаются из фольги толщиной 0,05-0,1 мм.

Виды паяния

По технологическому процессу пайку подразделяют на капиллярную, диффузионную, контактно-реакционную, реакционно-флюсовую и пайку-сварку.

При капиллярной пайке (рис. 1,а) припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями и удерживается в нам за счет капиллярных сил. Такая пайка возможна, когда применяется соединение деталей с перекрытием.

Диффузионная пайка выполняется при длительной выдержке с целью упрочнения соединения за счет диффузии компонентов припоя и основного металла. Этот вид пайки характерен для металлов, образующих твердые растворы с припоем.

При контактно — реакционной пайке между соединяемыми металлами (или прослойкой другого металла) в результате контактного плавления образуется сплав, который заполняет зазор и при кристаллизации образует паяное соединение (рис. 5.1,6). Примером такой пайки могут служить соединения меди с серебром, стали или никеля с палладием.

Рис. 1. Схема образования шва:

а — при капиллярной пайке; б — при контактно-реакционной пайке; I — перед пайкой; II — после пайки.

Реакционно-флюсовой называют пайку, при которой припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом. Например, при пайке алюминия с флюсом, содержащим большое количество хлористого цинка, при нагревании протекает реакция:

Восстановленный цинк является припоем.

Пайку-сварку можно сравнить со сваркой плавлением, но в качестве присадочного материала применяется припой.

Способы паяния.

Паяние-металлов осуществляется различными способами в зависимости от используемых источников нагрева и оборудования.

Пайка в печах обеспечивает равномерный нагрев соединяемых деталей. Используются печи электросопротивления, с индукционным нагревом и газопламенные. В этих печах для предохранения от окисления можно создать специальную газовую атмосферу.

Индукционную пайку выполняют с нагревом токами высокой или промышленной частоты. Необходимое тепло выделяется за счет тока, индуктируемого непосредственно в подлежащих пайке местах.

Пайка сопротивлением происходит за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока через паяемые детали и токопроводящие элементы, и осуществляется с помощью электроконтактных аппаратов.

Пайка погружением осуществляется путем нагрева деталей в ваннах с расплавленными припоями. Этот способ широко применяют при изготовлении автомобильных и тракторных радиаторов, твердосплавного инструмента и т.д.

При газопламенной пайке местный нагрев деталей и припоев производится за счет тепла, выделяющегося газовым пламенем горелки. Питание газовых горелок горючим газом осуществляется от баллонов, газовой сети или газовых генераторов. В полевых условиях и ремонтных мастерских для пайки можно применять паяльные лампы. Существуют и другие методы, но широкое распространение в различных областях техники и в быту получила пайка паяльником.

Особую группу составляют паяльники специального назначения: ультразвуковые с генератором ультразвуковой частоты (УП-21); с дуговым обогревом; с вибрирующими устройствами и др.

Паяльник представляет собой определённой формы кусок меди, закреплённый на железном стержне с деревянной рукояткой на конце.

Электрические паяльники (рис. 2.) применяют широко, так как они просты по устройству и удобны в обращении. При их работе не образуются вредные газы, и нагреваются быстро – в течение 2…8 мин., что повышает качество пайки. Электрические паяльники бывают (а)- прямыми и (б)- угловыми Нагрев основного металла и припоя осуществляется за счет тепла, аккумулированного в массе металла паяльника, который предварительно или в процессе пайки подогревается. Паяльники применяют для пайки черных и цветных металлов при температурах ниже 300-250°С.

Рис. 2. Электрические паяльники

а – прямой, б – угловой

1 – рукоятка, 2 – стальная трубка, 3 – хомуты, 4 – нагревательный элемент, 5 – накладные боковины, 6 – шнур, 7 – штепсельная вилка.

Паяльники бывают с периодическим нагревом, с непрерывным нагревом, ультразвуковые и абразивные.

В ультразвуковых паяльниках колебание ультразвуковой частоты используется для разрушения окисной пленки на поверхности паяемого металла. Это дает возможность осуществления бес флюсовой низкотемпературной пайки.

Абразивные паяльники применяются для обслуживания алюминия и его сплавов без флюса. Окисная пленка удаляется трением паяльника по облуживаемой поверхности.

Выбор того или иного метода нагрева зависит в основном от серийности спаиваемых деталей, от их размеров, конструкции и требований, предъявляемых к стыку дотацией в отношении чистоты шва и заполнения зазора припоем.

Во многих случаях наилучшие результаты дает нагрев индукционными токами. Нагрев изделий по этому способу производится посредством специальных катушек-индукторов (рис.3.), соединенных с источником энергии — машинным или ламповым генератором высокой частоты. В зависимости от материала и размеров нагреваемых изделий индукторы делаются одновитковыми или многовитковыми. Отличные результаты получаются при паянии с нагревом токами высокой частоты, т.к. нагрев происходит только в месте паяния и само паяние протекает очень быстро в течение нескольких секунд, что уменьшает окисление спаиваемых изделии.

Рис. 3. Типы индукторов, применяемых для высокочастотного нагрева деталей при пайке.

Прочность шва при правильном процессе паяния серебряным припоем зависит от марки самого припоя, от площади и формы поверхности стыка деталей и от зазора между ними. Как и при паянии мягкими припоями, следует избегать вследствие малой прочности соединений деталей встык, как это показано на (рис. 3.,а).

Узел А (рис. 4.,6) представляет плохую конструкцию, т. к. здесь не только само соединение слабо, но и взаимное расположение деталей не фиксировано, что затрудняет паяние. Соединение Б уже несколько лучше, а соединение В обеспечивает максимальную прочность спаиваемых деталей. Наилучшим же следует признать соединение Г, т.к. оно дает возможность локализовать тепло в месте спая, Аналогично этому при спайке трубы с торцовой заглушкой соединения типа Ж и 3 прочнее и удобнее в работе, чем соединение Д и Е.

Рис. 4. Примеры соединения деталей паянием.

На рис. 5. показаны различные способы размещения серебряного припоя (проволочного кольца) при соединении двух трубчатых деталей. В случае А припой при нагреве потечет вниз в зазор между трубами. В случае Б после расплавления припоя и затекания его в зазор между трубами последние сдвигают до плотного соприкосновения внутренних торцов. Иногда припой размещают в кольцевых канавках (случай В), что улучшает качество заполнения зазора припоем.

Рис. 5. Способы размещения серебряного припоя при соединении двух трубчатых деталей.

При конструировании паяных соединений из разнородных металлов следует учитывать коэффициенты линейного расширения каждой из соединяемых частей. На рис. 6. дан пример спаивания детали из латунной и стальной частей. Латунь имеет больший коэффициент расширения, чем сталь. Поэтому узел б сконструированы правильно, т.к. при остывании деталей после паяния наружная латунная деталь плотно обожмет стальную. А при остывании узла а внутренняя латунная деталь, сокращаясь более стальной, стремится ослабить и разорвать шов..

Рис. 6. Соединение паянием двух трубчатых деталей из разнородных металлов.

Технология паяния

Паяние включает комплекс выполняемых операций; подготовка поверхности соединяемых деталей; сборка; пайка; обработка после пайки.

Подготовка поверхности к пайке заключается в тщательной очистке от загрязнений и окисных пленок. Смазку с поверхности удаляют обезжириванием, т.е. погружением их в водные растворы щелочей с последующей промывкой водой и сушкой. Стальные детали обезжиривают 10%-ным раствором едкого натра при 70-80°С. Детали из меди и ее сплавов обезжиривают раствором более сложного состава (например, 50г тринатрийфосфат, 50г кальцинированной соды, 15г жидкого стекла, 1л воды). Для обезжиривания возможно применение ацетона, бензина, трихлорэтилена.

Окисные пленки удаляют механическими или химическими средствами: обрабатывают шлифовальной брагой, кругами инструментом, металлической щеткой травят в растворах соляной или серной кислоты и т.д. После травления необходима тщательная промывка изделия и сушка.

В некоторых случаях перед пайкой на поверхности детали наносят покрытия из меди, никеля, серебра и др. металлов для улучшения смачивание сплошности, предотвращения взаимодействия основного металла с припоем и т.д.

Перед пайкой детали собирают и фиксируют для устранения возможности их смещения при нагреве. При сборке между кромками наносят флюс .и размещают припой,

Пайку выполняют одним из способов в зависимости от технических требований, конструкции и материала паяемой детали, применяемого припоя, наличия оборудования. Большое значение имеет величина зазора между соединяемыми кромками. При его уменьшении улучшается проникновение жидкого припоя за счет действия капиллярных сил и увеличивается прочность соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05—0,15 мм, для медных 0,1-0,2 мм.

Очень важен температурный режим пайки. Температура нагрева должна обеспечить хорошее растекание флюса и припоя и не ухудшать свойства исходных материалов. Скорость нагрева определяется теплопроводностью материала. Выдержку пайки определяют экспериментально; необходимо обеспечить заполнение зазора припоем. Режим охлаждения назначается таким, чтобы предупредить появление трещин.

При высокотемпературной пайке (выше 500°С) в условиях ремонтных мастерских для нагрева чаще используют газовые горелки о

Паяльники применяют при низкотемпературной пайке (ниже 400°С). Рабочая кромка паяльника должна быть запилена под углом 40-45° и облужена припоем. При пайке паяльник всей рабочей поверхностью касается места соединения, предварительно покрытого флюсом к нагретому месту подводят припой, который плавится и затекает в зазоры’

После пайки необходимо с детали удалить остатки флюса, зачистить наплывы припоя и проверить качество соединения.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой процесс паяния?

2. Что такое флюсы? Назначение, виды флюсов.

3. Что представляют собой припои? Их марки и назначение

4. Какие бывают виды пайки?

5. Методы спаивания и выбор метода.

6. Технология паяния, последовательность операций при паянии.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 1043 ;