Температура плавления олова для пайки микросхем

Припой для пайки

Процесс ремонта электроники, произведение работ в радиотехнике происходит с помощью паяльника. Качественная работа служит основанием для долговечного соединения деталей. Работа происходит паяльником, надежное соединения производится не только качественным инструментом, но и флюсом, припоем. Основной припоя является сплав металлов легкосплавного типа, которые расплавляется по достижению определенной температуры. Наиболее подходящим вариантом считается олово в чистом виде, однако материал очень дорогой.

Какие бывают припои

Существует большое количество материалов для пайки, основное разделение происходит на мягкие и твердые. Монтаж радиоаппаратуры происходит при помощи легкоплавкого, его температура плавления колеблется от 300 до 450 °C. По прочности мягкие виды припоев не уступают при пайке другим, используются при сборке практически всех электронных изделий.

Процесс пайки основывается на сплаве олова и свинца определенным стандартом, количеством.

Некоторые тугоплавкие припои имеют легирующие стали, что по позволяет реализовать некоторые параметры при соединении. Примеси используются для достижения определенных характеристик, антикоррозийных свойств, уровней прочности. Припой для пайки используется в большинстве случаев марки ПОС, что означает оловянно – свинцовые припои. Число указывает на процентное содержание составом олова.

Если происходит ситуация, когда припои и флюсы применяемые при пайке неизвестного происхождения, отличить можно по следующим физиологическим свойствам:

• Температура плавления свинцово – оловянных припоев варьируется в пределах от 183 до 265 °C.
• Яркий металлический отблеск выдает высокое содержание олова, предположительно марка ПОС-61 и выше.
• Большое содержание свинца выдается тусклым серым оттенком, матовой поверхностью.
• Большое количество свинца повышает пластичность проволоки, изделие диаметром 6 мм можно легко согнуть руками, а более качественное не гнаться.

Различные виды припоя производятся изготовителями при некоторых факторах. Большинством современных материалов пайки применяется допуск флюса от 1 до 3%, что значительно улучшает условия работы. Нет необходимости подносить жало паяльного инструмента к флюсу каждый раз, если он содержится сердцевиной припоя. Разновидностью свинцово – оловянных изделия является припой марки ПОССу. Обозначение предполагает добавление сурьмы, применяется в различных производствах, подходит к применению с оловянными деталями.

Наиболее распространенным при спайке и лужении медных, бронзовых деталей, через которые проходит течение тока, является припой третник. Температура плавления данной разновидности составляет 190 °C, получается герметичный шов. Зарубежным аналогом считается Sn63Pb37, где соответствующее названию содержание олова к свинцу.

Низкотемпературные припои

Легкоплавкие припои имеют температуру перехода к жидкому состоянию до 450 °C. Применяются радиотехническими соединениями, при спайке проводов, других работах. Основные составляющие таких изделий пайки имеют сплавы олова, свинца, кадмия или висмута. В процессе обезжиривания, лужения технических плат имеют место сплавы Вуда или Розе. Такие вещества переходят в жидкое состояние уже на отметке 70 °C.

Металлы имеют различную температуру плавления, важно ознакомиться с составом припоя перед покупкой.

1. Олово представляет собой легкоплавкий металл, который растворяется серной или соляной кислотой. Плавится металл на отметке 232 °C, воздействие стандартных комнатных температур не влияет на него, однако при отметке -50 °С разрушается составная кристаллическая решетка.
2. Свинец является популярным ввиду своей легкоплавкости, хорошо поддается обработке. Окисляется только поверхность, на которую происходит воздействие окружающего воздуха.
3. Кадмий используется в антикоррозийных целях при пайке изделием из олова и свинца. Сам материал токсичен, плавится при отметке 321 °С.
4. Висмут добавляется в состав ввиду растворимости серной кислотой, азотной средой.

Наиболее удобная форма выпуска для пайки радиодеталей – проволока диаметром 2-2,5 см. Составом современных изделий является канифоль, которая выступает ролью флюса.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Мягкие припои применяются совместно с электрическим паяльником и флюсом. Входящее в состав олово является экологически чистым продуктом, может применяться к соединению элементов пищевой промышленности. Наиболее распространенным является изделие пайки третник, получивший свое название из-за содержания трети свинца составом. Мягкие припои подразделяются на разновидности в соответствии с назначением, температурой плавки.

Низкоплавкие припои используются для пайки чувствительных к перегреву деталей, таких как предохранители, транзисторы. В состав входят свинец, олово, висмут и кадмий, последний материал токсичен, применяется не во всех сферах деятельности. Плавление изделий Вуда начинается с самой низшей температуры – 69 °C.

Отечественные марки продуктов имеют маркировку ПОС, с добавлением некоторых веществ наименование изменяется. К примеру, ПОСВ – 33 имеет равные части свинца, олова и меди, применяется к латунным, медным деталям, требующим герметичного шва.

Основные технические характеристики мягких припоев для пайки
электрическим паяльником

Технические характеристики материалов, применяемых к пайке, разделяются на некоторые параметры:

• проводимость или удельное электрическое сопротивление составляет 0,1 ом на метр. Припой оловянно – свинцового типа проводит электрический ток на порядок хуже, чем алюминий или медь;
• прочность при растяжении измеряется кг/мм, низкотемпературные припои не включают в себя данный параметр, т.к. не рассчитаны на нагрузку. Параметр зависит от количества олова, чем его больше, тем выше число. К примеру, припой марки ПОС – 61 имеет прочность 4,3 кг на мм, а ПОС – 90 4,9 кг/мм.
• температура плавления зависит от назначения, составных частей.

Флюс для пайки паяльником

Вспомогательное вещество, которое способствует растеканию материалов пайки по поверхности спаиваемых деталей — флюс. Качественное соединение создают припои и флюсы, без одной из составляющих пайка невозможна. Распространенным видом флюса является канифоль, производимая из твердых пород хвойных деревьев. Размягчение происходит при 50 °С, а при достижении температуры 250 °C, процесс переходит в кипение состава.

Флюс для пайки алюминия

За счет гидролизами, предусмотренной при изготовлении канифоли, материал не устойчив к воздействию атмосферной среды. После пайки необходимо удалить остатки флюса, т.к. соединение может подвергаться процессу окисления. Впитывая влагу из атмосферы, канифоль может нарушить работу радиотехнических составляющих.

Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником

Пайка металлических соединений происходит с применением различных веществ. Флюсы делятся на три основные категории, отличающиеся областью применения, способом приготовления. Процесс подготовки элементов к работе может быть разным, после пайки необходимо удалять остатки описанным инструкцией способом.

1. Не активные канифольные флюсы применяются при пайке меди, других разновидностей мягких металлов. Существует светлая канифоль, которая готова к применению и не включает дополнительные вещества. Спирто – канифольный раствор производится из составляющих концентрацией 1 к 5. Используется при спайке в труднодоступных местах, производится в виде порошка, перед применением необходимо смешать со спиртом. Глицерино – канифольные материалы используется, когда необходимо герметичное соединение.
2. Активные флюсы подходят для пайки драгоценных и цветных металлов, включают хлористый цинк, спирт или вазелин. Последний параметр отличается составной частью, при использовании жидким или пастообразным состоянием. Флюс пастой работать удобнее, возможно наносить прямо на изделие необходимым количеством.
3. Кислотно активный флюс подразделяется на хлористо – цинковый, ортофосфорную кислоту. Исполняется в виде жидких растворов или пасты, с применением канифоли, хлористого цинка, спирта или вазелина.

Ортофосфорная кислота состоит из воды, этилового спирта и самой кислоты плотностью 1,7. Применяется при спайке нержавеющих материалов, меди, серебра. Флюсы на спиртовой основе требуется хранить в герметичной упаковке. Удобная тара для хранения – баночка из-под лака для ногтей, кисточка не реагирует на активную среду, а крышка позволяет плотно закрыть емкость, избегая испарения составляющих.

Паяльные пасты тиноль для пайки

Из предлагаемых веществ имеются паяльные пасты, которые выпускаются с флюсом смешанным видом. Применяется при монтаже бескорпусных элементов, труднодоступных местах. Нанесение происходит специальной лопаткой, затем прогрев электрическим инструментом. Результатом можно наблюдать надежное, качественное соединение, активно используется начинающими мастерами при отсутствии подобающего опыта.

Возможно приготовить сплав для пайки своими руками, для этого понадобится припой, требуемый элементом. Напильником со средней зернистостью измельчается олово для пайки в виде проволоки до состояния металлической крошки. К составу прибавляется флюс, выбранный из вышеперечисленных в жидким состоянии, после этого элементы смешиваются. Изготавливать состав требуется в небольшой емкости, срок хранения ограничен 6 месяцами, после этого происходит окисление металла кислотной средой.

Использование сплавов оловянно свинцовой группы

Процесс пайки представляет собой соединение нескольких металлизированных частей между собой. Температура воздействия при этом не превышает критический порог, при котором происходит разрушение деталей или плат. Основными задачами использования изделий пайки, является обеспечение максимально ровной температурной вязкости, при которой происходит равномерное растекание по поверхности.

Олово для пайки применяется достаточно часто, материал служит составляющей наибольшего количества припоев. В чистом виде металл очень дорог, применяется для спайки важных изделий, элементов. Разделяются по категориям с применением свинца и без него.

Свинцовые припои

Различные материалы для пайки применяются с использованием свинца. Материал отличается легкоплавкостью, мягок и легко поддается обработке. Легко растворяется в щелочной среде, кислотных примесях.

Наиболее популярными в использовании считаются изделия с маркировкой ПОС. Процентное содержание элементов позволяет работать с разными средами и материалами. Отличаются температурными показателями и другими параметрами, которые важны для надежного соединения. К свинцовым соединениям добавляются цинк, висмут или сурьма, которые обеспечивают защиту от окисления и других разрушающих факторов.

Как выбрать припой

Основной задачей перед мастером стоит создание качественного, надежного крепления, которое прослужит продолжительное время. Выбор припоя происходит по следующим параметрам:

• Материалы, которые подвергаются обработке. Необходимо точно ознакомиться с характеристиками материалов, подвергаемых спайке. Существует температурный порог плавления хрупких элементов, транзисторов, конденсаторов и т.д. Радиолюбителями применяются легкоплавкие вещества.
• Состав припоя подбирается по параметрам толщины, назначения изделия. При спайке проводов, других крупных элементов, возможно применение тугоплавких элементов.
• Некоторые случаи требуют выбора оптимальной токопроводности. Сопротивление олова меньше, чем свинца, на высокочастотных платах используется более дорогие марки припоя.

В любой ситуации, необходимо щепетильно относиться к соответствию параметров пайки и изделия. Для спайки используются качественные изделия, цена на них не высока, а выбор на рынке огромен.

Как отличаются припои по температуре плавления

Основным материалом, применяемым при пайке, является специальный сплав, называемый припоем. К одной из важнейших его характеристик относится температура плавления.

Существует множество разнообразных сплавов, используемых в качестве припоев при выполнении паяных соединений металлических изделий. Они имеют различия по химическому составу и по физико-механическим свойствам.

Классификация

В соответствии с государственным стандартом, существует следующее классификационное деление припоев по температуре их плавления:

• низкотемпературные, их также называют мягкими. Температура плавления этих паяльных сплавов не превышает 450 ℃. В свою очередь, данная категория делится на две подкатегории. Паяльные сплавы, плавящиеся при температуре до 145 ℃ называются особолегкоплавкими, плавящиеся в диапазоне от 145 до 450 ℃ относятся к легкоплавким;
• высокотемпературные или твёрдые. К ним относятся припои с температурой плавления, превышающей 450 ℃. Этот класс сплавов включает в себя три подкатегории. Среднеплавкими считаются те, которые расплавляются при температуре до 1100 ℃, имеющие точку плавления от 1100 до 1850 ℃ называют высокоплавкими. Присадочные материалы, использующиеся при пайке, которые занимают ещё более высокотемпературные позиции, относятся к тугоплавким.

Таблица 1. Температура плавления припоев:

Основная суть процесса пайки заключается в смачивании расплавленным присадочным материалом поверхностей соединяемых деталей, которые сами при этом не расплавляются. Исходя из этого, температура плавления припоев должна быть ниже, чем соответствующая характеристика спаиваемых металлов.

Состав паяльных сплавов

Физико-механические свойства плавящихся присадочных материалов, в частности, температура их плавления, определяются содержанием компонентов, входящих в их состав.

Обычно такие сплавы состоят из нескольких химических элементов, но название композиций определяется по тому элементу, который является основным и превосходит все остальные по содержанию. Например, припои на основе олова называют оловянными.

Существует большое семейство припоев, содержащих значительные удельные доли свинца и олова. Такие паяльные сплавы принято называть оловянно-свинцовыми.

Для них принято буквенное обозначение ПОС, после которого следует цифра, показывающая процентное содержание олова в составе этого припоя.

Таблица 2. Химический состав припоев:

Компоненты, входящие в состав припоя, оказывают воздействие на физические качества сплава, образуя нечто новое, не присущее каждому из компонентов в отдельности.

При этом наибольшее влияние на результирующие свойства припоя (такие, как температура его плавления) оказывает элемент, имеющий наибольший удельный вес в сплаве.

Так, паяльные сплавы на основе такого легкоплавкого металла, как олово, относятся к низкотемпературным или мягким. Этим подчёркивается связь температуры плавления металла с его механической твёрдостью.

То есть, металлы, которые плавятся при более низкой температуре, являются более мягкими.

Существует множество припоев, которые создаются на основе меди, алюминия, цинка, серебра, золота, платины. Высокотемпературная пайка осуществляется сплавами, в состав которых входят титан, цирконий, молибден и другие металлы.

Выбор припойного материала

Одним из главных критериев выбора сплава для создания паяного соединения металлических деталей является температура его плавления.

То есть, присадочный материал должен расплавляться раньше, чем основной. Но это не единственное условие выбора.

Жидкий расплав должен хорошо смачивать поверхность основного металла. Кроме этого, к паяному соединению предъявляются определённые прочностные требования.

Правильный подбор присадочного материала для пайки позволяет приблизить прочность соединения к прочности основного металла.

Именно по этой причине при пайке какого-либо металлического изделия стараются использовать присадку на основе такого же металла, как металл изделия.

При этом более низкая температура плавления припоя обеспечивается дополнительными компонентами, входящими в его состав.

Правда, следует заметить, что сравнять эти характеристики при пайке не удаётся никогда. То есть, при механических испытаниях на разрушение излом всегда будет происходить в месте соединения.

В некоторых специфических видах пайки прочность соединения играет не главную роль. Например, при пайке ювелирных изделий основной является эстетическая часть работы. Поэтому изделия из золота, серебра и платины паяются только припоями на основе одноимённых металлов, причём той же пробы.

В зависимости от температуры плавления используемого присадочного материала, применяются различные методы нагрева при пайке. В случае с мягкими материалами, содержащими олово, цинк, свинец, основным инструментом при пайке может служить обычный паяльник.

В качестве примера можно привести сборку и ремонт электронных схем, содержащих компоненты, критичные к перегреву. В этой ситуации обычно используются свинцово-оловянные материалы, имеющие невысокую температуру плавления и электрические паяльники небольшой мощности.

Механическая прочность соединений играет здесь второстепенную роль, главным является обеспечение надёжного электрического контакта.

Когда речь идёт о пайке высокотемпературными материалами, паяльник оказывается бессильным. В этих случаях нагрев осуществляется посредством газовых горелок и специальных установок, использующих токи высокой частоты.

Это относится к промышленной пайке в условиях производственных цехов и использованию твёрдых припоев.

В отдельных случаях, когда спаиваемые детали очень массивны, и при использовании обычных средств нагрева достичь плавления не удаётся, применяются специальные печи, куда заготовки помещают целиком. Только таким способом обеспечивают надежную пайку.

Разновидности припоев и их особенности

Большинство начинающих радиолюбителей, не сталкивавшихся ранее с пайкой, задаются вопросом о том, какие могут быть припои, и чем они отличаются друг от друга.

Припой ПОС является оловянно-свинцовым сплавом. В зависимости от соотношения данных элементов существуют различные маркировки. Самая распространенная – припой ПОС 61.

Разновидности припоев

Припой не всегда обязательно приобретать. Можно использовать старую радиодеталь и собрать его с дорожек платы при помощи жала паяльника. Такой вариант отлично подойдет тем, кто живет далеко от города, где нет возможности приобрести материал в магазине.

Однако они бывают разные и отличаются своими свойствами и характеристиками. В связи с этим каждый опытный мастер должен разбираться в данном вопросе. Для спаивания деталей необходимо использование специальных сплавов – припоев.

Последние обладают более низкой температурой плавления, чем отдельные части изделий.

Подобные сплавы делятся на две основные категории в зависимости от температуры плавления: мягкие и твердые. Первый тип широко используется в радиоэлектронике, как любителями, так и профессионалами.

К легкоплавким относят припои с температурой плавления менее 450°С. Их изготавливают из: галлия, индия, олова, висмута, свинца и кадмия. Высокотемпературные плавятся при нагреве, превышающем 450°С. В любом случае он представляет собой, как правило, сплав, состоящий из нескольких металлов и примесей.

Самым распространенным вариантом является оловянно-свинцовый сплав, который называется ПОС. Числа, стоящие после аббревиатуры, свидетельствуют о процентном содержании олова.

Отличить один сплав от другого можно и не зная марки. Например, при большем содержании олова появляется характерный металлический блеск, а при большей концентрации свинца цвет становится темно-серым.

Кроме того, температура плавления ПОСов не превышает 265°С. Еще одной отличительной особенностью сплавов с большей долей свинца является их пластичность и возможность легко согнуть руками.

Классификация сплавов осуществляется в соответствии с ГОСТами.

Наиболее распространенными являются:

На самом деле маркировок существенно больше. Их насчитывается несколько десятков. Каждая записывается таким образом, что уже из ее названия становится понятен состав сплава, все изготавливаются по ГОСТу 21930-76 припой оловянно-свинцовый.

Стоит отметить, что сплавы отличаются между собой не только химическим составом. В зависимости от формы выпуска они бывают в чушках, проволоке, трубке с канифолью или в прутке.

Например, припой ПОС 61 может продаваться в прутках или в форме проволоки различного диаметра. Необходимо понимать, что соотношение свинца и олова влияет на температуру плавления. Данный параметр в большей мере определяет выбор необходимого сплава.

В данном флюсе отсутствуют галогены. Благодаря этому факту он оказывает значительно меньше вреда на здоровье мастеров.

Использование сплавов различных марок определяется сферой их применения. ПОС тридцать и сорок относятся к мягким. Их температура плавления не превышает 300°С. Применяются в соединении оцинкованных изделий, лужения, ремонта электроприборов и т.д.

Низкотемпературные припои

Низкотемпературные сплавы используются для пайки радиодеталей, чувствительных к действию высокой температуры. К ним относятся: припой ПОС 40 и припой ПОС 30. Они широко применяются в промышленности, но их также берут и для частного использования.

ПОС 30 отлично подходит для пайки меди и сплавов не ее основе. Он используется и как присадочный материал и в целях лужения деталей. Особенностью данной марки является отсутствие в ее составе сурьмы.

ПОС 30 позволяет получать надежные герметичные соединения, что обусловило активное применение материала для трубопроводных систем. Кроме того, он характеризуется хорошей проводимостью и низким сопротивлением, что позволяет использовать его с целью получения мелких контактов.

Низкая температура плавления позволяет избежать перегрева радиодеталей при пайке. В то же время, после застывания, он надежно фиксирует части изделия.

С технической точки зрения выполнять пайку данным сплавом достаточно легко. Однако следует иметь в виду, что в случае его использования детали не должны работать при высоких температурах.

Выпускается ПОС 30 в форме проволоки различного диаметра от 0,5 до 8 мм. Толщину выбирают исходя из задач, которые необходимо решить. Чтобы соединить мелкие провода и детали, отлично подойдет наименьший вариант. А вот ремонт корпусов и спайку крупных изделий проще осуществлять 8 мм проволокой.

Припой ПОС 40 имеет близкие технические характеристики к ПОС 30. В состав также не входит сурьма. Он относится к низкотемпературному классу. Плотности отмеченных сплавов и начало температуры плавления также одинаковы.

Отличаются они друг от друга, конечно же, составом. Об этом свидетельствуют цифры в конце их маркировки.

ПОС 40 позволяет получать качественные и надежные соединения. При работе с ним не появляются трещины, а также отсутствуют не пропаянные места и другие дефекты. Незначительное сопротивление и хорошая проводимость позволяют применять ПОС для пайки электроники.

Как уже было отмечено выше, данный припой имеет низкую температуру плавления. Это также накладывает ограничения на использование изделий паяемых с его применением.

Наиболее распространенная форма выпуска сплава – проволока. Ее диаметр варьируется от 0,5 до 7 мм. Однако он существует и в виде прутков, ленты фольги, небольших трубок.

Еще одним низкотемпературным припоем является ПОС 61. Однако у него в составе присутствует сурьма. Сплав отличается достаточно хорошей пластичностью. Наиболее широко используется для пайки полупроводниковой техники. Удельное сопротивление припоя ПОС 61 составляет 0,139 Ом*мм 2 /м.

Выпускается в виде металлических слитков весом около 25 кг, прутков с сечением от 8 до 15 мм, проволоки с диаметром от 0,5 до 6 мм. Существуют также такие форм-факторы, как ленты, аноды и трубки.

Паяльная паста

Пайку наиболее часто осуществляют с использованием припоя и флюса. В целях качественного выполнения работы необходимо выбирать правильную марку сплава для каждой конкретной задачи.

Паста отличается от обычного припоя тем, что в ней содержится сразу два компонента: припой и флюс, что значительно ускоряет процесс спаивания деталей, особенно когда речь идет о smd элементах.

Любая паста представляет собой густую плотную смесь различных веществ. Она получила широкое распространение в промышленности. Производители электроники активно используют ее на своем производстве.

В зависимости от состава пасты различают следующие виды:

• отмывочные;
• водорастворимые;
• галогеносодержащие;
• безотмывочные;
• без галогенов.

Ее свойства определяются типом флюса, который в нее добавляют. Если речь идет о первом типе, тогда там используется канифоль. Чтобы очистить изделие от такой пасты применяют растворитель.

Важно выбирать правильную пасту в зависимости от выполняемой работы. Например, если предстоит паять множество мелких деталей на плате, тогда лучше отдать предпочтение более густой пасте.

Для качественной пайки необходимо произвести подготовительные работы. Плату следует очистить и обезжирить. Все контакты следует залудить, используя легкоплавкий припой.

При использовании платы большого размера целесообразно использовать нижний подогрев. Это лучше всего осуществить с помощью паяльной станции. Также в этих целях можно использовать термофен или другие средства, чтобы обеспечить нагрев до 150°С. Если об этом не позаботиться, тогда ее может «повести».

После окончания работы все излишки пасты удаляются, что можно легко осуществить с помощью паяльника с различными насадками.

Температура плавления олова делает этот материал отличным припоем для пайки. Особо широкое распространение получили припои марки ПОС. Они используются и в промышленности, и в частных мастерских, и радиолюбителями.

Множество марок данного припоя позволяет выбрать необходимый сплав, который идеально подойдет для решения практически любой задачи.

Разновидности Припоев Оловянно-Свинцовых (ПОС)

Наиболее известными из припоев являются ПОС 10, ПОС 40, ПОС 61 и ПОС 90 (бессурьмянистые припои). А ПОС содержащие сурьму имеют наименование ПОССУ. Содержание сурьмы увеличивает прочность припоя на несколько процентов.

Если разговор идет про плавление соеденения олова и свинца, необходимо знать определения солидуса и ликвидуса. Если нагреть любую смесь из двух и более металлов, то сначала произойдёт плавление (преобразование из твердой в жидкое состояние) самых легкоплавных частиц. Это температурная точка, называемая солидусом сплава.

При дальнейшем нагреве начинают плавиться более тугоплавкие металлы в сплаве. После того как они расплавятся, наступает точка ликвидуса. После чего припой ПОС считается полностью расплавленым.

Между точками солидуса и ликвидуса находится состояние повышенной пластичности припоя. При этой температуре припой можно деформировать и тянуть, не теряя целостность.

Существуют припои, у которых точка солидуса и ликвидуса совпадает, они называются эвтектические сплавы. Этот показатель говорит о том, что припой высокого качества, такой припой очень удобен при пайке.

О составе ПОС

В ПОС-40 — 40 % олова, а в ПОС-61 — около 61 % олова. Все остальное – это свинец и дополнительные примеси. По внешнему виду можно определить, какой перед вами припой. Матовый и темный припой содержит больше свинца. Светлый и блестящий — больше олова. Лучше всего это можно увидеть в сравнении.

Прочность припоя зависит на ряду с легированием сплава от паяемого металла. Для пайки цинка или меди в ПОС добавляют немного цинка или меди соответственно. Что снижает химическую эрозию металла и повышает поверхностную прочность соединения.

Легирование ПОС

Эксплуатационные характеристики припоя можно улучшить с помощью легирования следующими веществами:

• Пластичность, стойкость к термоциклированию становится лучше за счет добавок серебра, индия, лития, марганца, висмута.
• Устойчивость к коррозии припоя улучшает никель и медь.
• Увеличению жаропрочности способствует кобальт, кремний, цирконий, гафний, ванадий, вольфрам, ниобий.
• Припой становиться прочнее если добавить бор, железо, никель, кобальт, цинк, кремний.
• Добавка серебра, меди, цинка, кадмия, сурьмы и алюминия улучшает адгезию припоя.

Характеристики ПОС и ПОССу

Характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, показаны в таблице параметров. Здесь можно увидеть такие характеристики, как удельное электросопротивление, температуру плавления, временное сопротивление разрыву, плотность, ударную вязкость и твердость по Бринеллю, теплопроводность, относительное удлинение существующих разновидностей ПОС и ПОССУ.

Из таблицы видно самый легкоплавкий припой (кадмиевый ПОСК 50-18) с температурой плавления 145 °C, и самым прочный припой для пайки (ПОССу 4-6) с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/мм 2 .

Характеристики ПОС 10

ПОС 10 имеет следующий химический состав: 9-10 % олова, около 89 % свинца, 0,2 % висмута, 0,1 % сурьмы и остальные примеси в незначительных количествах. ПОС-10 используется для лужения и пайки контактных поверхностей электроники. Например, им заливают контрольные пробки в корпусах радиоэлектроники и паяют реле.

Температура пайки ПОС 10 — 299 °С. Точка солидуса — 268 °С.

Плюсы ПОС 10

• высокая температура плавления полезна при пайке корпусов аппаратуры.

Минусы ПОС 10

• высокое удельное сопротивление — 0,2 Ом•мм 2 /м;
• высокое содержание свинца, опасного для здоровья;
• низкая прочность и сопротивление разрыву около 3,2 кгс/мм 2 .

Характеристики ПОС 30

ПОС 30 — это промежуточное звено между ПОС 10 и ПОС 40. ПОС 30 состоит из: 30 % олова и 69,5 % свинца. Остальное легирование и примеси. ПОС 30 можно не колеблясь заменить на ПОС 40. Температура плавления (ликвидус) равна 238 °С, а температура пластичности (солидус) равна 183 °С. ПОС 30 обычно применяется для пайки и лужения радиаторов и листового цинка.

Плюсы ПОС 30

• хорошая адгезия;
• высокая прочность.

Минусы ПОС 30

• высокое содержание свинца;
• чаще выпускается в прутках.

Характеристики ПОС-40

ПОС 40 состоит на 39-41 % из олова, на 59 % из свинца. Остальные примеси в том же соотношении, как и у ПОС-10. ПОС-40 обычно применяется для пайки и лужения корпусов радиоаппаратуры из оцинкованного железа с оцинкованными швами.

Температура пайки припоя ПОС-40 238 °С, а солидус — 183 °С.

Плюсы ПОС 40

• более устойчив к термоцикличности, чем ПОС-61;
• хорошее соотношение пластичности и температуры плавления.

Минусы ПОС 40

• завышенная температура ликвидуса;
• высокое содержание свинца, что вредно для здоровья.

ПОС 61 (ПОС 60)

Существуют припои, произведенные по международным стандартам, например, припой Sn60Pb40, содержащий олова 60 % и свинца 40 %. Температура плавления припой 60/40 равна 191 °С.

Еще один пример припой ПОС-62. Его температура плавления c равна 184 °С, ее можно найти в зарубежном каталоге припоев (например, Kester).

Характеристики ПОС 61

ПОС-61 обычно используют для пайки и лужения электронных компонентов и печатных плат точных приборов с высокогерметичными швами, для которых не допускается перегрев.

Состав ПОС-61:

• Олово 59 — 61 %;
• Сурьма — не более 0,1 %;
• Медь — не более 0,05 %;
• Висмут — не более 0,02 %;
• Мышьяк — не более 0,02 %;
• Железо — не более 0,02 %;
• Никель — не более 0,02 %;
• Сера — не более 0,02 %;
• Цинк — не более 0,002 %;
• Алюминий — не более 0,002 %;
• Свинец — остальное — около 38,7 — 40,7 %.

Температура пайки припоя ПОС-61 составляет 220 °С. Солидус — 183 °С.

Технические характеристики ПОС 61 (по ГОСТ 21931-76):

• Плотность определяет вес припоя ПОС-61 и равна 8,5 г/см 3 ;
• Удельное электрическое сопротивление равно 0,139 Ом•мм 2 /м;
• Теплопроводность равна 0,12 ккал/см•с•град;
• Временное сопротивление разрыву составляет 4,3 кгс/мм 2 ;
• Относительное удлинение равно 46 %.

Плюсы ПОС 61

• хорошая адгезия к поверхности металлов;
• универсальный припой для пайки и большинства радиомонтажных работ;
• наилучшее соотношение температуры плавления и прочности;
• доступность и распространенность;
• часто выпускается в виде проволоки (ПОС 61 Т2А);
• низкая стоимость.

Минусы ПОС 61

• универсальность снижает характеристики в частных случаях, например при пайке цинка;
• температура плавления подходит не для всех устройств;
• пары припоя (свинца в нем) вредны для здоровья.

Характеристики ПОС-63

ПОС 63 в соответствии с ГОСТ и OCT 4Г 0.033.200 является сплавом, состоящим на 63 % из олова и на 37 % из свинца. Это некая модернизация припоя ПОС-61, подогнанная под международный стандарт J-STD 006В. Множество качественных китайских припоев аналогично маркируются Sn63Pb37. Это эвтектические сплавы с температурой плавления 183 °С.

ПОС-63 применяется в основном для пайки и лужения выводов микросхем и корпусированных радиокомпонентов, печатных плат, проводов и кабелей. Из современных припоев является самым распространенным. Характеристики припоя ПОС 63 очень схожи с ПОС-61.

Плюсы ПОС 63

• совпадение точек солидуса и ликвидуса;
• самый распространенный припой ПОС серии;
• сравнительно низкая температура плавления;
• низкая стоимость;
• поставляется в виде проволоки с заполнением флюсом.

Минусы ПОС 63

• часто подделывают, особенно в китае;
• содержит свинец, что увеличивает стоимость утилизации электронной техники согласно современных норм безопасности.

Характеристики ПОССу-61-0,5

ПОССу-61-0,5 обозначает тип сурьмянистого припоя с содержанием олова 61 %, сурьмы до 0,5 % и свинца около 38 %. Применяется для пайки и лужения печатных плат и оцинкованных радиодеталей при повышенных требованиях по температуре эксплуатации. Температура плавления равна 189 градусов.
Плюсы ПОССу-61-0,5

• повышенна адгезия к поверхности металла за счет содержания сурьмы;
• характеристики идентичны ПОС-61.

Минусы ПОССу-61-0,5

• трудно найти в продаже;
• повышенная стоимость.

Характеристики ПОС-90

ПОС-90 на 90 % состоит из олова и на 10 % из свинца. Также в нем около 0,1 % сурьмы и 0,05 % меди. Чаще всего применяется для пайки и лужения внутренних швов медицинской аппаратуры и пищевой посуды. Температура плавления ПОС 90 равна 220 градусов.

Плюсы ПОС 90

• низкое содержание свинца;
• редко подделывают;
• низкое сопротивление;
• высокая прочность.

Минусы ПОС 90

• высокая стоимость (выше, чем ПОС-61);
• низкая пластичность.

Припой для ценителей качественного звука

Такой припой хорошо знают любители Hi-End электроники. Это припой для пайки аудиотехники, произведенный в 30 — 50-хх годах прошлого века. Эти припои имеют высокую чистоту компонентов, что положительно сказывается на звуке наивысшего качества. Чтобы услышать эффект от такого припоя, нужны как высококачественный источник звука, излучатель звука, так и прекрасный слух. Специалисты «отслушивают» припой и составляют свои сплавы для лучшей звукопередачи.
Самым известным для меломанов является припой фирмы Kester. Его продают по 10 долларов за метр. С каждым годом его становится все меньше. По составу он близок к ПОС-90. Припой Kester состоит из 85,9 % олова, 8,5 % свинца, 3,28 % серебра, 0,34 % меди, 0,79 % натрия, 0,55 % магния и 0,27 % ртути.

Есть также припой, содержащий 50 % олова и 50 % свинца Sn50Pb50.

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.