О составе сплавов
Соединение алюминиевых деталей пайкой применяется в промышленности и в быту. Например, рамы современных велосипедов изготавливают из алюминиевых сплавов – в процессе экстремальной езды они часто ломаются. Встает вопрос: какой же припой выбрать?
Считается, что пайка алюминия – очень сложный процесс. Но на самом деле это так, если в процессе используют материалы для нержавейки или же латуни, стали, меди. Причина этого – оксидная пленка. Именно она не дает необходимого уровня смачиваемости, а основной металл не растворяется.
Чтобы работа осуществилась на должном уровне, припой для пайки алюминия должен содержать в себе кремний, алюминий, а также медь, цинк и серебро. Сегодня в продаже можно отыскать составы, где все эти составляющие находятся в разных соотношениях.
Выбирая надежный припой, важно учитывать следующее. Максимальную стойкость к коррозии и высокую прочность будет иметь то соединение, которое делалось с припоем, где содержится много цинка.
Также для алюминия можно применить соединения на основе олова и свинца. Но важно качественно подготовить рабочую поверхность, зачистить щеткой из нержавейки и использовать активные флюсы. Но специалисты не рекомендуют использовать такой элемент.
Любой припой для пайки алюминия высокотемпературный. Самые оптимальные, которые позволяют получить надежное соединение, – алюминиево-кремниевые и алюминиево-медно-кремниевые.
В быту имеется много различных деталей, содержащих латунь и бронзу. Несмотря на внешнюю похожесть этих медных сплавов, они обладают разными составами. Латунь является медно-цинковым сплавом, в который во время производства добавляют олово, алюминий и другие металлы. Бронза – это соединение олова, алюминия, свинца и других веществ с медью. Состав латуни с добавлением олова приближен к бронзе, но в основе металла преобладает цинк.
Многие новички задают вопрос, чем паять бронзу и латунь. Интерес обусловлен тем, что пайка сопряжена с некоторыми сложностями. В ходе термического воздействия происходит активное испарение из сплава цинка, в результате чего образуется плотная пленка из цинковых и медных оксидов. Разрушить ее достаточно затруднительно. Как утверждают специалисты, не справится с этой задачей и канифоль.
Мастеру придется воспользоваться специальными флюсами. Если применять оловянно-свинцовый припой, то существует риск, что место соединения будет с низкой механической прочностью. В отличие от медной спайки в данном случае показатель прочности будет в полтора раза ниже. Причина тому – испаряющийся цинк.
Выбор припоя зависит от марки латуни. Серебряные припои ПСр12-ПСр72, латунные ПМЦ36-ПМЦ54 и медно-фосфорные рекомендованы для латуни с преобладанием в ее составе меди. Если в металле больше цинка, то нужно работать серебряными припоями от ПСр40 не ниже. С фосфористыми составами образуются непрочные фосфорные соединения цинка, что понижает механическую прочность спайки.
Для работы со стационарно закрепленными деталями (радиаторами и трубами) опытные мастера рекомендуют воспользоваться специальными твердыми припоями со сложными составами. Согласно многочисленным отзывам потребителей, большой популярностью пользуется L-CuP6, который плавится при температуре 730 градусов. Приготовить припой можно и в домашних условиях.
Смачиваемость
Прежде всего, любой вид припоя должен иметь отличную смачиваемость. Без этой характеристики спаиваемые детали просто не смогут надежно контактировать друг с другом. Что такое смачиваемость? Это такое интересное явление, когда прочность связей между частицами твердого вещества и жидкости выше, чем у молекул жидкости.
Если есть смачиваемость, тогда жидкость растечется по поверхности и попадет во все полости. Итак, если припой для пайки не смачивает, к примеру, медь, тогда его нельзя использовать с этим металлом. Для пайки ее не используют свинец в чистом виде. Его характеристики смачивания очень низкие и нельзя рассчитывать на высокое качество соединения.
Температура плавления
Какой бы ни был вид припоя, температура, при которой он начнет плавиться, обязательно должна быть ниже плавления спаиваемых материалов. Также она должна быть выше, чем рабочие температуры деталей.
Говоря о температуре плавления, подразумевают две точки. Это значение, при котором легкоплавкие компоненты начнут процесс плавления, и минимальное, где сплав превратится в жидкость. Разница этих двух температур называется интервалом кристаллизации. Если место пайки находится в пределах данной разницы, то даже небольшие механические нагрузки на деталь могут полностью разрушить структуру припоя.
Важные свойства припоев
Какой бы ни был тип и вид сплава, с каким бы материалом он ни использовался, в нем не должно содержаться тяжелых металлов или любых других токсичных веществ выше установленной нормы. Состав припоя максимально соответствует материалу деталей. А иначе не удастся получить надежного соединения. Будет наблюдаться излишняя хрупкость.
Любой припой, вне зависимости от вида и предназначения, должен быть термостабильным. Также припой для пайки должен обладать электростабильностью. Следует учитывать коэффициенты теплового расширения и теплопроводности. Они не должны существенно отличаться от тех значений, которые применяются к паяным изделиям.
Назначение мягких припоев
Одними из самых популярных и распространенных считаются оловянно-свинцовые сплавы с разным содержанием компонентов. Для того чтобы придать материалу необходимые характеристики, в состав припоя для пайки могут добавляться различные дополнительные ингредиенты. К примеру, висмут и кадмий применяются для снижения температуры плавления. Добавление сурьмы позволяет увеличить прочность паяного шва.
Сплавы из свинца и олова отличаются низкой температурой плавления и невысокой прочностью. Их не стоит использовать для деталей, эксплуатация которых подразумевает серьезную нагрузку. Также не рекомендуются эти припои, если рабочие температуры деталей будут выше 100 °С. Если придется паять нагруженные детали мягкими припоями, следует попытаться увеличить площадь соприкосновения двух изделий.
Среди самых популярных мягких материалов можно выделить ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-61, ПОС-90. Цифры здесь указаны не просто так. Это процент олова в сплаве. В промышленности его чаще применяют в производстве электроники, приборостроении. В быту же ими можно соединять самые разные детали: схемы телевизоров, микроволновок, электрических чайников и других мелких приборов.
ПОС-90 предназначен для работы с деталями, которые затем будут обрабатываться по гальванической технологии. ПОС-61 можно использовать для ремонта высокоточного оборудования. Также сплав идеально подойдет для соединения деталей высокой ответственности из самых разных материалов. ПОС-61 отлично себя зарекомендовал как припой для пайки меди и латуни. Припой подойдет тогда, когда необходимо добиться прочных соединений с высокой степенью электропроводности.
ПОС-40 широко используются для операций с неответственными и неточными деталями. При этом рабочая зона может нагреваться до высоких температур. ПОС-30 подходит для пайки меди или латуни, стальных сплавов и железа.
Как это сделать
Для пайки латуни лучше всего воспользоваться серебряным припоем. Желательно, чтобы местом плавки был специальный тигель, приспособленный для значительных термических воздействий. В качестве материала для тиглей могут быть использованы контактные угольные элементы для троллейбуса. В нагретом состоянии они не представляют ценности, а домашний умелец может их приспособить для изготовления припоя.
Припой делают из серебра и меди (2:1). После взятия нужного количества металлов их следует поместить в тигель. Их термообработка осуществляется газовой горелкой. Некоторые мастера расходный материал предварительно крошат. В таком случае процедура плавки протекает гораздо проще. Далее в состав добавляют стальной или керамический (фарфоровый) стержень. Паять латунь можно тогда, когда припой кустарного изготовления полностью застынет.
Как выполнить спайку газовой горелкой
Как паять латунь? Процедура заключается в следующем:
- Перед началом процесса нужно разогреть металлы. Выполняется эта работа на жаропрочных материалах. Специалисты советуют воспользоваться асбестовой пластиной.
- Спаиваемые детали нужно совместить друг с другом.
- Поверхности в месте спаивания тщательно протереть флюсом.
- Произвести нарезку серебряного припоя. В конечном итоге он должен представлять собой стружку, которую следует насыпать на место соединения металлов.
- В газовой горелке отрегулировать пламя. Для схватывания припоя с поверхностями металлов место соединения сначала прогревается слабым огнем.
- Выставить газовую горелку на 750 градусов для основного нагрева. На латунной поверхности должен образоваться красный оттенок. Припоем заполняются все зазоры, далее он растекается по всему месту соединения.
- Выключить горелку и дать время изделию для остывания. Процедура считается выполненной правильно, если получился шов, который мало отличается от металла.
- Место соединения промыть, чтобы удалить остатки флюса.
Твердые
Среди тугоплавких сплавов различают и широко применяют лишь две группы. В основном это медные или серебряные сплавы.
К первой группе можно отнести припои из меди и цинка. Они хорошо подходят для тех соединений, на которые будут воздействовать лишь статические нагрузки. Хрупкость этих сплавов не позволяет применить их в узлах, которые будут испытывать удары или любые вибрации.
К припоям из меди или составам на цинковой основе можно отнести ПМЦ-36 и ПМЦ-54. Первый – это идеальный припой для пайки латуни и любых других медных соединений. Второй годится для работы по медным деталями, бронзовым или же стальным.
Если необходимо соединить между собой две стальные детали, тогда можно воспользоваться чистой медью, латунью марок Л-62, Л-62, Л-68. Эти припои на основе латуни позволяют создать более прочные и пластичные соединения. Медные сплавы не имеют таких характеристик.
Самыми качественными считаются сплавы из серебра. В составе также может содержаться цинк и медь. ПСр-70 – припой для пайки меди, для работы с латунными или серебряными деталями. Этот элемент подходит в случае, если место соединения должно проводить электричество. ПСр-65 применяют в производстве ювелирной продукции, фитингов, водопроводных труб. ПСр-45 необходим для соединения тех деталей, которые работают в условиях вибрационных и ударных нагрузок.
В чем особенности использования медных сплавов
Данный способ является самым распространенным, потому что его выполнить проще всего. Тому, кто не знает, как паять латунь паяльником в домашних условиях, специалисты рекомендуют придерживаться следующего алгоритма действий:
- В самом начале нужно произвести чистку соединяемых деталей. На металлических поверхностях должны отсутствовать различные посторонние наслоения и загрязнения.
- Расположить детали на специальной огнеупорной подставке. Смастерить ее можно дома из подручных средств.
- Для удаления всех дефектов в латунной поверхности место соединения обработать флюсом.
- Сверху посыпать припоем в виде крошки.
- Выполнить прогрев паяльником.
Очень часто новички задают вопрос, как паять медь с латунью твердым припоем. Специалисты советуют применять низкотемпературную пайку, которая способна обеспечить высококачественное соединение. Для этой цели потребуются паяльник, мощность которого не более 100 Вт, и ортофосфорная кислота. Перед работой поверхность изделия тщательно обезжиривается, с нее удаляется окисная пленка. Соединять металлы лучше с помощью оловянно-свинцового припоя ПОС60. Чтобы начать паять латунь, инструмент следует хорошо разогреть.
Для работы с серебряными припоями понадобится паяльник, мощность которого варьируется в пределах от 0,5 до 1 кВт. Обезжиривание осуществляется флюсом – концентрированной ортофосфорной кислотой. Также достаточно эффективным считается флюс на основе буры. В зоне спаивания образуется температура не менее 500 градусов.
Как уже было замечено выше, с ней можно работать большинством составов. Можно использовать как низкотемпературные легкоплавкие, так и твердые припои. Еще применяют составы на основе олова со свинцом, олова, серебра, меди с серебром и цинком.
Если необходимо отремонтировать материнскую плату компьютера или починить телевизор на даче, подойдут любые легкоплавкие элементы. Если же необходимо запаять фитинги на трубах или же починить водопровод либо холодильник, тогда сгодится только твердый припой для пайки меди. Именно так можно получить качественный результат.
Работы с нержавеющей сталью
Согласно многочисленным отзывам, домашним умельцам часто доводится паять латунью нержавейку. Так как в составах стальных сплавов наличие никеля и хрома не превышает 25 %, работы с такими материалами менее трудоемкие. Кроме того, такой состав обеспечивает надежное соединение деталей из нержавейки с другими металлами.
Исключение составляют магний и алюминий. Если нержавейка со значительным содержанием никеля, то в результате ее нагрева до 700 градусов происходит образование карбидных соединений. Чем продолжительнее нагрев, тем интенсивнее они формируются. По этой причине паять следует максимально быстро. Риск образования данных соединений будет минимальным, если в сплав во время пайки добавить титан.
Спаивание нержавейки выполняют следующим образом:
- Сначала поверхность тщательно зачищается наждачной бумагой или напильником.
- Далее место спайки обрабатывается флюсом, а именно паяльной кислотой.
- Затем поверхности требуется залудить – нанести на них тонкий слой припоя, содержащий олово и свинец. Бывает, что припой с первого раза нанести не представляется возможным. В таком случае придется применить кисточку, содержащую металлические жилы. Ими будет гораздо удобнее снимать окисную пленку, предотвращающую лужение.
- Используя паяльник и припой, выполняют спаивание деталей.
Если необходимо соединить детали из нержавейки, то профессионалы рекомендуют использовать прутки из олова и свинца. Также хорошо подходят материалы с кадмием. Можно применить легкоплавкие сплавы на базе цинка. Однако не стоит их использовать вместе с углеродистыми или же низколегированными сталями. Лучший припой для пайки нержавейки – это состав на основе чистого олова. Кроме того, только олово допускается, если место пайки будет контактировать с продуктами питания.
Если работы будут проводиться в сухой либо же печной атмосфере, тогда следует применить серебро с марганцем, хромоникелевые припои или чистую медь (а еще лучше латунь). Когда паять приходится в коррозионных условиях, используют серебряные тиноли с небольшой частью никеля.
