Пайка латуни и латунью

Пайка латуни и латунью Инструменты

При создании неразъемных соединений, которые не подвергаются высокой механической нагрузке, принято использовать пайку. Для осуществления пайки применяется так называемый припой, который при нагреве заполняет место контакта и в момент охлаждения кристаллизуется, образуя достаточно надежное соединение.

Пайка латуни и латунью

Список припоев для пайки является весьма обширным и разнообразным. При выборе оптимального припоя следует учесть множество факторов: необходимая прочность соединения, допустимая температура нагрева соединяемых изделий, экономическая целесообразность и прочее-прочее. Обзор расскажет о том, как выбрать припой.

История пайки

Пайка металлических и прочих изделий практикуется человеком на протяжении не менее 4000 лет. До второй половины XIX века пайка использовалась в основном для изготовления посуды, предметов обихода и других аналогичных изделий.

Что такое припой?

Припой для пайки – специальный металлический сплав, который имеет более низкую температуру плавления, чем у соединяемых деталей. При нагреве происходит переход припоя из твердого состояния в жидкий расплав, который заполняет место соединения. После охлаждения припой кристаллизуется, обеспечивая надежное соединение.

Виды припоев

При снижении температуры припой для пайки начинает кристаллизоваться. Формируется неразъемное соединение, позволяющее более-менее надежно скрепить между собой в прошлом отдельные детали.

Список припоев:

  • Наплавляемые припои
  • Луженые припои
  • Флюсовые припои

https://youtube.com/watch?v=0Yq1naSend8%3Ffeature%3Doembed

Пайка латуни и латунью

Чужое фото из интернета.

Латунь

Сплав меди и цинка называется латунью. Он может содержать и другие элементы, например, кремний, никель, марганец. Наличие в составе цинка является обязательным условием для называния сплава латунью. Латунь плавится при температуре более девятиста градусов и обладает отличными свойствами паяемости.

Пайка латуни

Паять латунные детали можно различными припоями в зависимости от их состава и требуемого качества соединения. Пайка латуни требует использования припоев, способных хорошо смачивать металл и образующих надежные соединения при охлаждении.

Пайка различными припоями

Для пайки мягкими припоями латуни и других медных сплавов пригодны обычные флюсы, но от хлорсодержащих лучше вообще отказываться в пользу фосфорной кислоты, которая не дымит, не даёт едких паров и слабо коррозирует сами детали.

Пайка с использованием канифоли

Радио и электротехнические пайки, если нет возможности гарантировано удалить флюс, следует паять исключительно с канифолью.

Для пайки латуни паяльником или кислород-водородной горелкой сильно загрязнённых деталей (например, автомобильных радиаторов) можно применять едкий натр или калий, но этот флюс опасен для глаз. Непригоден при наличии в пламени горелки углекислого газа, так как превращается в соду и требует тщательной отмывки деталей после пайки. Для радиодеталей он также не подходит.

Образование прослойки меди с оловом

Необходимо учитывать, что при пайке медь с припоем олово-свинец может образоваться прослойка соединения меди с оловом, которая снижает прочность и химическую стойкость соединения. При электротехнической пайке такие соединения могут иметь нежелательные эффекты.

Пайка твёрдыми припоями

Пайка твёрдыми припоями дает более прочное, надежное и термостойкое соединение. Твёрдые припои для латуни и меди могут представлять собой более легкоплавкий вариант латуни, делая пайку похожей на сварку.

Начинка флюса и исключение вредных веществ

Здесь надо упомянуть необходимость использования стеклянных очков при пайке, чтобы защитить глаза от возможных брызг металла и ультрафиолетового излучения, которое вредно для глаз.

Таблица: Cравнение мягких и твёрдых припоев

ПрипойПреимуществаНедостатки
Мягкий припойЛегче плавится, подходит дляОбразует прослойку меди с оловом,
меди и латуникоррозия соединений
Разрушение при высоких токах
—————————————————————————————-
Твёрдый припойПрочное соединение, термостойкоеТребует высокой температуры плавления
Труднее для пайки медных сплавов

Таким образом, следует выбирать припой в зависимости от конкретной задачи, учитывая его характеристики и возможные недостатки.

## Пайка медных сплавов

Твёрдый спай может работать при повышенной температуре, но в этом случае его нужно паять не фосфорсодержащим, а серебрянным припоем с цинком. Цинк даёт плотный и тугоплавкий окисел, который замедляет проникновение кислорода к металлу, который, кстати, хорошо проходит сквозь нагретое серебро. 

Сплавы меди, содержащие алюминий, паять труднее, так как обычные флюсы окись алюминия растворяют плохо. Возможна добавка в них флюсов для пайки алюминия, фторидов. Рецепты флюсов для труднопаяемых медных сплавов можно найти в литературе.

## Припои, содержащие кадмий

Отдельно упомянем припои, содержащие кадмий. Этот металл снижает температуру плавления оловянно-свинцовых, серебренных и медных припоев, но он ядовит, легко испаряется и при пайке возможно образование его окислов коричневого цвета. 

Дым от такой пайки крайне опасен для лёгких, поэтому таких припоев следует избегать, либо работать под надёжной вытяжкой.

## Пайка железа с использованием латуни

Латуни могут использоваться как твёрдый припой для чистой меди и сталей, сплавов железа и никеля. Для пайки железа достаточно иметь сплав меди типа золота алхимиков, состоящий из двух частей меди и одной части цинка. 

### Подготовка припоя

Его можно получить прямым сплавлением компонентов подходящей горелкой в выемке кирпича, добавляя к горячей меди цинк и буру. При этом цинк часто вскипает и горит, поэтому необходима вытяжка либо работать следует на открытом воздухе, обязательно в очках.

### Добавки для усиления припоя

Добавка в припой одного-двух процентов никеля делает цвет такой латуни слегка зеленоватым и повышает прочность спая. Вредными в припое являются примеси свинца, висмута и других легкоплавких металлов, которые делают металл хрупким при повышенной температуре.

### Правильный выбор материалов

Медь для приготовления латунного припоя следует тщательно отбирать, лучше всего применять медную электротехническую проволоку без остатков мягких припоев.

### Пайка железа

При пайке железа следует признать вредным примесь кремния, которая упрочняет припой, но охрупчивает границу его с железом за счёт образования силицида железа.

### Процесс пайки

В сплавленную жидкую латунь нужно погрузить железную проволоку толщиной миллиметра четыре и постепенно оттягивая жидкий металл, подогревая сам слиток, вытянуть палочку припоя, которой затем можно пользоваться для пайки.

### Тестируйте припой

Для того чтобы убедиться в совместимости припоя с железом, спаивают два гвоздя, смотрят, как их смачивает припой, а после остывания слегка проковывают, чтобы проверить хрупкость самого спая и припоя.

При необходимости используйте вытяжку и надежное вентилируемое помещение для обеспечения безопасности при пайке.

Если в припое содержится много фосфора, то он плохо растекается по железу и даёт крайне непрочное соединение. Однако, им можно паять чистый никель, который сам образует твёрдый раствор с фосфором, медно-никелевые сплавы и медь. Понятно, что судьёй и контролёром тут тоже может служить молоток.

Небольшая примесь фосфора, видимо, в доли процента, делает медь более легкоплавкой и способной хорошо смачивать железо. Но вредного действия на стык железа с припоем ещё не оказывает.

Автор однажды имел возможность работать с медной ленточкой почти красного цвета, не очень твёрдой, не содержащей цинк, но, по цвету пламени, содержащей немного фосфора. Это был остаток от штамповки чего-то из ленты. Этот припой хорошо работал, не дымил, как латунь и давал прочные и пластичные спаи с железом.

Недостаточная предусмотрительность автора привела к тому, что он унес этого припоя только с килограмм, игнорируя тот факт, что остаток в ближайшее время неминуемо унесут бомжи, что и произошло на самом деле.

Поэтому, нужно учитывать в перспективных припоях и металлы легированные небольшим количеством фосфора. Но при нагреве готового спая медно-фосфорные припои быстро окисляются, даже быстрее, чем чистая медь. Поэтому наличие цинка важно для пайки тех же термопар, горелок паяльных ламп.

Термопары

Термопары можно делать из нихромовой и константановой проволоки. Такие проволоки работают длительное время до шестисот градусов, если их спаять латунью. Будущий спай надо тщательно зачистить, обмотать тонким плиточным нихромом, обмазать большим количеством мокрой буры и после смачивания латунью, сильно прогреть, чтобы часть нихрома могла раствориться, легируя латунь никелем и хромом. Такой спай обгорает медленно.

Твёрдая пайка

В целом, нужно считать твёрдую пайку латунью или серебром крайне удобным методом соединения железных деталей. Этот метод позволяет резко упростить изготовление различных изделий, от ключа для замка, до деталей вакуумной установки или телескопа. Напаивать токарные резцы. Однако, температуры паяльной лампы для плавления латуни недостаточно и нужно применять либо электролизёр либо пропан с кислородом.

Оба эти варианта, при наличии подходящих горелок малой мощности, пригодны и для ремонта медных радиаторов автомобилей.

Флюсы для пайки

Флюсы для пайки.
В различных книгах приведено большое количество рецептов паяльных флюсов. Однако для большинства работ достаточно всего несколько рецептов.

Канифоль. Хорошо флюсует до 200 градусов медь и медные сплавы. Не коррозионно-активна, но лучше её ударять с готового спая. Растворяется спиртом, но не бензином.

Ортофосфорная кислота. Не образует, в отличие от соляной, легкорастворимых солей с железом и медью. Коррозионная активность низкая, но при пайке радиодеталей и облуживании плат проникает в зазоры, откуда её удалить очень трудно, пропитывает даже стеклотекстолит. Для радиомонтажа непригодна. Не сильно дымит в пламени горелки, пары не коррозируют и она очень подходит для пайки оловянно-свинцовыми припоями автомобильных радиаторов. При многократном флюсовании убирает даже грязь из зазоров. Если не допускать перегревов, позволяет паять оловянно-свинцовыми припоями нержавеющую сталь. Паяльником можно работать по железу. После работы надо смывать водой. Слегка пассивирует железо.

Флюсы на основе хлористого цинка и хлористого аммония. Более активны, чем фосфорная кислота, сильно испаряются и дымят при нагреве. От их паров ржавеет железо. После пайки нужно тщательно удалять промывкой в воде. Для ответственных деталей желательно спаи пассивировать слабым раствором фосфорной кислоты либо содовым раствором с добавкой какого-либо бихромата.

Расплавленные щёлочи типа едкого натра, калия, их сплавы пригодны для лужения железа, нержавейки и меди паяльником. Позволяют работать водородным и водородно-кислородным пламенем. Добавка в пламя углеводородов дезактивирует флюс, хотя листы можно нагревать с обратной стороны. При пайке радиаторов позволяет хорошо пролудить даже корродированные бачки, сильно загрязнённые органикой. Отмывать следует водой. Флюс сильно разрушает кожу рук. После отмывки флюса можно паять лужённые поверхности с фосфорной кислотой. Пары и брызги вредны для глаз, кожи, лёгких, для рук. Сильной коррозии железа не вызывают.

Бура. Применяется для обычных паек железа латунью или серебрянными припоями, для пайки меди и латуни медно-фосфорными припоями или серебром. Расплав вязкий, хромсодержащие стали и сплавы флюсует только после хорошей зачистки и быстрого нагрева. Добавка борфтористых и фтористых солей повышает активность, но при этом выделяются и более вредные для здоровья человека пары. Пайка твёрдосплавных пластин возможна при быстром нагреве. Особенно плохо флюсует хороший сплав Т15К6, для которого рекомендуют флюс Ф-100. Свойства буры несколько улучшаются добавкой десяти-двадцати процентов пентабората калия, который можно получить, сливая горячий насыщенный раствор 30-ти граммов борной кислоты и десятипроцентный раствор 5,6 или шести граммов едкого калия. (Едкие щёлочи часто содержат избыток воды, что затрудняет дозировку.) Пентаборат при охлаждении раствора выпадает в осадок. (Едкий калий растворять можно только в холодной воде! Работать в очках!)

Бура не корродирует железо и её часто не удаляют после пайки. От влаги она постепенно вспучивается и превращается в противный белый порошок. Удалить буру со спая можно лёгкой проковкой молотком. Лучше действует пятипроцентный раствор серной или фосфорной кислоты. Чтобы он не растворял железо, в травильный раствор можно добавлять муку, «сухой спирт», формалин, хлебные корки, даже пиво! После стравливания буры и окислов, детали нужно промыть в воде щёткой и пассивировать в щелочном растворе бихромата, промыть в воде и высушить гигроскопичной бумагой или чистой х-б тряпкой. Для здоровья человека бура, как и борная кислота, вредны и опасны. Ими травят тараканов. С большими количествами растворов буры работать надо в перчатках. Нужно избегать их попадания в организм, хранить в отдельной таре и не с пищевыми продуктами.

Борфтористый калий KBF4. Относительно легкоплавкая и трудно растворимая в воде соль. Расплав чистого борфторида быстро растекается по меди и латуни, обеспечивает отличное растекание серебренных припоев. Его можно применять самостоятельно, либо добавлять в буру. При нагреве выделяет вредный для здоровья трехфотристый бор, поэтому работать нужно под тягой. Остатки флюса легко смываются водой.

Ю. Н. Бондаренко.

Классификация припоев по температуре плавления

Ключевой характеристикой припоя является температура плавления. От этого параметра зависят многие характеристики: прочность соединения на разрыв, степень усадки, пористость, и пр.

Различают следующие виды припоев для пайки:

Температура плавления определяет сферу применения припоя.

Как выбрать припой для работы с электронными компонентами.

Пайка латуни и латунью

Как правило, особолегкоплавкие припои применяются при лужении дорожек печатных плат, фиксации конденсаторов и соединении других электронных компонентов. Данная категория припоев активно используется при изготовлении плавких предохранителей и всевозможных систем пожарной безопасности.

Широкое распространение получили особолегкоплавкие припои Вуда (60,5 С), Д’Арсенваля (79 С), Розе (94 С). Это сплавы с использованием висмута, свинца и олова. В припое Вуда предусмотрен еще и кадмий.

Какие еще существуют виды припоев для электроники.

Пайка латуни и латунью

Легкоплавкие припои для пайки, как и особолегкоплавкие, называют мягкими, что обусловлено невысокой прочностью таких припоев на растяжение. Предел прочности мягких припоев не превышает 16-100 (МПа).

Основу легкоплавких припоев составляют олово и свинец. Эта серия припоев маркируется ПОС (припой оловянно-свинцовый). Припой ПОС-61 содержит в своем составе 61% олова и 39% свинца. Температура плавления ПОС-61 составляет 183 С.

Если к прочности паяных соединений предъявляются какие-то повышенные требования, то принято использовать оловянно-свинцовый припой с добавлением сурьмы. Такие припои маркируются ПОССу. Припои данной серии чаще всего применяются при пайке оцинкованных или цинковых металлоизделий.

Если производится пайка каких-то чувствительных к высоким температурам компонентов (конденсаторы, транзисторы, пьезокерамика), то в состав ПОС вводится кадмий. Это позволяет заметно ускорить плавление припоя. Серия припоев для пайки с кадмием маркируется ПОСК.

Пайка латуни и латунью

Припои средней плавкости требуют для пайки нагрева в пределах 450-1100 С. Для этой категории припоев нужен специальный паяльник, способный греться до высокой температуры.

Для работы с некоторыми среднеплавкими припоями используется нагрев при помощи газовой горелки.

Припои для пайки среднеплавкой категории отличаются хорошей электропроводностью и улучшенными прочностными характеристиками. В основе среднеплавкого припоя могут находиться следующие металлы:

В роли среднеплавкого припоя на основе чистого металла обычно используют лишь медь и серебро. Остальные металлы применяются в составе со вспомогательными компонентами.

Серебряные припои активно используются при создании электроники, которая работает в вакуумной среде.

Для пайки металлоизделий на основе алюминия широко применяется припой из силумина, смеси алюминия и кремния. В составе алюминиевого припоя нередко находятся: медь, марганец, цинк и т.д.

Достаточно широкое распространение получили припои для пайки на основе меди и серебра. Среднеплавкие припои этого типа демонстрируют неплохие прочностные характеристики соединения, до 300 (МПа). Медно-серебряные припои легко соединяют разнородные металлы с различной толщиной стенок.

Как выбрать припой для пайки металлоизделий.

Пайка латуни и латунью

В роли высокоплавких припоев используются сплавы на основе никеля и железа.

Для работы с высокоплавкими припоями требуется специальное нагревательное оборудование. Чаще всего применяют аппарат для газовой резки.

Высокоплавкий припой обычно применяется в рамках газосварочных работ. Припои высокой плавкости позволяют создавать высоконадежные соединения тех металлов, которые плохо поддаются полуавтоматической или электродуговой сварке.

Пайка латуни и латунью

Припои для пайки тугоплавкого типа создаются на основе сплавов из молибдена и кремния, карбида титана и других аналогичных компонентов с высокой температурой плавления.

Тугоплавкий припой позволяет добиться от соединения высокого уровня прочности.

Что еще нужно знать про виды припоев.

Пайка латуни и латунью

Эпоха бессвинцовых припоев

Наличие свинца в составе особолегкоплавких, легкоплавких и среднеплавких припоев позволяет заметно повысить качество и надежность соединений, при условии не сильно высоких температур нагрева.

Основным недостатком свинца является негативное влияние на экологию и здоровье человека. Если в пределах одного-двух электронных устройств наличие свинца в припое не будет заметно, то в рамках массового производства свинец из припоя способен существенно влиять на окружающую среду.

По этой причине с начала XXI века электронная промышленность активно переходит на так называемые бессвинцовые припои для пайки.

Бессвинцовый припой не содержит в своем составе не только свинца, но и других вредных компонентов, таких как кадмий, ртуть и пр. Такие припои позволяют сделать электронику абсолютно безопасной для здоровья человека и экологичной для окружающей среды.

Основу бессвинцовых припоев для пайки составляют следующие сплавы:

Разумеется, в бочке меда бессвинцовых припоев не обошлось без ложки дегтя. При отсутствии свинца происходит заметное увеличение температуры плавления припоя. Сфера применения подобных припоев все же имеет некоторые ограничения при работе с чувствительными к температуре электронными компонентами.

Работы по совершенствованию бессвинцовых припоев продолжаются по сей день. Полноценной замены свинцово-оловянным припоям еще не найдено.

Чтобы улучшить эксплуатационные характеристики бессвинцовых припоев для пайки мастера практикуют использование флюсов. Под действием флюса экологически чистый припой обретает хорошую текучесть. Флюс улучшает диффузию расплава без заметного увеличения температуры нагрева.

На сегодняшний день разработаны более-менее качественные бессвинцовые припои для работы с электроникой. Есть среди бессвинцовых припоев и сплавы для качественной и экологичной пайки медного трубопровода.

Читайте также:  Пайка углеродистой и низколегированной стали
Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий