Пайка латуни и латунью

Почему обжимка проводов лучше пайки в автомобиле

Многие люди не понимают почему пайка проводов в автомобиле это плохо, а я лично ярый сторонник обжимки. В данном топике хочу наглядно показать разницу и последствия.

Пример случая с автомобилем Peugeot

Последнее время ко мне приехала, кажется, машина Peugeot, которая не заводилась. Выяснилось, что обрыв провода между ЭБУ двигателя и, кажется, реле насоса, не суть важно. Оказалось, что данный провод имеет три соединения на участке в 20 см, и соединения эти весьма показательны — тут присутствует обжимка, пайка и скрутка.

Состояние проводов

• Обжимка и скрутка — живее всех живых
• Пайка — позеленела и развалилась

Пример с AirPods

Инженер сделал проводную версию беспроводных наушников Apple Airpods. Энтузиаст добавил к ним разъем USB-C для зарядки аккумуляторов от любого блока питания, а не только от штатного кейса. Консультант по прототипированию аппаратного обеспечения, инженер и энтузиаст микроэлектронных проектов Кен Пиллонел в видеоролике подробно показал, как он добавил провода и разъем USB-C к набору AirPods, обойдя необходимость в чехле для зарядки.

Эксперты iFixit присвоили всем версиям AirPods и AirPods Pro нулевую оценку из десяти за ремонтопригодность. Эти гаджеты абсолютно не предназначены для обслуживания или ремонта, поскольку доступ к внутренним компонентам невозможен без повреждения устройства.

Заключение

Энтузиаст пояснил, что проект по добавлению проводов к AirPods призван повысить осведомленность пользователей об этих проблемах с ремонтопригодностью, побуждая потребителей больше думать о простой покупке пары проводных наушников, не требующих расходных материалов, а не о беспроводном предложении Apple.

Ранее Пиллонел заменил разъем Lightning в AirPods на USB-C, а также сделал iPhone X с полноценным рабочим портом USB-C вместо Lightning.

Инженер опубликовал на GitHub самую сложную часть проекта, касающуюся разработки гибкой печатной платы и преобразования основных компонентов зарядного порта iPhone X с Lightning на USB-C.

Опрос

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Какие у вас наушники?

• Есть и те и другие
• Были проводные, но потом перешли на беспроводные
• Были беспроводные, но не понравилось, вернулись к проводам

Проголосовали 409 пользователей. Воздержались 29 пользователей.

Материалы для пайки

Помимо канифоли и кислоты для пайки, нужен еще и припой.

Замена паяльного припоя и канифоли

Припой — это специальный металлический сплав, но его можно заменить, например, оловом.

Паяльную кислоту (слово паяльную я подчеркну), можно заменить лимонной кислотой или даже уксусной.

Если используете лимонную кислоту, то продается она в виде сухого порошка, добавляем воду и очень тщательно перемешиваем, а уксусная кислота — это жидкость по умолчанию.

Так же можно использовать таблетки аспирина, но нужен вот такой обычный аспирин, в таблетках, а не шипучий.

Вначале нужно растолочь таблетку (или несколько таблеток) аспирина до состояния порошка, затем добавить воду и перемешать; водный раствор аспирина готов и можно использовать.

Что касается канифоли, её можно заменить техническим жиром или даже пищевым. Ещё вариант — заменить натуральную сосновую канифоль смолой фруктовых деревьев.

Процесс пайки

Я паял без специальной паяльной кислоты и без канифоли скрутку проводов в неудобном месте.

Очистка проводов

Вначале очистил провода (концы проводов, чтобы быть точным) от изоляции.

Скрутка проводов

Перед скруткой (это точно не будет лишним) протер провода скруткой (провода должны быть из одного металла, в моем случае, это медь-медь, скручивать провода из разных металлов нельзя).

Плавка припоя

Далее обрабатываем скрутку проводов самопальным флюсом (см. выше), включаем паяльник, плавим олово и просто скрутку; на несколько секунд окунаем в олово.

Есть у меня специальный паяльник-тигель, который работает от сети 220 вольт, как и обычный паяльник; в нем я расплавил кусок олова. Если нет паяльника-тигеля, то можно и его сделать самостоятельно, нужен паяльник типа топор и наконечник для проводов.

Откручиваем болты крепления жала паяльника-топора, на место жала устанавливаем наконечник для проводов, олово плавится в том самом наконечнике.

Замена канифоли и паяльной кислоты

Канифоль и паяльную кислоту можно заменить, но если речь идет об ответственных участках, лучше этого не делать, так как качество пайки, её долговечность и надежность могут страдать. Качество страдает в первую очередь.

Чужое фото из интернета.

Сплав меди и цинка — это латунь. Он может содержать и другие элементы, такие как кремний, никель, марганец. Наличие в составе цинка, это обязательное условие для того, чтобы сплав назывался латунью, хотя мы будем рассматривать и чистую медь и другие медные сплавы.

Латунь плавится при температуре больше 900 градусов и, в расплавленном состоянии, особенно в присутствии флюсов, смачивает многие металлы. Наличие цинка сильно улучшает смачивание расплавленной латунью железа. Цинка в ней обычно менее 40%. При большем содержании цинка температура плавления снижается незначительно, но сплав становится серебристого цвета и хрупким, что делает его непригодным для изготовления деталей и малопригодным для применения в качестве припоя.

Пайка латуни

Паять латунные детали, ввиду их относительной легкоплавкости, можно мягкими оловянно-свинцовыми припоями, более тугоплавкими твёрдыми серебреными припоями а также, припоями, содержащими фосфор. Твёрдые припои хорошо смачивают обычную латунь при применении в качестве флюса буры, но их растекание резко возрастает при использовании в качестве флюса борфтористого калия.

Пайка мягкими 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 радио и электротехнических деталей

Радио и электротехнические пайки, если нет возможности гарантировано удалить флюс, следует паять исключительно с канифолью. Для пайки латуни сильно загрязнённых деталей можно применять едкий натр или калий, но этот флюс опасен для глаз, непригоден при наличии в пламени горелки углекислого газа. Для радиодеталей он непригоден!

Прочность соединения

Пайка твёрдыми припоями даёт более прочное, надёжное и относительно термостойкое соединение. Твёрдые припои для латуни и меди могут представлять собой более легкоплавкий вариант латуни, что делает пайку похожей на сварку.

Использование горелки

С помощью горелки можно наращивать изношенные медные или латунные детали. Как флюс применяется та же бура, но в неё выгодно добавлять процентов десять пентабората калия. Это снижает температуру плавления флюса, делает его более жидким и уменьшает видимое свечение факела горелки.

Защита глаз

При пайке латуни необходимо использовать стеклянные очки для защиты глаз от возможных брызг металла и ультрафиолетового излучения, которое вредно для зрения.

### Пайка медных сплавов и латуней

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-свинцоых, 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.

### Универсальность латуней

Латуни могут быть использованы как твёрдый припой для чистой меди и сталей, сплавов железа и никеля. Обычно для пайки железа достаточно иметь сплав меди типа золота алхимиков, состоящий из двух частей меди и одной части цинка. Его можно получить прямым сплавлением компонентов подходящей горелкой в выемке кирпича, добавляя к горячей меди цинк и буру.

### Избегаем примесей

Вредными в припое следует признать примеси свинца, висмута и других нерастворимых в твёрдой меди легкоплавких металлов, которые делают металл хрупким при повышенной температуре (красноломкость). Поэтому 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 сам припой, но охрупчивает границу его с железом за счёт образования силицида железа.

### Рекомендации по пайке на практике

Для пайки с использованием латуни можно использовать случайные куски латуни, ненужные латунные детали, стружку. Нужно проверить совместимость такого припоя с железом, спаивая два гвоздя и проверяя смачивание припоем, а после остывания проверить хрупкость самого спая и припоя.

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 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.

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. Понятно, что перегрев припоя оловянно-свинцового припоя таким пламенем нежелателен, приходиться добавлять в гремучий газ пары бензина, и «растушёвывать» зону нагрева. Испарение свинца опасно для работающего и нужно паять на открытом воздухе или под тягой.

Для пайки железа латунью с бурой чистое водородно-кислородное пламя слишком окислительное и горячее. Гремучий газ нужно обогащать парами бензина, либо добавлять тот же пропан. Горелка должна иметь достаточную мощность для быстрого нагрева деталей, что резко уменьшает их окисление.

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.