- 2. Свойства припоев
- Если предстоит паять провода и электронные компоненты
- Оловянно свинцовый припой
- Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником
- Преимущественные области применения мягких и полутвердых припоев:
- Припои и флюсы для пайки » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы
- Разделение по химическому составу
- Флюс – особенности и назначение
2. Свойства припоев
Твердая пайка
осуществляется электроконтактным способом, графитовыми или медными электродами либо с помощью дуговой сварки. Мелкие детали паяют с помощью автогена. При электроконтактном способе припой укладывается заранее между соединяемыми деталями или вносится в соединение в процессе пайки, сварка осуществляется без присадки металла путем сплавления концов соединяемых деталей.
Для электроконтактной пайки серебряными припоями
в качестве флюса обычно служит бура. Пайка самофлюсующимися припоями, в состав которых входит фосфор, и сварка в защитной атмосфере осуществляются без применения флюса.
Припои с содержанием фосфора для пайки сталей и чугуна и соединений, подвергающихся ударам и вибрациям, из-за хрупкости паяного шва применять нельзя. Классификация и химический состав мягких и полутвердых припоев приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1Классификация и химический состав мягких и полутвердых припоев
| Припой | Химический состав, % | |||||||
| Вид | Марка | Олово | Сурьма | Кадмий | Медь | Свинец | Серебро | Индий |
| Олово | О2 | 99,9 | – | – | – | – | – | – |
| Бессурьмянистые | ПОС61 | 60–62 | – | – | – | Остальное | – | – |
| ПОС40 | 39–41 | – | – | – | – | – | ||
| ПОС10 | 9–10 | – | – | – | – | – | ||
| ПОС61М | 60–62 | – | – | 1,5–2,0 | – | – | ||
| ПОСК50-18 | 49–51 | – | 17–19 | – | – | – | ||
| Малосурьмянистые | ПОССу61-0,5 | 60–62 | 0,2–0,5 | – | – | Остальное | – | – |
| ПОССу40-0,5 | 39–41 | – | – | – | – | |||
| ПОССу30-0,5 | 29–31 | – | – | – | – | |||
| ПОССу18-0,5 | 17–18 | – | – | – | – | |||
| Сурьмянистые | ПОССу95-5 | 94–96 | 4–5 | – | – | Остальное | – | – |
| Серебряные | ПСрО10-90 | Остальное | – | – | – | – | 10±0,5 | – |
| ПСрОСу8 (ВПр-6) | – | – | – | – | – | 8±0,5 | – | |
| ПСрМО5 (ВПр-9) | – | – | – | 2±0,5 | – | 5±0,5 | – | |
| ПСрОС3,5-95 | – | – | – | – | 3,5±0,4 | – | ||
| ПСрОС3-58 | 57,8±1,0 | – | – | – | – | 3±0,4 | – | |
| ПСр3 | – | 3±0,3 | – | |||||
| ПСр3Кд | – | – | 95–97 | – | – | 3,0–4,0 | – | |
| ПСрО3-97 | Остальное | – | – | – | – | 3±0,3 | – | |
| ПСр2,5 | 5,0–6,0 | – | – | – | 91–93 | 2,2–2,7 | – | |
| ПСр2,5С | – | – | – | – | – | 2,5±0,2 | – | |
| ПСр2 | 30±1 | 2±0,2 | – | |||||
| ПСрОС2-58 | 58,8±1,0 | – | – | – | – | 2±0,3 | – | |
| ПСр1,5 | 15±1 | – | – | – | – | 1,5±0,3 | – | |
| ПСр1 | 35±1 | – | – | – | – | 1±0,2 | – | |
| Индиевые | ПОСИ30 | 42 | – | – | – | 28 | – | 3 |
| ПСр3И | – | – | – | – | – | 3 | 97 | |
Физико-механические свойства мягких и полутвердых припоев приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2Физико-механические свойства мягких и полутвердых припоев
| Марка припоя | температура плавления, °с | ориентировочная температура пайки, °с | плотность, кг/м³ | удельное электрическое сопротивление, мком·м | предел механической прочности при растяжении, Мпа | |
| солидус | ликвидус | |||||
| О2 | 232 | 232 | 280 | 7310 | – | 25 |
| ПОС61 | 183 | 190 | 240 | 8500 | 0,139 | 43 |
| ПОС40 | 183 | 238 | 290 | 9300 | 0,159 | 38 |
| ПОС10 | 268 | 299 | 350 | 10800 | 0,200 | 32 |
| ПОС61М | 268 | 192 | 240 | 8500 | 0,143 | 45 |
| ПОСК50-18 | 142 | 145 | 185 | 8800 | 0,133 | 40 |
| ПОССу61-0,5 | 183 | 189 | 240 | 8500 | 0,140 | 45 |
| ПОССу50-0,5 | 183 | 216 | – | 8900 | 0,149 | – |
| ПОССу40-0,5 | 183 | 235 | 285 | 9300 | 0,169 | 40 |
| ПОССу35-0,5 | 183 | 245 | – | 9500 | 0,172 | – |
| ПОССу30-0,5 | 183 | 265 | 306 | 9700 | 0,179 | 36 |
| ПОССу25-0,5 | 183 | 266 | – | 10000 | 0,182 | – |
| ПОССу18-0,5 | 183 | 277 | 325 | 10200 | 0,198 | 36 |
| ПОССу95-5 | 234 | 240 | 290 | 7300 | 0,145 | 40 |
| ПОССу40-2 | 185 | 229 | – | 9200 | 0,172 | – |
| ПОССу33-2 | 185 | 243 | – | 9400 | 0,179 | – |
| ПОССу30-2 | 185 | 250 | – | 9600 | 0,182 | – |
| ПОССу25-2 | 185 | 260 | – | 9800 | 0,183 | – |
| ПОССу18-2 | 188 | 270 | – | 10100 | 0,206 | – |
| ПОССу15-2 | 184 | 275 | – | 10300 | 0,208 | – |
| ПОССу10-2 | 268 | 285 | – | 10700 | 0,208 | – |
| ПОССу8-3 | 240 | 290 | – | 10500 | 0,207 | – |
| ПОССу5-1 | 275 | 308 | – | 11200 | 0,200 | – |
| ПОССу4-6 | 244 | 270 | – | 10700 | 0,208 | – |
| ПСрО10-90 | – | 280 | – | 7600 | 12,9 | – |
| ПСрОСу8 (ВПр-6) | – | 250 | – | 7400 | 19,7 | – |
| ПСрМО5 (ВПр-9) | – | 240 | – | 7400 | 16,3 | – |
| ПСрОС3,5-95 | – | 224 | – | 7400 | 12,3 | – |
| ПСрОС3-58 | – | 190 | – | 8600 | 14,5 | – |
| ПСр3 | – | 315 | – | 11400 | 20,4 | – |
| ПСр3Кд | 300 | 325 | 360 | 8700 | 8,0 | 54 |
| ПСр2,5 | 295 | 305 | 355 | 11000 | 21,4 | – |
| ПСр2,5С | – | 306 | – | 11300 | 20,7 | – |
| ПСр2 | – | 238 | – | 9500 | 16,7 | – |
| ПСрОС2-58 | – | 183 | – | 8500 | 14,1 | – |
| ПСр1,5 | – | 280 | – | 10400 | 19,1 | – |
| ПСр1 | – | 235 | – | 9400 | 26,0 | – |
| ПОСИ30 | 117 | 200 | 250 | 8420 | – | – |
| ПСр3И | 141 | 141 | 190 | 7360 | – | – |
Если предстоит паять провода и электронные компоненты
Здесь наиболее универсальное решение – припой ПОС, который состоит из олова со свинцом. Мастера его иногда называют просто «олово» или «припой олово».
Существует несколько разновидностей ПОС. Они отличаются процентным соотношением олова и свинца и максимальной температурой нагрева (см. таблицу). А вот минимальная температура нагрева, при которой начинается плавление, у них одинаковая – 183 °С.
| Тип припоя | Макс. температура нагрева, °С |
| ПОС-15 | 280 |
| ПОС-25 | 260 |
| ПОС-33 | 247 |
| ПОС-40 | 238 |
| ПОС-61 | 183 |
| ПОС-90 | 220 |
Стоит отметить, что наиболее универсальным считается припой ПОС-61. Он предназначен для работы с токоведущими частями из латуни, меди и бронзы. Рекомендуем использовать именно его, если для спаиваемых металлов не нужна более высокая температура нагрева.
Какие еще варианты припоя могут применяться?
- ПОССу – в состав добавлена сурьма, что позволяет паять оцинкованные и цинковые детали.
- ПОСК – в состав добавлен кадмий, что позволяет паять чувствительные к перегреву детали.
- Бессвинцовые припои – благодаря отсутствию токсичного свинца безопасны с экологической точки зрения. Необходимы для пайки деталей в бытовых приборах, при ремонте посуды (именно поэтому иногда можно увидеть название «пищевой припой»).
Обратите внимание! Новички в качестве припоя часто используют сплав Розе – он легко плавится, работать с ним просто и удобно. Однако важно понимать: таким же легкоплавким становится и получившееся соединение. Если деталь в дальнейшем нагреется, все может развалиться.
Оловянно свинцовый припой
Опасность для здоровья: свинцовый припой содержит свинец. При попадании в организм свинец накапливается в жировых тканях организма, включая миелиновую оболочку, окружающую нервные волокна мозга. Это может привести к повреждению мозга, особенно у младенцев и маленьких детей.
В основном это проблема литья свинца, когда свинец нагревается почти до точки кипения. Температуры, используемые при пайке, намного ниже. Основной риск воздействия свинца связан со свинцом, который стирается с припоя на пальцы. Пожалуйста, убедитесь, что вы не едите и не пьете во время пайки. Тщательно мойте руки, когда закончите пайку.
Для электронной пайки обычно используются три сплава на основе свинца:
60/40 (Sn / Pb). Основным преимуществом припоя 60/40 является стоимость, поэтому большинство старого оборудования было собрано с использованием этого типа припоя. Основным недостатком этого сплава является то, что он имеет пластическую область 5 ºC.
Припой 60/40 становится пластичным (податливым, но не совсем расплавленным) при 183 ºC и плавится при 188 ºC. Припой проходит через ту же пластиковую область, что и остывает, и, если соединение нарушается или перемещается при переходе припоя через пластичную область, образуется холодное паяное соединение.
Это может сделать ручную пайку разочаровывающим опытом, особенно для начинающих. Пока паяное соединение остается неподвижным до тех пор, пока припой полностью не затвердеет, пластичная область не имеет практических последствий для паяных соединений.
63/37 (Sn / Pb). Припой 63/37 — это эвтектический сплав, что означает, что он напрямую переходит из твердого состояния в жидкое без пластичности. Припой 63/37 плавится при 183 ºC. Этот тип припоя немного дороже, чем 60/40, но отсутствие пластичной области делает его более удобным для работы и более удобным для начинающих.
62/36/2 (Sn / Pb / Ag). 62/36/2 «серебряный» припой набирает популярность в аудиокружках — возможно потому, что он дороже и содержит серебро. Для пайки на медных проводах и платах нет никаких доказательств того, что «серебряный» припой должен превосходить обычный припой 60/40 или 63/37.
Однако, если вы проводите пайку к серебряной проволоке, включая некоторые слюдяные колпачки и радиочастотные кабели серебро-на-стали, вы можете использовать «серебряный» припой. Это потому, что обычный припой Sn / Pb со временем растворяет серебро. Припой 62/36/2 предотвращает это.
С точки зрения проводимости, три типа находятся в пределах нескольких процентов друг от друга. Прочность на растяжение припоя 62/36/2 примерно в два раза выше, чем 60/40, но зависит это от механически более прочных паяных соединений и от геометрии соединения.
Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником
| Наименование флюса | Состав % от общего объема | Область применения флюса | Способ приготовления флюса | Удаление остатков флюса |
| Канифольные не активные флюсы | ||||
| Канифоль светлая | Канифоль светлая — 100 | Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями | Готов к использованию | Спиртом или ацетоном, кистью |
| Спирто-канифольный | Канифоль — 20 Спирт — 80 | Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах | Растворить в этиловом спирте порошок канифоли | |
| Глицерино-канифольный | Канифоль — 6 Глицерин -14 Спирт — 80 | Герметичная пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах | Растворить в этиловом спирте порошок канифоли, затем добавить глицерин | |
| Канифольные активные флюсы | ||||
| Канифольный хлористо-цинковый | Канифоль — 24 Хлористый цинк — 1 Спирт — 75 | Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка | Ацетоном, кистью |
| Канифольный хлористо-цинковый (флюс паста) | Канифоль — 16 Хлористый цинк — 4 Вазелин — 80 | Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином | |
| Кислотные активные флюсы. | ||||
| Хлористо-цинковый | Хлористый цинк — 25 Соляная кислота — 1 Вода — 75 | Пайка деталей из чёрных и цветных металлов | Кислоту медленно вливают в посуду до ¾ ее высоты с кусочками цинка, когда перестанут выделения пузырьки водорода, флюс готов | Промывка водой или раствором питьевой соды в воде, кистью |
| Канифоль — 16 Хлористый цинк — 4 Вазелин — 80 | Флюс паста. Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином | ||
| Канифоль — 24 Хлористый цинк — 1 Спирт — 75 | Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка | ||
| ФИМ | Ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 16 Спирит этиловый — 1,6 Вода — остальное | Пайка меди, серебра, константана, платины, нержавеющей стали, черных и других металлов | Кислоту медленно вливают в посуду и затем добавляют спирт | Промывка водой, кистью |
Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти.
Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем. Перед наполнением флюсом обязательно нужно тщательно вымыть бутылочку и кисточку от лака. Если лак сильно застыл, то налить ацетона и оставить. Через время лак растворится.
В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте.
В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные и стальные поверхности. На основе аспирина легко готовится и жидкий флюс для пайки паяльником, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.
Преимущественные области применения мягких и полутвердых припоев:
— лужение и пайка коллекторов, якорных секций и обмоток электрических машин с изоляцией класса H, лужение ответственных неподвижных контактов, в том числе содержащих цинк;
ПОС90
— лужение и пайка внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры;
ПОС61
— лужение и пайка электрои радиоаппаратуры, печатных плат, точных приборов с высокогерметичными швами, где недопустим перегрев;
ПОС40
— лужение и пайка электроаппаратуры, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами;
ПОС10
— лужение и пайка контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов, реле;
ПОСК50-18
— пайка деталей из меди и ее сплавов, чувствительных к перегреву, в том числе пайка алюминия, плакированного медью. Пайка керамики, стекла и пластиков, металлизированных оловом, серебром, никелем;
ПОС61М
— пайка пищевой посуды, медицинской аппаратуры, электрои радиоаппаратуры, печатных плат, деталей, чувствительных к перегреву;
ПОССу61-0,5
— лужение и пайка электроаппаратуры, пайка печатных плат, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к температуре;
ПОССу50-0,5
— лужение и пайка авиационных радиаторов;
ПОССу40-0,5
— лужение и пайка жести, обмоток электрических машин, для пайки монтажных элементов моточных и кабельных изделий;
ПОССу35-0,5
— лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек;
ПОССу30-0,5
–лужение и пайка листового цинка, углеродистых и нержавеющих сталей. Лужение и пайка проводов, кабелей, бандажей, радиаторов, различных деталей аппаратуры и приборов, работающих при температуре до 160 °С;
ПОССу25-0,5
— лужение и пайка радиаторов;
ПОССу18-0,5
— лужение и пайка трубок теплообменников, электроламп;
ПОССу95-5
;ПСр3Кд— горячее лужение и пайка коллекторов, якорных секций, бандажей и токоведущих соединений электрических машин нагревостойкого исполнения и с повышенными частотами вращения. Пайка трубопроводов и различных деталей электрооборудования.
ПОССу40-2
— припой широкого назначения;
ПОССу30-2
— лужение и пайка в холодильном аппаратостроении, электроламповом производстве;
ПОССу18-2, ПОССу15-2, ПОССу10-2
— пайка в автомобилестроении;
ПОССу8-3
— лужение и пайка в электроламповом производстве;
ПОССу5-1
— лужение и пайка деталей, работающих при повышенных температурах;
ПОССу4-6
— пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатанными и клепанными швами из латуни и меди;
ПОССу4
—4— лужение и пайка в автомобилестроении;
ПОСК2-18
— лужение и пайка металлизированных керамических деталей;
ПОСИ30
;ПСр3И— пайка меди и ее сплавов и других металлов, неметаллических материалов и стекла с металлическими покрытиями. Пайка деталей радиоэлектронной аппаратуры. Обладает высокой жидкотекучестью и обеспечивает хорошее сцепление спаиваемых поверхностей.
Параметры мягких припоев с низкой температурой плавления приведены в табл. 3.3.
Таблица 3.3Мягкие припои (сплавы) с низкой температурой плавления
| сплав | химический состав, % | температура плавления, °с | ||||||
| олово | свинец | кадмий | висмут | серебро | индий | солидус | ликвидус | |
| Вуда | 12–13 | 24,5–25,6 | 12–13 | 49–51 | – | – | 66 | 70 |
| Розе | 24,5–25,5 | 24,5–25,6 | – | 49–51 | – | – | 90 | 92 |
| Д’Арсе | 9,6 | 45,1 | – | 45,3 | – | – | – | 79 |
| Липовица с индием | 11,8 | 22,2 | 8,5 | 42 | – | 15,5 | – | 48 |
Примечание. Применяются в радиосхемах с полупроводниковыми приборами и в схемах, где припой используется в качестве температурного предохранителя.
Химический состав и физико-механические свойства твердых серебряных и медно-фосфорных припоев приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4Химический состав и физико-механические свойства твердых серебряных и медно-фосфорных припоев
| Марка припоя | химический состав, % | плотность, кг/м3 | температура кристаллизации,°с | предел прочности при растяжении, Мпа | ||||
| серебро | Медь | цинк | фосфор | начало | конец | |||
| ПСр72 | 72±0,5 | 28±0,5 | – | – | 9900 | 779 | 779 | – |
| ПСр50 | 50±0,5 | 50±0,5 | – | – | 9300 | 850 | 779 | – |
| ПСр45 | 45±0,5 | 30±0,5 | 25 1 –1,5 | – | 9100 | 725 | 660 | 300 |
| ПСр25 | 25±0,3 | 40±1 | 35±2,5 | – | 8700 | 775 | 745 | 280 |
| ПСр71 | 71±0,5 | 28±0,7 | – | 1 ±0,2 | 9800 | 795 | 750 | – |
| ПСр25ф | 25±0,5 | 70±1 | – | 5±0,5 | 8500 | 710 | 650 | – |
| ПСр15 | 15±0,5 | 80,2±1 | – | 4,8 0,2/–0,3 | 8300 | 810 | 635 | – |
| ПМФ7 (МФЗ) | – | Остальное | – | 7–8,5 | – | 860 | 710 | – |
Параметры медно-цинковых и медно-никелевых твердых припоев приведены в табл. 3.5.
Таблица 3.5Медно-цинковые и медно-никелевые твердые припои
| Марка припоя | химический состав, % | физические свойства | |||||||||
| Медь | никель | железо | кремний | Бор | цинк | олово | температура кристаллизации, °с | плотность, кг/м3 | предел прочности при растяжении, Мпа | ||
| солидус | ликвидус | ||||||||||
| Л63 | 62–65 | – | – | – | – | Остальное | – | 900 | 905 | 8500 | 310 |
| ЛОК59-0,1-0,3 | 60,5– 63,5 | – | – | 0,2–0,4 | – | Остальное | 0,7–1,1 | 890 | 905 | 8200 | – |
| ПЖЛ500 | Остальное | 27–30 | 41,5 | 1,5–2 | 0,2 | – | – | 1080 | 1120 | 8630 | 600 |
Параметры серебряных припоев с пониженной температурой плавления приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6Серебряные припои с пониженной температурой плавления
| Марка припоя | химический состав, % | плотность, кг/м3 | температура кристаллизации, °с | ||||||
| серебро | Медь | цинк | кадмий | олово | никель | начало | конец | ||
| ПСр50Кд | 50±0,5 | 16±1 | 16±2 | 18±1 | – | – | 9300 | 650 | 635 |
| ПСр40 | 40±1 | 16,7 0,7/–0,4 | 17 0,8/–0,4 | 26 0,5/ –1 | – | 0,3±0,2 | 8400 | 605 | 595 |
| ПСр62 | 62±0,5 | 28±1 | – | – | 10±1,5 | – | 9700 | 700 | 660 |
Преимущественные области применения твердых припоев приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7Преимущественные области применения твердых припоев
| Марка припоя | область применения |
| ПСр72; ПСр50 | Пайка металлокерамических контактов и различных ответственных токоведущих соединений, подвергающихся изгибающим и ударным нагрузкам |
| ПСр45 | Пайка меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей. Пайка короткозамкнутых обмоток роторов и демпферных обмоток высоконагруженных электрических машин. Припой обеспечивает высокую плотность и прочность паяных швов |
| ПСр25 | Пайка меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей, заменяет припой ПСр45 при выполнении менее ответственных соединений |
| ПСр71 | Пайка деталей аналогично припою ПСр72, но где требуется большая жидкотекучесть |
| ПСр25ф; ПСр15; ПМФ7 | Пайка меди и ее сплавов, в том числе различных токоведущих частей машин и аппаратов, не испытывающих ударных и изгибающих нагрузок |
| Л63; ЛОК59-0,1-0,3 | Пайка меди и чугуна. Паяные соединения обладают высокой прочностью и хорошо работают в условиях ударных и изгибающих нагрузок |
| ПЖЛ500 | Пайка соединений, работающих при температурах до 600 °С |
Параметры медно-фосфорных припоев приведены в табл. 3.8.
Таблица 3.8Медно-фосфорные припои
| Марка припоя | химический состав, % | температура плавления, °с | |
| Медь | фосфор | ||
| ПФМ-1 | 90,0–91,5 | 8,5–10 | 725–850 |
| ПФМ-2 | 92,5 | 7,5 | 710–715 |
| ПФМ-3 | 91,5–93,0 | 7,0–8,5 | 725–860 |
| ПМФ7 (МФ3) | Остальное | 7,0–8,5 | 710–860 |
Примечание. Для медно-фосфорных и серебряных припоев в качестве флюса применяют буру в виде порошка или в смеси с поваренной солью.
Параметры припоев для пайки алюминия приведены в табл. 3.9, 3.10.
Таблица 3.9Химический состав и физические свойства припоев для пайки алюминия
| Марка припоя | химический состав, % | температура плавления, °с | предел механической прочности при растяжении, Мпа | |||||
| алюминий | Медь | олово | цинк | кадмий | кремний | |||
| Кадмиевый | – | – | 36 | 40 | 24 | – | – | 85 |
| АВИА-1 | – | – | 55 | 25 | 20 | – | 20 | – |
| АВИА-2 | 15 | – | 40 | 25 | 20 | – | 250 | – |
| ВПТ-4 | 55 | – | – | 40 | – | 5 | 410 | – |
| 34-А | 66 | 28 | – | – | – | 6 | 545 | 180 |
| 35-А | 72 | 2,1 | – | – | – | 7 | 540 | 140 |
| А | – | 2,0–1,5 | 40 | 58,5 | – | – | 425 | 80 |
| В | 12 | 8 | 80 | – | – | 410 | 185 | |
| ЦО-12 | – | – | 12 | 88 | – | – | 500–550 | – |
| ЦА-15 | 15 | – | – | 85 | – | – | 550–600 | – |
Таблица 3.10Другие припои для пайки алюминия
| Марка припоя | химический состав, % | температура полного расплавления, °с | температура пайки, °с | плотность, кг/м3 | ||||
| олово о1 | цинк | кадмий | алюминий а7 | Медь М0 | ||||
| П250А | 79–81 | 19–21 | – | – | 0,15 | 250 | 300 | 7300 |
| П300А | – | 50–61 | 39–41 | – | 0,045 | 310 | 360 | 7730 |
| П300Б | – | 80 | – | 8 | 0,5 | 410 | 700–750 | – |
Преимущественные области применения припоев для пайки алюминия П250А, П300А и П300Б приведены в табл. 3.11.
Таблица 3.11Преимущественные области применения припоев для пайки алюминия
| Марка припоя | область применения |
| П250А | Лужение концов алюминиевых проводов, а также пайка погружением алюминиевых проводов с алюминиевыми и медными наконечниками |
| П300А | То же, пайка соединений с повышенной коррозионной стойкостью |
| П300Б | Пайка заливкой алюминиевых проводов с алюминиевыми и медными деталями |
Припои и флюсы для пайки » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы
Припой — это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой. Ранее припои обозначали тремя буквами — ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показывающее содержимое олова в процентах, например ПОС-40, ПОС-60.
Лучший припой — чистое олово. Однако оно дорогое и используется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще применяют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180 — 200 °С.
Выбор припоя для пайки
Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов: от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, от температурных ограничений, от размера деталей, от требуемой механической прочности, от коррозийной стойкости и др.
Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.
В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм2/м, а свинца — 0,21 Ом х мм2/м).
Разновидности припоев.
Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и сверхлегкоплавкие. Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не используют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления свыше 500 °С, создающие очень высокую механическую прочность соединения (сопротивление разрыву до 50 кг/мм2). Недостатком их является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокой, интенсивный нагрев может привести к нежелательным последствиям: можно, например, «отпустить» стальную деталь.
Недостатком твердых припоев является то, что они требуют высокой температуры нагрева, и хотя прочность такой пайки весьма высока, интенсивный нагрев может привести к весьма нежелательным последствиям: можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя (например, транзистор или микросхему), можно «отпустить», например, стальную деталь (пружину).
Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400 °С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление разрыву до 7 кг/мм2). При радиотехнических монтажных работах применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой ПОС-61 , который содержит 61% свинца, 38 % олова и 1% различных присадок.
Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят висмут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из них температура плавления менее 100 °С. Механическая прочность соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят применение при ремонте печатного монтажа. Используются они также для пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомендуется паять припоем с температурой плавления, не превышающей 150 °С.
Для пайки транзисторов можно применять так называемый сплав Вуда с температурой плавления 75 °С, в состав которого входят: олово — 13%, свинец — 27%, висмут — 50%, кадмий — 10%. Сплав Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в аптеке. Пайка ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса используется канифоль.
Форма радиолюбительских припоев
В прошлом веке порекомендовали оловянный прут сечением 10 мм. Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5—2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки.
Продается такой припой в мотках — на радиорынках, в колбах — в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год). Рекомендуется приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку — удобнее паять.
При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутков диаметром 2 — 2,5 мм. Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.
Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия: поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов, деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.
Самостоятельное приготовление припоя
Для самостоятельного приготовления припоя компоненты состава (олово и свинец) отвешивают на весах, расплавляют смесь в металлическом тигле над газовой горелкой и, перемешав расплав стержнем из стали, стальной пластинкой снимают пленку шлака с поверхности расплава. Затем осторожно разливают расплав в формы — желоба из жести, дюралюминия или гипса.
Плавку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помещении, надев защитные очки, перчатки и фартук из грубой ткани.
Флюсы для пайки
Для чего при пайке нужен флюс? Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повышается. При этом скорость окисления металлических поверхностей возрастает. В итоге припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому необходимо использовать вспомогательные вещества, флюсы.
Что такое флюс? Флюс — это вспомогательный материал, который призван во время пайки удалять оксидную пленку с деталей, подвергаемых пайке, и обеспечивать хорошее смачивание поверхности детали жидким припоем. Без флюса припой может не прикрепиться к поверхности металла. Назначение флюсов: надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.
Действие флюса зависит от его состава, имеемые флюсы: или растворяют окисные пленки на поверхности металла (а иногда и сам металл), или предохраняют металл от окисления при нагреве. Таким образом, флюс образует защитную пленку над местом пайки.
Флюс уже содержится в современном припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла. Флюсом покрывают поверхности уже залуженных металлов также и перед их соединением (собственно пайкой). При этом флюс является ПАВ, то есть Поверхностно Активным Веществом. После соприкосновения деталей избыток флюса между ними вылезает наружу и все время испаряется потому, что температура его испарения ниже, чем у припоя.
Флюсы бывают разные. Например, для ремонта металлической посуды пользуются «паяльной кислотой» — раствором цинка в соляной кислоте. Паять радиоконструкции с таким флюсом нельзя — со временем он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в которых нет кислоты, например, канифоль.
Требования к радиолюбительским флюсам
Выбор флюса — важный вопрос. Раньше использовалась только канифоль, другого флюса не было. Чем плоха канифоль — канифоль, спиртовой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов. Первый недостаток — при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. Второй недостаток — очистка платы после пайки с канифолью является большой проблемой. Смыть остатки можно только спиртом или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то острым).
Остатки флюса на плате не только некрасиво с эстетической точки зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводников возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных гальваническими процессами на загрязненной поверхности. Каков же выход — на современном рынке материалов можно найти широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не разрушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки. Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно для использования.
Независимо от того, какой флюс используется, готовую пайку нужно обязательно протирать тряпочкой, смоченной в спирте-ректификате или ацетоне, а также прочищать жесткой щеточкой или кисточкой, смоченной растворителем, для удаления остатков флюса и грязи. В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно пользоваться ее заменителями:
— канифольным лаком, имеющимся в продаже в хозяйственных магазинах. Его можно применять как жидкий флюс взамен раствора канифоли в спирте. Этот же лак можно использовать и для антикоррозийного покрытия металлов.
— живицей — смолой сосны или ели — доступным материалом, особенно любителям, живущим в сельской местности. Такой флюс можно приготовить самому. Набранную в лесу с деревьев смолу нужно растопить в жестяной банке на слабом огне (на сильном огне смола может воспламениться). Расплавленную массу разлить в спичечные коробки.
— таблеткой аспирина, имеющейся в любой домашней аптечке. Недостаток этого флюса — неприятный запах дыма, выделяющийся при плавлении аспирина.
Разделение по химическому составу
По химическому составу современные, практичные припои распределяются на мягкие легкоплавкие и твердые тугоплавкие.
В первую категорию входят следующие позиции:
- свинцовые – содержат только свинец в чистом виде и расплавляются при температуре от 180 до 230 °C;
- оловянные – состоят из олова и плавятся при 220 °C, создают прочный и пластичный шов;
- свинцово-оловянные – могут содержать от 15 до 90% олова. Температура расплавления таких элементов составляет 183-280 °C;
- оловянно-медные – на 97% состоят из высококачественного олова и на 3% из меди. Относятся к самым популярным и продаются по разумной цене. Образуют прочное соединение с хорошей устойчивостью к коррозии;
- медные с серебром – на 95% состоят из меди и на 5% из серебра. Отличаются высокими прочностными характеристиками и обеспечивают надежное сцепление между фрагментами.
Применяются мягкие легкоплавкие компоненты для объединения в единый комплекс труб диаметром от 6 до 108 мм. В стыковой области образуют аккуратный шов шириной от 7 до 50 мм.
Мягкие низкотемпературные припои актуальны для организации отопительных сетей, индивидуальных и централизованных водопроводных магистралей.
Для газовых коммуникаций такой вариант категорически не подходит
Свинец считается вредным для здоровья человека элементом.
Использование свинцовосодержащих припоев категорически запрещается в сетях, подающих воду в многоквартирные или частные дома, на предприятия или в общественные учреждения. На другие типы коммуникаций этот запрет не распространяется.
Для высокотемпературной обработки подходят твердые тугоплавкие материалы:
- медь в сочетании с серебром и цинком – содержит меди 30%, серебра — 44% и цинка — 26%. Область сцепления отличается хорошей прочностью, сохраняет пластичность, эффективно противостоит коррозии и демонстрирует повышенную теплопроводность;
- медь с фосфором – сплав из 94% меди и 6% фосфора. В процессе пайки не нуждается в применении флюса. Делает крепкое и надежное соединение, но частично теряет эластичность при низких температурах окружающей среды;
- серебро – во время пайки требует обязательного использования флюса. Создает крепкий, надежный шов с хорошей пластичностью и высокой коррозийной устойчивостью. Стоит значительно дороже аналогов из простых металлов и широкого распространения не имеет. Применяется там, где есть экономическая целесообразность и предъявляются повышенные требования к качеству трубного соединения.
При помощи тугоплавких припоев монтируют комплексы из труб диаметром от 12 до 159 мм, включая газовые коммуникационные сети, отопительные трассы и водопроводные магистрали диаметром от 28 мм.
Чтобы медь не потеряла своих прочностных характеристик в процессе пайки, не следует опускать деталь со свежим швом в воду или подвергать ее искусственному обдуву ради охлаждения.
Надежное, прочное и долговечное соединение обеспечит металл, остывший естественным путем
Использование классических медно-фосфорных или любых других элементов допускается при создании соединений внахлест.
Такой вариант сцепления обеспечивает максимальную прочность конструкции и увеличивает период работы трубопровода.
Мягкие припои для удобства пользования обычно изготовляются в форме катушек. Твердые элементы поставляются в виде проволок разной длины.
Для усиления целостности и повышения прочностных характеристик шва, нахлест должен составлять не менее 5 мм. В процессе обработки нужно оставить микроскопический зазор, чтобы припой втянулся внутрь равномерно, заполнил пустоты и образовал надежную герметичную латку
Флюс – особенности и назначение
Флюс – это специфический технический материал для пайки медных труб. Оберегает поверхность деталей от окисления и шлаков. Препятствует контакту спаянного шва с кислородом. Повышает общее качество соединения и придает ему хорошую прочность и оптимальную пластичность.
В помещении, где производится запаивание медных труб, нужно организовать качественную вентиляцию. Горючие и легковоспламеняющиеся вещества лучше заранее убрать, чтоб случайная искра не спровоцировала пожар или любой другой опасный для здоровья человека случай
Флюсы для пайки медных труб выпускаются в разных консистенциях.
Среди самых востребованных и популярных:
Вещество в форме пасты для пайки медных труб стоит дороже остальных материалов, но полностью оправдывает свою высокую цену. Подходит для использования сразу после покупки и не требует от мастера что-то добавлять в состав для улучшения рабочих качеств.
Паста приобретается для проведения ответственной пайки, требующей максимально четкой и качественной герметизации стыковых областей. Вещество легко ложится на медную поверхность, отлично прилипает к ней и хорошо распределяется по зоне обработки во время нагревания.
Паста-флюс очень проста и удобна в использовании. Работать с ней без всяких трудностей сможет не только профильный специалист с большим практическим опытом, но и любой домашний мастер
Готовый шов аккуратно смотрится и обеспечивает целостность сцепления всех фрагментов системы. Остатки вещества легко удаляются по окончании работы.
Порошковые средства продаются за меньшую цену и хорошо хранятся в специальных емкостях. Максимальную эффективность демонстрируют совместно с усиленными, тугоплавкими припоями. Считаются менее удобными из-за проблематичности равномерного нанесения на область обработки.
Жидкие вещества продаются в закрытых бутылях. Нормально контактируют с мягкими припоями и легко ложатся на медную поверхность, обеспечивая высокую прочность сцепляющего шва. Для обеспечения качественного соединения жидкий флюс и припой всегда используют одновременно, а не по отдельности.
Независимо от консистенции, флюс нужно наносить сразу после зачистки медного фрагмента. Если этот момент проигнорировать, металлическая поверхность опять покроется окислами и равномерно обработать ее не получится.
После обработки флюсом спаивать детали следует немедленно. Это исключит шанс проникновения посторонних частиц на рабочую поверхность.
Для нанесения пастообразного флюса требуется специальная кисть с упругим ворсом средней длины. Использовать слишком много вещества не нужно. На качество и прочность соединения это никак не повлияет
В процессе соединения деталей нужно проявлять внимание и осторожность. Попадание флюса на кожу провоцирует не только термический, но и химический ожог.
Если это все-таки случилось, нужно немедленно прекратить пайку и смыть вещество с кожи большим количеством мыльной воды.
