Припой растекся

Про состав припоя

Название припоя оловянно-свинцовой группы говорит о содержании в нем олова. Например ПОС-40 содержит 40 % олова, а ПОС-61 — почти 61 % олова. Остальная часть состоит из свинца и дополнительных примесей. По внешнему виду можно на глаз прикинуть состав. Если припой ПОС более матовый и темный, то он больше содержит свинца. Если более светлый и блестящий — то больше олова. Лучше всего это познается в сравнении. Как выглядит лист олова и лист свинца смотрите на фото.

Прочность припоя зависит не только от легирования сплава, но и от паяемого металла. Например, для пайки меди или цинка в припой ПОС добавляют несколько процентов меди или цинка соответственно. Это снижает химическую эрозию металла и увеличивает поверхностную прочность соединения.

Легирование припоя

Для улучшения эксплуатационных характеристик применяют легирование припоя следующими веществами:

• Адгезию припоя улучшает добавка из меди, кадмия, сурьмы, алюминия, серебра и цинка;
• Пластичность припоя и стойкость к термоциклированию улучшается добавкой индия, серебра, марганца, висмута, лития;
• Прочность припоям добавляют никель, кобальт, цинк, кремний, бор, железо;
• Коррозионную стойкость припоя увеличивает никель и медь;
• Жаропрочность повышает кремний, цирконий, вольфрам, ванадий, кобальт, ниобий, гафний.

3.4. Методы определения характеристик смачивания

где Р –
уравновешивающая нагрузка;

b
– периметр образца (фольги или проволоки).

Основными
характеристиками смачивания являются:
краевой угол смачивания, площадь
растекания, начальная скорость смачивания
и время растекания. Определение этих
характеристик осуществляется в
соответствии с ГОСТ 23904-79, который
применяется для оценки совместимости
материалов при пайке, разработке
технологического процесса пайки и
оптимизации его параметров, а также при
разработке новых припоев и флюсов.

3.4.1. Определение
смачивания по краевому углу и площади
растекания.

Краевой угол
смачивания фиксируют в процессе нагрева
стандартных образцов при смачивании и
растекании с помощью специальной
установки (рис. …).

Рис. … Схема
установки для проведения испытаний

1 — капля припоя; 2
— образец из паяемого материала; 3 —
подложка для установки образца; 4 —
термопара; 5 — нагревательное устройство;
6 — камера (при испытаниях в среде или
вакууме); 7 — источник света; 8 —
макрофотонасадка (увеличитель); 9 — экран;
10 — объективы.

Краевой угол
смачивания фиксируют при достижении
припоем следующих значений температуры:

• начала плавления
  (3 — 5°С выше солидуса);

• полного плавления
  (3 — 5°С выше ликвидуса);

• температуры пайки.

При отсутствии
соответствующего оборудования допускается
измерение краевого угла смачивания
после охлаждения образца.

где
θлев
и
θправ
–
измеренные значения краевого угла
смачивания с левой и правой сторон
соответственно (рис. …).

Рисунок
…
Схема определения краевого угла
смачивания.

,
…

где
θ1
θ2,…
θn–
значения краевого угла смачивания для
каждой капли;

n
– число образцов.

Для уменьшения
погрешности от несовершенства формы
капли при измерении краевого угла
смачивания на охлажденном образце
следует провести измерения Θлев
и Θправ

не менее чем на
трех проекциях одной капли и найти их
средние значения. Затем, используя эти
средние значения определить краевой
угол смачивания по формулам ….

где
h
– высота капли припоя;

V
– объем капли.

Площадь растекания
припоя следует подсчитывать после
охлаждения образца как среднее
арифметическое из трех полученных
результатов испытаний. Измерение площади
растекания следует производить с помощью
инструментов или приборов, обеспечивающих
погрешность измерения до — 5,0 % от
измеряемой площади.

3.4.2. Определение
смачивания по начальной скорости и
времени растекания

Определение
начальной скорости и времени растекания
проводят на установке, принципиальная
схема которого приведена на рисунке ….

Проведение испытаний
заключается в опускании образца в припой
на глубину 1 — 3 мм (предпочтительная
глубина погружения — 2 мм) с соблюдением
перпендикулярности его боковой
поверхности плоскости зеркала ванны.
При этом осуществляется фиксация сил
взаимодействия, возникающих при
погружении образца. Типичная форма
записанной кривой показана на рисунке
….
Характер кривой зависит от формы образца
и скорости подъема.

Начальную скорость
смачивания определяют измерением угла
и подсчетом его тангенса между касательной
к кривой в точке А и перпендикуляром к
оси ординаты, определение времени
смачивания следует производится по
кривой в соответствии с рисунком ….

Рис. ….
Кривая смачивания

τ1- время начала смачивания; τ2- чистое время смачивания; τ3= τ1 τ2- время полного смачивания; F1- сила смачивания (равновесная); F2- сила отрыва припоя от образца при его
подъеме;
1 этап — процесс получения
отрицательного мениска — радиус кривизны
направлен из расплава (потеря веса
образцом вследствие капиллярного
давления и гидростатического выталкивания
замещенной образцом части припоя);

На основании кривой
смачивания можно провести расчет и
других характеристик.

где σжг×cosΘ
— адгезионное натяжение;

σжг
— поверхностное натяжение припоя, Н/м;

F1
— сила смачивания, Н;

l — периметр
смачивания (удвоенная сумма ширины и
толщины образца), м.

где ρ — плотность
припоя (допускается использование
значения плотности при комнатной
температуре);

g — ускорение силы
тяжести;

D — ширина
капиллярного зазора.

где F1
— сила смачивания (см. черт. 5 настоящего
стандарта);

F2
— сила отрыва припоя от образца при его
подъеме;

FА
— поправка на гидравлическую выталкивающую
силу, равную весу припоя, вытесненного
образцом.

FА=ρ×S×h×g,

где ρ — плотность
припоя, кг/м3;

h — глубина
погружения образца, м;

S — площадь сечения
образца, м2;

g — ускорение силы
тяжести, м/с2.

3.4.3. Заполнение
переменного (неравномерного) зазора

где aм.д.
– максимально
допустимый зазор;

а – максимальный
зазор в приспособлении;

r
– радиус стержня;

h – высота
поднятия припоя, соответствующая
максимально допустимому зазору;

b
и n
– коэффициенты, определяемые
экспериментально (в таблице …
приведены значения b
и n
для смачивания стали Ст.3 при а=1 мм и
r=20
мм некоторыми припоями).

Таблица …

Исследования
проводятся на различных технологических
пробах, в которых создается переменный
зазор.

Одно из приспособлений
для оценки капиллярных свойств припоев
показано на рисунке ….

Рис. ….
Приспособление для исследования
капиллярного течения расплавленных
припоев в переменном зазоре: 1 – втулка,
2 – стержень, 3 – винты, 4 – чаша для
расплава припоя, 5 – расплав припоя.

Технические характеристики припоев ПОС и ПОССу

Чтобы не расписывать все технические характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, просто приведу таблицу параметров. По ней можно определить температуру плавления, плотность, удельное электросопротивление, теплопроводность, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударную вязкость и твердость по Бринеллю припоев.

Анализ таблицы показывает, что самым легкоплавким среди списка является кадмиевый с характеристикой по температуре плавления 145 градусов Цельсия. Самым прочным является припой для пайки ПОССу 4-6 с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/кв. мм.

Винтажный припой

Что такое винтажный припой хорошо знают любители Hi-End электроники. Чаще всего, это припой для пайки аудиотехники, произведенный в 30 — 50-хх годах прошлого века. Такие припои имеют высокую чистоту компонентов, что положительно сказывается на звуке наивысшего качества. Чтобы услышать эффект от такого припоя, нужны не только высококачественный источник звука, излучатель звука, но и прекрасный слух. Специалисты и составляют свои сплавы для лучшей звукопередачи.

Одним из самых крутых для меломанов является американский припой фирмы Kester бородатых годов. Его продают по 10 баксов за метр. И с каждым годом его становится все меньше. По химическому составу близок к ПОС-90, но не совсем. Припой марки Kester содержит 85,9 % олова, 8,5 % свинца, 3,28 % серебра, 0,34 % меди, 0,79 % натрия, 0,55 % магния и 0,27 % ртути. Вот уж гремучая смесь.

Те, кто не может достать винтажный припой, выкупают старую электронику послевоенного периода и сплавляют припой оттуда. Так получается очень приличный полуфабрикат.

Существуют также сплав, в которых припой для пайки содержит 50 % олова и 50 % свинца. Он так и называется Sn50Pb50.

Надеюсь, что теперь ты понимаешь больше в теории припоев. Например, чем отличается и в чем разница между припоями ПОС 60 и ПОС 61. Сможешь расшифровать состав припоя ПОС 18 и прикинуть его достоинства и недостатки. Легко ранжируешь припои марки ПОС по токсичности, зная их химические составы.

Хороший видеоролик с обзором и отечественных припоев, в том числе .

Материал собрал и подготовил Мастер Пайки. А какой твой любимый припой из оловянно-свинцовой группы?