Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3 Флюс и припой
Содержание
  1. Способы
  2. По способу очищения от оксидов
  3. По типам скопления припоя в зазоре
  4. По виду наполнения зазора припоем
  5. По температуре и последующей кристаллизации спаечного шва
  6. По температуре пайки
  7. По давлению, оказываемому на обрабатываемые детали
  8. По синхронности и ступенчатости паяных соединений
  9. Выбор припоя
  10. Легкоплавкие (мягкие)
  11. Тугоплавкие (твердые)
  12. Низкотемпературные
  13. Оборудование
  14. Паяльник
  15. Жала
  16. Термоусадочная трубка
  17. Подставка под паяльник
  18. Припой
  19. Флюсы
  20. Все о припоях
  21. Припой для пайки алюминия
  22. Обзор видов
  23. Углерод
  24. Примеры применения
  25. Олово
  26. Факты об олове
  27. Легкоплавкие припои
  28. Припой и флюс
  29. Технология
  30. Подготовка
  31. Процесс
  32. Металлические припои
  33. Описание и особенности припоя.
  34. Что влияет на качество пайки и какую роль оно отыгрывает?
  35. Все о температуре плавления припоя
  36. Как выбрать?
  37. Виды пайки металла
  38. Прочие проводники
  39. Оксид Индия-Олова
  40. Ссылки на части руководства
  41. Как пользоваться?
  42. Все о пайке с припоем
  43. Популярные бренды
  44. Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений
  45. Как классифицируют?
  46. Высокотемпературные

Способы

Классификация методов проведения пайки неоднозначная, попробуем разобраться по порядку.

По способу очищения от оксидов

К данному разделу относится флюсовая и бесфлюсовая пайка.

  • Флюсовая. Происходит с участием флюса, который может образовывать и собственный припой за счет компонентов во время плавления. При высоких температурных показателях окиси удаляются.
  • Бесфлюсовая. Флюс не применяется, удаление окисных образований происходит в вакуумной среде либо в газовой оболочке. Есть еще способ разрушения окисной пленки без применения флюсов – процесс происходит за счет работы ультразвука в припое, но для этого нужен особый паяльник.

По типам скопления припоя в зазоре

В этом разделе рассматривается три вида пайки.

  • Припоем. Используется уже готовый металлический припой или с дополнением тугоплавких наполнителей (композиционный).
  • Контактнореактивная. Припой образуется путем контакта соединяемых материалов (может участвовать и промежуточный металл).
  • Реактивно-флюсовая. В этом случае припой образует контакт металла с флюсом.
Читайте также:  Нормальные налоги

По виду наполнения зазора припоем

Используется два вида – капиллярный и некапиллярный.

  • Капиллярный. Металл растворяется в припое, концентрируется в зазоре и сохраняется там благодаря капиллярным силам.
  • Некапиллярный. Который наполняет зазор любым другим способом: с участием силы тяжести; электромагнитных; магнитных полей.

По температуре и последующей кристаллизации спаечного шва

В данном разделе можно выделить два способа пайки.

  • Кристаллизация происходит с помощью охлаждения. Используя этот способ, припой нагревают на 60-90 градусов выше температуры, необходимой для его плавления. Происходит относительно скоростное охлаждение без диффузии металлов.
  • Диффузная пайка. Здесь работает изотермическая длительная выдержка, которая в результате кристаллизации дает более твердый однородный уровень шва.

По температуре пайки

Что касается температурного режима, то точкой отсчета можно считать 450 градусов – если ниже этого параметра, пайка считается низкотемпературной, в остальных случаях ее называют высокотемпературной. Известно много способов пайки, зависящих от способов нагрева: плазменная, газопламенной волной, паяльниками, в печах, с помощью погружения в ванну, индукционным методом.

По давлению, оказываемому на обрабатываемые детали

В этом случае либо давление есть, либо его нет.

  • Пайка с помощью пресса. Давление применяют для обеспечения четкого положения между предметом пайки и зазором, для этого используются специальные зажимы.
  • Без давления. Прессование при низкотемпературном режиме можно не делать.

По синхронности и ступенчатости паяных соединений

В этом разделе можно отметить два способа.

  • Одновременная пайка. Когда за один нагрев производится несколько паяных соединений в узле.
  • Ступенчатая. Каждое соединение требует отдельного нагрева и выполняется после завершения предыдущего.

Выбор припоя

При выборе припоя любой марки учитываются следующие факторы:

  • виды металлов деталей, которые предстоит спаивать;
  • каким способом будет происходить пайка;
  • в каком температурном режиме;
  • размеры и характеристики соединяемых элементов;
  • механическая прочность.

Сплавы разделяют на две основные группы: тугоплавкие и мягкие. Переходная граница между ними составляет + 450 градусов. Твердые сплавы дают более прочный и надежный шов, зато легкоплавкие составы незаменимы в работе с радиоэлектроникой.

Легкоплавкие (мягкие)

Из этой группы самыми распространенными припоями являются оловянно-свинцовый с обозначением ПОС. В маркировке после обозначения буквами идет цифра, которая говорит о присутствии олова в смеси (процентное соотношение), к примеру, ПОС-60 означает, что олова 60%. Такой вид сварки необходим в производстве и ремонте электронных устройств.

Существуют и другие виды мягкой пайки.

  • Пос-10. Состав имеет большое соотношение свинца, который является токсичным. Но такой припой все же используют в радиоприборах и реле.
  • ПОС-30. Соединяют листы железа и цинка, кабельные изделия.
  • ПОС-40. Применяют для спаивания цинка, а также, меди и латуни.
  • ПОС-61. Поддерживает щадящую низкую температуру плавления (18о градусов), что необходимо для некоторых привередливых радиодеталей и печатных плат.
  • ПОС-90. Припой содержит 90% олова и только 10% вредного свинца. Такой состав используют для спаивания посуды и оборудования для медицинских учреждений.
  • ПОССу. Подобная маркировка говорит о том, что в состав припоя, кроме олова и свинца, входит 2% сурьмы. Это необходимо для спаивания кабельных изделий и электрического оборудования.

Сегодня применяются жидкие припои и бессвинцового содержания.

Тугоплавкие (твердые)

Именно твердые припои гарантируют прочное соединение деталей. Но не каждое устройство их выдержит, так как нагревать состав приходится до 500 градусов. Разделяют две высокотемпературные группы: смеси серебра и меди.

  • Припой из меди. Имеет медное соединение с цинком, довольно хрупок, применяется для ремонта деталей, не испытывающих большие нагрузки, вибрации, ударных потрясений.
  • Серебряный припой. Относится к универсальным видам, так как может паять все, но стоит дорого, экономия в таком случае обоснована. Серебряным припоем пользуются в ортопедической стоматологии, в ювелирных мастерских. Маркировки состава серебра отмечаются буквенными обозначениями – ПСр.

Низкотемпературные

Такие виды припоя необходимы элементам спайки, нуждающимся в щадящем температурном режиме. Они бывают следующих видов.

  • ПОСК 50-18. Этот продукт состоит наполовину из олова, на 20% из кадмия, 30% из свинца. Кадмий усиливает токсичность свинца, но он же и придает большую устойчивость к коррозии. Температура плавления не превышает 145 градусов. Используют для спаивания более капризных компонентов.
  • ПОСВ-50 (РОЗЕ). Этот сплав содержит еще низкую температуру плавления – 90 градусов. В нем половина свинца и олова (1: 1) и половина висмута. Используют в ювелирном деле, в электромеханике, при спаивании печатных плат.
  • Сплав ВУДА. Составляет температуру плавления всего 68 градусов. Висмут занимает половину сплава, 25% – свинец, остальное – олово и кадмий. Соотношение выдает токсичный сплав. Применяют в микросхемах, в самолетостроении, в стоматологии.

Существуют и другие виды припоев – магниевые, золотые, никелевые, из бронзы и прочие, рассказать обо всех в рамках одной статьи невозможно, но главные направления мы рассмотрели.

Оборудование

Чтобы совершить пайку в бытовых условиях, особого дорогого оборудования не потребуется. Достаточно подготовить несложные приборы и инструменты.

Паяльник

Они бывают двух типов: работающие от сети и от паяльной станции.

  • Сетевому виду требуется напряжение 220 В. Это более мощное устройство, оно подходит для пайки крупных деталей. Нагревается основательно и качественно, но для работы с мелкими элементами его не применяют, так как прибор тяжеловат, и рукоять находится далеко от жала.
  • От паяльной станции работают маломощные паяльники (максимум 40 Вт) с термоконтролем для поддержания стабильного процесса. Таким видом паяльника производят спаивание мелких элементов или деталей, чувствительных к высоким температурам.

Жала

Существуют разные формы жала: скошенное под углом, в виде шила, конусом, лопаткой. Выбирать следует такую модель, которая бы обеспечила максимальное соприкосновение жала с соединительной площадью деталей. Правильный выбор поспособствует мощному, но кратковременному нагреву.

Все виды жала делают из меди, но одни из них покрывают защитным слоем никеля или хрома, а другие нет. Покрытые модели более долговечны, хотя и требуют определенного ухода. Жала без покрытия стоят дешевле, но одноразовые очень быстро приходят в негодность.

Термоусадочная трубка

Ее еще называют гильзой. Такая муфта с припоем обеспечивает быстрое соединение проводов, защищает электрический контакт от попадания жидкости. Монтаж происходит следующим образом: гильзу надевают на один соединительный конец, провода смыкают, муфту надвигают на соединение, она нагревается термофеном. Происходит термоусадка оболочки с клеевой основой и соединение проводов, защищенных от влаги герметическим склеиванием.

Подставка под паяльник

Паяльник может нагреваться до температуры 350 градусов. Во время работы его необходимо куда-то помещать. Позаботиться об этом следует заранее, подготовить жароустойчивую подставку.

Припой

Для соединения деталей понадобится припой. Необходимо определиться с видом состава и приобрести его заранее.

Флюсы

Флюсы необходимы для снятия окисной пленки, то есть для полного очищения деталей перед пайкой. Они позволяют олову беспрепятственно растекаться по месту спаивания, защищают от коррозии. Флюсы определяются 2 видами.

  • Активные, изготовленные на базе кислот, подходят любой пайке. Сразу после работы их необходимо смывать, иначе они могут вызвать замыкание или стать причиной коррозии металла.
  • Флюсы на базе канифоли подходят для спаивания цветных металлов и плохо реагируют на сталь. Канифоль также необходимо смывать после спаивания деталей.

Все о припоях

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Зная все о припоях, можно исключить ошибки при пайке и даже в сложных условиях достигать неплохого результата. Существуют оловянно-свинцовые и медно-фосфорные сплавы для пайки, низкотемпературные жидкие и другие виды составов. Они отличаются по температуре плавления, по степени твердости. Все эти вещества надо уметь правильно выбирать и применять.

Припой для пайки алюминия

Припой марки 34-А предназначен для пайки алюминия, его сплавов АМц, АВ, АМг.Газопламенная пайка, в печи, в вакууме, погружением в расплав солей алюминия и его сплавов. Непригоден для пайки дюралюминия (Д1, Д16, недопускающего нагрева выше 505 град.С. Температура плавления 525 град.С полного расплавления 525 град.С

Обзор видов

В эту группу попадают припои, чья температура плавления не превышает 300 градусов. Предельная устойчивость к механическим напряжениям составит не менее 16 и не более 100 МПа. Широко применяются паяльные низкотемпературные пасты. Их поставляют сразу в перемешанном с флюсом состоянии. Они отлично справляются с работой даже в труднодоступных местах.

Гарантируется при использовании паст «тиноль» стабильное соединение. Отсутствие опыта тоже не станет препятствием для их применения. И все же наибольшим спросом пользуется оловянно-свинцовый конгломерат. Варьирование количества основных веществ позволяет довольно гибко менять его свойства.

Введение кадмия и висмута дает возможность дополнительно сократить температуру плавления, а добавка сурьмы к основному составу поможет увеличить механическую крепость шва.

Тем не менее для ответственных заданий даже модифицированные оловянно-свинцовые смеси малопригодны. Если все же приходится работать с важными деталями, целесообразно максимально увеличивать площадь пайки. Среди мягких комбинаций наилучшими считаются составы от ПОС-18 до ПОС-90. Эта смесь олова со свинцом может применяться различным образом в зависимости от исходного состава:

  • ПОС-90 нужен, чтобы соединять детали для последующей гальванической обработки;
  • ПОС-61 (без канифоли) применяют, когда приходится паять особо точные устройства и механизмы;
  • ПОС-40 берут для соединения не слишком важных и значимых деталей;
  • с помощью ПОС-30 легко соединять латунь, медь, сталь между собой в различных комбинациях.

В разряд легкоплавких припоев входят также:

  • ПОССУ 4–6 (для медных деталей и конструкций из черного металла);
  • ПОСК 47-17 (припаивание проводов и аналогичных деталей к серебряному слою);
  • П200 (для работ с тонкостенным алюминием и сравнительно тонкими изделиями из алюминиевых сплавов);
  • соединение Розе (рассчитанное на плавление при 92—95 градусах);
  • сплавы Дарсенваля и Вуда (на 79 и 60 градусов соответственно).

У припоев этой категории температура агрегатного перехода составляет больше 300 градусов. Их стойкость к механическим воздействиям может варьироваться от 100 до 500 МПа. В этот разряд классификации припоев попадают в основном соединения меди и серебра. Медь часто соединяют с цинковым сырьем. В результате получается смесь, превосходно удерживающая статическую нагрузку, однако из-за хрупкости сопротивляемость ударным и вибрационным воздействиям невелика.

Разумеется, бывают и многие другие виды припоев, которые имеют гораздо более узкую сферу применения. И тем не менее обойти их вниманием было бы глупо. Так, медно-фосфорный припой ценят за относительно низкую температуру плавления.

Использовать его можно как с флюсом, так и автономно. Получающийся шов будет прочен, он неплохо сопротивляется вибрационным колебаниям.

Такие свойства позволяют применять медно-фосфорные составы при соединении частей теплообменников. Но надо понимать, что они очень чувствительны к перегреву. Работать придется максимально осторожно и вдумчиво, без спешки. Обычно такие смеси поставляют в прутковой форме. Иногда покупают медные паяльные ленты, а в отдельных случаях — медно-цинковые припои с низкой температурой образования расплавленного металла.

Что касается серебряных припоев, то они малопригодны для пайки медных изделий. Чтобы повысить универсальность таких составов, к серебру добавляют висмут, железо и некоторые иные химические элементы. Смеси на базе серебра ценятся за отличное смачивание поверхностей. Они превосходно проникнут даже в самые малодоступные участки обрабатываемых изделий. Стыки не будут подвергаться коррозионным процессам, перенесут существенные механические и термические нагрузки.

Составы, содержащие много серебра, проводят электрический ток очень активно. Потому основная область их использования — электроника и другие отрасли электротехники.

У смесей, включающих менее 50% серебра, есть другое преимущество — сравнительно доступная цена. Потому их охотно используют даже рядовые потребители и сотрудники различных мастерских.

Отдельно стоит сказать про так называемый жидкий припой, или, как его называют сами изготовители и профессионалы, «жидкое олово». Подобные изделия отлично подойдут для лужения медных частей, включая печатные платы радиоэлектронных устройств. Покрытие проводится очень просто – «окунанием» требуемых деталей в приготовленный раствор. Лужение становится отличной профилактикой коррозии. Кроме того, покрытие специальным составом облегчает радиомонтажные работы. Все, что потребуется от пользователей, — это тщательно зачистить и подготовить поверхность, да еще соблюсти инструкцию по применению.

Разговор про высокотемпературный тугоплавкий тип припоев обязательно должен затронуть Л62 и Л68. Они пригодны для работы с латунью и с «простой» медью.

Соединения, при пайке которых использована латунь, куда выше по прочности и пластичности, чем медь. Однако у них довольно велик риск деформирования. Если перегреть такой припой, основные качества соединений будут необратимо испорчены.

В тугоплавкую категорию попадают смеси марок:

Золотой припой по понятным причинам активно используют ювелиры. Любопытно, что у них, как и у украшений, есть свои «пробы» (даже номера совпадают). Так, одним из лучших вариантов заслуженно считается припой 585 пробы. Тут есть своя градация: мягкие составы имеют точки плавления от 710 до 770, средние — от 790 до 820, а твердые — 830 и 850 градусов. У составов марки «750» разнообразие куда меньше, а плавление наступает либо при 740, либо при 810, либо при 880 градусах.

Они могут иметь:

Завершить обзор уместно на пищевом припое. Чаще всего в этом качестве используют чистое олово, потому что оно совершенно нейтрально и не взаимодействует с белком, пищевыми кислотами и другими компонентами продуктов. В разряд чистых также могут попасть смеси, содержащие не более 10% меди, цинк и незначительное количество висмута. А вот добавление сурьмы и кадмия не приветствуется; при отборе конкретной марки руководствуются толщиной связываемых деталей и их допустимой температурой.

Углерод

С — углерод. Не совсем металл, но тоже проводник. Графит, угольная пыль — не такие хорошие проводники как металлы, но зато очень дешевые, не подвержены коррозии.

Примеры применения

Компонент резисторов. В виде пленок, в виде объемных брусков в диэлектрической оболочке.

Добавка в полимеры для придания электропроводности. Для защиты от образования статического электричества достаточно ввести в состав полимера мелкодисперсный графит, и пластик из диэлектрика становится очень плохим проводником, достаточным, что бы статический заряд с него стекал. При работе с изделиями из такого пластика они не будут прилипать и искрить, что важно при пожароопасности или работе с электроникой.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Токопроводящий лак на базе суспензии графита.

На базе полимеров, заполненных мелкодисперсным графитом, основаны различные нагреватели — пленочные электронагреватели теплых полов, греющие кабели для систем водоснабжения, нагреватели для одежды и т.д. Высокий коэффициент расширения полимеров при нагреве приводит к отрицательной обратной связи, что делает такие нагреватели саморегулирующимися и потому безопасными. При пропускании тока через такой полимер, он нагревается, от нагрева расширяется, контакт между частичками углерода в матрице из полимера ухудшается, от этого увеличивается сопротивление — уменьшается протекаемый ток, уменьшается нагрев. В итоге, устанавливается некоторая температура полимера, стабильно поддерживающаяся этим механизмом обратной связи без каких либо внешних устройств.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Нагреватель от печки лазерного принтера. Основа — фарфор, проводники — серебро. Нагреватель — углеродная композиция, покрыта для защиты слоем глазури.

Аналогично устроены полимерные самовосстанавливающиеся предохранители. Если ток через такой предохранитель превысит номинальный, от нагрева полимер в составе расширяется, и резко увеличившееся сопротивление прерывает ток через предохранитель до некоторого небольшого значения. Такие предохранители обеспечивают медленную защиту, но не требуют замены предохранителя после каждой аварии.

Угольный сварочный электрод — используется для сварки, когда от электрода требуется только поддерживать дугу не плавясь. Уголь значительно дешевле вольфрама, но менее прочен и постепенно сгорает на воздухе.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Электроды от дуговой лампы, использовавшейся для киносъемок. Марка электродов КСБ — Уголь КиноСьемочный Белопламенный неомедненный.

Медно-графитовые материалы. Получают спеканием порошка меди и графита в разных пропорциях. В зависимости от состава могут быть от чёрных как уголь до темно красных с медным блеском. Используется как материал скользящих контактов — щеток электрических приборов. Такие щетки обеспечивают низкое сопротивление вращению — хорошо скользят по контактам коллектора. Кроме того их твёрдость заметно ниже твёрдости металла коллектора, так что в процессе работы истираются и подлежат замене дешевые щетки а не дорогой ротор.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Изношенные щетки от двигателя стиральной машины. Плохой контакт щеток с коллектором — причина повышенного искрения.

Если вдруг понадобился срочно угольный электрод, например сварить термопару, самый доступный способ — вытащить центральный электрод из солевой батарейки (маркировка которой начинается с R а не LR, щелочные («алкалиновые») не подойдут). Угольный стержень из батарейки содержит в себе следы электролита, поэтому перед применением не лишнем будет промыть и прокипятить его в воде для удаления остатков электролита.

Олово

Sn — Олово. Основной компонент мягких припоев. Олово — относительно легкоплавкий металл, что позволяет использовать его для соединения проводников. В чистом виде не используется (см. факты). Из-за дороговизны олова (а также других причин, см. ниже), его в припоях разбавляют свинцом. Припой из 61% олова и 39% свинца образует эвтектику, такой смесью, ПОС-61 (Припой Оловянно-Свинцовый — 61% олова) паяют радиодетали на платах, провода. В менее ответственных узлах (шасси, теплоотводы, экраны и т.п.) олово в припоях разбавляют сильнее, до 30% олова, 70% свинца.

Электронные устройства долгое время паяли оловянно-свинцовыми припоями. Затем набежали экологи и заявили, что свинец — металл тяжелый, токсичный, и проблемы бы не было, если бы все эти ваши айфоны, компьютеры и прочие гаджеты не оказывались на свалке, откуда свинец попадает в окружающую среду. Поэтому придумали серию бессвинцовых припоев, когда олово разбавлено висмутом, или вовсе используется в чистом виде, стабилизированное добавками, например, серебра. Но эти припои дороже, хуже по характеристикам, более тугоплавкие. Поэтому оловянно-свинцовые припои надолго останутся в ответственных изделиях военного, космического, медицинского применения.

Кроме того, бессвинцовые припои склонны к образованию «усов». Оловянные усы — длинные тонкие кристаллы, вырастающие из оловянного припоя — причина отказов и сбоев аппаратуры. К сожалению, присадки в припои не позволяют на 100% прекратить рост «усов», поэтому оловянно-свинцовые припои, как проверенные временем, используются в критичных системах — космос, медицина, военка, атомные применения. Подробнее про усы.

Факты об олове

  • Чистое олово подвержено «оловяной чуме», когда при температурах ниже 13,2 °C олово меняет свою кристаллическую решетку, превращаясь из блестящего металла в серый порошок (как при нагревании алмаз превращается в графит). Согласно байкам, оловянная чума — одна из причин поражения Наполеоновской армии в условиях суровых российских городов (представьте, как на морозе ваши пуговицы, ложки, вилки, кружки превращаются в серый порошок). И вполне состоявшийся факт, что оловянная чума стала одной из причин которая погубила экспедицию Скотта — консервные банки, емкости с топливом были пропаяны оловом и на морозе просто развалились. Небольшая добавка висмута практически устраняет оловянную чуму.
  • Олово проводит электрический ток в 7 раз хуже меди.
  • Олово используется как защитное покрытие консервных банок — луженая жесть при контакте с пищей не делает её опасной. (но так как олово правее железа в ряду напряженности металлов, лужение не защищает железо от коррозии гальванически, как цинк, который левее железа в ряду напряженности. Как работает гальваническая защита можно прочитать по ссылке).
  • До широкого распространения алюминия, фольгу делали из олова, её называли «станиоль» (от stannum — латинское навание олова).
  • Не пытайтесь отремонтировать ювелирные украшения при помощи мягких оловянных и оловянно-свинцовых припоев. Прочность соединения будет неприемлемой, а наличие легкоплавкого припоя на поверхности осложнит нормальную пайку твёрдыми припоями.

Легкоплавкие припои

На базе сплавов с содержанием олова были разработаны легкоплавкие припои. И даже очень легкоплавкие припои, которые плавятся в горячей воде. Хороший список сплавов есть в Википедии.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Катушки и прутки оловянно-свинцовых припоев. Проволока из припоя содержит центральный канал с флюсом, облегчающим процесс пайки.

Основные припои для радиоаппаратуры

  • ПОС-61 — 61% олова, остальное — свинец. Температура плавления (ликвидус) 183 °C. Есть множество сходных по составу и по свойствам импортных припоев, в которых пропорции компонентов отличаются на пару процентов, например Sn60Pb40 или Sn63Pb37.
  • ПОС-40 — 40% олова. Остальное — свинец. Температура плавления (ликвидус) 238 °C Менее прочный, более тугоплавкий, неэвтектический (плавится не сразу, есть диапазон температур при котором припой больше походит на кашу). Но благодаря тому, что чуть ли не в два раза дешевле (олово дорогое), применяется для неответственных соединений — пайка экранов, шин. Аналогичны припои ПОС-33 (температура плавления 247С), ПОС-25 (температура плавления 260С), ПОС-15 (температура плавления 280С).
  • Бессвинцовые припои. Для пайки медных водопроводных труб горелкой чаще всего используют мягкий припой с 3% меди (Sn97Cu3). Он не содержит свинца, потому пригоден для питьевой воды. По экологическим причинам современную электронику на заводах паяют в основном бессвинцовыми припоями. Хорошая статья.

Замыкают список совсем легкоплавкие припои:

  • Сплав Розе: 25% Sn, 25% Pb, 50% Bi. Температура плавления +94 °C.
  • Сплав Вуда: 12,5% Sn, 25% Pb, 50% Bi, 12.5% Cd Температура плавления +68,5 °C.

Применяются для лужения печатных плат любителями, так как плавятся в горячей воде, и можно резиновым шпателем под слоем кипящей воды быстро покрыть припоем медную фольгу печатной платы. В технике их используют для пайки деталей, не выдерживающих нагрева до обычной температуры припоев, или в тех случаях, когда зачем-то нужен очень легкоплавкий металл (например, для датчика температуры).

Если спаять подпружиненные контакты легкоплавким припоем, то получится простой и надежный термопредохранитель, при превышении температуры припой плавится и контакты разрывают цепь. Правда, предохранитель получится одноразовым. Во многих советских телевизорах в блоке строчной развертки была защита из обычной стальной спиральной пружинки, припаянной на легкоплавкий припой. При перегреве, в том числе от большого тока через пружинку, она отпаивалась и отрывалась. Предохранители такого типа очень хороши как защита от пожара.

Припой и флюс

Степень важности использования в процессе работы качественных припоев трудно переоценить. Они должны быть изготовлены из чистых металлов или их сплавов в виде порошка, пасты, стержня, таблетки, тонкой фольги или гранул. Основными характеристиками припоев являются их температура плавления и смачиваемость. Прочность соединения молекул припоя с заготовкой должна быть выше прочности соединения молекул самого припойного материала.

Температура плавления припоя должна быть ниже, чем температура плавления заготовок. Величина данного показателя лежит в основе деления припойных материалов на тугоплавкие и легкоплавкие.

К легкоплавким относятся припои, созданные основе олова и свинца, которые могут применяться как в чистом виде, так и с добавлением всевозможных компонентов. Основу тугоплавких припоев для плавки металла составляют серебро и медь. К ним относятся медно-цинковые припои, используемые в процессе пайки стальных заготовок, а также изделия из меди и бронзы.

Пайка черных металлов медно-фосфорными припоями не допускается.

Хорошими показателями прочности отличаются серебряные припои. Их используют при необходимости пайки деталей, в процесс эксплуатации которых присутствует вибрация или удары.

Никелевые припои обеспечивают качественное соединение частей конструкции, работающих в условиях высоких температур.

Золотые припои необходимы для того, чтобы спаять золотые ювелирные изделия или трубки, которым предстоит работать в вакууме.

При спаивании магниевых заготовок или деталей, изготовленных из сплавов данного металла, применяются магниевые припои.

Задача флюсов – удалить уже имеющуюся оксидную пленку и не допустить образования новой. Каждый из них имеет собственный состав и обладает определенными свойствами.

В соответствии с существующей классификацией флюсы делят на:

  • активные и нейтральные;
  • жидкие, твердые, пастообразные и гелеобразные;
  • флюсы с низкой и высокой температурой;
  • водные и безводные.

Самыми распространенными флюсами, применяемыми в процессе пайки металлов, являются канифоль, хлористый цинк, ортофосфорная кислота, борная кислота и ее натриевая соль (бура).

Пайка металлов — это технологическая операция, в результате проведения которой образуется неразъемное соединение металлов, находящихся в твердом состоянии. Проводится эта операция с помощью специального присадочного материала — припоя, температура плавления которого ниже, чем температура плавления материалов, подлежащих обработке. Процесс пайки имеет некоторые общие черты с процессом сварки методом плавления, но в данном случае растворение и диффузия наблюдаются не только у припоя, но и у спаиваемого металла.

Соединение, образовавшееся в процессе пайки металлов, должно соответствовать служебным свойствам изделия и условиям его эксплуатации. Исходя из этого, особые требования могут предъявляться к степени герметичности, коррозионной стойкости, вакуум-плотности, способности противостоять перегрузкам и термоударам, уровню электросопротивления и т. д.

В процессе пайки основной материал растворяется в жидком припое. Образуются эвтектик и твердые растворы. Между припоем и металлом возникает взаимная диффузия компонентов, завершающаяся кристаллизацией жидкой прослойки.

Степень прочности соединения, образовавшегося в процессе пайки, зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это химический состав материалов, находящихся в работе. Он определяет выбор температуры и времени продолжительности пайки, характер физико-химических и диффузионных процессов, протекающих между основным материалом и припоем.

Показатели механической прочности будут тем выше, чем больше степень взаимной диффузии между расплавленным припоем и металлом. Повлиять на прочность пайки может и величина зазора. Его минимальные размеры обеспечат возможность качественного и быстрого затекания припоя в имеющиеся полости, в результате чего значение временного сопротивления паяного соединения окажется больше значения временного сопротивления самого припоя.

Технология

Когда оборудование и материалы собраны, можно приступать к технике пайки в домашних условиях.

Подготовка

Паяльник, подставка, флюс, припой – все оборудование и материалы должны находиться в поле быстрого реагирования. Необходимо проверить жало, соответствует ли площади спаивания. Для массивных деталей лучше выбирать закругленную модель с косой заточкой, а для мелких элементов – коническую, заостренную.

При нагревании в первый раз проводят лужение медного жала. Для этого деревянной палочкой растирают жидкий припой по поверхности наконечника. Во время первого контакта жалу паяльника необходимо иметь тончайший слой припоя, тогда пайка пройдет качественно, и наконечник останется невредимым.

Процесс

Сначала разогревают паяльник и обрабатывают флюсом детали. Затем небольшое количество припоя наносят на место пайки и проходят по стыку. Если процесс прошел правильно, цвет шва будет блестящим. Пережжённая пайка проявит матовый оттенок и будет отличаться нестабильностью и хрупкостью.

В следующем видео расказывается о том, как паять твердым припоем.

Металлические припои

При необходимости сформировать прочное и надежное соединение двух изделий из различных металлов, можно использовать несколько методик. Одна заключается в скручивании деталей при помощи механического соединения, но подобный способ не отличается долговечностью и эффективностью. Второй вариант это сварка или пайка поверхностей, позволяющая расплавить припой и присоединить или отсоединить элементы друг от друга. Качество припоя влияет на сроки службы и надежность контакта.

Каталог металлических припоев

Описание и особенности припоя.

Изучая характеристики припоя, можно указать, что он представляет собой специальную консистенцию на основе различных металлических сплавов, которые позволяют соединять разные элементы. Под пайкой подразумевается совмещение твердых предметов с применением подобной смеси. Специальные припои представляют собой особые материалы, у которых показатель температуры плавления намного ниже, чем у соединяемых конструкций. Состав должен равномерно распределяться по заготовке и растворять металл, из которого она выполнена.

Качественная пайка обеспечивает идеально чистое и блестящее соединение. Если контакт имеет дефекты, повреждения и трещины, это свидетельствует о пайке холодным методом. Такие явления наблюдаются при несоблюдении нужного температурного режима и выборе неподходящего состава припоя. Если он содержит большое количество шлаков, это ухудшит качество будущей пайки.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Для решения различных задач нужны разные соответствующие виды припоев. В зависимости от эксплуатационных характеристик они бывают 2 типов:
1. Мягкие припои.
2. Твердые.

Первые обладают температурой плавления до 300 градусов Цельсия. С их помощью можно соединять радиодетали. В группу входят оловянно свинцовые и бессвинцовые припои. В качестве рабочих приспособлений для решения поставленных задач используются паяльные инструменты мощностью до 50 Вт и паяльные фены. Расплавление твердых изделий производится при температуре свыше указанного выше показателя. В их числе прочные сплавы из меди и цинка, а также серебра. При использовании припоя ПМГРН, ПМГ и других серий для работы с твердыми предметами необходимо подготовить мощные паяльники, паяльные лампы или горелки. В данном материале рассматриваются легкосплавные припои, которые широко востребованы для пайки радиодеталей и обслуживания различной домашней техники.

Что влияет на качество пайки и какую роль оно отыгрывает?

Качество плавления припоя определяется концентрацией примесей и шлаков в его составе. Если при производстве смеси были допущены критические ошибки, товар будет низкокачественным. Так, при выпуске дешевых марок изготовители часто включают дополнительные компоненты с целью увеличения массы готовой продукции. В результате после обработки такой смесью на контактном участке появляются микротрещины, поскольку они не могут расплавиться вместе с оловянным припоем.

Подобное соединение крайне ненадежное и полностью не соответствует установленным требованиям и стандартам качества. Со временем контакт будет полностью разрушен. Поэтому необходимо тщательно изучать отзывы о бренде-производителе и учитывать его репутацию и уровень доверия со стороны клиентов. Новичкам бывает проблематично купить припой хорошего качества, т.к. у них нет особого опыта в выборе подобной продукции. При работе с низкокачественной смесью конечный результат окажется неудовлетворительным.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Какие припои нужны для соединения радиодеталей?

В большинстве случаев в данной сфере задействуются припои ПОС (припои оловянно-свинцовые) и бессвинцовые марки ПОС. Температура плавления припоев достигает 180-230 градусов Цельсия. Смесь широко применяется для соединения радиодеталей, но для промышленных целей больше подходят варианты без свинца с температурой от 180 до 250 градусов Цельсия. Отличительной особенностью подобных составов является отсутствие свинца. Это сокращает количество вредных выбросов в окружающую среду, поэтому при выпуске печатных плат принято использовать именно бессвинцовые припои. Они не только не подвергаются плавлению при достаточно интенсивном нагреве (т.к. не содержат свинца, но и создают так называемые усы. Они могут спровоцировать короткое замыкание между SMD-контактами. Такие образования обладают крайне малой толщиной – менее 1 мкм.

Бессвинцовые припои ПМГРОБ также востребованы в BGA пайке. Для любителей радиотехники можно использовать стандартные ПОС припои, которые намного легче в обработке и менее вредны для окружающей среды. К тому же бессвинцовые серии уступают им по смачиваемости и качеству контакта после обработки.

Разделение на группы в зависимости от типа. Существует несколько типов составов для пайки:
1. Припои с флюсом.
2. Бесфлюсовые варианты.

Первый тип подходит для бытовой эксплуатации, поскольку смесь легко брать на паяльник. Флюс способствует равномерному распределению состава по жалу паяльного инструмента. Также такие серии достаточно мягкие и поддерживают сворачивание в несколько прутьев припоя.

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

В радиоэлектронике и электромонтажной сфере применяются легкосплавные составы на базе олова и свинца. Наличие этих двух компонентов подчеркивается маркировкой ПОС. Цифровое обозначение соответствует процентному соотношению сплавов. Также в состав включают сурьму, висмут и прочие компоненты, которые влияют на эксплуатационные характеристики припоя. Так, припой ПОССу 60 содержит добавки сурьмы, а олово занимает 60% от общего состава. Концентрация олова и добавок влияет на температуру плавления и сферы эксплуатации смеси. Не секрет, что алюминиевые сплавы плохо поддаются пайке и сварке, но их можно расплавить при добавлении от 50% олова.

Специальные припои

Рассмотрим несколько серий специализированных припоев:
1. Припой ПМГРН является медно-германиевой смесью, которая выпускается в виде лент или проволоки и позволяет сформировать надежное соединение металла и керамики.
2. Припой ПМГ. Медно-германиевый припой ПМГ обладает устойчивостью к износу и коррозии, пластичностью и повышенной смачиваемостью.
3. Припой ПМГРОБ. Является твердым припоем, содержащим никель, марганец, кремний и сторонние примеси.
4. Припой ВПР4. Представляет собой медный самофлюсующийся состав для организации надежных и прочных соединений.
5. Припой ЛМЦЖ. Относится к классу медно-цинковых сплавов с высокой концентрацией железа и марганца.
6. Припой ТП-1М. Является триметаллическим припоем на основе двух слоев из сплава ЛНМц 50-2-2 снаружи и внутреннего слоя из БрНБ 7-0,5. Используется для пайки твердого металлопроката.

При подборе подходящего типа припоя, необходимо учитывать, из каких веществ он изготовлен. Это определяет базовые эксплуатационные характеристики и сферы применения состава.

Пайка припоем представляет собой следующее действия: расплавленный металл наносится на поверхность другого (твердого) металла. Детали, которые подвергаются спаиванию, погружаются в слой припоя и застывают вместе с ним, приобретая неподвижное соединение.

Этот процесс должен иметь две важные составляющие: крепость шва и его проводимость. Оба фактора добавляют друг друга, чем плотнее шов, тем выше проводимость материала. Кстати, припой также создает сопротивление, что следует учитывать и стараться делать соединение как можно тоньше.

Для того чтобы произвести пайку, необходимы некоторые условия.

  • Тщательное очищение места спаивания. Даже тончайшая загрязняющая оксидная пленка не позволит совершить безупречное соединение.
  • Температура, при которой плавится припой, должна быть ниже, чем у рабочих деталей.

Все о температуре плавления припоя

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Припой – это материал, который используется в процессе пайки. Он характеризуется тем, что температура, при которой он превращается из твердого состояния в жидкое, ниже, чем у обрабатываемого металла. Точка, при которой происходит плавление, или реже точка разжижения, – это температура, при которой припой переходит из твердого состояния в жидкое. В точке плавления твердая и жидкая фазы находятся в равновесии.

Температура, при которой наблюдается плавление вещества, зависит от давления. Этот показатель в стандартном варианте обычно составляет 1 атмосфера или 100 кПа.

Как выбрать?

Для пайки радиодеталей на начальном этапе можно применять простейший ПОС-61 или его аналоги. Но по мере набора опыта радиолюбители (да и другие мастера) начинают понимать — надо подбирать вещества более тщательно. Составы с повышенным содержанием свинца отличаются повышенной пластичностью. А вот увеличение концентрации олова повышает жесткость и делает состав прочнее. Обильно насыщенный оловом пруток сломать обычным людям не под силу.

Припои ПОС-90 советуют применять для починки посуды и медицинской техники. Небольшая доля свинца помогает гарантировать низкий уровень токсичности. ПОС-40 лучше выбирать, когда предстоит паять:

  • конструкции из оцинкованного железа и их части;
  • трубопроводы на основе меди и латуни.

ПОС-30 правильнее брать для работ с кабелями. Но этот состав также очень хорошо зарекомендовал себя при лужении и пайке цинковых листов.

Важно: выбирать ПОС-60 или ПОС-61 не имеет особого смысла, так как они взаимозаменяемы. Оба такие состава нужны, чтобы лудить и паять печатные платы. ПОС-61 и ПОС-60 походят для паяльника любой модели.

Что касается сплавов Розе и Вуда, то именно из-за высокой популярности среди специалистов по электронике они весьма дороги. И если нужно выполнить не слишком качественный вариант соединения, можно выбрать и более дешевые аналоги. Паяльные пасты применяют для компонентов поверхностного монтажа (SMD) и микросхем безвыводного типа, поставляемых в корпусах BGA. Подобные работы бывают нужны, когда производится сложный ремонт радиотелефонов и аналогичного оборудования. Стоимость паст для пайки велика, ведь они содержат серебро.

Для стали применяют:

Среди многочисленных способов нагрева деталей, подлежащих пайке, в домашних условиях самым распространенным является нагрев паяльником или строительным феном.

Электрический или газовый паяльник может использоваться при низкотемпературной пайке. Благодаря тепловой энергии, которая аккумулируется в массе его металлического наконечника, он нагревает металл и припой, обеспечивая возможность соединения деталей.

Если рассматривать нагревательное оборудование с точки зрения его универсальности, стоит обратить внимание на газовые горелки и заправляемые бензином или керосином паяльные лампы. Их использование обеспечивает возможность проведения не только высокотемпературной, но и низкотемпературной пайки, требующейся в процессе соединения массивных деталей.

В процессе соединения металлов пайкой могут использоваться и другие методы нагрева:

  • Индукционный метод. Нагрев происходит в катушке-индикаторе, через которую пропускается электрический ток. Использование данного метода позволяет создать условия для быстрого нагрева толстостенных деталей, что является бесспорным преимуществом в процессе припаивания твердосплавных резцов к режущему инструменту.
  • Пайка электросопротивлением. Паяемые изделия в данном случае рассматриваются как части единой электрической цепи. Теплота выделяется в результате прохождения через детали тока.
  • Пайка методом погружения. Происходит в расплавленных припоях и солях.
  • Электролитная, дуговая, экзотермическая пайка.
  • Пайка лучами, нагревательными матами и штампами.

Виды пайки металла

Из-за существенного количества классифицируемых параметров выделяется достаточно много видов пайки. Определяются они в соответствии с технологической классификацией, прописанной в ГОСТ 17349-79. По этому документу, виды пайки различаются по способу получения припоя, по источнику нагрева, по характеру заполнения зазора припоем, по типу кристаллизации шва, по способу удаления оксидной пленки, по характеристикам давления в стыке, по одновременности выполнения соединений.

Одним из основных параметров классификации пайки металлов является температура плавления припоя. Пайка считается высокотемпературной, если процесс плавки начинается при значениях, превышающих 450 °C, и низкотемпературной, если плавление возможно при меньших показателях.

Низкотемпературная пайка имеет ряд преимуществ. Это несложный в исполнении процесс, который осуществляется с минимальными затратами. Применять данный вид пайки можно в отношении тонких пленок и миниатюрных изделий. За счет хорошей электропроводности и теплопроводности припоев возникают условия для соединения разнородных материалов. Поэтому низкотемпературная пайка активно используется в области электроники и микроэлектроники.

Высокотемпературная пайка имеет свои достоинства. С ее помощью можно изготовить герметичные, вакуумно-прочные соединения, которые позволят конструкции функционировать в условиях высокого давления. Они способны выдержать существенную нагрузку и обладают ударопрочными качествами. Высокая температура возникает в результате нагрева материала с помощью газовых горелок и среднечастотных или высокочастотных индукционных токов.

Обработка изделия с неравномерными или некапиллярными зазорами происходит в процессе композиционной пайки. В этом случае используются специальные композиционные припои, в состав которых входит легкоплавкая составляющая и наполнитель с температурой плавления выше, чем температура пайки. Благодаря этому он остается нерасплавленным и заполняет имеющиеся между частями изделия зазоры. Его задача — создать среду для распространения легкоплавкой составляющей.

Классификация видов пайки, исходя из характера получения припоя для пайки металлов, представлена в двух вариантах:

  • Пайка готовым припоем. Плавление припоя происходит в результате нагрева. Он заполняет зазор между деталями и за счет действия капиллярных сил удерживается в нем. Роль, которую играют капиллярные силы в данном процессе, очень значительна. Они обеспечивают максимальную возможность проникновения припоя в имеющиеся полости, благодаря чему обеспечивается высокий уровень прочности.
  • Реакционно-флюсовая пайка. В данном случае процесс обеспечивается за счет реакции вытеснения, происходящей между основным материалом и флюсом для пайки металла. Итогом этого процесса является образование припоя. Описать этот процесс можно следующим образом: 3ZnCl2 (флюс) + 2Al (металл, с которым происходит соединение) = 2AlCl3 + Zn (образовавшийся припой).

Для того чтобы осуществить процесс пайки, необходимо произвести соответствующую подготовку изделий и обеспечить наличие флюса, припоя и источников тепла.

Прочие проводники

Для изготовления термопар используют сплавы стойкие к высоким температурам, но при этом обладающие высокой ТермоЭДС. Подробнее про термопары можно прочитать в соответствующей литературе.

  • Хромель (90% Ni, 10% Cr)
  • Копель (43% Ni, 2-3% Fe, 53% Cu)
  • Алюмель (93-96% Ni, 1,8-2,5% Al, 1,8-2,2% Mn, 0,8-1,2% Si)
  • Платина (100% Pt)
  • Платина-родий (10-30% Rh)
  • Медь (100% Cu)
  • Константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn)

Соединяя два проводника из двух разных металлов получают термопары, например термопара типа K (ТХА — Термопара Хромель-Алюмель). Самые распространенные пары: хромель-алюмель, хромель-копель, медь-константан (для низких температур), платина-платинородий (для точных измерений и для высоких температур).

Оксид Индия-Олова

Оксид Индия — Oлова (Indium tin oxide или сокращённо ITO) — полупроводник, но обладает невысоким сопротивлением, а самое главное, пленка из оксида индия-олова прозрачна.

Это свойство используется при производстве ЖК дисплеев, сетка электродов на поверхности стекла нанесена именно из оксида индия-олова. Также резистивные touch панели имеют прозрачное проводящее покрытие.

Пленка ITO едва видна в отражении, чтобы хоть как то она была заметна пришлось разобрать ЖК дисплей:

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

На удивление, сопротивление пленки довольно низкое.

На этом мы закончили проводники. В следующей части начнем обзор диэлектриков

Ссылки на части руководства

1: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.
2: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.
3: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.
4: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.
5: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.
6: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.
7: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.
8: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.
9: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.
10: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.
11: Изоляционные ленты и трубки.
12: Финальная

Как пользоваться?

Разумеется, любые паяльные работы должны производиться только при хорошем освещении. Это позволит не только упростить и ускорить работы, но и улучшить контроль качества, а также, что немаловажно, обеспечить собственную безопасность. Поблизости не должно находиться легко загорающихся предметов. Пространство на рабочем месте придется очищать и освобождать. Для большего комфорта можно выбирать современные припои (их отщипывают разогретым жалом).

Если это не слишком принципиально, можно использовать и классическое олово. Приготовить поверхность к использованию припоя поможет канифоль.

​​​​​​ Она обеспечит равномерное распределение состава. Если не наносить канифоль, припой будет собираться в капли или вовсе не будет обеспечена адгезия. Расплавленный припой капают в малом количестве на жало паяльника; но если предстоит обрабатывать большую зону, то придется использовать твердую проволочную форму. Небольшой объем припоя вносят, касаясь жалом; заметив повисшую каплю, надо ее сразу убрать, чтобы не было переизбытка.

Удаляют просто: стучат пару раз по периметру подставки. Затем надо немедленно вернуться к пайке, проведя жалом вдоль намеченной линии. Важно: убирать избыток припоя придется и в случае использования проволоки. Потребуется постоянно следить за тем, чтобы паяльник не перегревался. Если применялся кислотный флюс, застывший припой придется сразу смывать.

Обзор припоев смотрите далее.

Все о пайке с припоем

Руководство по электротехническим материалам для всех. Часть 3

Пайка необходима для плотного соединения двух деталей. Процесс происходит с помощью припоя – скрепляющего элементы оловом, свинцом и прочими расплавленными составами.

Популярные бренды

Некоторые марки припоев уже названы. Однако надо указать, что в разных странах они могут обозначаться неодинаково. Так, «третник» имеет и точный иностранный аналог — Sn63Pb37. Это вещество подход для пайки и лужения меди, а также бронзы. Допускается применение состава для работы с предметами, которые будет подвергаться постоянному действию электрического тока.

Среди мягких припоев обращает на себя внимание ПОСВ-33. Им пользуются, чтобы паять подверженные перегреву детали.

Внимание: входящий в состав кадмий токсичен для человеческого организма и может применяться лишь очень осторожно.

Мало того, в ряде случаев его присутствие внутри шва отрицательно сказывается на свойствах готовых изделий. Если же говорить о коммерческих марках, то заслуживают внимания:

Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений

У всех материалов есть ТКС — температурный коэффициент сопротивления, мера того, насколько изменяется сопротивление с изменением температуры. Он может быть положительным — как у металлов, с ростом температуры сопротивление растет, может быть отрицательным, как у полупроводников, с ростом температуры сопротивление падает. При изготовлении точных измерительных приборов необходимо иметь сопротивления с минимальным дрейфом номинала в зависимости от температуры. Для этого изобрели сплавы с минимальным ТКС:

Константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn)
Манганин (85% Cu, 11.5-13.5% Mn, 2.5-3.5% Ni)

Таблица, с указанием температурного коэффициента (обозначается как α) для различных
металлов:

Если упростить, то коэффициент α говорит, во сколько раз изменится сопротивление проводника при изменении температуры на один градус Цельсия.

Как классифицируют?

Чаще всего припой используется на материнских платах, электросхемах. Наиболее часто используемыми сплавами являются те, что изготавливаются из:

  • свинца;
  • меди;
  • кадмия;
  • никеля;
  • олова;
  • серебра.

Для рассматриваемой технологической операции идеально подходит оловянно-свинцовый сплав, поскольку он легко плавится, но при этом обладает уникальными свойствами. В таблице можно встретить и неметаллические припои. От того, насколько верно мастер соблюдал технологию пайки, зависит и срок службы проведенной работы.

Температура плавления всегда указывается в градусах.

Низкотемпературные (или мягкие) припои – те, что переходят в жидкое состояние при менее 290–300 С. К ним можно отнести:

  • оловянно-свинцовые;
  • оловянно-цинковые;
  • оловянно-свинцово-кадмиевые;
  • сурьмянистые;
  • бессвинцовые.

Отличаются от твердых они и пределом на прочность. Этот показатель у них составляет от 16 до 100 МПа на растяжение. Если говорить о другой характеристике, такой как электропроводность, то у мягких припоев она составляет от 9 до 15%.

Нужно понимать, что мягкий припой не должен подвергаться сильной механической нагрузке, поскольку он просто не выдержит ее. Такой вариант нашел активное применение в электротехнике.

Мягкие материалы для пайки подбирают в соответствии со стандартами DIN EN ISO 9453 (2014), DIN 1707-100 (2011).

В прошлом свинцовые сплавы часто использовались для работы на медных трубах. Этот металл улучшает характеристики соединения. В результате получается гладкая поверхность, при этом требуется умеренная температура. Однако свинец вреден для окружающей среды и давно признан канцерогеном. С 1 июля 2006 включение свинца в сплавы для пайки было запрещено директивой RoHS 2002/95 / ЕС Европейского парламента.

Использование некоторых опасных веществ в конструкции электронного оборудования недопустимо. В настоящее время существует небольшой перечень исключений, когда разрешается использовать указанный металл. Это такие сферы повседневной жизни, как медицина и аэрокосмические технологии. В электронной промышленности применяют бессвинцовые материалы на основе олова. Это замечательная альтернатива, однако существует риск образования трещин на поверхности.

Даже небольшой такой дефект в несколько миллиметров может вызвать короткое замыкание, а следовательно, и повреждение электроники. Как показывает практика, такие «усики» растут не очень быстро. Иногда требуется несколько лет, чтобы они появились на поверхности. Возможные причины появления – остаточное напряжение в слоях покрытия, обусловленное наличием органических веществ, то есть посторонних включений и загрязнений. Бессвинцовый вариант мягкого сплава – олово-медь, олово-серебро, а также олово-медь-серебро. Следует отметить, что чем больше процент содержания в составе серебра, тем дороже стоит материал.

Высокотемпературные

Твердые (или высокотемпературные) припои достигают точки разжижения при температуре, превышающей 300 С. Обычно это серебряные сплавы и медно-цинковые, содержащие множество добавок.

Сегодня на заводах активно применяются медно-фосфористые сплавы, в них присутствуют медь, олово с добавкой небольшого количества фосфора.

Лучшее применение – работа с медными элементами и изготовленными из чугуна, серебра и другого твердого металла.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий