Что такое припой?
Припой – это чистый металл или термопластичный сплав из нескольких компонентов. Предназначается для соединения медных деталей в общую целостную сеть.
Под воздействием высоких температур припой плавится, распространяется по зоне обработки и герметизирует поверхность. После окончательного остывания на трубном материале образуется прочный, ровный шов без погрешностей
https://www.youtube.com/watch?v=Ep2ZdI4z2YQ
Технология стыковки двух фрагментов, проведенная по такому принципу, называется пайкой.
Среди основных достоинств методики стоит выделить:
- соединение без деформации;
- сохранение первоначальной формы обрабатываемых деталей;
- отсутствие всякого внутреннего напряжения;
- отличная прочность и высокий уровень герметичности созданного шва;
- устойчивость скрепленной области к разным температурным режимам, включая интенсивное прогревание;
- простое разъединение шовных участков в случае возникновения потребности изменить формат системы.
Проводят пайку специальным оборудованием – паяльником, газовой горелкой или паяльной лампой. Непосредственно перед работой зону тщательно зачищают от поверхностных дефектов и технических масел, и только потом приступают работе.
Процесс соединения трубных фрагментов осуществляется легко и быстро, но требует обязательного соблюдения правил элементарной безопасности. Во избежание проблем и получения травм, на руки нужно надеть плотные рабочие перчатки, лицо и глаза закрыть специальными очками или маской, а одежду защитить плотным фартуком. Это убережет мастера от потенциально возможных несчастных случаев.
Для пайки в бытовых условиях чаще всего используют паяльник. Горелку или лампу применяют там, где мощностных возможностей паяльника не хватает или требуется соединить детали большой толщины и внушительной массы
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 | – | – |
Изготовление своими руками
При наличии в достаточном количестве олова и свинца, можно сделать припой самостоятельно. Чтобы выдержать пропорции, можно взвесить необходимое количества свинца и олова на обычных кухонных весах, обязательно используя какую-нибудь подложку.
Свинец ядовит, поэтому его остатков на весах быть не должно. По этой же причине при работе необходимо организовать хорошую вентиляцию помещения, использовать защитные очки и перчатки, а при необходимости и респиратор.
Чтобы взвесить нужное количество материалов, достаточно знать их плотность. У олова она – 7,30 г/см³, у свинца – 11,35 г/см³. Составив нехитрую пропорцию, можно определить количество для разного состава сплавов.
Непосредственно для приготовления сплава можно использовать стальную емкость небольшого размера. В ней нужно довести до температуры плавления свинец с оловом.
После того, как они примут жидкое состояние, необходимо стальной ложкой снять верхний слой. Это – шлак, образующийся при соединении с кислородом воздуха.
Затем необходимо аккуратно, но тщательно перемешать два металла и вылить в форму из какого-либо тугоплавкого материала. Для этого могут подойти формы, изготовленные из гипса или из жести.
Такой состав можно с успехом использовать при монтаже электронных схем, пайке проводов и кабелей, соединении медных или латунных труб.
Все припои для пайки, при их разнообразии, обладают разными свойствами и характеристиками. Правильный подбор того или иного состава для каждого конкретного случая обеспечит качественное и надежное соединение при помощи пайки.
Использование в быту
Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта.
Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.
Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.
В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.
Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).
Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.
Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.
В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется твердый латунный припой, позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.
Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.
Какие бывают припои
Существует большое количество материалов для пайки, основное разделение происходит на мягкие и твердые. Монтаж радиоаппаратуры происходит при помощи легкоплавкого, его температура плавления колеблется от 300 до 450 °C. По прочности мягкие виды припоев не уступают при пайке другим, используются при сборке практически всех электронных изделий.
Процесс пайки основывается на сплаве олова и свинца определенным стандартом, количеством.
Некоторые тугоплавкие припои имеют легирующие стали, что по позволяет реализовать некоторые параметры при соединении. Примеси используются для достижения определенных характеристик, антикоррозийных свойств, уровней прочности. Припой для пайки используется в большинстве случаев марки ПОС, что означает оловянно – свинцовые припои. Число указывает на процентное содержание составом олова.
Оловяно-свинцовый припой
Если происходит ситуация, когда припои и флюсы применяемые при пайке неизвестного происхождения, отличить можно по следующим физиологическим свойствам:
- Температура плавления свинцово – оловянных припоев варьируется в пределах от 183 до 265 °C.
- Яркий металлический отблеск выдает высокое содержание олова, предположительно марка ПОС-61 и выше.
- Большое содержание свинца выдается тусклым серым оттенком, матовой поверхностью.
- Большое количество свинца повышает пластичность проволоки, изделие диаметром 6 мм можно легко согнуть руками, а более качественное не гнаться.
Различные виды припоя производятся изготовителями при некоторых факторах. Большинством современных материалов пайки применяется допуск флюса от 1 до 3%, что значительно улучшает условия работы. Нет необходимости подносить жало паяльного инструмента к флюсу каждый раз, если он содержится сердцевиной припоя.
Припой Sn63Pb37
Наиболее распространенным при спайке и лужении медных, бронзовых деталей, через которые проходит течение тока, является припой третник. Температура плавления данной разновидности составляет 190 °C, получается герметичный шов. Зарубежным аналогом считается Sn63Pb37, где соответствующее названию содержание олова к свинцу.
Классификация
В соответствии с государственным стандартом, существует следующее классификационное деление припоев по температуре их плавления:
- низкотемпературные, их также называют мягкими. Температура плавления этих паяльных сплавов не превышает 450 ℃. В свою очередь, данная категория делится на две подкатегории. Паяльные сплавы, плавящиеся при температуре до 145 ℃ называются особолегкоплавкими, плавящиеся в диапазоне от 145 до 450 ℃ относятся к легкоплавким;
- высокотемпературные или твёрдые. К ним относятся припои с температурой плавления, превышающей 450 ℃. Этот класс сплавов включает в себя три подкатегории. Среднеплавкими считаются те, которые расплавляются при температуре до 1100 ℃, имеющие точку плавления от 1100 до 1850 ℃ называют высокоплавкими. Присадочные материалы, использующиеся при пайке, которые занимают ещё более высокотемпературные позиции, относятся к тугоплавким.
Таблица 1. Температура плавления припоев:
| Марка припоя | Температура плавления, С° |
|---|---|
| Сплав Вуда | 66-70 |
| Сплав Розе | 90-98 |
| Припой ПОИН 52 | 120 |
| Припой ПОСК 50-18 | 142-145 |
| Припой ПОСВи 36-4 | 150-170 |
| Припой ПОС-90 | 183-220 |
| Припой ПОССу 18-0,5 | 183-277 |
| Припой ПОССу 50-0,5 | 183-216 |
| Припой ПОС-63 | 183 |
| Припой ПОССу 25-0,5 | 183-266 |
| Припой ПОС-40 | 183-238 |
| Припой ПОС-30 | 183-238 |
| Припой ПОССу 30-0,5 | 183-245 |
| Припой ПОССу 40-0,5 | 183-235 |
| Припой ПОССу 61-0,5 | 183-189 |
| Припой ПОС-61 | 183-190 |
| Припой ПОССу-15-05 | 184-275 |
| Припой ПОССу-15-2 | 184-275 |
| Припой ПОССу-40-2 | 185-229 |
| Припой ПОССу 25-2 | 185-260 |
| Припой ПОССу-30-2 | 185-250 |
| Припой ПОССу-18-2 | 186-270 |
| Припой ПОС-60 | 190 |
| Припой ЦОП-30 | 200-315 |
| Припой АВИА-1 | 200 |
| Припой П200А | 220-225 |
| Припой ПОЦ-10 | 220-225 |
| Припой ПОС-50 | 222 |
| Припой ПОВи 0.5 | 224-232 |
| Припой ПОМ-1 | 230-240 |
| Припой ПОМ-3 | 230-250 |
| Припой ПОСу 95-5 (бессвинцовый) | 234-240 |
| Припой ПОССу-95-5 | 234-240 |
| Припой ПОССу-4-4 | 239-265 |
| Припой ПОССу-8-3 | 240-290 |
| Припой ПОС-18 | 243-277 |
| Припой ПОССу-4-6 | 244-270 |
| Припой П250А | 250-300 |
| Припой АВИА-2 | 250 |
| Припой ПОС-35 | 256 |
| Припой ПОС-25 | 260 |
| Припой ПОС-4 | 266 |
| Припой ПОССу-10-2 | 268-285 |
| Припой ПОС-10 | 268-299 |
| Припой ПОС-20 | 268-299 |
| Припой ПОССу-5-1 | 275-308 |
| Припой марки А | 300-320 |
| Припой 34А | 530-550 |
| Припой 35А | 545 |
| Припой П-81 | 630-660 |
| Припой П-14К | 640-680 |
| Припой П-14 | 640-680 |
| Припой ПМФОЦр 6-4-0,03 | 640-680 |
| Припой ПМФ-7 | 714-850 |
| Припой ПМФ-9 | 750-800 |
| Припой П-47 | 760-810 |
| Припой ПМЦ-36 | 800-825 |
| Припой Алармет 211 | 800-890 |
| Припой П 21 | 800-830 |
| Припой Л63 | 850-910 |
| Припой таблетированный Л63 | 850-900 |
| Припой ПМЦ-54 | 876-880 |
| Припой ВПР-28 | 880-980 |
| Припой П100М | 900-950 |
| Припой ЛО 60-1 | 900 |
| Припой П100 | 900-950 |
| Припой ЛОК 59-1-0,3 | 900 |
| Припой МНМц 68-4-2 | 915-970 |
| Припой ЛНМц 49-9-0,2 | 920 |
| Припой МНМц 9-23,5 | 925-950 |
| Припой ЛК 62-0,5 | 960-1020 |
| Припой ВПР-16 | 960-970 |
| Припой ВПР-4 | 1000-1050 |
| Припой ВПР-1 | 1080-1120 |
| Припой ВПР-11-40Н | 1100-1120 |
Основная суть процесса пайки заключается в смачивании расплавленным присадочным материалом поверхностей соединяемых деталей, которые сами при этом не расплавляются. Исходя из этого, температура плавления припоев должна быть ниже, чем соответствующая характеристика спаиваемых металлов.
Пайка стали
Пайка стали своими руками не представляет особой сложности. Стальные изделия с успехом можно паять даже легкоплавкими припоями, например, ПОС-40, ПОС-61 или чистым оловом. А, например, легкоплавкие припои на основе цинка малопригодны для пайки углеродистых и низколегированных сталей из-за плохого смачивания, затекания в зазор и низкой прочности паяных соединений в результате образования по границе шва и стали интерметаллидной хрупкой прослойки.
В общем виде пайка стали осуществляется в такой последовательности.
- Производится очистка от загрязнений паяемых деталей.
- С соединяемых поверхностей удаляется окисная пленка — механической зачисткой (металлической щеткой, шлифовальной шкуркой или кругом, дробеструйной обработкой) и обезжиривание. Обезжиривание можно осуществлять едким натром (5-10 г/л), углекислым натрием (15-30 г/л), ацетоном или другим растворителем.
- Детали в месте соединения покрываются флюсом.
- Осуществляется сборка изделия с фиксированием деталей в нужном положении.
- Изделие разогревается. Пламя должно быть нормальным или восстановительным — без избытка кислорода. В сбалансированной газовой смеси пламя только нагревает металл и иного воздействия не оказывает. В случае сбалансированной газовой смеси пламя горелки обладает ярко-синим цветом и небольшой величиной. Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла. Факел пламени горелки, насыщенный кислородом бледно-голубого цвета и маленький. Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя в разные стороны, при этом время от времени касаются припоем соединения. Нужная температура достигается тогда, когда припой начинает плавиться при прикосновении к деталям. Не нужно создавать избыточного нагрева. Обычно с практикой достаточность нагрева определяется по цвету поверхности металла и появлению дыма флюса.
- На соединяемые стыки наносится флюс.
- В зону стыка подается припой (в виде проволоки, или кусочка, уложенного в стык) и производится подогрев детали и припоя до расплавления последнего и затекания в стык. Под влиянием капиллярных сил припой сам втягивается в зазор между деталями.
Припой должен плавиться не от пламени горелки, а от теплоты прогретого соединения.
- После завершения пайки, изделие очищается от остатков флюса и лишнего припоя.
Если есть возможность, можно соединяемые детали сначала залудить припоем в месте контакта. Затем детали соединить и нагреть до температуры плавления припоя. В этом случаи может получиться более прочное соединение.
Температура пайки определяется маркой припоя.
Причины неудачи. Если припой не распределяется по поверхности деталей, то это может быть по следующим причинам:
- Недостаточный прогрев деталей. Продолжительность прогрева должна соответствовать массивности деталей.
- Плохая предварительная очистка поверхности от загрязнений.
- Использование неподходящего флюса. Например, нержавеющая стали или алюминий требуют очень химически активных флюсов. Или флюс может не соответствовать температуре пайки.
- Использование неподходящего припоя. Например, чистый свинец так плохо смачивает металлы, что им паять нельзя.
Паяльная паста.
В конце и без того длинного повествования хотелось бы немного рассказать о паяльной пасте. Используется она в основном для пайки поверхностно монтируемых компонентов (SMD’шек) и безвыводных микросхем в корпусах BGA.
На вид представляет собой серого цвета кашицу и состоит из о-о-очень мелких шариков сплава Sn62Pb36Ag2 (состав: 62% олова, 36% свинца и 2% серебра), а также безотмывочного флюса. На упаковке указывается, что флюс безотмывочный двумя буквами в названии – NC (No Clean – без очистки). Флюс, в котором содержаться шарики припоя на воздухе высыхает, поэтому пасту хранят в закрытой упаковке.
Паяльная паста Solder Plus
Применяется паяльная паста при сложном ремонте мобильных телефонов для пайки микросхем в корпусе BGA. Для её использования требуется дополнительное оборудование для ремонта сотовых телефонов, например, специальные трафареты. Стоимость такой пасты довольно высока. Да и не удивительно, ведь в её составе есть серебро.
В настоящее время в производстве электроники стали массово применяться бессвинцовые припои.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих »Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Припои
В качестве припоев используются как чистые металлы, так и их сплавы. Чтобы припой мог хорошо исполнять свое предназначение, он должен обладать целым рядом качеств.
Смачиваемость. Прежде всего, припой должен обладать хорошей смачиваемостью по отношению к соединяемым деталям. Без этого будет просто отсутствовать контакт между ним и паяемыми деталями.
В физическом смысле смачивание подразумевает явление, при котором прочность связи между частицами твердого вещества и смачивающей его жидкости оказывается выше, чем между частицами самой жидкости. При наличии смачивания жидкость растекается по поверхности твердого вещества и проникает во все его неровности.
Если припой не смачивает основной металл, пайка невозможна. В качестве такого примера можно привести чистый свинец, который плохо смачивает медь и не может поэтому служить припоем для неё.
Температура плавления. Припой должен иметь температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых деталей, но выше той, при которой соединение будет работать. Температура плавления характеризуется двумя точками — температурой солидуса (температура, при которой плавится самый легкоплавкий компонент) и температурой ликвидуса (наименьшим значением, при которой припой становится полностью жидким).
Разница между температурами ликвидуса и солидуса называется интервалом кристаллизации. Когда температура соединения находится в интервале кристаллизации, даже незначительные механические воздействия приводят к нарушениям кристаллической структуры припоя, в результате чего может возникнуть его хрупкость и возрасти электрическое сопротивление.
Кроме хорошей смачиваемости и необходимой температуры плавления, припой должен обладать еще рядом свойства:
- Содержание токсичных металлов (свинца, кадмия) не должно превышать установленных значений для определенных изделий.
- Должна отсутствовать несовместимость припоя с соединяемыми металлами, которая может привести к образованию хрупких интерметаллических соединений.
- Припой должен обладать термостабильностью (сохранением прочности паяного соединения при изменении температуры), электростабильностью (неизменностью электрических характеристик при токовых, тепловых и механических нагрузках), коррозионной стойкостью.
- Коэффициент теплового расширения (КТР) не должен сильно отличаться от КТР соединяемых металлов.
- Коэффициент теплопроводности должен соответствовать характеру эксплуатации паяного изделия.
В зависимости от температуры плавления припои подразделяют на легкоплавкие (мягкие) с температурой плавления до 450°С и тугоплавкие (твердые) с температурой плавления выше 450°С.
Легкоплавкие припои. Наиболее распространенными легкоплавкими припоями являются оловянно-свинцовые, состоящие из олова и свинца в различном соотношении. Для придания определенных свойств в них могут вводиться другие элементы, например, висмут и кадмий для понижения температуры плавления, сурьма для увеличения прочности шва и т.д.
Оловянно-свинцовые припои имеют низкую температуру плавления и относительно невысокую прочность. Их не следует применять для соединения деталей, испытывающих значительную нагрузку или работающих при температуре выше 100°С. Если все же приходится применять пайку мягкими припоями для соединений, работающих под нагрузкой, нужно увеличивать площадь соприкосновения деталей.
К наиболее широко используемым относятся оловянно-свинцовые припои ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-61, ПОС-90, имеющие температуру плавления примерно 190-280°С (из них самый тугоплавкий — ПОС-18, самый легкоплавкий — ПОС-61). Цифры означают процентное содержание олова.
| Припой | Назначение |
| ПОС-90 | Пайка деталей и узлов, подвергающихся в дальнейшем гальванической обработке (серебрение, золочение) |
| ПОС-61 | Лужение и пайка тонких спиральных пружин в измерительных приборах и других ответственных деталей из стали, меди, латуни, бронзы, когда не допустим или нежелателен высокий нагрев в зоне пайки. Пайка тонких (диаметром 0,05 — 0,08 мм) обмоточных проводов, в том числе высокочастотных, выводов обмоток, выводных концов ротора двигателей с ламелями коллектора, радиоэлементов и микросхем, монтажных проводов в полихлорвиниловой изоляции, а также пайка в тех случаях, когда требуется повышенная механическая прочность и электропроводность. |
| ПОС-40 | Лужение и пайка токопроводящих деталей неответственного назначения, наконечников, соединение проводов с лепестками, когда допускается более высокий нагрев, чем в случаях использования ПОС-61. |
| ПОС-30 | Лужение и пайка механических деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, стали и железа. |
| ПОС-18 | Лужение и пайка при пониженных требованиях к прочности шва, деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, пайка оцинкованной жести. |
Тугоплавкие припои. Из тугоплавких припоев чаще всего используются две группы — припои на основе меди и серебра. К первым относятся медно-цинковые припои, которые используются для соединения деталей, несущих лишь статическую нагрузку. Из-за определенной хрупкости их нежелательно применять в деталях, работающих в условиях ударов и вибрации.
К медно-цинковым припоям относятся, в частности, сплавы ПМЦ-36 (примерно 36% Сu, 64% Zn), с интервалом кристаллизации 800-825°C, и ПМЦ-54 (примерно 54% Cu, 46% Zn), с интервалом кристаллизации 876-880°C. С помощью первого припоя паяют латунь и прочие медные сплавы с содержанием меди до 68%, осуществляют тонкую пайку по бронзе. ПМЦ-54 используют для пайки меди, томпака, бронзы, стали.
Для соединения стальных деталей в качестве припоя используют чистую медь, латуни Л62, Л63, Л68. Соединения, паянные латунью, обладают более высокой прочностью и пластичностью в сравнении с соединениями, паянными медью, они способны вынести значительные деформации.
Серебряные припои относятся к наиболее качественным. Сплавы марки ПСр кроме серебра содержат медь и цинк. Припоем ПСр-70 (примерно 70% Ag, 25% Cu, 4% Zn), c температурой плавления 715-770°C, паяют медь, латунь, серебро. Его используют в тех случаях, когда место спая не должно резко уменьшать электропроводность изделия.
ПСр-65 используют для пайки и лужения ювелирных изделий, фитингов из меди и медных сплавов, предназначенных для соединения медных труб, используемых в системах горячего и холодного питьевого водоснабжения, им паяют стальные ленточные пилы. Припой ПСр-45 используют для пайки стали, меди, латуни.
Другие виды припоя. Существует множество других припоев, предназначенных для пайки изделий, состоящих из редких материалов или работающих в особых условиях.
Никелевые припои предназначены для пайки конструкций, работающих в условиях высоких температур. Обладая температурой плавления от 1000°C до 1450°C, они могут использоваться для пайки изделий из жаропрочных и нержавеющих сплавов.
Золотые припои, состоящие из сплавов золота с медью или никелем, используются для пайки золотых изделий, для пайки вакуумных электронных трубок, в которых недопустимо наличие летучих элементов.
Для пайки магния и его сплавов применяют магниевые припои, содержащие помимо основного металла также алюминий, цинк и кадмий.
Материалы для пайки металлов могут иметь различную форму выпуска — в виде проволоки, тонкой фольги, таблеток, порошка, гранул, паяльных паст. От формы выпуска зависит способ их ввода в стыковую зону. Припой в виде фольги или паяльной пасты укладывается между соединяемыми деталями, проволока подается в зону соединения по мере расплавления ее конца.
Флюсы. Прочность паяного соединения зависит от взаимодействия основного металла с расплавленным припоем, которое в свою очередь зависит от наличия физического контакта между ними. Оксидная пленка, присутствующая на поверхности паяемого металла, препятствует контакту, взаимной растворимости и диффузии частиц основного металла и припоя.
Поэтому ее необходимо удалять. Для этого применяются флюсы, в задачу которых входит не только удаление старой окисной пленки, но и препятствие образованию новой, а также снижение поверхностного натяжения жидкого припоя с целью улучшения его смачиваемости.
При пайке металлов применяются различные по составу и свойствам флюсы. Флюсы для пайки имеют различия:
- по агрессивности (нейтральные и активные);
- по температурному интервалу пайки;
- по агрегатному состоянию — твердые, жидкие, геле- и пастообразные;
- по виду растворителя — водные и неводные.
Кислые (активные) флюсы, например «Паяльную кислоту» на основе хлорида цинка, нельзя использовать при пайке электронных компонентов, так как они хорошо проводят электрический ток и вызывают коррозию, однако, из-за своей агрессивности, они очень хорошо подготавливают поверхность и поэтому незаменимы при пайке металлических конструкций.
Широко распространенными флюсами являются борная кислота (H3BO3), бура (Na2B4O7), фтористый калий (KF), хлористый цинк (ZnCl2), канифольно-спиртовые флюсы, ортофосфорная кислота. Флюс должен соответствовать температуре пайки, материалу паяемых деталей и припоя.
Например, бура используется для высокотемпературной пайки углеродистых сталей, чугуна, меди, твердых сплавов медными и серебряными припоями. Для пайки алюминия и его сплавов применяют препарат, состоящий из хлористого калия, хлористого лития, фтористого натрия и хлористого цинка (флюс 34А).
Флюс может применяться не только в виде отдельного компонента, но и входить составным элементом в паяльные пасты и таблетированные виды так называемых флюсующихся припоев.
Паяльные пасты. Паяльная паста — это пастообразное вещество, состоящее из частиц припоя, флюса и различных добавок. Паяльная паста обычно используется для поверхностного монтажа SMD-компонентов, но удобна и для пайки в труднодоступных местах.
Пайка радиодеталей такой пастой осуществляется с помощью термовоздушной или инфракрасной станции. Получается красивая и качественная пайка. Однако из-за того, что большая часть паяльных паст не содержит активных флюсов позволяющих паять, например сталь, большинство их подходят только для пайки электроники.
