Припой и флюс для пайки, назначение, химсостав, приготовление

Особенности физико-химических процессов

При проведении пайки припой сначала нагревается и смягчается, а затем приобретает жидкое состояние. Данный температурный промежуток называют зоной плавления. Скрепляемые части при пайке нагревают, но до жидкой консистенции не доводят. Стадия сплавления жидкого припоя наступает, когда степень его нагрева превышает температуру плавления, называемую рабочей.

Припой, находясь в расплавленном состоянии, смачивает соединяемый металл и растекается, благодаря чему ликвидируются щели между стыкуемыми участками труб.

Период, в течение которого нагревается место соединения, а потом припой кристаллизируется, приобретая твердое состояние, как правило, равно 4 -5 минут. При этом паяльник должен выделять столько тепла, чтобы в течение двух минут нагрева жидкий припой успевал вступить в реакцию со стыкуемыми поверхностями. Только при соблюдении данных условий флюс и детали не успеют перегреться.

Как паять паяльником

С радиолюбительскими припоями все предельно понятно, но ведь иногда требуется и более массивные детали паять. Особенно сложно работать с латунными элементами, так как при пайке образуется на металле оксидная пленка. А еще испаряется цинк во время прогрева, так как латунь содержит большое количество этого металла.

Чтобы спаять латунь марки Л-63, вам необходимо применить флюс, в состав которого входит потная кислота и хлористый цинк. Механической прочности очень высокой не добиться. Если сравнивать с пайкой меди, то прочность у латуни окажется вдвое меньшей. Во многом это связано с тем, что швы имеют пористую структуру.

Причем поры образуются при любом способе пайки, как под высокой температурой, так и под низкой. Нередко применяется пайка латуни в газовой среде (при условии, что перед началом работ было проведено флюсование). Допускается не использовать флюс, если на поверхности латуни имеется слой никеля или меди.

В соляной ванне при температуре 850 градусов можно проводить пайку латунных элементов. Главное — в соляной раствор добавить немного флюса, в составе которого присутствует фторобат калия. Флюса должно быть примерно 4-5% от общей массы соляного раствора. Необходим флюс для того, чтобы припой как можно лучше проникал в зазор между соединяемыми деталями.

Латунь, богатая медью, спаивается следующими припоями:

1. ПСр-72.
2. ПСр-40.
3. ПСр-45.
4. ПСр-25.
5. ПСр-12.

Латунь, у которой низкая температура плавления, нуждается в использовании следующих припоев для пайки:

1. ПМЦ-36.
2. ПМЦ-48.
3. ПМЦ-54.
4. Припой медно фосфорный.

Для пайки латуни, в которой большое процентное содержание цинка, применяют марку припоя ПСр-40.

Если при эксплуатации элементов, которые подвергаются спайке, не возникает динамических и вибрационных нагрузок, то допускается применять припой ПМЦ-48 и ПМЦ-36.

Пайка медных труб

По причине того, что медь слабо подвержена коррозийным процессам, она легко поддается пайке. С нею в процессе стыковки лучше всего контактируют олово, серебро, другие сплавы и металлы.

Для соединения медных изделий задействуют капиллярную пайку. Она основана на способности жидкости за счет адгезии перемещаться по узким каналам, в том числе и против направления действия силы тяжести. Благодаря явлению капиллярности, припой способен равномерно заполнить зазоры вне зависимости от того, каким образом располагаются трубы.

Процесс пайки при этом может происходить с использованием легко-, средне – и высокоплавких припоев. За счет первого вида выполняют низкотемпературную пайку, а двух других – высокотемпературную. В основе выбора припоя лежат условия, в которых будет эксплуатироваться готовый трубопровод.

К легкоплавкому виду, еще называемому мягким припоем для пайки медных труб, принадлежит олово и сплавы с ним: оловянно-медные, оловянно — серебряные, оловянно-медно-серебряные. К такому же типу принадлежат припои, главным компонентом в которых является свинец, но они токсичны и по этой причине их нельзя использовать при прокладке трубопроводов для подачи питьевой воды.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Основным компонентом при пайке электрическим паяльником является оловянно-свинцовый припой. Он выпускается в виде проволоки или трубки разных диаметров. Трубчатый припой внутри заполняется канифолью. Такой припой очень удобен при работе, так как не требует дополнительного брать на жало паяльника флюс.

Припой представляет собой сплав легкоплавких металлов. Как правило, в состав припоя входит олово. Можно паять и чистым оловом, но оно дорогое и поэтому в олово добавляют дешевый свинец. Олово является экологически чистым металлом и его можно применять в качестве припоя для пайки в чистом виде пищевой посуды и медицинских инструментов. Если согнуть или сжать трубочку из чистого олова, то она хрустит. Чем больше в составе припоя свинца, тем темнее поверхность припоя.

Припои маркируются буквами и цифрами. Например ПОС-61, что обозначает П – припой, О – оловянный, С – свинцовый, 61 – % содержания олова. ПОС-61 является самым распространенным, так как подходит для пайки в большинстве случаев. В народе ПОС-61 часто называют третник , так как в его составе третья часть свинца (Pb).

Припои бывают мягкие и твердые. Температура плавления мягких припоев ниже 450˚С. Твердые припои плавятся при нагреве свыше 450˚С и для пайки электрическим паяльником не используются.

Удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцового припоя (проводимость) составляет 0,1-0,2 Ом/метр, алюминия 0,0271, а меди 0,0175. Как видите, припой проводит ток в десять раз хуже, чем медь или алюминий.

Наиболее распространенным припоем является ПОС-61, его еще называют третник. Он отлично подходит для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом и не дорогой. Подходит практически для всех случаев пайки в быту.

Как выбрать припой и его разновидности?

Перед началом работ обратите внимание на следующие нюансы:

1. Какие металлы требуется паять?
2. Какой способ пайки вы намерены использовать?
3. Размер соединяемых элементов и их механическая прочность.
4. Ограничения по температуре.
5. Устойчивость соединяемых элементов к коррозии.

Обратите внимание на то, что температура плавления припоя, используемого при пайке, должна выбираться, исходя из диаметра проводов. Чем толще провод, тем выше температура плавления. Для тонких допускается применять припои с наименьшей температурой.

Марки и свойства припоев.

Все виды можно разделить на три огромные подгруппы:

1. Сверхлегкоплавкие.
2. Легкоплавкие.
3. Тугоплавкие.

Последние не используются радиолюбителями, электрики их тоже нечасто применяют. Причина — температура плавления таких припоев 500 градусов и выше, не каждый специалист обладает оборудованием, которое способно обеспечить такой нагрев. Но преимущество сразу заметно: прочность у пайки очень высокая, соединяемые детали могут выдержать большие механические нагрузки.

А вот радиолюбители используют легкоплавкие припои. У них температура плавления редко достигает 400 градусов. Вот только прочность у них не очень высокая. Но для пайки проводов и радиоэлементов ее достаточно. Одним из популярных припоев является марка ПОС-61, в котором олова около 38%, свинца 61%, а остальное — это присадки, улучшающие свойства смеси.

Невзирая на то, что мягкие припои считаются недостаточно прочными, при применении капиллярной сварки можно получить качественную сантехническую конструкцию. Легкоплавкие припои используют для стыковки медной трубной продукции диаметром 6 –180 миллиметров. Им отдают предпочтение потому, что они работают при невысоких температурах. Дело в том, что медь при высоких показателях температуры способна потерять прочность.

Все припои, принадлежащие к средне- и высокоплавкому виду, относятся к твердому типу. Для высокотемпературной пайки изделий из меди применяют припои на основе меди, серебра и других металлов. Благодаря их использованию, получается шов, отличающийся прочностью и устойчивостью к действию повышенного давления и высоких температур.

Среди них наиболее востребованы:

• медно-фосфорные;
• медно-серебряно-фосфорные;
• серебряные.

В последнем случае требуется не только припой, но и флюс паста для пайки медных труб.

Флюс для пайки паяльником

Флюс это вспомогательное вещество, необходимое для освобождения поверхностей спаиваемых деталей от окислов и лучшему растеканию припоя по поверхности металла при пайке. Без применения флюса выполнить паяльником качественную пайку практически не возможно.

При приготовлении наиболее популярных флюсов для пайки электрическим паяльником, применяется канифоль. Ее получают из древесины деревьев хвойных пород, в основном сосны. При температуре около 50°С канифоль размягчается, а при 250°С начинает кипеть.

Канифоль не устойчива к воздействию атмосферной влаги – гидролизуется. Она состоит на 85-90% из абиетиновой кислоты. Если не удалить остатки канифоли после пайки то происходит окисление места пайки. Многие этого не знают и считают, что канифоль для металла безвредна. Кроме того, впитывая воду из атмосферы, канифоль увеличивает свою проводимость и может нарушать работу электронных устройств, особенно высоковольтных их цепей.

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем.

В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. Лить нужно очень медленно и ни одной капли не прольете. Со временем спирт испаряется и флюс становится густым. Тогда нужно его разбавить спиртом до требуемой консистенции.

В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные и стальные поверхности. На основе аспирина легко готовится и жидкий флюс для пайки паяльником, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.

Плюсы и минусы разных видов припоев

Важное преимущество, которым обладают твердые припои, напрямую связано с прочностью получаемых швов и их устойчивостью к высоким температурам. При помощи высокотемпературной пайки выполняют стыковку труб из меди, имеющих диаметр от 6 до 159 миллиметров. При прокладке водоснабжающих магистралей сечение трубной продукции, соединяемой таким типом пайки, не может быть менее 28 миллиметров.

Перед тем, как приступить к созданию медного трубопровода, следует убедиться в отсутствии на поверхности каких-либо дефектов, которые довольно часто можно обнаружить при нарезке труб. Надежность швов во многом зависит от чистоты изделий, которые используют в рабочем процессе. Для продукции диаметром 6-108 миллиметров ширина места соединения может быть 7-50 миллиметров.

Паяльные пасты (тиноль) для пайки

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Паста не заменима при пайке паяльником в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наносится лопаткой в нужном количестве на место пайки и затем прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта работы с паяльником.

https://www.youtube.com/watch?v=9pApQvCh3bE

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния. Хранить пасту нужно в герметичной упаковке. Срок хранения пасты не более полгода, так как опилки припоя со временем окисляются.