Припои для пайки. виды и свойства. состав и флюсы. плавление

Особенности выбора припоев

Существует ряд факторов, которыми обуславливается выбор припоев:

· Металлы и сплавы, которые необходимо соединить;

· Метод пайки;

· Ограничения температуры плавления;

· Величина деталей;

· Необходимая механическая устойчивость;

· Стойкость к ржавлению и т.д.

Например, для пайки проводов, имеющих больший диаметр, используется припой, имеющий более высокую температуру плавления, нежели для пайки проводов с меньшим объемом.

Немаловажным критерием в выборе припоев является изготовитель, потому как именно от него зависит последующий период использования изделия. Любой тип материала имеет определенные нюансы. Для пайки кабелей рекомендуется применять сплавы, которые эластично объединяются с материалом и обладают невысокой температурой плавки. Еще следует учитывать, чтобы сопротивление было низким, поэтому хорошо, если в сплав входят металлы, которые проводят электричество, например, серебро.

Для паяния медных труб необходимо применять припои, обеспечивающие прочное и крепкое объединение. Такой сплав должен включать медь, потому как данный металл относится к тугоплавким и обеспечивает крепкое соединение элементов. Еще одним преимуществом меди является и то, что она имеет стойкость к ржавчине.

Стальные детали лучше всего спаивать сильным припоем. Потому как данный металл сложно поддается пайке, необходимо отдавать предпочтение тугоплавким сплавам, структура которых близка к составу самого материала.

Следует помнить о том, что в составе припоя должно быть низкое содержание чугуна и углерода, потому как они снижают прочность соединения. Алюминий необходимо паять сплавами, которые не содержат в себе алюминий, но включают серебро, олово и другие металлы.

Для того, чтобы спаянный шов получился ровным и высококачественным, перед тем, как приступить к пайке, обрабатываемая поверхность покрывается специальным веществом, которое имеет название – флюс. В зависимости от входящих компонентов он может быть жидким или пастообразным. Флюс необходим для хорошего распределения припоя, устранения оксидов и загрязнений с поверхности детали в процессе пайки, для предохранения шва от вредных воздействий извне. После того, как паяние завершено, флюс необходимо удалить.

При соблюдении всех правил спаивания, а также при правильном выборе материалов, изделия получатся крепкими и прослужат долгие годы.

Кому и когда лучше использовать каждый из припоев

Радиотехник применяет трубчатый элемент, полость которого заполнена канифолью, когда необходимо провести пайку:

• В приборе, отремонтировать электронное устройство.
• Небольших по объемам участков, использовав тубусы или катушечную комплектацию.
• На промышленном предприятии, при наличии бухты с соблюдением соответствия всех технологических процессов и свойств напаиваемого металла.
• С низкими температурами плавления.

Пайка без внутренних наполнителей позволяет осуществлять действия с разными:

• Тугоплавкими металлами.
• Температурными режимами плавки в зависимости от состава сплава.
• Чувствительными к перегреву элементами – предохранителями, транзисторами.
• Радиотехническими изделиями – проводами, техническими платами.
• Лудить и соединять медные, бронзовые детали для получения герметичного шва.

Мастер определяет область работ и выбирает то вещество, которое подойдет для конкретных работ. Радиодетали хорошо прикреплять, используя проволоку с канифолью. Для соединения элементов из висмута или кадмия лучше подобрать отдельно припой и флюс, которые соответствуют требованиям сплавов.

3.1. Классификация припоев и система их обозначений

Разновидности и применение припоев:

Припой — металл или сплав, применяемый при пайке для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди, никеля и других металлов

Для пайки соединений проводниковых материалов в зависимости от предельно допустимых рабочих температур и требуемой прочности паяного шва применяются мягкие и твердые припои.

К мягким относятся припои с температурой плавления до 400 °С, а к твердым — свыше 500 °С. Припои с температурами выше температуры плавления чистого олова в интервале до 400 °С называются полутвердыми.

Мягкие и полутвердые припои имеют предел прочности при растяжении до 15–100 МПа и применяются для пайки токоведущих частей, не являющихся одновременно несущими конструкциями машин или аппаратов.

Пайка мягкими и полутвердыми припоями осуществляется паяльником или погружением деталей в расплавленный припой, соединяемые поверхности при этом предварительно облуживаются, как правило, припоем той же марки и покрываются обычно канифолью (флюсом).

Оловянно-свинцовые припои выпускаются в виде слитков, прутков, проволоки, ленты и трубок, заполненных канифолью.

Твердые припои имеют предел прочности при растяжении 100– 500 МПа и применяются в качестве припоев первой категории прочности при пайке токоведущих частей, быстроходных, допускающих высокий нагрев электрических машин и деталей, воспринимающих основную механическую нагрузку.

Система обозначения припоев

Обозначение марки припоя обычно начинается с буквы «П» — припой. Числа в марке припоя показывают содержание компонентов (буквы после буквы «П») в процентах (округленно). Буква или буквосочетание в конце обозначения марки припоя означает, что данный компонент составляет оставшееся содержание припоя.

Обозначение компонентов:

А — алюминий;

Ж — железо;

И — индий;

К или Кд — кадмий;

М — медь;

О — олово;

С — свинец;

Ср — серебро;

Су — сурьма;

Ф — фосфор;

Ц — цинк.

Используемые материалы

Зачастую для пайки применяется олово с добавлением других компонентов. В состав припоя могут входить различные материалы. Например:

• Олово. Является мягким материалом, плавление которого происходит при +231,9 °С. Металл подвергается растворению в соляной и серной кислоте. Большинство органических кислот не оказывает на него действия. При комнатных температурах не окисляется, но при показателях ниже + 18 °C (особенно меньше -50 °С) разрушается кристаллическая решетка, вследствие чего цвет меняется на серый.
• Свинец. Очень часто используется в припоях, что обусловлено его легкоплавкостью. Чистый металл без посторонних примесей мягкий, с ним легко работать. Окисление происходит только на наружной части, которая вступает во взаимодействие с воздухом. Легко растворим в кислотной и щелочной среде, содержащей органические вещества и азот.
• Кадмий. Популярен при производстве легкоплавких припоев в небольших количествах вместе со свинцом или висмутом. Металл в чистом виде токсичен, плавится при + 321 °C. Нередко его используют для предотвращения коррозии.
• Висмут. Один из наиболее легкоплавких материалов, плавится при показателях в +271 °C, растворяется в азотной и подогретой серной кислоте.
• Сурьма. Тугоплавкий материал, плавление начинается при +630,5 градусов. Не окисляется под действием кислорода. Очень токсичен, придает припою глянец.
• Цинк. Хрупкий серо-синий металл, плавление достигается при +419 °С. Окисление происходит при контакте с кислородом. Применяется для припоев, использование которых осуществляется в условиях повышенной влажности, защищает место пайки окисной пленкой, легко растворяется в кислотах.
• Медь. Ее наивысшая температура плавления — +1083 градуса. Не вступает во взаимодействие с воздухом, но во влажной среде окисляется ее верхний слой. Зачастую применяется при производстве тугоплавких припоев.

Физико-химические свойства и особенности

Физико-химические свойства материала должны отвечать условиям проведения процесса. Дело в том, что существует много разновидностей припоев, некоторые из которых являются не специально предназначенными алюминия, а имеют универсальное предназначение. В таком случае, их свойства должны отвечать легкоплавким материалам, чтобы не расплавить металл заготовки и не повредить его. Температура плавления припоя должна иметь показатели, примерно, на 100-200 (можно и больше) градусов ниже. Материалы обладают высокой текучестью, что вызвано той же низкой температурой плавления и особенностью их состава.

Припой для пайки алюминия

Еще одна особенность состоит в том, что действительно прочного соединения достичь очень сложно, но это зачастую и не требуется, так как металл не применяется в сложных условиях эксплуатации. В большинстве случаев нужно просто качественное соединение, чтобы был хороший контакт. Физическое свойство проникновения припоя в структуру алюминия помогают обеспечить должный уровень качества. Стоит отметить, что расходный материал также является легким, как и основной металл, так что относительно своих аналогов для других процедур, таких как пайка нержавейки твердыми припоями, при одном и том же весе будет больший объем материала.

Пайка алюминиевым припоем кх718fcww09020

Технические характеристики популярных марок

Castolin 192FBK

Элементы состава — Zn, Al

Температура плавления — 380 — 440°С

Характеристики прочности на разрыв — 100 МПа

Виды возможного спаивания — капиллярное, напайка

Физическая плотность  — 7,0 г/см³

HTS-2000

Степень растяжения: 45900 PSI

Степень удлинения: 10%

Степень сдвига: 31000 PSI

Масса: 240 г / куб. дюйм

Температура плавления: 390 С

Толщина диаметра: 2-3 мм

Длина: 0,46, м

Castolin 192FС

FC — в сердечнике имеется флюс.

Температура плавления:  430 градусов Цельсия

Прочность: 100 H/мм2

Толщина диаметра, мм — 2,0

Длина, м – 0,5

Элементы состава: Zn, Al

Характеристики прочности на разрыв — 100 МПа

Тип пайки: капиллярная пайка, напайка

Виды возможного спаивания — капиллярное, напайка

Физическая плотность  — 7,0 г/см³

Особенности выбора

Есть мнение, что не так важно чем паять алюминий, а главное как. Здесь наблюдается очень большая зависимость от того, в каких условиях приходится проводить процесс и с какими целями

Поэтому, расходный материал выбирается в зависимости от того, какие инструменты для разогрева имеются. Если вам требуется спаять провода, то подойдут припои с самой низкой температурой плавления, которые быстро схватятся на металле, не подвергая его опасности расплавлению. Сложнее дело обстоит с толстыми заготовками, или когда нужно соединить алюминий с другими металлами. Здесь уже понадобиться материал, специально предназначенный для этих процессов, как вышеуказанные припои.

«Важно!Вне зависимости от выбора, действия мастера должны быть быстрыми, так как материал имеет свойство очень быстро окисляться, что ухудшит качество соединения»

Особенности пайки

• Первым делом стоит зачистить поверхности, что желательно делать крупнозернистой наждачной бумагой, которая не только счистит все возможные налеты, но и сможет сделать поверхность более податливой для пайки;
• После этого нужно выложить флюс по всему периметру, где будет происходить соединение;
• Затем следует стадия подогрева, когда флюс разогревается до рабочей температуры, чтобы можно было использовать припой;
• Следующим делом следует задействовать припой, который должен равномерно растекаться по всей поверхности места спайки;
• После образования достаточной толщины шва, для чего может потребоваться несколько проходов, нужно дать остыть металлу;
• На последней стадии следует очистить шов от остатков флюса и прочих вещей.

Популярные марки

• Castolin 192FС;
• HTS-2000;
• ПОС-61;
• Castolin 192FBK;
• Castolin 192CW;
• Lucas-Mihaupt Filalu 1192NC;
• Авиа-1;
• Castolin 190.

Использование

Современные разновидности расходных материалов широко применяются для скрепления разных металлов и их сплавов. Речь идет, например, о серебросодержащих припоях с флюсом для пайки меди и составах, используемых при спаивании труб из нержавейки. Стоит отметить, что в последнем случае чаще всего возникают трудности у неопытных пользователей. В таких ситуациях специалисты дают ряд рекомендаций.

• На подготовительном этапе выполняют тщательную механическую очистку поверхностей. Краска и другие стойкие загрязнения удаляются, как правило, металлическими щетками, после чего обработанный металл обезжиривают.
• На зону пайки равномерно наносится предварительно подобранный флюс.
• При обработке и соединении поверхностей большой площади применяют специальные горелки для прогрева металла до необходимой (рабочей) температуры.
• После достижения заданной температурной отметки подается припой, который необходимо распределить равномерным слоем по всему шву.
• После того как весь шов спайки будет пройден припоем, ему дают немного остыть. На завершающей стадии место соединения подогревается для обеспечения постепенного понижения температуры.

Даже с учетом всех неоспоримых достоинств серебросодержащего припоя необходимо особое внимание уделить правильному подбору флюса. Без данного вспомогательного материала, отвечающего за очистку поверхностей и удаление пленок окислов, невозможно добиться качественного и долговечного соединения

Помимо прочности шва, грамотно выбранный флюс обеспечивает необходимую текучесть металла и сплава в процессе пайки. На практике очень часто мастера предпочитают использовать буру.

Несмотря на то что сейчас проблем с приобретением флюсов не возникает, бывают ситуации, в которых приходится изготавливать пасту для пайки самостоятельно. Для этого потребуется:

• высыпать буру в емкость подходящего объема, выполненную из термоустойчивого материала;
• добавить воду тонкой струей, медленно перемешивая получающуюся массу до получения однородной смеси без комков;
• нагревать состав до тех пор, пока он не станет полностью прозрачным;
• слить образовавшуюся жидкость, после чего растереть оставшийся осадок до консистенции масла;
• нанести полученную пасту на обрабатываемую поверхность, лучше всего это делать при помощи кисти.

Самодельный флюс для пайки применяется в тандеме с серебросодержащим припоем, температура плавления которого составляет от 490 градусов. Для спаивания пористых металлов и сплавов подойдет состав на основе тетрафторбората.

В следующем видео вас ждет изготовление серебряного припоя своими руками.

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.

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. Разновидностью свинцово – оловянных изделия является припой марки ПОССу. Обозначение предполагает добавление сурьмы, применяется в различных производствах, подходит к применению с оловянными деталями.

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.

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.

Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем. Перед наполнением флюсом обязательно нужно тщательно вымыть бутылочку и кисточку от лака. Если лак сильно застыл, то налить ацетона и оставить. Через время лак растворится.

В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. 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.

Советы по использованию

Правильный выбор припоя дает возможность без особых затрат сил и времени стыковать в единую систему медные трубы. Стыковочный шов, как правило, выходит надежным и ровным, он способен обеспечить герметизацию в трубопроводах любого типа конфигурации. Аккуратно выполненный шов полностью исключает возникновение утечек веществ, которые циркулируют по трубопроводящей системе. Хорошо выполненная спайка с грамотно выбранным припоем может работать долгие годы, не требуя к себе пристального внимания или проведения регулярного специального обслуживания.

При выполнении стыков высокотемпературным припоем часто возникает ситуация, когда требуется применение флюса. Этот компонент необходим для подготовки области проведения паяльных работ для предотвращения окислительных процессов меди, которые разрушают стыковочный шов. В качестве флюса применяют кислоту метаборную, натрия тетраборат, окись бора. Нередко к этим компонентам добавляются калий и компоненты фторидов кальция.

Для пайки меди часто применяют составы с плавиковой и борной кислотами, к ним добавляется калия гидроксид. Наиболее дешевый флюс для пайки меди – обычная бура. Флюс – это порошок мелкой фракции или состав из мелких кусков. Опытные мастера для удобства выполнения работ проволоку припоя обмакивают в порошок флюса. Иногда припой перетирают вмести с флюсом до получения однородного порошка, но так поступают редко, так как процесс трудозатратен.

Чтобы приступить к пайке медных труб, понадобятся следующие инструменты:

• состав припоя для меди;
• флюс;
• газовая горелка или паяльник;
• режущее приспособление для нарезки заготовки трубы на отдельные части нужного размера;
• фаскосниматель и щетка по металлу – они помогут удалить металлические заусеницы, которые могут возникнуть при нарезке трубы.

Перед началом работ нужно нарезать трубу и обработать ее каря так, чтобы на ней не было заусениц, если этого не сделать, сцепка двух деталей встык не получится требуемой прочности. Внутреннюю сторону трубы обрабатывают щеткой по металлу. Такая обработка увеличивает пропускную способность трубопроводной системы. Следующий шаг процесса выполнения стыковочного шва заключается в том, что очищается рабочая поверхность труб в месте стыковки. Очищение выполняют флюсом, который позволяет убрать оксидную пленку и тем самым снизит у материала степень поверхностного натяжения, а также увеличит адгезию.

Некоторые технологии проведения процесса пайки предусматривают предварительный прогрев стыкуемых деталей. С этой целью применяется газовая горелка с направленным выходом пламени. Для выполнения больших объемов работ можно использовать газовый баллон с пропанобутановой смесью.

В процессе пайки медных деталей могут возникнуть различные ситуации, справиться с ними помогут советы опытных мастеров.

В процессе нарезки заготовок из трубы нередко появляются дефекты в виде вмятин на ее стенках, это обстоятельство является причиной плохого качества стыковочного шва. При нарезке нужно избегать деформирования трубы и не проводить пайку поверх ее дефектов.
Для лучшей адгезии необходимо обезжиривать поверхности стыкуемых участков труб, так как любые, даже самые малозаметные загрязнения приведут к снижению качества стыковочного шва.
Для того чтобы шов получился ровным и крепким, необходимо правильно выбрать зазор, в пределах которого будет выполнена пайка. Если сечение трубы находится в пределах 10-110 мм, то величину зазора выбирают в диапазоне от 7 до 50 мм.

Заготовки перед выполнением стыковочного шва лучше всего как следует прогревать. Если нагрев будет недостаточным, то стыковочный шов может быть разрушен даже при небольших нагрузках.

При нанесении флюса нужно внимательно следить за тем, чтобы он равномерно покрывал всю рабочую поверхность

В местах, куда флюс не попал, стыковочный шов разрушится.
Во время работы паяльником или газовой горелкой важно соблюдать технологию. Если область стыковочного шва будет перегрета, то не только флюс, но и припой утратят свои свойства.

В следующем видео вас ждет ТОП 4 припоя для пайки медных труб холодильников.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin