Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 ноября 2019; проверки требуют 4 правки.
Катушка оловянно-свинцового припоя
Припо́й — материал[1], применяемый при пайке для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди, никеля, серебра и другие.
Существуют неметаллические припои[2].
Срок службы паяного соединения зависит от правильности технологии пайки и параметров окружающей среды в эксплуатации.
Описание[править | править код]
Припои выпускаются в виде гранул, прутков, проволоки, порошка, фольги, паст и закладных деталей.
Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке мест соединения припой нагревают свыше температуры его плавления.
Так как припой имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления соединяемого металла (или металлов), из которых изготовлены соединяемые детали, то он плавится, в то время как металл деталей остаётся твёрдым. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла происходят различные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.
Бессвинцовые припои
Выбирают припой с учётом физико-химических свойств соединяемых металлов (например, по температуре плавления), требуемой механической прочности спая, его коррозионной устойчивости и стоимости. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя.
Жидкотекучесть низкотемпературных припоев даёт возможность паять изделия сложной формы.
Классификация припоев[править | править код]
| Мягкие | До 300 | 16-100 | оловянно-свинцовые, оловянно-свинцово-кадмиевые, оловянно-цинковые, сурьмянистые, бессвинцовые (Sn+Cu+Ag+Bi+др.) |
| Твёрдые | Свыше 300 | 100-500 | медно-цинковые, медно-никелевые, медно-фосфористые, серебряные |
Припои принято делить на две группы:
К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — свыше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16-100 МПа, а твёрдые — 100-500 МПа.
Диаграмма состояния сплава олово-свинец
Припои ПОС-61 и ПОС-63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец состоящей из 61,9 % олова по массе с температурой плавления 183,3 °C.
Олова куча Меланж серебра где припоя гора
Кроме этих составов в качестве мягких припоев используются также:
- сурьмянистые припои (ПОССу), применяемые при пайке оцинкованных и цинковых изделий и повышенных требованиях к прочности паяного соединения,
- оловянно-свинцово-кадмиевые (ПОСК) для пайки деталей, чувствительных к перегреву и пайки выводов к конденсаторам и пьезокерамике,
- оловянно-цинковые (ОЦ) для пайки алюминия,
- бессвинцовые припои, содержащие наряду с оловом медь, серебро, висмут и др. металлы.
Твёрдые припои[править | править код]
Наиболее распространёнными твёрдыми припоями являются медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр) с различными добавками:
| Медно-цинковый ПМЦ-36 | 36 % Сu; 64 % Zn | 825-950 | 7,7 |
| Медно-цинковый ПМЦ-54 | 54 % Cu; 46 % Zn | 860-970 | 8,3 |
| Серебряный ПСр-15 | 15 % Ag; остальное Сu и Zn | 635-810 | 8,3 |
| Серебряный ПСр-45 | 45 % Ag; остальное Сu и Zn | 665-725 | 9,1 |
| Медно-титановый ПМТ-45 | 49-52 % Сu; 1-3 % Fе; 0,7-0,1 % Si; 45-49,3 % Ti | 955 | 6,02 |
Температуры плавления припоев марок ПСр и ПМЦ:
Широко применяются медно-фосфористые припои. К медно-фосфористым припоям относятся сплавы меди, олова с добавками фосфора. Такие припои применяются при пайке меди, медных сплавов, серебра, чугуна, твердых сплавов.
Температуры плавления медно-фосфористых припоев:
Серебряные припои[править | править код]
Серебряные припои имеют температуру плавления от 183 до 1133 °С и представляют собой сплавы серебро-свинец-олово; серебро-свинец; серебро-медь; серебро-медь-цинк; серебро-медь-цинк-кадмий; и т. д.
Серебряные припои имеют достаточно широкую область применения:
- лужение и пайка меди, медно-никелевых сплавов, никеля, ковара, нейзильбера, латуней и бронз;
- пайка железоникелевых сплавов с посеребренными деталями из стали;
- пайка стали с медью, никелем, медными и медно-никелевыми сплавами;
- пайка меди с никелированным вольфрамом;
- пайка титана и титановых сплавов с нержавеющей сталью;
- пайка меди и медных сплавов с жаропрочными сплавами и нержавеющими сталями;
- пайка меди и латуни с коваром, никелем, с нержавеющими сталями и жаропрочными сплавами, пайка свинцово-оловянистых бронз;
- пайка и лужение меди, никеля, медных и медно-никелевых сплавов с посеребренной керамикой, пайка посеребренных деталей;
- пайка меди и никеля со стеклоэмалью и керамикой;
- пайка и лужение ювелирных изделий;
- пайка меди с бронзой, меди с медью, бронзы с бронзой;
- пайка меди, медных сплавов и сталей по свежеосаждённому медному гальваническому покрытию толщиной не менее 10 мкм;
- пайка и лужение цветных металлов и сталей;
- пайка и лужение серебряных деталей.
Бессвинцовые припои[править | править код]
В связи с повышением внимания общества к вопросам экологии теперь при выборе припоев более серьёзно учитывают токсичность его компонентов. В электротехнике и электронике (особенно в бытовой) всё чаще используют бессвинцовые припои.
Уход от свинцовосодержащих припоев также обусловлен негативным влиянием свинца на прочность соединения с контактами, покрытыми золотом.[4]
Паяльные пасты[править | править код]
Развитие автоматизированной технологии для изготовления электронных плат обусловило появление нового типа припоев: так называемых паяльных паст, пригодных как для обычной, так и трафаретной пайки элементов электронных схем. Паяльные пасты представляют собою дисперсную смесь, в которой дисперсной фазой являются микро- и наноразмерные частицы припоя, иногда твёрдых компонентов флюса, а диспергирующей средой являются жидкие компоненты флюса и летучие органические растворители.
Прочие[править | править код]
Не относящиеся к собственно припоям особые виды металлических сплавов применяются в электровакуумной технике для электрических вводов, вплавляемых в стекло и работающих при сравнительно низких температурах, когда использование здесь тугоплавких, но относительно дорогих металлов (вольфрам, молибден, платина) не требуется. Для этих материалов особую важность имеет температурный коэффициент линейного расширения (), который для получения вакуум-плотного ввода должен как можно точнее согласовываться с стекла. Например, ковар (марка сплава 29НК), применяемый для изготовления электрических выводов через стеклянные колбы различных газонаполненных и электровакуумных электронных приборов и осветительных ламп имеет примерный состав: Ni — 29 %, Со — 18 %, Fе — остальное; его удельное сопротивление около 0,49 мкОм·м, а около 4…5·10−6 К−1.
См. также[править | править код]
- Легкоплавкие сплавы
- Флюс
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Припои // Товарный словарь / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1959. — Т. VII. — Стб. 379-381
Ссылки[править | править код]
- Гуляев А. П. Металловедение. М.: «Металлургия» 1986 г. 544 с.
Источник: nix-chel.ru
Оловянный припой
Оловянный припой — это прутки, проволока, порошок, фольга, гранулы, изготовленные из олова. Все эти изделия могут быть использованы для пайки. Пайкой называют метод сращивания деталей с помощью припоя. При этом температура плавления деталей выше, чем температура плавления вещества, используемого в качестве припоя.
Реализуем оловянный припой в виде: прутка оловянного диаметром от 8 до 10 мм; цилиндра диаметром от 80 до 250 мм, проволоки и чушек в ассортименте.
Виды оловянных припоев, свойства и характеристики
По химическому составу сплава выделяют сурьмянистые припои, припои с малым количеством сурьмы (малосурьмянистые), сплавы без сурьмы (бессурьмянистые). Все вышеперечисленные виды припоев производят по ГОСТ 21931-76 (в изделиях), ГОСТ 21930-76 (чушки).
Существует и другой вариант классификации оловянных припоев. По нему сплавы делятся на:
— оловянно-свинцовые (в сокращении ПОС);
— сурьмянистые (сокращенно ПОССу);
— оловянно-свинцово-кадмиевые (сокращенно ПОСК);
Последние легируют медью, серебром, цинком, алюминием, кадмием.
Оловянные припои ПОС (сплавы оловянно-свинцовые), имеющие процентный состав олова от 10% до 90%, относятся к мягким припоям.
Они начинают плавиться при 183°C (температура расплава пары «олово-свинец»), а завершают плавление при различных температурах. Это определено химическим составом сплава. А именно:
ПОС-15 (олово 15%) — 280 °C.
ПОС-25 (25%) — 260 °C.
ПОС-35 (33%) — 247 °C.
ПОС-61, ПОС 63 (олово 61% и 63%) — 183 °C
ПОС-90 (олово 90%) — 220 °C
В силу того, что состав сплавов ПОС-61 и ПОС-63 практически идентичен составу эвтектики «олово+свинец», они расплавляются при постоянной температуре 183 °C.
Также к мягким оловянным припоям относят:
— ПОССу – используется для пайки изделий из цинка, оцинкованного металла, при высоких требованиях к паяному соединению (припои сурьмянистые);
— ОЦ — для соединения изделий из алюминия (припои оловянно-цинковые);
— ПОСК — для соединения изделий, реагирующих на перегрев, пьезокерамики, выводов конденсаторов (оловянно-свинцово-кадмиевые);
— припои без свинца, которые кроме олова включают в состав серебро, медь, висмут и другие металлы.
Припоем называют сплав, состоящий из легкоплавких металлов. Например, оловянный. Но паять одним оловом — довольно дорого. С чистым оловом работают только тогда, когда нужно получить абсолютно безвредный для человека спай: при пайке посуды для употребления пищи или медицинского оборудования. В остальных случаях, для удешевления припоя, к олову добавляют более дешевый, но вредный свинец.
Для справки: поверхность припоя тем темнее, чем больше в нем свинца. А пруток из чистого олова при сгибе или сжатии издает характерный хруст.
К положительным свойствам оловянных припоев можно отнести:
— прочность в сочетании с пластичностью;
— высокий коэффициент теплопроводности;
Оловянные припои используют для соединения деталей практически из всех металлов, и чем больше в составе припоя чистого олова — тем качественнее будет полученное соединение. Преимущество ПОС — его универсальность. Мягкие припои эксплуатируют в виде палочек (прутков), реже используют проволоку или пасту (смесь припоя с флюсующим веществом). Чем больше в сплаве олова, тем крепче соединение деталей при пайке.
Марки мягких припоев и флюсов
для пайки паяльником
Для пайки паяльником применяется припой, а чтобы припой хорошо растекался по поверхности соединяемых пайкой деталей, используют вещество, которое называется флюс. В зависимости от металла деталей и их размеров, крепости и герметичности пайки необходимо выбирать определенную марку припоя и флюса. Информация в таблицах поможет Вам подобрать необходимый припой и флюс для пайки.
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.
Основные технические характеристики мягких припоев
для пайки электрическим паяльником
| Сплав Вуда | Олово — 12,5 Свинец — 25 Висмут — 50 Кадмий — 12,5 |
68,5 | – | Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей, токсичен |
| Сплав д Арсе |
Олово — 6,9 Свинец — 45,1 Висмут — 45,3 |
79 | – | Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей |
| ПОСВ-50 Сплав Розе |
Олово — 25 Свинец — 25 Висмут — 50 |
94 | – | Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву |
| ПОСВ-33 | Олово — 33,4 Свинец — 33,3 Висмут — 33,3 |
130 | – | Для пайки деталей из меди, латуни, константана с герметичным швом |
| Олово — 61 Свинец — 39 |
190 | 4,3 | Для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом | |
| ПОС-61М | Олово — 61 Свинец — 37 Медь — 2 |
192 | 4,5 | Для лужения и пайки тонких медных проводов и печатных проводников |
| ПОС-90 | Олово — 90 Свинец — 10 |
220 | 4,9 | Для лужения и пайки посуды для пищи и медицинских инструментов |
| ПОС-40 | Олово — 40 Свинец — 60 |
238 | 3,8 | Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре и деталей из оцинкованной стали |
| ПОС-30 | Олово — 30 Свинец — 70 |
266 | 3,2 | Для лужения и пайки деталей из меди, ее сплавов и стали |
| ПОС-10 | Олово — 10 Свинец — 90 |
299 | 3,2 | Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре |
| Авиа — 1 | Олово — 55 Цинк — 25 Кадмий — 20 |
200 | – | Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен |
| Авиа — 2 | Олово — 40 Цинк — 25 Кадмий — 20 Алюминий — 15 |
250 | – | Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен |
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.
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
| Канифоль светлая | Канифоль светлая — 100 | Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями | Готов к использованию | Спиртом или ацетоном, кистью |
| Спирто-канифольный | Канифоль — 20 Спирт — 80 |
Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах | Растворить в этиловом спирте порошок канифоли | |
| Глицерино-канифольный | Канифоль — 6 Глицерин -14 Спирт — 80 |
Герметичная пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах | Растворить в этиловом спирте порошок канифоли, затем добавить глицерин | |
| Канифольный хлористо-цинковый | Канифоль — 24 Хлористый цинк — 1 Спирт — 75 |
Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка | Ацетоном, кистью |
| Канифольный хлористо-цинковый (флюс паста) |
Канифоль — 16 Хлористый цинк — 4 Вазелин — 80 |
Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином | |
| Хлористо-цинковый | Хлористый цинк — 25 Соляная кислота — 1 Вода — 75 |
Пайка деталей из чёрных и цветных металлов | Кислоту медленно вливают в посуду до ¾ ее высоты с кусочками цинка, когда перестанут выделения пузырьки водорода, флюс готов | Промывка водой или раствором питьевой соды в воде, кистью |
| Канифоль — 16 Хлористый цинк — 4 Вазелин — 80 |
Флюс паста. Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином | ||
| Канифоль — 24 Хлористый цинк — 1 Спирт — 75 |
Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов | Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка | ||
| ФИМ | Ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 16 Спирит этиловый — 1,6 Вода — остальное |
Пайка меди, серебра, константана, платины, нержавеющей стали, черных и других металлов | Кислоту медленно вливают в посуду и затем добавляют спирт | Промывка водой, кистью |
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.
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.
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.
Источник: ydoma.info