Припой для пайки
Процесс ремонта электроники, произведение работ в радиотехнике происходит с помощью паяльника. Качественная работа служит основанием для долговечного соединения деталей. Работа происходит паяльником, надежное соединения производится не только качественным инструментом, но и флюсом, припоем. Основной припоя является сплав металлов легкосплавного типа, которые расплавляется по достижению определенной температуры. Наиболее подходящим вариантом считается олово в чистом виде, однако материал очень дорогой.
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.
Если происходит ситуация, когда припои и флюсы применяемые при пайке неизвестного происхождения, отличить можно по следующим физиологическим свойствам:
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.
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.
Низкотемпературные припои
Легкоплавкие припои имеют температуру перехода к жидкому состоянию до 450 °C. Применяются радиотехническими соединениями, при спайке проводов, других работах. Основные составляющие таких изделий пайки имеют сплавы олова, свинца, кадмия или висмута. В процессе обезжиривания, лужения технических плат имеют место сплавы Вуда или Розе. Такие вещества переходят в жидкое состояние уже на отметке 70 °C.
Металлы имеют различную температуру плавления, важно ознакомиться с составом припоя перед покупкой.
Наиболее удобная форма выпуска для пайки радиодеталей – проволока диаметром 2-2,5 см. Составом современных изделий является канифоль, которая выступает ролью флюса.
Марки мягких припоев для пайки паяльником
Мягкие припои применяются совместно с электрическим паяльником и флюсом. Входящее в состав олово является экологически чистым продуктом, может применяться к соединению элементов пищевой промышленности. Наиболее распространенным является изделие пайки третник, получивший свое название из-за содержания трети свинца составом. Мягкие припои подразделяются на разновидности в соответствии с назначением, температурой плавки.
Низкоплавкие припои используются для пайки чувствительных к перегреву деталей, таких как предохранители, транзисторы. В состав входят свинец, олово, висмут и кадмий, последний материал токсичен, применяется не во всех сферах деятельности. Плавление изделий Вуда начинается с самой низшей температуры – 69 °C.
Отечественные марки продуктов имеют маркировку ПОС, с добавлением некоторых веществ наименование изменяется. К примеру, ПОСВ – 33 имеет равные части свинца, олова и меди, применяется к латунным, медным деталям, требующим герметичного шва.
Основные технические характеристики мягких припоев для пайки
электрическим паяльником
Технические характеристики материалов, применяемых к пайке, разделяются на некоторые параметры:
Флюс для пайки паяльником
Вспомогательное вещество, которое способствует растеканию материалов пайки по поверхности спаиваемых деталей — флюс. Качественное соединение создают припои и флюсы, без одной из составляющих пайка невозможна. Распространенным видом флюса является канифоль, производимая из твердых пород хвойных деревьев. Размягчение происходит при 50 °С, а при достижении температуры 250 °C, процесс переходит в кипение состава.
Флюс для пайки алюминия
За счет гидролизами, предусмотренной при изготовлении канифоли, материал не устойчив к воздействию атмосферной среды. После пайки необходимо удалить остатки флюса, т.к. соединение может подвергаться процессу окисления. Впитывая влагу из атмосферы, канифоль может нарушить работу радиотехнических составляющих.
Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником
Пайка металлических соединений происходит с применением различных веществ. Флюсы делятся на три основные категории, отличающиеся областью применения, способом приготовления. Процесс подготовки элементов к работе может быть разным, после пайки необходимо удалять остатки описанным инструкцией способом.
Ортофосфорная кислота состоит из воды, этилового спирта и самой кислоты плотностью 1,7. Применяется при спайке нержавеющих материалов, меди, серебра. Флюсы на спиртовой основе требуется хранить в герметичной упаковке. Удобная тара для хранения – баночка из-под лака для ногтей, кисточка не реагирует на активную среду, а крышка позволяет плотно закрыть емкость, избегая испарения составляющих.
Паяльные пасты тиноль для пайки
Из предлагаемых веществ имеются паяльные пасты, которые выпускаются с флюсом смешанным видом. Применяется при монтаже бескорпусных элементов, труднодоступных местах. Нанесение происходит специальной лопаткой, затем прогрев электрическим инструментом. Результатом можно наблюдать надежное, качественное соединение, активно используется начинающими мастерами при отсутствии подобающего опыта.
Возможно приготовить сплав для пайки своими руками, для этого понадобится припой, требуемый элементом. Напильником со средней зернистостью измельчается олово для пайки в виде проволоки до состояния металлической крошки. К составу прибавляется флюс, выбранный из вышеперечисленных в жидким состоянии, после этого элементы смешиваются. Изготавливать состав требуется в небольшой емкости, срок хранения ограничен 6 месяцами, после этого происходит окисление металла кислотной средой.
Использование сплавов оловянно свинцовой группы
Процесс пайки представляет собой соединение нескольких металлизированных частей между собой. Температура воздействия при этом не превышает критический порог, при котором происходит разрушение деталей или плат. Основными задачами использования изделий пайки, является обеспечение максимально ровной температурной вязкости, при которой происходит равномерное растекание по поверхности.
Олово для пайки применяется достаточно часто, материал служит составляющей наибольшего количества припоев. В чистом виде металл очень дорог, применяется для спайки важных изделий, элементов. Разделяются по категориям с применением свинца и без него.
Свинцовые припои
Различные материалы для пайки применяются с использованием свинца. Материал отличается легкоплавкостью, мягок и легко поддается обработке. Легко растворяется в щелочной среде, кислотных примесях.
Наиболее популярными в использовании считаются изделия с маркировкой ПОС. Процентное содержание элементов позволяет работать с разными средами и материалами. Отличаются температурными показателями и другими параметрами, которые важны для надежного соединения. К свинцовым соединениям добавляются цинк, висмут или сурьма, которые обеспечивают защиту от окисления и других разрушающих факторов.
Как выбрать припой
Основной задачей перед мастером стоит создание качественного, надежного крепления, которое прослужит продолжительное время. Выбор припоя происходит по следующим параметрам:
В любой ситуации, необходимо щепетильно относиться к соответствию параметров пайки и изделия. Для спайки используются качественные изделия, цена на них не высока, а выбор на рынке огромен.
Основные материалы применяемые для пайки
Олово arrow_upward
Олово — мягкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Хорошо растворяется в концентрированной соляной или серной кислоте. Сероводород на него почти не влияет. Ценным свойством олова является его устойчивость во многих органических кислотах. При комнатной температуре мало поддается окислению, но при воздействии температуры ниже 18°С способен переходить в серую модификацию («оловянная чума»). В местах появления частиц серого олова происходит разрушение металла. Переход белого олова в серое резко ускоряется при понижении температуры до —50°С. Для пайки может применяться как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими металлами.
Свинец arrow_upward
Свинец — синевато-серый металл, мягкий, легко поддается обработке, режется ножом. На воздухе окисляется только с поверхности. В щелочах, а также в азотной и органических кислотах растворяется легко. Стоек против воздействий серной кислоты и сернокислых соединений. Применяется для изготовления припоев.
Кадмий arrow_upward
Кадмий — серебристо-белый металл, мягкий, пластичный, механически непрочный. Применяется как для антикоррозийных покрытий, так и в сплавах со свинцом, оловом, висмутом для легкоплавких припоев.
Сурьма arrow_upward
Сурьма — хрупкий серебристо-белый металл. На воздухе не окисляется. Применяется в сплавах со свинцом, оловом, висмутом, кадмием для легкоплавких припоев.
Висмут arrow_upward
Висмут — хрупкий серебристо-серый металл. Растворяется в азотной и горячей серной кислотах. Применяется в сплавах с оловом, свинцом, кадмием для получения легкоплавких припоев.
Цинк arrow_upward
Цинк — синевато-серый металл. В холодном состоянии хрупок. В сухом воздухе окисляется, во влажном воздухе покрывается пленкой окиси, которая предохраняет его от разрушения. В соединении с медью дает ряд прочных сплавов. Легко растворяется в слабых кислотах. Применяется для изготовления твердых припоев и кислотных флюсов.
Медь arrow_upward
Медь — красноватый металл, тягучий и мягкий. Растворяется в серной и азотной кислотах и в аммиаке. В сухом воздухе почти не поддается окислению, в сыром воздухе покрывается окисью зеленого цвета. Применяется для изготовления тугоплавких припоев и сплавов.
Сводная таблица arrow_upward
Канифоль arrow_upward
Канифоль —продукт переработки смолы хвойных деревьев Более светлые сорта канифоли (более тщательно очищенные) считаются лучшими. Применяется как флюс для пайки мягкими припоями.
Припои arrow_upward
Легкоплавкие припои
Таблица 1. Легкоплавкие припои.
Выпускают легкоплавкие припои в виде литых чушек, прутков, проволоки, лент фольги, порошков, трубок диаметром от 1 до 5 мм, заполненных канифолью, а также в виде паст, составленных из порошка припоя и жидкого флюса.
Флюсы arrow_upward
Неактивные флюсы
Таблица 2. Неактивные (безкислотные) флюсы.
Активные флюсы
Таблица 3. Активные (кислотные) флюсы.
Пайка arrow_upward
Пайка сталей с гальваническим покрытием
Пайка сталей с гальваническим покрытием цинком или кадмием возможна оловяно-свинцовами припоями паяльником с применением флюса хлористого цинка. Пайка с канифольными флюсами не даёт качественного соединения.
Пайка алюминия припоями ПОС
Пайка алюминия припоями П-200 и П-250
Пайка нихрома
Паяльная паста arrow_upward
При пайке в домашних условиях припой обычно набирают и наносят паяльником. Контролировать количество расплавленного припоя, переносимое паяльником, крайне затруднительно: оно зависит от температуры плавления припоя, температуры и чистоты жала и от других факторов. Не исключено при этом попадание капель расплавленного припоя на проводники, корпуса элементов, изоляцию, что приводит иногда к нежелательным последствиям. Приходится работать крайне осторожно и аккуратно, и всё же бывает трудно добиться хорошего качества пайки. Облегчить пайку и улучшить её можно с помощью паяльной пасты. Для приготовления пасты измельчают припой напильником с крупной насечкой (мелкая забивается припоем) и смешивают опилки со спирто-канифольным флюсом. Количество припоя в пасте подбирают опытным путём. Если паста получилась слишком густой, в неё добавляют спирт. Хранить пасту нужно в плотно закрывающейся посуде. На место пайки пасту наносят нужными дозами металлической лопаточкой. Применение паяльной пасты, кроме того, позволяет избежать перегрева малогабаритных деталей и полупроводниковых приборов.
Паяльная лента arrow_upward
«Паяльная лента» незаменима при сращивании проводников, трубок, стержней, когда нет возможности воспользоваться электрическим паяльником. Чтобы изготовить «паяльную ленту», необходимо сначала приготовить пасту из опилок припоя, канифоли и вазелина. Пасту наносят тонким ровным слоем на миткалевую ленту. Место пайки обматывают в один слой «паяльной лентой», смачивают бензином или керосином и поджигают. Предварительно соединяемые поверхности желательно залудить.
Лужение проводов в эмалевой изоляции.
Сварка вместо пайки.
Как паять алюминий.
Покрываете место пайки тонким слоем канифоли и сразу же натираете таблеткой анальгина. Далее облуживаете поверхность припоем ПОС-50, прижимая к ней с небольшим усилием жало сильно нагретого паяльника. Ацетоном смываете остатки флюса. Снова осторожно прогреваете поверхность и смываете флюс. Теперь можете начать пайку обычным образом.
Чтобы жало паяльника не подгорало.
Чтобы защитить стержень от обгорания, его нужно обмазать тонким слоем смеси силикатного клея и сухой минеральной краски (окись железа, цинка и магния). Перед включением паяльника покрытие нужно хорошо просушить, иначе клей вспенится и покрытие будет осыпаться.
Как зачистить проводники печатной платы.
Кроме уже известных способов зачистки проводников печатной платы перед пайкой или лужением, хорошо себя зарекомендовал способ, описанный ниже. На ватный тампон наносят несколько капель технической соляной кислоты и протирают им поверхность фольги. Кислота хорошо удаляет слой окиси меди, практически не затрагивая металл. После этого плату надо промыть под проточной водой, сначала в горячей, а потом в холодной. Отверстия под выводы деталей лучше просверлить после этой обработки. При работе с кислотой необходимо соблюдать меры безопасности.
Припои и флюсы
Одним из основных элементов электромонтажных и радиомонтажных работ является пайка. Качество монтажа во многом определяется правильным выбором необходимых припоев и флюсов, применяемых при пайке проводов, сопротивлений, конденсаторов и т. п.
Для облегчения этого выбора ниже приводятся краткие сведения о твердых и легких припоях и флюсах, пользовании ими и их изготовлении.
Пайка представляет собой соединение твердых металлов при помощи расплавленного припоя, имеющего температуру плавления меньшую, чем температура плавления основного металла.
Припой должен хорошо растворять основной металл, легко растекаться по его поверхности, хорошо смачивать всю поверхность пайки, что обеспечивается лишь при полной чистоте смачиваемой поверхности основного металла.
Для удаления окислов и загрязнений с поверхности спаиваемого металла, защиты его от окисления и лучшего смачивания припоем служат химические вещества, называемые флюсами.
В зависимости от химического состава и температуры плавления припоев различают пайку твердыми и мягкими припоями. К твердым относятся припои с температурой плавления выше 400°С, к легким — припои с температурой плавления до 400°С.
Основные материалы, применяемые для пайки.
Свинец — синевато-серый металл, мягкий, легко поддается обработке, режется ножом. Удельный вес при температуре 20°С 11,34. Температура плавления 327qC. На воздухе окисляется только с поверхности. В щелочах, а также в азотной и органических кислотах растворяется легко. Стоек против воздействий серной кислоты и сернокислых соединений. Применяется для изготовления припоев.
Кадмий — серебристо-белый металл, мягкий, пластичный, механически непрочный. Удельный вес 8,6. Температура плавления 321°С. Применяется как для антикоррозийных покрытий, так и в сплавах со свинцом, оловом, висмутом для легкоплавких припоев.
Сурьма — хрупкий серебристо-белый металл. Удельный вес 6,68. Температура плавления 630,5°С. На воздухе не окисляется. Применяется в сплавах со свинцом, оловом, висмутом, кадмием для легкоплавких припоев.
Висмут — хрупкий серебристо-серый металл. Удельный вес 9,82. Температура плавления 271°С. Растворяется в азотной и горячей серной кислотах. Применяется в сплавах с оловом, свинцом, кадмием для получения легкоплавких припоев.
Цинк — синевато-серый металл. В холодном состоянии хрупок. Удельный вес 7,1. Температура плавления 419°С. В сухом воздухе окисляется, во влажном воздухе покрывается пленкой окиси, которая предохраняет его от разрушения. В соединении с медью дает ряд прочных сплавов.. Легко растворяется в слабых кислотах. Применяется для изготовления твердых припоев и кислотных флюсов.
Канифоль —продукт переработки смолы хвойных деревьев Более светлые сорта канифоли (более тщательно очищенные) считаются лучшими. Температура размягчения канифоли от 55 до 83°С. Применяется как флюс для пайки мягкими припоями.
Пайка мягкими припоями получила широкое распространение, особенно при производстве монтажных работ. Наиболее часто применяемые мягкие припои содержат значительное количество олова. В табл. 1 приведены составы некоторых свинцово-оловянных припоев.
Химический состав в %
При выборе типа припоя необходимо учитывать его особенности и применять в зависимости от назначения спаиваемых деталей. При пайке деталей, не допускающих перегрева, используются припои, имеющие низкую температуру плавления.
Наибольшее применение находит припой марки ПОС-40. Он применяется при пайке соединительных проводов, сопротивлений, конденсаторов. Припой ПОС-30 используют для пайки экранирующих покрытий, латунных пластинок и других деталей. Наряду с примеиением стандартных марок находит применение и припой ПОС-60 (60% олова и 40% свинца).
Мягкие припои изготовляются в виде прутков, болванок, проволоки (диаметром до 3 мм) и трубок, наполненных флюсом. Технология указанных припоев без специальных примесей несложна и вполне осуществима в условиях мастерской: свинец расплавляют в графитовом или металлическом тигле и в него небольшими частями добавляют олово, содержание которого определяют в зависимости от марки припоя. Жидкий сплав перемешивают, снимают нагар с поверхности и расплавленный припой выливают в деревянные или стальные формочки. Добавление висмута, кадмия и других присадок не обязательно.
Для пайки различных деталей, не допускающих значительного перегрева, применяются особо легкоплавкие припои, которые получают добавлением в свинцово-оловянные припои висмута и кадмия или одного из этих металлов. В табл. 2 приведены составы некоторых легкоплавких припоев.
Химический состав в %
Температура плавления в °С
При использовании висмутовых и кадмиевых припоев следует учитывать, что они обладают большой хрупкостью и создают менее прочный спай, чем свинцово-оловянные.
Твердые припои создают высокую прочность шва. В электро-и радиомонтажных работах они используются значительно реже, чем мягкие припои. В табл. 3 приведены составы некоторых медно-цинковых припоев.
Химический состав в %
Температура плавления в о С
В зависимости от содержания цинка изменяется цвет припоя. Эти припои применяются для пайки бронзы, латуни, стали и других металлов, имеющих высокую температуру плавления. Припой ПМЦ-42 применяется при пайке латуни с содержанием 60—68% меди. Припой ПМЦ-52 применяется при пайке меди и бронзы. Медно-цинковые припои изготовляются путем сплавления меди и цинка в электропечах, в графитовом тигле. По мере расплавления меди в тигель добавляют цинк, после расплавления цинка добавляется около 0,05% фосфорной меди. Расплавленный припой разливается в формочки. Температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления припаиваемого металла. Кроме указанных медно-цинковых припоев, находят применение и серебряные припои. Составы последних приведены в табл. 4.
Химический состав в %
Температура плавления в о С
Серебряные припои обладают большой прочностью, спаянные ими швы хорошо изгибаются и легко обрабатываются. Припои ПСР-10 и ПСР-12 применяются для пайки латуни, содержащей не менее 58% меди, припои ПСР-25 и ПСР-45 — для пайки меди, бронзы и латуни, припой ПСР-70 с наиболее высоким содержанием серебра — для пайки волноводов, объемных контуров и т. п.
Кроме стандартных серебряных припоев, используются и другие, составы которых приведены в табл. 5.
Химический состав в %
Первый из них применяется для пайки меди, стали, никеля, второй, обладающий высокой проводимостью,— для пайки проводов; третий может применяться для пайки меди, но не пригоден для черных металлов; четвертый припой обладает особой легкоплавкостью, является универсальным для пайки меди, ее сплавов, никеля, стали.
В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь с температурой плавления 1083°С.
Припои для пайки алюминия.
Пайка алюминия вызывает большие затруднения вследствие его способности легко окисляться на воздухе. В последнее время находит применение пайка алюминия с помощью ультразвуковых паяльников. В табл. 6 приведены составы некоторых припоев для пайки алюминия.
Химический состав в %
Твердые припои с температурой плавления 525 о С
При пайке алюминия в качестве флюсов применяют органические вещества: канифоль, стеарин и т. п.
Последний припой (твердый) применяется со сложным флюсом, в состав которого входит: хлористый литий (25—30%), фтористый калий (8—12%), хлористый цинк (8—15%), хлористый калий (59—43%). Температура плавления флюса около 450°С.
От качества флюса во многом зависит хорошее смачивание припоем мест спайки и образование прочных швов. При температуре паяния флюс должен плавиться и растекаться равномерным слоем, в момент же пайки он должен всплывать на внешнюю поверхность припоя. Температура плавления флюса должна быть несколько “иже температуры плавления применяемого припоя.
Химически активные флюсы (кислотные)— это флюсы, имеющие в большинстве случаев в своем составе свободную соляную кислоту. Существенным недостатком кислотных флюсов является интенсивное образование коррозии паяных швов.
К химически активным флюсам прежде всего относится соляная кислота, которая употребляется для пайки стальных деталей мягкими припоями. Кислота, оставшаяся после пайки на поверхности металла, растворяет его и вызывает, появление коррозии. После пайки изделия необходимо промыть горячей проточной водой. Применение соляной кислоты при пайке радиоаппаратуры запрещается, так как во время эксплуатации возможно нарушение электрических контактов в местах пайки. Следует учитывать, что соляная кислота при попадании на тело вызывает ожоги.
Хлористый цинк (травленая кислота) в зависимости от условий пайки применяется в виде порошка или раствора. Используется для пайки латуни, меди и стали. Для приготовления флюса необходимо в свинцовой или стеклянной посуде растворить одну весовую часть цинка в пяти весовых частях 50-процентной соляной кислоты. Признаком образования хлористого цинка служит прекращение выделения пузырьков водорода. Из-за того, что в растворе всегда имеется небольшое количество свободной кислоты, в местах пайки возникает коррозия, поэтому после пайки место спая должно тщательно промываться в проточной горячей воде. Пайку с хлористым цинком в помещении, где находится радиоаппаратура, производить нельзя. Применять хлористый цинк для пайки электро и радиоаппаратуры также нельзя. Хранить хлористый цинк необходимо в стеклянной посуде с плотно закрытой стеклянной пробкой.
Бура (водная натриевая соль пироборной кислоты) применяется как флюс при пайке латунными и серебряными припоями. Легко растворяется в воде. При нагревании превращается в стекловидную массу. Температура плавления 741°С. Соли, образующиеся при пайке бурой, необходимо удалять механической зачисткой. Порошок буры следует хранить в герметически закрытых стеклянных банках.
Нашатырь (хлористый аммоний) применяется в виде порошка для очистки рабочей поверхности паяльника перед лужением.
Химически пассивные флюсы (бескислотные).
К бескислотным флюсам относятся различные органические вещества: канифоль, жиры, масла и глицерин. Наиболее широко в электро- и радиомонтажных работах применяется канифоль (в сухом виде или раствор ее в спирте). Самое ценное свойство канифоли, как флюса, заключается в том, что ее остатки после пайки не вызывают коррозии металлов. Канифоль не обладает ни восстанавливающими, ни растворяющими свойствами. Она служит исключительно для предохранения места пайки от окисления. Для приготовления спирто-во-канифольного флюса берется одна весовая часть толченой канифоли, которая растворяется в шести весовых частях спирта. После полного растворения канифоли флюс считается готовым. При применении канифоли места пайки должны быть тщательно очищены от окислов. Часто для пайки с канифолью детали следует предварительно облуживать.
Стеарин не вызывает коррозии. Используется для пайки с особо мягкими припоями свинцовых оболочек кабелей, муфт и др. Температура плавления около 50°С.
В последнее время широкое применение получила группа флюсов ЛТИ, применяемых для пайки металлов мягкими припоями. По своим антикоррозийным свойствам флюсы ЛТИ не уступают бескислотным, но в то же время с ними можно паять металлы, которые раньше не поддавались пайке, например детали с гальваническими покрытиями. Флюсы ЛТИ могут применяться также для пайки железа и его сплавов (включая нержавеющую сталь), меди и ее сплавов и металлов с высоким удельным сопротивлением (см. табл. 7).
