Лужение – одна из необходимых операций с металлом в различных сферах деятельности (радио- и электротехнике, пищевой промышленности, организации трубопроводных систем и т.п.). Являясь не очень сложной операцией, оно тем не менее, требует как практических навыков, так и теоретических знаний.
Общее понятие и суть лужения
Лужением в общем смысле называется покрытие поверхности одного металла тонким слоем другого, при этом наносимый слой удерживается за счет адгезии. В быту под этим термином более узко подразумевают металлической поверхности слоем олова или оловянно-свинцового (оловянно-висмутового) сплава. Такое лужение называется оловянированием. Выполняется лужение в различных целях:
- Подготовка поверхностей к пайке.
- Защита химически более активного металла от коррозии.
- Декоративная имитация более дорогостоящего материала.
- Создание «прокладки» между металлами, образующими электрохимическую пару (например, медные и алюминиевые провода).
Кроме этого, лужение чистым оловом применяется для металлических элементов, контактирующих с пищей или питьевой водой (посуды, столовых приборов, консервных банок, водопроводных труб и т.п.) чтобы избежать перехода в пищу токсичных веществ, входящих в состав конструкций. Олово является нетоксичным химическим элементом и может применяться в санитарных целях.
Типы лужения
Существует три основных типа лужения:
- Гальваническое покрытие.
- Химическое лужение.
- Горячее лужение.
Гальваническое лужение позволяет получить тонкий и прочный слой полуды на обрабатываемом металле. Таким методом можно облудить поверхности очень сложной формы. Суть способа – в осаждении ионов олова из раствора электролита под действием электрического тока. Сложность такого лужения в необходимости иметь необходимые реагенты (электролит, вещества, способствующие равномерному осаждению олова и т.д.), оборудование, а также не обойтись без понимания электрохимических процессов, происходящих во время процедуры.
Химическое лужение основано на осаждении олова из химикатов посредством химических реакций, требует использования вредных веществ. В быту практически не применяется, так как сложно обеспечить безопасность производства работ.
В домашних условиях чаще всего используется «горячий» способ. Его суть состоит в покрытии предварительно подготовленной поверхности тонким слоем расплавленного олова (или сплава).
Технологии и методы лужения
Метод гальванического лужения может быть выполнен в среде:
- щелочного электролита;
- кислотного электролита.
В первом случае анион оксида олова окисляется по формуле SnO32- + 3H2О + 4е → Sn + 6ОН—. Если используется кислотный элекролит, то олово на поверхности металла восстанавливается из катионов Sn2+. Покрываемый металл служит катодом.
И в том, и в другом случае плотность и прочность покрытия зависит от выдерживания режима электролиза – температуры и плотности тока.
Метод горячего лужения можно свести к двум способам:
- натиранием поверхности расплавом;
- погружение в ванну с расплавленным припоем.
Первый способ реализуется с помощью паяльника, газовой горелки или фена. Если применяется паяльник, то на его жало набирается капля расплавленного припоя и облуживаемая область натирается расплавом в присутствии флюса. Если используется фен или горелка, то обрабатываемая зона прогревается с флюсом и натирается твердым кусочком припоя, который плавится при соприкосновении с нагретым металлом.
Погружение в ванну требует специального оборудования и большого количества припоя. Зато процесс идет быстрее и проще получить равномерное покрытие, особенно, для предметов сложной формы.
Описание процесса лужения и его этапы
Любое лужение начинается с подготовки поверхности. Надо удалить рыхлые загрязнения механическим способом (скребком), устойчивый слой окислов удаляется абразивным инструментом или материалом (наждачной бумагой).
Тонкую фольгу (например, проводники на печатных платах) можно чистить жестким канцелярским ластиком. Абразивы уменьшат толщину и без того тонкого материала.
Черные металлы перед облуживанием можно декапировать в концентрированных сильных кислотах для удаления ржавчины и окалины. После такой обработки поверхность надо тщательно промыть раствором с щелочной реакцией (как минимум, раствором мыла или другого моющего средства).
Для химического и гальванического лужения этой подготовки вполне достаточно. При первом способе деталь погружается в паяльную ванну с раствором. Далее надо дождаться осаждения олова на поверхности. При втором способе к детали подключается один из полюсов источника тока, элемент погружается в ванну с электролитом (с добавлением необходимых реагентов). Другой полюс источника подключается к аноду, подается питание и устанавливается необходимый уровень тока.
Как при химическом, так и при гальваническом методе слой должен быть достаточно толстым, чтобы покрытие было равномерным, но достаточно тонким, чтобы не быть рыхлым. Нужное время выдержки приходит с опытом.
Для горячего лужения на поверхность надо нанести флюс. Он выбирается в зависимости от металла:
- для лужения меди и ее сплавов, а также для других металлов, легко поддающихся покрытию слоем расплава (никель и т.п.) подойдут нейтральные флюсы, изготовленные на основе канифоли;
- для сплавов на основе железа больше пригодны активные флюсы на основе кислот;
- для лужения элементов из алюминия нужны специальные составы, предназначенные для работы с этим металлом.
Если выбран метод натирания с использованием паяльника, покрытая флюсом поверхность натирается жалом нагревательного элемента, на который набрана капля припоя. Припой растирается по поверхности равномерным тонким слоем. Излишки убираются тем же жалом.
Если используется фен, входящий в состав паяльной станции, или газовая горелка, то зона лужения предварительно прогревается, и ее натирают кусочком твердого припоя, продолжая прогрев.
Мощность нагревательного устройства зависит от массы облуживаемой детали. Ее должно быть достаточно для прогрева элемента до такой температуры, чтобы припой плавился до жидкого (а не кашицеобразного) состояния.
Если выбран метод погружения, ванна с припоем прогревается до уверенного плавления сплава (перегревать тоже не надо). Припоя должно быть достаточно, чтобы деталь можно было погрузить в него (хотя бы в несколько приемов). После этого элемент погружается в расплав, излишкам припоя надо дать стечь, пока он не застыл.
На этом процесс лужения считается завершенным. Осталось смыть оставшийся флюс и проверить, не осталось ли необлуженных участков. При необходимости незаконченные зоны облудить еще раз.
Читайте также: Уроки пайки с нуля, для начинающих
Особенности лужения медных проводов
Медные провода, даже если они предназначены для соединения скруткой, под зажим или другими методами, не предполагающими пайки, перед подключением очень желательно облудить. Дело в том, что медь в воздушной среде довольно быстро окисляется, что ведет к ухудшению контакта с соответствующими последствиями. Олово же окисляется гораздо менее активно.
Перед облуживанием проводов и жил кабелей, добавляется еще один этап – снятие изоляции. Изоляция снимается на необходимую для конкретной операции длину. Обычно это 1..1,5 см.
Под изоляцией в большинстве случаев медные жилы находятся в хорошем состоянии – без грязи и окислов. Если это так, то этап механической и химической очистки можно пропустить.
Покрывать слоем припоя тонкие провода, жилы и медную проволоку можно с помощью паяльника, фена или горелки, а также методом погружения. Жилы кабелей большого сечения желательно лудить с помощью горелки – другими способами хорошо прогреть массивные элементы будет затруднительно.
Рекомендуем: Как правильно спаять медь в домашних условиях
Учитывая, что медь и ее сплавы легко лудятся, для лужения проводов очень желательно применять нейтральные флюсы в твердом, мягком или жидком виде. Активные флюсы по окончании работ нуждаются в нейтрализации, что требует дополнительных трудозатрат.
В видео наглядный пример лужения проводов.
Применять кислотные составы для лужения медных элементов, используемых в электронике (проводников печатных плат, выводов электронных компонентов и т.п.) категорически запрещено.
Лужение элементов из меди (медных сплавов) или других металлов освоить несложно. Перед тем, как перейти к практике (любым способом), можно потренироваться на ненужных или неответственных элементах, подобрать режимы, отработать навыки. После этого покрыть поверхность металла слоем полуды не составит труда.
