Метод соединения металлических (и не только) деталей горячей получил распространение не только в радио- и электротехнике. Этим способом монтируют трубы, собирают легкие конструкции, изготавливают сосуды и т.п. Важной составляющей успеха операции по спаиванию является правильный выбор припоя.
- Что называют припоем, для чего используют
- Базовый состав припоев
- Виды припоя их характеристики и назначение
- По химическому составу
- По температуре плавления
- По наличию флюса
- Формы выпуска и диаметр
- Марки припоев и их температура плавления
- Выбор марки припоев для пайки
- Радиодеталей и микросхем
- Медных проводов
- Алюминия
- Как определить марку припоя
Что называют припоем, для чего используют
Припоем называется металл или сплав металлов, которые применяют при пайке для соединения деталей. Припой расплавляется, заливает место соединения, адгезируя к обеим поверхностям, затем застывает, образуя прочный шов. Часто припой путают с присадочным материалом при сварке. Внешне их использование выглядит похожим, но все же есть принципиальные отличия. При сварке обе соединяемые детали и присадка плавятся, образуя монолит. При пайке плавится только припой, соединяя две твердые поверхности.
Сварку можно выполнить без присадки, а пайку без припоя – невозможно.
Базовый состав припоев
Большая часть припоев изготавливается на основе олова. Название этого легкоплавкого металла даже применяется в качестве синонима слова «припой». На самом деле чистым оловом паяют редко. Соединение получается менее прочным и менее долговечным, чем при применении сплавов, да и стоит чистое олово дороже.
Чистое олово применяют для пайки предметов, контактирующих с пищей. В этом случае добавки токсичных металлов (свинец, кадмий и т.п.) недопустимы.
Зато олово имеет иные преимущества:
- низкая температура плавления;
- мягкость;
- хорошая адгезия ко многим металлам (с использованием соответствующих флюсов).
По этим причинам в качестве припоев широко распространены сплавы олова с другими металлами (например, со свинцом). Изменяя состав сплавов можно регулировать физические свойства припоев.
При всех достоинствах припоев на базе олова, их область применения не всеобъемлюща. Например, при пайке алюминия такие сплавы плохо адгезируют к поверхности, шов получается непрочным, через некоторое время место соединения разваливаются. Для этих целей применяют припои на основе алюминия или цинка (или которые почти полностью состоят из этих металлов).
Виды припоя их характеристики и назначение
Выполнить классификацию сплавов для пайки можно по различным критериям.
По химическому составу
Для применения в бытовых и промышленных условиях наиболее распространены следующие виды припоев:
- Сплавы олова и свинца в различных пропорциях. Широко применяются, имеют низкие температуры плавления (до 250 градусов). Для улучшения механических свойств легируются небольшими добавками других металлов (цинк, сурьма, алюминий и т.д.).
- Припои на основе висмута. Относятся к очень легкоплавким сплавам. Самые известные составы – сплавы Вуда и Розе. Они переходят в жидкое состояние ниже точки закипания воды.
Сплав Розе в виде гранул - Припои на основе индия. Для них также характерна легкоплавкость. Важное свойство – они не растворяют золото, поэтому применяются в ювелирной промышленности. Такие сплавы можно использовать для пайки стекла.
Пайка изделий из золота составом на базе индия - Свинцовые припои. Используются для пайки некоторых металлов. К недостаткам относится излишняя текучесть в твердом состоянии.
- Составы на базе кадмия. Этот металл в чистом виде для пайки не применяется, а в сочетании с серебром и цинком дает сплав для пайки алюминия.
- Цинковые припои. Относятся к категории относительно тугоплавких. Также применяются для соединения деталей из алюминия.
- Припои, состоящие из алюминия с некоторыми добавками. Используются для пайки алюминиевых сплавов.
- Сплавы с высоким содержанием серебра. Служат для создания соединений высокой прочности, выдерживающих высокую температуру или для сохранения высокой электропроводности места пайки.
По температуре плавления
По температуре плавления припои можно разделить на группы:
- особолегкоплавкие;
- легкоплавкие (мягкие);
- тугоплавкие (твердые).
К первой категории относят сплавы, которые плавятся при температурах до 100 градусов. Сюда включаются уже упомянутые сплавы Розе и Вуда, а также несколько других припоев на основе висмута. Верхней температурой плавления легкоплавких припоев обычно считают 400 градусов. Сюда входят все сплавы свинца и олова, а также другие составы. К тугоплавким относят припои на основе цинка и алюминия (их применяют для пайки алюминиевых сплавов), а также сплавы с высоким содержанием серебра.
По наличию флюса
Некоторые припои выпускаются в виде трубочек, заполненных флюсом. В большинстве случаев это удобно, но случаются ситуации, когда надо точнее подобрать сочетание сплава для пайки и химического реагента. В этих обстоятельствах надо использовать бесфлюсовые припои.
Формы выпуска и диаметр
Обычно сплавы для пайки выпускаются в форме проволоки или прутков (реже – в виде гранул, порошка, ленты и т.п.), а также припои входят в состав паяльных паст. Диаметр прутков может составлять от 1 до 10 мм и выше.
На паяющие свойства диаметр «кругляка» не влияет, но надо иметь в виду, что чем меньше мощность паяльника, тем сложнее осуществить забор припоя от прутка. Паяльник на 25 ватт с трудом будет плавить «проволоку» диаметром 5..10 мм, и пайка превратится в мучение. Поэтому первый выбор «типоразмера» припоя выполняется по характерному пространственному размеру.
Многие припои достаточно мягки и пластичны, поэтому можно отрезать и сформовать кусочек сплава под имеющийся маломощный паяльник с помощью мелкого слесарного инструмента.
Если наоборот, имеется мощный паяльник и тонко сформированный припой, то проблему составит набрать нужный объем расплава. Лучше использовать в этом случае более толстый пруток или скрутить несколько тонких.
Марки припоев и их температура плавления
Различные сплавы имеют различную температуру плавления. Это надо учитывать при выборе оборудования (паяльника, фена, ИК-стола и т.п.).
| Марка припоя | Температура плавления,
град. С |
Состав | Основная область применения |
|---|---|---|---|
| Сплав Вуда | 70 | 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Cd, 12,5% Sn | Пайка электронных компонентов, меди и сплавов, лужение плат |
| Сплав Розе | 97 | 50% Bi, 32% Pb, | Пайка электронных компонентов, меди и сплавов, никеля, лужение плат |
| ПОИН 52 | 120 | 52%In, 48% Sn | Низкотемпературное лужение деталей |
| ПОС-10 | 280 | 90% Pb, 10% Sn | Лужение, пайка контактных поверхностей |
| ПОС-20 | 280 | 80% Pb, 20% Sn | Пайка проводов большого сечения, кабельных наконечников, радиаторов |
| ПОС-35 | 260 | 65% Pb, 35% Sn | Пайка элементов из меди (сплавов), стали, оцинкованых деталей, ремонт электродвигателей и генераторов |
| ПОС-60 | 190 | 40% Pb, 60% Sn | Пайка радиоэлементов, в том числе, на печатных платах |
| ПОС-90 | 200 | 10% Pb, 90% Sn | Для лужения и пайки деталей, предназначенных для последующего гальванического покрытия |
| ПОССу-61 | 185 | 61% Sn, 38,5% Pb, 0,5%Sb | Лужение и пайка деталей, чувствительных к перегреву |
| ПОСу 95-5 (бессвинцовый) | 235 | Sn и добавки, включая Sb | Пайка цветных металлов, в том числе, тонколистовых, применяется при производстве электронных ламп |
| ПОССу 25-2 | 250 | 25% Sn, 2% Sb, остальное – добавки, включая As, Cu, Fe, S, Ni, Al и т.д. | Применяется в автомобилестроении, соединения отличаются высокой прочностью |
| АВИА-1 | 200 | 55% Sn, 20%Sn, 25% Zn | Соединение токоведущих частей из алюминия и сплавов |
| АВИА-2 | 250 | 20% Cd, 40% Sn, 15% Al , 25% Zn | Пайка чистого алюминия |
| 34А | 550 | 66% Al, 28% Cu, 6% Si | Соединение алюминия и сплавов |
| ПСр-72 | 780 | 72% Ag, 28% Cu | Высокопрочные соединения, соединения с низким электрическим сопротивлением |
| ПСрМО 68-27-5 | 770 | 72% Ag, 23% Cu, 5%Sn | Пайка титана и сплавов |
Очевидно, что итоговая температура плавления сплава часто бывает ниже температуры плавления самого легкоплавкого компонента.
Читайте также: Основы пайки для начинающих
Выбор марки припоев для пайки
Для различных целей применяют сплавы различного состава. Для каждого вида работ коллективным опытом подобраны оптимальные припои.
Радиодеталей и микросхем
Микросхемы и другие электронные компоненты при пайке не рекомендуется перегревать (хотя этот момент на практике излишне мифологизирован). Еще менее толерантны к перегреву печатные проводники плат. Поэтому для пайки радиодеталей удобнее всего использовать классические свинцово-оловянные флюсы с большим содержанием олова (мягкие припои с металлическим блеском), выпускаемые в виде проволоки толщиной 1..2 мм. Удобно использовать трубочки, наполненные флюсом – как правило, он нейтральный и пригоден для такого вида работ.
Медных проводов
То же самое можно сказать и о пайке проводов с более толстыми жилами. Но здесь обычно используют более мощные паяльники с большими размерами жала, поэтому и прутки припоя применяют с большим диаметром (прямого запрета на тонкий припой нет, но так удобнее). Для таких работ пригодны припои и с большим содержанием свинца (матовые).
Алюминия
Уже отмечено, что сплавы на основе свинца-олова малопригодны для пайки алюминия. Здесь надо применять другие виды припоев — на базе цинка или алюминия, но они тугоплавки. В некоторых случаях подходящий паяльник подобрать не получится, для работы придется применить газовую горелку.
Как определить марку припоя
Марку свинцово-оловянного припоя можно приблизительно определить на вид. Чем больше содержание олова, тем более блестящим будет пруток (или другая форма) из этого сплава. Добавление свинца дает матовость. Чем больше свинца, тем более матовым выглядит металл. При определенном опыте можно на глаз определять марку припоя ПОС.
Другой вариант – если есть паяльник (или другой прибор) с плавно регулируемой температурой, которую можно точно измерить. Понемногу прибавляя уровень нагрева, можно определить температуру плавления припоя, а затем определить марку сплава по таблице.
Рекомендуем статью: Какой паяльник выбрать для пайки микросхем
Если пруток из олова или с высоким содержанием этого металла пробовать согнуть, то можно услышать характерный хруст («крик олова»). Если это происходит, значит, в наличии сплав с высокой концентрацией олова.
Видео-обзор припоев Алиэкспресс от разных производителей.
Создавать качественные, прочные паяные соединения – своего рода искусство. И зависит оно не только от квалификации мастера, но и от верного подбора расходных материалов. Правильный выбор припоя – одна из важнейших позиций.
