Припои для пайки. твердые и мягкие припои

Что это такое?

Если обратиться к популярным источникам и словарям, то они укажут, что пайка — это вид рабочей процедуры, призванный получить неразъемное соединение металлических или других частей путем создания между ними разогретого участка. В большинстве случаев припой вводится искусственно. Для производства такой манипуляции нужен специальный паяльный аппарат, в обиходе получивший как раз название паяльника. Крепость соединения в механическом плане определяется тем, насколько хорошо припой смачивает обрабатываемые детали.

В отношении пайки и лужения до сих пор действует ГОСТ 17325, утвержденный в далеком 1979 году. Но он продолжает сохранять свою актуальность в такой достаточно консервативной сфере. Стандарт упоминает, что пайка делится на три этапа: введение припоя, смачивание им поверхностей и последующую кристаллизацию расплава.

Использование в быту

Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта.

Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.

Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.

В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.

Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).

Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.

Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.

В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется , позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.

Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.

Описание

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.

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.

Средний процент серебра

Серебряный припой марки ПСр 40 образует швы с хорошей прочностью и пластичностью. Его рекомендуют применять для работы с подвижными деталями. После застывания соединение может деформироваться без нарушения целостности и прочности.

Невысокая температура плавления позволяет проводить работу дома. Для спайки указанным серебряным припоем пригодны медно-никелевые, нержавеющие, жаропрочные сплавы, бронза, латунь, ковар.

Состав ПСр-45 позволяет прочно припаивать толстые стыки (до 3 мм включительно). Швы выдерживают удары, вибрацию, влияние окислительной среды, не образуют трещин.

Результат во многом обусловлен тем, что расплавленный серебряный припой хорошо обволакивает рабочую зону. Сплав используют для пайки деталей из меди, никеля, стали, бронзы.

Технические характеристики припоя ПОС-63

Припой ПОС 63 описан в ГОСТе и в отраслевом стандарте OCT 4Г 0.033.200. Под припоем ПОС-63 понимают такой сплав, который состоит на 63 % из олова и на 37 % из свинца. Это некая модернизация припоя ПОС-61, подогнанная под международный стандарт J-STD 006В. Большинство также имеют маркировку Sn63Pb37. Это эвтектические сплавы с температурой плавления 183 градуса Цельсия.

Применяется ПОС-63 для пайки и лужения выводов микросхем и корпусированных радиокомпонентов, печатных плат, проводов и кабелей. В общем, из современных припоев — этот самый распространенный. Технические характеристики припоя ПОС 63 примерное такие же, как у ПОС-61. Но точных значений я пока не нашел.

Достоинства припоя ПОС-63:

• самый распространенный припой ПОС серии;
• сравнительно низкая температура плавления;
• совпадение точек солидуса и ликвидуса;
• низкая стоимость;
• поставляется в виде проволоки с заполнением флюсом.

Недостатки припоя ПОС-63:

• часто подделывают, особенно китайцы;
• содержит свинец, что увеличивает стоимость утилизации электронной техники согласно современных норм безопасности.

Флюсы: основа для пайки в радиоэлектронике

Как правило, в арсенале у радиолюбителя имеется много различных химических веществ, что позволяет создать максимально качественный и надежный припой. Флюсы – это специальная химия, предназначенная для радиомонтажа. Она позволяет удалять оксидные пленки и дает припою равномерно растекаться. Флюсы разделяются на несколько типов: нейтральные, активные и антикоррозийные.

Нейтральные флюсы

Нейтральные – самые ходовые, простые и безопасные флюсы. Они не содержат кислот и других агрессивных элементов, вызывающих коррозию металлов, и, в основном, не требуют смывки. Канифоль – самый дешевый тип флюса – обязана быть у каждого радиолюбителя. Она защищает поверхность от окислов и предотвращает разъедание. Можно сказать, что это универсальный тип флюса.

ЛТИ 120 – жидкий флюс, относится к нейтральным. В нем нет кислот, а значит он не будет разъедать металл. Основой его состава является канифоль, растворенная в спирте. ЛТИ-120 прост в использовании: необходимо всего лишь нанести слой флюса на пропаиваемую поверхность, а потом припаять нужный элемент к плате.

В продаже также можно найти гелевые флюсы, в основе которых есть канифоль. Они очень удобны для пайки, когда нужно нанести только небольшую часть флюса в определенную зону. Обычно нейтральным флюсам не нужна смывка, тем не менее многие радиолюбители предпочитают смывать любой флюс после использования.

Активные флюсы

Активные (их еще называют кислотные) флюсы имеют в составе соляную, фосфорную или лимонную кислоту. После их применения обязательно требуется промывка детали, так как остатки флюсов будут вызывать коррозию и разъедать пайку. Такими флюсами удаляют в основном агрессивные вещества с паяемых деталей.

Самый ходовой флюс такого типа – паяльная кислота. Ею можно паять, например, никелевые сплавы. Ф38Н применяется для пайки стойкой коррозионной стали, различных медных сплавов, бронзы, нихрома и латуни. Остатки Ф38Н легко могут смываться водой.

Другие виды

Также существуют флюсы антикоррозийные, состоящие из фосфорной кислоты. Они не вызывают коррозию черных металлов, а значит нет необходимости удалять остатки флюса после пайки. Для цветных металлов желательна промывка теплой воде. Помимо воды флюсы можно смывать ацетоном, нефразом, этиловым или изопропиловым спиртами. Все эти средства подходят для очистки печатных плат.

Еще есть паяльные пасты, представляющие собой смесь флюса с припоем. Бывает, такую пасту изготавливают самостоятельно. Нужно всего лишь при помощи напильника сделать стружку из припоя и смешать ее с жидкими флюсами. Такую пасту можно наносить на деталь с последующим прогревом паяльника. Ее можно применить при пропайке навесного монтажа или использовать ее в труднодоступном месте на плате.

Таблица припоев для паяльников на микросхемы.

Когда сажать семена на рассаду

Технические требования

Для того чтобы правильно выбрать паяльник для пайки микросхем потребуется более подробно разобраться с такими его характеристиками, как особенности конструкции нагревателя, потребляемая мощность и тип жала. Удобнее будет рассмотреть каждый из этих факторов по отдельности.

Конструкция нагревательного элемента

Тип узла нагрева микропаяльного устройства выбирается, исходя из предполагаемого режима работы с ним. Спиральные нагреватели, отличающиеся большой инерционностью, как правило, используются при необходимости длительной пайки изделий. В отличие от них инструменты с керамическими нагревательными элементами характеризуются высоким быстродействием, но при этом они менее долговечны.

Для начинающих радиолюбителей с небольшим стажем работ для пайки микросхем лучше всего подойдёт модель, оснащённая спиральным нагревателем. При таком выборе одновременно удаётся получить выигрыш и по расходу электроэнергии.

По способу нагрева рабочей части оптимально подходят электрические устройства, работающие от сети 220 Вольт (через трансформатор) или от USB разъёма.

Мощность

Для пайки микросхем следует применять мини паяльники с электрической мощностью до 12-ти Ватт. Обычно этот показатель стараются сделать ещё ниже, для чего не исключается вариант применения устройств, питающихся от разъёма USB (мощность не более 8-ми Ватт).

В отдельных случаях выбирают паяльники с ещё меньшим показателем, не превышающим 4-х Ватт. При этих значениях мощности выход из строя миниатюрных элементов практически исключается.

Более мощный паяльник может потребоваться лишь в случае, когда необходимо выпаять заведомо неисправную микросхему. В этом случае следует применять специальные средства, обеспечивающие сохранность контактных пятачков и подводящих дорожек на демонтируемой плате.

Перед пайкой новой микросхемы из всех существующих и подходящих для этих целей моделей предпочтение следует отдать паяльникам, оснащенным терморегулятором.

Кроме того, нежелательно, чтобы мини паяльник работал непосредственно от сети 220 Вольт, так как в этом случае через него на ножки чипа может попасть высокое напряжение. Оптимальными для таких ситуаций являются пониженные величины питания (12, 24 и 36 Вольт), получаемые посредством трансформатора с регулируемой вторичной обмоткой.

Иногда такие преобразователи входят в комплект фирменных паяльных устройств или продаются отдельно. Для желающих немного сэкономить существует неплохой вариант – изготовить понижающий трансформатор своими руками. Для этого можно воспользоваться любым старым модулем, в состав которого входит трансформаторный блок, и перемотать его вторичную обмотку под требуемое напряжение.

Качество жала

Миниатюрный паяльник, помимо всего прочего, должен оснащаться подходящим для пайки микросхем жалом, которое должно быть достаточно тонким и износостойким. Его рекомендуемая толщина – не более 3 миллиметров – выбирается из условия удобства пайки ножек чипа в самых недоступных местах.

Стандартное расстояние между ножками микросхемы в отдельных случаях не превышает одного миллиметра, что также определяет предельно допустимую толщину рабочей части паяльного инструмента.

При выборе следует определиться и с формой жала, оптимально подходящей для работы с микросхемами. В рассматриваемом случае проще всего воспользоваться вариантом со скошенной конечной частью, которую можно получить, если воспользоваться напильником.

Для облегчения выбора подходящего для пайки наконечника специалисты советуют при покупке паяльника обратить внимание на модели, в комплект которых входит целый набор таких жал

Ещё одной важной характеристикой рабочей части паяльника является его износостойкость, при оценке которой необходим учёт ряда факторов. Прежде всего, следует определиться с тем, имеет ли смысл приобретать дорогостоящее жало только для того, чтобы запаять одну микросхему

Прежде всего, следует определиться с тем, имеет ли смысл приобретать дорогостоящее жало только для того, чтобы запаять одну микросхему

Ещё одной важной характеристикой рабочей части паяльника является его износостойкость, при оценке которой необходим учёт ряда факторов. Прежде всего, следует определиться с тем, имеет ли смысл приобретать дорогостоящее жало только для того, чтобы запаять одну микросхему

Но если приходится работать с чипами постоянно – лучше один раз поиздержаться и приобрести пусть и не очень дешёвый, но зато надёжный износостойкий наконечник.

Пайка нержавейки

Пайка нержавеющей стали — довольно сложная и трудная работа. Чтобы получилось качественное соединение, нужно соблюдать множество условий — как по выбору материалов, так и по режимам пайки. Несколько проще паять сплавы с содержанием Ni или Cr до 25%. Они спаиваются и с другими металлами и сплавами, за исключением Al и Mg. Домашние мастера чаще всего применяют оловянные припои.

Пайка нержавейки

Особенности пайки нержавейки

Используя олово и составы на его основе, можно отремонтировать изделия из нержавейки, а также собрать небольшие по размерам и не подвергающиеся большим нагрузкам самодельные конструкции. Кухонная посуда и другие предметы быта ремонтируются обычным паяльником и оловянным припоем.

Пайка нержавейки на производстве выполняется по более сложной технологии. Для пайки ответственных конструкций применяются специальные промышленные смеси , содержащие Cr

Используемое оборудование

Для того чтобы качественно отремонтировать изделия, нужно подготовить материалы, оборудование и изучить технологию. Чтобы паять нержавейку в мастерской на дому, потребуется:

• электропаяльник мощностью 100 Вт (портативная пропановая горелка);
• флюс;
• обезжириватель (растворитель);
• абразивная бумага, проволочная щетка, надфиль;
• оловянный припой;
• ветошь;
• средства защиты: перчатки, респиратор, защитные очки или прозрачный щиток.

Портативная пропановая горелка

Кроме того, для первичного прогрева массивных заготовок может понадобиться более мощный паяльник. Ортофосфорная кислота обеспечивает высококачественную очистку поверхности и быструю свёртываемость.

Типы припоев

Припои для нержавеющей стали делятся на две основных группы:

Мягкие — это привычные составы на основе Pb  и Sn марок ПОС. Достаточное содержание олова повышает пластичность и текучесть, позволяя ему проникать во все микронеровности поверхности и существенно улучшая адгезию

Кроме того, олово является хорошим раскислителем, что особенно важно при работе с нержавеющими сплавами. Недостатком таких паяльных составов является невысокая прочность получающегося соединения

Для получения более прочных паяных соединений нержавейки применяют твердые припои. Ими работают как в индустриальных условиях, так и в домашней мастерской. В твердые составы добавляют до 30% технического серебра. Их выпускают в виде тонких прутков и обозначают литерами ПСр.

Припой HTS – 528

Если требуется соединить пайкой разнородные изделия из таких материалов, как нержавейка, медные сплавы, никель, чугун — применяют состав HTS – 528. В его состав уже включен флюс, а температура плавления — не менее 750 °С

Приготовление флюса

Коррозионно-стойкие сплавы весьма чувствительны к условиям пайки, поэтому правильный выбор флюса для пайки нержавейки исключительно важен.

Наиболее широко применяемый флюс содержит:

• 7 частей технической буры;
• 2 части борной кислоты;
• 1 часть фтористого кальция.

Изготовление флюса в домашних условиях

Для пайки мелких заготовок состав флюса упрощается — берут равные части буры и борной кислоты. Смесь разводят в воде и наносят на область пайки. Как только она высохнет- обеспечит будет отличную адгезию к поверхности сплава.

Перед нанесением флюса необходимо провести тщательную механическую обработку области пайки шкуркой, проволочной щеткой или надфилем.

Преимущества пайки нержавейки оловом

Применение мягких составов на основе олова дает следующие преимущества:

• простота выполнения паяльных операций для небольших предметов;
• короткая подготовка;
• доступность паяльных материалов;
• достаточное качество пайки для не самых ответственных деталей.

Дополнительная тренировка

Для дополнительной тренировки можно попробовать паять различные ненужные платы от компьютеров и смартфонов. На материнских платах существует много SMD и DIP компонентов. Только долгие и упорные часы практики помогут развить навыки в пайке.

Сетка

В качестве упражнения можно попробовать спаять сетку из проводов. Качество пайки оценивается по нагрузке на эту спаянную сетку проводов. Если паяные соединения не рвутся под нагрузкой, то пайка отличная.

Конструкторы

Так же отлично помогают радиоконструкторы.

Они учат понимать электрические схемы и тонкости пайки. Следует начинать с простых конструкторов, например с мигалок или дверных замков. По мере повышения мастерства, можно повышать уровень сложности, доходя до сложных LED кубиков.

Пайка кислотой

Кислота используется только в крайнем случае, когда сильно окисленная поверхность не поддается лужению. Все детали, провода и разъемы могут отлично паяться без кислоты.Подробнее о паяльной кислоте

Виды припоев для пайки медных труб и проводов

Виды припоев для пайки медных жил и труб выглядят следующим образом:

Марка	Характеристика
1S	Мягкий сплав в состав сплава которого входит серебро. Применяется для медных труб, но может использоваться также для изделий из латуни и бронзы, так как может выдерживать высокие температуры и имеет высокую коррозионную стойкость. Для повышения качества желательно использовать дополнительно флюс, как обыкновенный, так и порошковый
Rosol 3	Мягкий сплав для соединения которым нужно использовать флюс. Температура плавления такого материала составляет 240 градусов Цельсия. Они применяют для сварки труб и проводов из меди. Также хорошо взаимодействует с тонкими металлами.
Rolot 94	Твердый припой. Материал высокого качества пайки, что предназначен для капиллярной и щелевой пайки труб, у которых нет фитинга. Помимо меди хорошо соединяется с красной бронзой и латунью. Температура плавления составляет от 730 градусов Цельсия, что предполагает использование только с толстыми заготовками. У него достаточно большой интервал между температурой плавления и кипения.
Rolot 2	Твердый припой. Относится к сплавам специального типа. В его составе имеется серебро. Используется для всех видов пайки меди и дает соединения высокого качества.

Виды припоев для пайки алюминия

Марка	Характеристики
Авиа 1	Используется практически для всех сплавов из алюминия и является универсальным расходным материалом. Благодаря низкой температуре плавления подходит для соединения проводов. Это мягкий сплав, температура плавления которого до 200 градусов Цельсия. Основой является олово (55%), а также в него входит цинк (25%) и кадмий (20%).
Castolin 190	Флюсованный твердый сплав, температура плавления которого составляет 580 градусов Цельсия. Используется как для соединения алюминиево-медных сплавов, так и для чистого алюминия. Состав обладает высокой текучестью и адгезией. Применяется для таких видов как капиллярное спаивания, так и с зазором. Марку часто используют для ремонта электроники и бытовой техники. Поставляется в прутках по 50 см.

Вилы припоев для пайки нержавейки

Марка	Характеристика
HTS528	Универсальный присадочный материал, подходящий для всех процедур по спаиванию нержавеющей стали различных сортов. Это твердый припой, температура плавления которого составляет 760 градусов Цельсия. Материал имеет флюсовое покрытие, которое придает ему красный цвет. Размер одного прутка составляет 45 см при весе в 20 грамм.
П-81	Это твердый припой, температура плавления которого составляет 650 градусов Цельсия. Припой часто используется профессионалами для ремонта. В составе встречается нержавеющая сталь, чугун, никель, серебро и прочее. Предел прочности наплавленного материала составляет 170 МПа. Поставляется в прутках по 59 см и диаметром около до 3 мм.

Выбор припоя

При подборке припоя нужно обращать внимание на температуру плавления материала. Она должна быть ниже, чем этот же показатель у основного материала, иначе он будет расплавляться, что приведет к изменению структуры

Но тут стоит учитывать и особенности эксплуатации, так как при низкой температуре плавления состав не сможет выдержать высокотемпературные режимы использования. Здесь уже больше подойдут твердые марки.

Также важен основной материал. Но здесь не всегда идет полное соответствие, как в сварке. К примеру, виды припоев для пайки медных проводов будут содержать медь в своем составе, но для пайки алюминия могут использоваться припои, в которых нет алюминия.

Для длительных операций, когда нужно много паять, лучше подбирать материал в длинных прутках, чтобы лишний раз не прерывать температурную обработку. Для домашней сферы лучше всего подходят проволочные припои и аморфные, так как их применение происходит периодически и в малых количествах.

Разнообразие марок

Припойная продукция выпускается в различных формах, это могут быть литые чушки, проволока, порошок, паста, ленты из фольги или трубки с флюсом внутри. Все припои ПОС производятся в соответствии с ГОСТом и имеют различные характеристики в зависимости от процентного соотношения компонентов.

Цифры в маркировке припойных смесей говорят о количестве в их составе олова. Поскольку температура плавления и прочность припоя напрямую зависят именно от него. Так, например, ПОС-90 состоит из 9 частей олова и 1 части свинца.

Плавится состав при 220°C и используется для пайки металлических деталей перед гальванизацией золотом или серебром. А ПОС-40, где оловянная составляющая представлена 40%, плавится при температуре 222°C.

Чаще всего специалисты применяют припой с маркировкой 61. Его популярность обусловлена более низкой температурой плавления (около 190 градусов) и достаточной прочностью.

Сплавы с сурьмой

Маркировка «ПОСсу» говорит о том, что в оловянно-свинцовую композицию введено небольшое количество сурьмы. Чем больше её в сплаве, тем выше температура его плавления. Добавление сурьмы делает припой дешевле, но паять таким сплавом труднее, поэтому обычно с этим расходным материалом работают только профессионалы.

Сотые доли процента сурьмы имеют малосурьмянистые марки, они начинают плавиться при 189 градусах и используются при производстве холодильников, авиа- и автоприборов, посуды для приготовления еды.

Сурьмянистые припои для пайки содержат 1,5 — 6,0 % сурьмы. Их применяют в трубчатых радиаторах, электрических лампах, а так же для пайки белой жести.

Особенности пайки трубных изделий

Порядок запайки труб мягкими припоями определяется следующей последовательностью рабочих операций:

1. Сначала из труб подготавливается стыковой узел с раструбом, на внутреннюю поверхность которого наносится флюс для пайки мягким припоем.
2. Затем тот же флюсовый состав наносится на внешнюю часть стыкуемой трубы, после чего паяльником большой мощности (не менее одного киловатта) готовый стык прогревается до температуры порядка 300-400 градусов.
3. Контролировать степень нагрева стыковочного узла можно по изменению цветового оттенка флюса.
4. После его потемнения в контактную зону вводится проволочный пруток припоя (иногда для лучшего контакта он приготавливается в виде мелкой стружки, заполняющей все стыковочные зазоры).
5. При соприкосновении с прогретой зоной контакта припой плавится, а затем под воздействием флюса растекается по всей площади соединительного шва.

отличается от уже описанных процедур следующими моментами.

Во-первых, при ее реализации на место стыка наносится флюс совсем иного состава, а во-вторых, вводимый в область пайки припой должен изготавливаться из тугоплавких составляющих.

И, наконец, для прогрева зоны контакта с твердыми свойствами используется специальное оборудование (термическая печь, газовая горелка или индукционное нагревательное устройство).

Как обработка медных заготовок, так и пайка стали в домашних условиях, предполагают использование обычной газовой горелки, всегда имеющейся в хозяйстве у любого частника.

Особое внимание нужно уделить последней стадии соединения трубных заготовок, когда после размягчения присадочной проволоки одна из труб проворачивается вокруг оси. Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва

Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва.