Какие бывают припои для пайки: виды, марки, назначение

Для создания герметичного, надёжного соединения металлических деталей, чаще всего применяется пайка. Суть процесса заключается в скреплении материалов при нагревании с помощью сплава – припоя, температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых веществ. При нагревании припой, растекаясь между соединяемыми участками, обеспечивает сильную адгезию (прилипание) металлов друг к другу на молекулярном уровне, что даёт высокую прочность и электропроводность соединения. Расплавленный припой должен хорошо смачивать металл. То есть, связь между молекулами твердого вещества и жидкого должна быть надёжнее, чем между частицами жидкого материала. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, какие бывают виды припоев для пайки, рассмотрев назначение и область применения каждой из марок.

Разновидности

Виды сплавов, предназначенные для осуществления процесса пайки, в зависимости от температуры плавления, разделяют на твёрдые тугоплавкие и мягкие легкоплавкие составы. Первые плавятся при 450 градусах и выше, вторые ниже данной величины. Пайка твёрдыми сплавами более прочная. Но мягкие виды припоев незаменимы при радиомонтажных работах.

Мягкие или легкоплавкие

Наибольшее распространение получили оловянно-свинцовые припои, сокращенное название – ПОС. Цифра, указанная в маркировке после буквенного сокращения, соответствует процентному содержанию в составе олова. Например, ПОС-60 содержит 60% олова. Эти виды используют в производстве приборов, электронных устройств.

В состав ПОС–90 входит только 10% токсичного свинца, поэтому эта разновидность используется для ремонта пищевой посуды и медицинских инструментов.

ПОС-40 применяют для пайки латунных и медных труб, электрической аппаратуры, элементов, изготовленных из оцинкованного железа.

ПОС-30 используют при пайке листового цинка, в кабельной индустрии, для пайки оцинкованного железа.

ПОС-61 применяют для пайки радиодеталей к печатным платам. Температура его плавления – 183 градуса, а полный переход в жидкое состояние происходит при 190 градусах, что помогает избежать перегрева, и предотвращает выход из строя радиоэлементов.

Существует универсальная и удобная разновидность ПОС-61, которая представляет собой полую оловянно-свинцовую трубку с канифолью внутри. Такая форма очень удобна, так как пайка осуществляется без дополнительной подачи флюса.

Следующей разновидностью ПОС является припой марки ПОССу. В нём, помимо свинцовой и оловянной составляющей, присутствует до 2% сурьмы. Этим материалом можно паять обмотки электрических машин, элементы электроаппаратуры, кабельные изделия, оцинкованные детали.

В таблице кратко представлены некоторые виды ПОС и их основные свойства.

В настоящее время в изготовлении электроники массово применяются сплавы без использования свинца. Например, бессвинцовый припой ПОСу95-5. Определение его состава возможно по маркировке. Цифра 95 означает процентное содержание олова, 5 – сурьмы. Температура плавления находится в пределах 234 – 240 градусов.

Твёрдые или тугоплавкие

Твёрдые виды припоев для пайки создают высокую прочность соединения. Недостатком их применения является необходимость интенсивного нагрева свыше 500 градусов, что может вывести из строя некоторые виды устройств.

Среди тугоплавких с большой температурой плавления разделяют две группы: сплавы меди и серебра. Медные припои, созданные на основе цинка и меди, используют в соединениях, предназначенных для статической нагрузки, из-за хрупкости. Ими нельзя паять материалы, подвергающиеся динамической — ударной или вибрационной нагрузке.

Серебряные виды припоев универсальны, ими можно паять различные материалы. Недостатком является высокая стоимость, поэтому использование состава должно быть экономически обосновано. Применяют серебряный сплав для пайки нержавеющей стали, меди, в ортопедической стоматологии, для ремонта ювелирных серебряных изделий.

Составы с содержанием серебра обозначаются буквами ПСр. Существуют маркировки ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70, где цифрой обозначено процентное содержание серебра.

Низкотемпературные

В состав ПОСК 50-18 входит 50% олова, 18% кадмия, 32% свинца. Кадмий усиливает устойчивость к коррозии, но делает материал токсичным. Назначение припоя – монтаж чувствительных к перегреву компонентов. Температура плавления материала составляет 142-145 градусов.

Температура плавления сплава РОЗЕ находится в пределах от 90 до 94 градусов. Этот вид маркируется как ПОСВ-50. В составе присутствуют 25% олова, 25% свинца, висмута – 50%. Процентное соотношение металлов может немного отличаться. Производится материал в виде прутков, гранул, чушек.

Состав используется в ювелирном производстве, для монтажа электронных устройств, лужения медных дорожек на печатных платах. Применяют его в электромеханике для защитных предохранителей, плавкий вставок. А также для демонтажа радиоэлектронных компонентов и разъёмов с пластиковыми корпусами

Преимущества РОЗЕ:

• выделяет минимальное количество токсичных веществ, так как не содержит в составе кадмия;
• легко поддаётся плавке, достаточно контакта с кипящей водой;
• может использоваться в домашних условиях без применения специальной техники;
• экономичен в использовании.

Температура плавления сплава ВУДА находится в пределах 65-72 градусов, что расширяет сферу его применения. Но 10% кадмия, входящего в его состав, делают материал токсичным. Остальные составляющие сплава: 13 % олова, 27% свинца, 50 % висмута.

Он применяется:

• в датчиках систем пожарной сигнализации;
• в микросхемах;
• в гальванопластике;
• в стоматологии;
• для изготовления литых элементов;
• в типографическом деле для изготовления шрифтов, матриц, клише;
• в машиностроении и судостроении;
• в авиационной промышленности;
• в металлургической отрасли.

Что такое припой для пайки

Припой для пайки — это специальный сплав, который наносится на металлы для их соединения. Лучшим припоем признано чистое олово. Однако использовать такой припой очень дорого, поэтому олово смешивается со свинцом, чтобы получить оловянно-свинцовый припой (ПОС).

Такой припой отличается низкой температурной плавления, до 200 градусов, хорошей адгезией с металлом и мягкостью. Однако при выборе припоя для пайки важно учитывать размер соединяемых деталей. Для пайки тонких проводов предпочтительно использовать мягкий припой, в то время как для соединения толстых проводов, нужен будет припой с более высокой температурой плавления.

Твёрдый припой характеризуется большей прочностью на разрыв.

Другие виды

Есть редкие припои, применяемые для особых условий. К ним относятся:

• составы на основе никеля, используемые в деталях, работающих при высокотемпературном режиме;
• золотые, применяемые для вакуумных трубок;
• магниевые, используемые в черной и цветной металлургии.

Приведем примеры некоторых из них, поскольку их очень много и в пределах статьи все виды рассмотреть не получится.

Паяльная паста

Пайка микросхем, монтаж СМД компонентов на печатных платах, сложный ремонт мобильных телефонов может осуществляться при помощи паяльной пасты, состоящей из безотмывочного флюса и сплава Sn62Pb36Ag2. Состав содержит 62% олова, 36% свинца и 2% серебра.

Паста соответствует основным требованиям, предъявляемым к ней технологиями поверхностного монтажа (SMD-компонентов) в электронной промышленности.

Для алюминия

Припой Lucas-Milhaupt Filalu 1192 NC обладает хорошей текучестью, высокой адгезией к алюминию. Им можно паять холодильную технику, автомобильные радиаторы, кондиционеры. Пайка алюминия с алюминием не вызовет затруднений даже у непрофессионалов. Выпускается в виде прутка с флюсом внутри. Температура плавления 577 градусов.

Структура состава: Si-11.94%, Fe-0.18%, Cu-0.01%, Mn-0.03%, Mg < 0.01%, Zn-0.01%, Al-остальное, ФЛЮС – 32%

Для меди

Для пайки меди подходят, практически, любые виды, как мягкие, так и твёрдые. Например, можно использовать припои из олова, свинца, цинка, серебра.

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.

1. Не активные канифольные флюсы применяются при пайке меди, других разновидностей мягких металлов. Существует светлая канифоль, которая готова к применению и не включает дополнительные вещества. Спирто – канифольный раствор производится из составляющих концентрацией 1 к 5. Используется при спайке в труднодоступных местах, производится в виде порошка, перед применением необходимо смешать со спиртом. Глицерино – канифольные материалы используется, когда необходимо герметичное соединение.
2. Активные флюсы подходят для пайки драгоценных и цветных металлов, включают хлористый цинк, спирт или вазелин. Последний параметр отличается составной частью, при использовании жидким или пастообразным состоянием. Флюс пастой работать удобнее, возможно наносить прямо на изделие необходимым количеством.
3. Кислотно активный флюс подразделяется на хлористо – цинковый, ортофосфорную кислоту. Исполняется в виде жидких растворов или пасты, с применением канифоли, хлористого цинка, спирта или вазелина.

Ортофосфорная кислота

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.

Паста тиноль

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.

Итог

Припоев для пайки различных изделий выпускают великое множество, перечислить их в объёмах одной статьи просто не реально. Но подытожив выше сказанное, отметим:

1. Для монтажа радиоэлектронных компонентов радиолюбители используют относительно легкоплавкий ПОС-61, детали на бессвинцовом припое отпаивают путем предварительного лужения сплавом РОЗЕ для уменьшения температуры плавления, впоследствии детали демонтируются легко. Для труб и холодильного оборудования используют твердоплавкие марки.
2. В составе сплава не должно быть токсичных веществ, сверх установленной нормы. Работы нужно проводить только в проветриваемом помещении, соблюдая меры безопасности.

Легкоплавкие припои для радиодеталей

В отдельную категорию можно отнести и сверхлегкоплавкие припои, которые в своём составе, помимо олова и свинца, содержат такие вещества, как кадмий и висмут. Температура разогрева данных припоев составляет менее 100 градусов. Это очень мягкие припои, которые неспособны обеспечить большую механическую прочность соединения металлов.

Сверхлегкоплавкие припои используются там, где важно не перегреть радиодетали, например, при пайке транзисторов. Например, припой Вуда, имеет температуру плавления всего лишь 75 градусов. Он широко применяется радиолюбителями для пайки транзисторов и микросхем в домашних условиях.

Паяльные пасты

Благодаря развитию новейших технологий и все большему масштабу роста производства электронных плат, в качестве паяльного элемента стали использовать паяльные пасты. Паста изготавливается из нескольких составляющих: измельченного в порошок припоя, флюса и связующего вещества. Такая мелкодисперсная смесь используется в ручной и трафаретной пайке.

Для пайки радиоэлектроники в своем составе пасты содержат олово и легирующие компоненты для улучшения качества соединения. На свойства пластичного припоя существенно влияет размер частиц. Наиболее распространены пасты с размером частиц в диапазоне 25-45 мкм. Поскольку данная технология больше используется при трафаретной пайке, чем при ручной, пасты должны отвечать установленным требованиям для надежного сопряжения элементов.

Похожая статья — Почему мужчине нужен отдых

Критериями хорошего качества выступает форма частиц, которые имеют сферическую форму после измельчения. Также паяльные пасты подвержены пагубному влиянию углерода и водорода. Поэтому соприкосновение с воздухом от этапа изготовления до эксплуатации должно быть минимизировано.

В производстве для трафаретной печати паяльные пасты заполняются в специальные контейнеры по 500 грамм. Они не практичны для домашнего использования, поэтому для собственных целей эту смесь можно приобрести в шприцах различной емкости. Условия хранения таких паст низкотемпературные, поэтому идеальным местом для хранения служит обычный холодильник. При нормальной и высокой температуре паста быстро начинает расслаиваться.