Виды олова для пайки

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.

  • Выбор припоя
  • Разновидности
  • Мягкие или легкоплавкие
  • Твёрдые или тугоплавкие
  • Низкотемпературные
  • Другие виды
  • Паяльная паста
  • Для алюминия
  • Для меди
  • Итог

Выбор припоя

Чтобы соединение было качественным, необходимо правильно подобрать припой. Для этого нужно учесть:

  • виды соединяемых металлов или сплавов;
  • способ пайки;
  • температурные ограничения;
  • размер соединяемых деталей;
  • требуемую механическую прочность;
  • коррозийную стойкость.

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

  • 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.

  • 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.

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 Материалы по теме:

Припои для пайки. Виды и свойства. Состав и флюсы. Плавление

Для соединения различных металлических деталей между собой часто применяется пайка. Этот вид соединения популярен в различных сферах жизни и производства. Чаще им пользуются радиолюбители и домашние мастера.

Пайка может выручить как при ремонте компьютера, телевизора, радиотехники, так и в промышленности, ремонте холодильников. Пайка хороша в создании герметичности соединения. А некоторые материалы по-другому просто невозможно соединить.

Не все металлы можно соединить сваркой. А чтобы пайка получилась качественной и герметичной, необходимы навыки работы, хорошие инструменты и соответствующие припои для пайки и флюсы.

Составы и виды припоев и флюсов выбирают в соответствии с материалами, из которых изготовлены соединяемые материалы. Например, для алюминия нужен совсем другой флюс, нежели чем для меди. Рассмотрим основные свойства припоев, их применяемость, особенности использования.

Основные свойства

В качестве припоя применяют разные сплавы металлов. Есть сплавы на одном чистом металле, обычно это олово. Металлы, входящие в состав припоя, отличаются между собой разными параметрами.

Смачиваемость

Любые припои для пайки в обязательном порядке должны обладать свойством смачиваемости, иначе соединяемые детали невозможно будет соединить качественной пайкой.

Смачиваемостью называется явление, при котором надежность связи между молекулами твердого вещества с жидкостью больше, чем у жидкости. При наличии хорошей смачиваемости жидкость расходится по поверхности, при этом заполняет все ее полости. Когда припой недостаточно смачивает металл, его не применяют для этого металла. Для пайки меди чистый свинец не используют, он не смачивает медь.

Температура плавления

Несмотря на вид припоя, у любого вида температура плавления не должна быть больше, чем температура спаиваемых деталей. Однако она должна быть больше рабочих температур материалов, чтобы при работе спаянного устройства припой не расплавился.

В этом вопросе есть два порога температуры. Первый – это температура, во время которой только начинается плавление самых легкоплавких составляющих припоя, а второй – это когда весь припой превратился в жидкость. Интервал между этими двумя значениями называется интервалом кристаллизации припоя.

Если соединенное пайкой место будет находиться при температуре кристаллизации, то место пайки может быстро разрушиться, даже от небольшой нагрузки, так как соединение будет иметь повышенное электрическое сопротивление и хрупкость. Во время пайки нужно знать, что пока припой окончательно не затвердел, нельзя прикладывать к нему какие-либо нагрузки.

Свойства припоев

В любом составе припоя не должны содержаться вещества, обладающие токсичными свойствами для человека, выше нормы. Припои для пайки должны иметь свойства термостабильности и электростабильности. При выборе припоя учитывается теплопроводность припоя и его тепловое расширение. Они должны быть на уровне с паяными деталями.

Виды припоев

Все припои для пайки разделяются на твердые и мягкие. Температура плавления твердых припоев составляет более 450 градусов, а мягких – до этого значения.

Мягкие припои для пайки

Наиболее популярные из них являются сплавы олова и свинца с различным процентным соотношением. Для придания особых свойств припою, в него могут добавить вспомогательные составляющие. Кадмий и висмут используются для уменьшения температуры плавления. Сурьма повышает прочность пайки.

Читайте также  Утюг для пайки полипропилена

Припой на олове и свинце имеют малую температуру плавления и низкую прочность. Для ответственных деталей такой припой лучше не применять. Если приходится паять мягким припоем детали, подверженные серьезным нагрузкам, то рекомендуется повысить площадь пайки деталей.

Наиболее популярными припоями мягкого типа стали от ПОС – 18 до ПОС – 90. Цифры в маркировке обозначают процентное содержания олова в припое. Эти марки припоев применяют в производстве приборов, а также электронных устройств. ПОС-90 служит для пайки деталей, подвергающихся в дальнейшем гальванике. ПОС-61 применяется для пайки точных устройств, особо ответственных деталей из различных материалов. Им осуществляют пайку латуни, меди, когда нужна прочность соединения и повышенная электропроводность.

ПОС-40 применяется для неответственных деталей, для которых не нужна особая точность. Зону пайки можно нагревать до высокого значения температуры. ПОС-30 хорошо сочетается с латунью и медью, а также стальными сплавами.

Твердые припои для пайки

Среди твердых припоев с большой температурой плавления имеется две группы: сплавы меди и серебра. К медным видам припоев можно отнести припои, созданные на основе цинка и меди, которые хорошо сочетаются для соединений, предназначенных для статической нагрузки. Эти сплавы хрупкие, поэтому их не нужно применять для пайки материалов с ударной или вибрационной нагрузкой.

Другие виды припоя

Имеются и другие виды припоя, которые редко применяются. Они необходимы для пайки редких металлов, либо для особых специальных условий. Есть припои на основе никеля, служащие для деталей, работающих при высоких температурах, либо изготовленных из нержавеющей стали. Золотые припои используют для вакуумных трубок. Имеются также припои магния.

Форма выпуска

Припои выпускают в виде различных форм и упаковок. Чаще припои изготавливают в виде проволоки, фольги, либо порошка или таблеток. Также бывают гранулированные припои, паяльные пасты. Форма припоя выбирается в зависимости от вида зоны пайки.

Пайка алюминия

Алюминиевые детали соединяют с помощью пайки, при этом используют специальные припои. Пайку алюминия используют в промышленности, бытовых условиях.

Вообще, пайку алюминия считают сложной работой. Так получается, когда неправильно выбирают вид припоя. Берут совсем не тот припой, какой нужно, предназначенный для других металлов. Причина трудной пайки заключается в образовании оксидной пленки, которая не позволяет создать хорошую смачиваемость алюминия.

Чтобы запаять алюминиевую деталь, применяется припой, содержащий цинк, серебро, медь, алюминий и кремний. В торговой сети имеется множество припоев с такими составляющими в разных пропорциях. При выборе следует учесть, что наибольшая коррозионная стойкость и прочность соединения достигается припоем с значительным содержанием цинка.

Алюминий можно также спаять и обычным припоем из свинца и олова, но для этого нужна качественная подготовка поверхности, которая включает в себя зачистку металлической щеткой из нержавеющей стали. При пайке нужно использовать активный флюс. Но такой способ редко применяется.

Пайку алюминия производят при высокой температуре. Наиболее применяемые припои для пайки алюминия – это алюминиево-медно-кремниевые составы.

Пайка меди

Медь паять легче всего. С ней сочетаются практически все виды припоев. Применяются как мягкие легкоплавкие припои, так и твердые виды, а также сплавы олова, свинца, серебра, цинка и т. д.

Для ремонта компьютера или телевизора подходят любые мягкие припои. Для пайки труб, водопровода, холодильника применяют твердые припои. Соблюдая эти простые правила можно получить хороший результат.

Пайка нержавейки

Для соединения пайкой деталей, изготовленных из нержавеющей стали, специалисты рекомендуют применять припой, состоящий из свинца и олова. Неплохой результат получается с припоем, содержащим кадмий. Можно использовать мягкие припои на основе цинка.

Их нельзя применять совместно с низколегированными сталями, а также углеродистыми сплавами. Наиболее оптимальный вариант припоя для нержавеющей стали – это припой из чистого олова, тем более, если пайка будет соприкасаться с пищевыми продуктами.

При проведении пайки в сухом месте или в печи, используют марганец с серебром, чистую медь или припои на никеле и хроме. Во время пайки в условиях коррозии, применяют тиноли на основе серебра с частью никеля.

Пайка стали

Эффективным припоем для соединения деталей из стали является ПОС-41. Другие припои для пайки также можно применять, но они не совсем подходят для этих целей. Припой на основе цинка плохо сочетается со сталью, особенно низколегированных и углеродистых сплавов.

Как самому приготовить припой

Для приготовления припоя своими руками составляющие части (обычно это свинец и олово) взвешивают на весах. Эту смесь плавят в тигле на газовой горелке. Расплавленный состав перемешивают металлическим стержнем.

Далее, небольшой пластинкой из стали снимают шлак с поверхности расплавленного припоя, затем аккуратно разливают его в формочки, сделанные из жести, либо гипса.

Плавку осуществляют в проветриваемом помещении, с соблюдением мер безопасности, то есть, надевают очки, фартук, перчатки.

Виды флюсов

Ни одна пайка не обходится без флюса, так же как без припоя. Это химическое вещество, растворяющее и поглощающее окислы. Флюс осуществляет защиту металла от окисления и способствует смачиванию соединяемых деталей.

Для процесса пайки припоем на основе олова и свинца используют флюс на основе соляной кислоты, либо хлористого цинка. Флюсом может служить также хлористый аммоний или бура. Эти флюсы являются активными. Пассивные флюсы состоят из канифоли, масла, вазелина и других подобных веществ.

Например, с мягкими видами припоев можно применять раствор соляной кислоты. Со сталью, медью и латунью используют хлористый цинк. Жирные вещества способен растворять нашатырный спирт. Для пайки алюминиевых сплавов в качестве флюса применяют смесь из тунгового масла, хлористого цинка, канифоли. Имеет свое применение и фосфорная кислота.

Классификация припоев для пайки, технические характеристики и рекомендации по выбору

При выборе припоя нужно руководствоваться следующими принципами:

1) температура плавления паяемых деталей должна быть выше, чем температура плавления припоя,

2) должна обеспечиваться хорошая смачиваемость основного материала,

3) значения коэффициентов температурного расширения основного материала и припоя также должны быть близки,

4) наименьшая токсичность припоя,

5) припой не должен ухудшать механические свойства основного материала и образовывать с ним гальваническую пару, приводящую к интенсивной коррозии в процессе эксплуатации,

6) свойства припоя должны соответствовать технико-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к конструкции в целом (прочность, электропроводность, коррозионностойкость, хладостойкость и др.),

7) припои с ограниченным интервалом кристаллизации требовательны к качеству подготовки поверхностей к пайке и обеспечению точного капиллярного зазора, при больших зазорах лучше применять композиционные припои,

8) для проведения вакуумной пайки и пайки в среде защитных газов наиболее подходящими являются самофлюсующиеся припои, без содержания цинка и других металлов с высокой упругостью паров,

9) для пайки неметаллических деталей используют припои с добавками элементов, обладающих наибольшим химическим сродством (для керамики и стекла — с цирконием, гафнием, индием, титаном).

Припои классифицируют по нескольким признакам:

1. По температуре плавления:

а) низкотемпературные (Тпл до 450 град., на основе галлия, индия, олова, висмута, цинка, свинца и кадмия): особолегкоплавкие (Тпл до 145 градусов), легкоплавкие (Тпл=145. 450 град.);

б) высокотемпературные (Тпл более 450 град., на основе меди, алюминия, никеля, серебра, железа, кобальта, титана): среднеплавкие (Тпл=450. 1100 град.), высокоплавкие (Тпл=1100. 1850 град.), тугоплавкие (Тпл более 1850 град.).

2. По типу расплавления: полностью и не полностью расплавляемые (композиционные, из твердого наполнителя и легкоплавкой части).

3. По способу получения припоя — готовые и образуемые в процессе пайки (контактно-реактивная пайка). При контактно-реактивной пайке припой получается в результате расплавления основного металла, прокладок (фольги), покрытий или вытеснения металла из флюса.

4. По основному химическому элементу в составе припоя (содержание более 50%): индиевые, галлиевые, оловянные, магниевые, цинковые, алюминиевые, медные, серебряные, золотые, никелевые, кобальтовые, железные, марганцевые, палладиевые, титановые, ниобиевые, циркониевые, ванадиевые, смешанные припои из двух элементов.

5. По способу образования флюса: флюсуемые и самофлюсующие, содержащие литий, бор, калий, кремний, натрий. Флюс служит для удаления окислов и защиты кромок от окисления.

6. По технологии изготовления припоя: прессованные, тянутые, штампованные, катанные, литые, спеченные, аморфные, измельченные.

7. По виду припоя: прутковые, проволочные, трубчатые, ленточные, листовые, композитные, порошковые, пастообразные, таблетированные, в виде закладных деталей.

Среди низкотемпературных припоев наибольшее распространение получили оловянно-свинцовые припои (Тпл=183 град. при содержании олова 60%). Содержание олова может колебаться в пределах 30. 60%, Тпл=145. 400 град., при большем содержании этого элемента температура плавления снижается, увеличивается жидкотекучесть сплавов.

Так как сплав олова и свинца склонен к рассыпанию и плохо взаимодействует с металлами при пайке, то в состав этих припоев вводят легирующие добавки цинка, алюминия, серебра, кадмия, сурьмы, меди.

Соединения кадмия улучшают свойства припоев, однако обладают повышенной токсичностью. Припои с повышенным содержанием цинка применяют для пайки цветных металлов — меди, алюминия, латуни и цинковых сплавов. Оловянные припои обладают теплостойкостью до температуры около 100 град., свинцовые — до 200 град. Свинец также быстро корродирует в условиях тропического климата.

Наиболее легкоплавкими припоями являются составы, содержащие галлий (Тпл=29 град.). Оловянно-галиевый припой имеет Тпл=20 град.

Висмутовые припои имеют Тпл=46. 167 град. Такие припои при затвердевании увеличивают свой объем.

Температура плавления индия — 155 град. Индиевые припои используют при пайке материалов с разными температурными коэффициентами расширения (например, коррозионно-стойкая сталь с кварцевым стеклом), так как он имеет свойство высокой пластичности. Индий обладает стойкостью к окислению, коррозионной стойкостью к щелочам, хорошей электро- и теплопроводностью и смачиваемостью.

Читайте также  Пайка медных трубок газовой горелкой твердым припоем

Среди высокотемпературных припоев наиболее легкоплавкими являются составы на основе меди . Медные припои находят применение при пайке стали и чугуна, никеля и его сплавов, а также при вакуумной пайке. Медно-фосфорные припои (содержание фосфора до 7%) применяют для пайки меди как альтернатива серебряным припоям.

Более высокой пластичностью обладают медные припои с добавками серебра и марганца . С целью повышения механических свойств вводят также добавки никеля, цинка, кобальта, железа, щелочных металлов, бора и кремния.

Медно-цинковые припои более тугоплавки (Тпл более 900 град. при количестве цинка до 39%), применяются для пайки углеродистых сталей и разнородных материалов. Потери цинка в виде испарений изменяют свойства припоя и вредны для здоровья, как и пары кадмия. Для снижения этого эффекта в припой вводят кремний.

Медно-никелевые припои подходят для пайки деталей из коррозионно-стойких сталей. Никелевая составляющая повышает Тпл. Для ее снижения в припой вводят кремний, бор, марганец.

Серебряные припои изготавливают в виде системы «медь-серебро» (Тпл=600. 860 град.). Серебряные припои содержат в своем составе добавки, снижающие Тпл (олово, кадмий, цинк), и повышающие прочность соединения (марганец и никель). Серебряные припои являются универсальными и применяются для пайки металлов и неметаллов.

При пайке жаропрочных сталей применяют никелевые припои системы «никель-марганец» . Помимо марганца такие припои содержат и другие добавки, повышающие жаропрочность: цирконий, ниобий, гафний, вольфрам, кобальт, ванадий, кремний и бор.

Пайку алюминия производят алюминиевыми припоями с добавлением меди, цинка, серебра и кремния , снижающих Тпл. Последний элемент образует с алюминием наиболее коррозионно-стойкую систему.

Пайку тугоплавких металлов (молибден, ниобий, тантал, ванадий) осуществляют чистыми или композиционными припоями с высокой Тпл на основе циркония, титана и ванадия . Пайку вольфрама производят сложными припоями систем «титан-ванадий-ниобий», «титан-цирконий-ниобий» и другими.

Свойства припоев и их химсостав указаны в таблицах 1-6.

Все, что нужно знать об олове для пайки

  1. Особенности
  2. Сферы применения
  3. Каким бывает
  4. Как паять

Олово – основной компонент состава, используемого для припоя, но в чистом виде оно не применяется. В основном его эксплуатация связана со сборкой электронных устройств, когда требуется аккуратное и прочное соединение внутренних деталей, притом что плавиться должны не они, а именно припой.

Особенности

Такой металл, как олово, известен человеку с древности, его свойства позволили применять его для изготовления оружия и инструментов. Благодаря олову появилась бронза, из которой стало возможным создавать самые разные бытовые принадлежности, а также ювелирные украшения.

Данный элемент обладает многими интересными характеристиками, среди которых:

  • высокая степень ковкости, посредством давления, за счёт хорошей пластичности и устойчивости к деформации;
  • лёгкая плавкость, температура плавления – 231,9 градуса, что даёт возможность делать сплавы с другими металлами;
  • плотность элемента сходна с плотностью железа;
  • металл способен закипать при существенно высоких температурах и долго находиться в жидком виде;
  • в состоянии кристаллизации олово обладает серебристым цветом с характерным металлическим блеском;
  • также изделия из этого химически чистого вещества при воздействии низких температур могут трансформироваться в порошок серого цвета.

Из всех свойств олова, пожалуй, самым важным является его плотность, поскольку она позволяет использовать металл для создания различных сплавов.

Не секрет, что олово применяется для припоя всевозможных частей и микросхем радиоэлектронных приборов, и оно, действительно, идеально для этого подходит, поскольку хорошо плавится, но из-за высокой стоимости состав, основой которого является это вещество, дополняется разными присадками.

Олово для пайки чаще всего включает свинец, но также для этого используются никель, кадмий, серебро, цинк, медь и сурьма. Добавки выбираются в зависимости от металла деталей, которые должны сохранять целостность. Поэтому вещество соединяют с элементами, дающими определённую температуру плавления.

В России особенно востребованным составом для припоя является сплав олова и свинца (ПОС) – это мягкие сплавы с плавлением при 300 градусах.

Выпускается паяльное олово в виде специальной пасты, прутков, шариков и проволоки.

Сферы применения

Различные виды припоев востребованы в разных областях и отличаются по своим физическим свойствам и полезным характеристикам:

  • Состав припоя ПОС-18, помимо олова и свинца, содержит такие элементы, как сера, железо, алюминий и т. д. Температура расплава этой смеси составляет от 180 до 285 градусов. В основном сплав используется в жидком виде, при этом обладает некоторыми достоинствами: сниженным уровнем хрупкости, устойчивостью к влиянию влаги. Из недостатков можно отметить наличие свинца и отсутствие серийного производства вещества. Области применения – лужение отдельных частей кузова автомобилей, пайка элементов радиоустройств, использование в ремонте отопительных систем.

  • Одинаковым процентным содержанием свинца и олова отличается состав ПОС-50, но также в него входят примеси железа, меди, висмута, цинка и даже мышьяка. Полученный металл обладает высокой текучестью, электропроводностью и хорошими теплопроводящими качествами, однако не подходит для ручной пайки из-за быстрой кристаллизации. Припой этого типа можно применять для обработки швов в деталях, требующих максимальной герметичности, к примеру, в системных блоках ПК небольшой мощности, измерительной технике.

  • Для ремонта бытовых устройств больше подходит состав ПОС-30, относящийся к мягким сплавам, обладающий высокой твёрдостью и тёмным цветом. Основное его преимущество – возможность пайки мелких элементов из-за малого сопротивления, а в некоторых случаях – замена вышедших из строя дорогостоящих деталей. Состав применяется и для лужения цинкового листа.

  • Припой ПОС-90, в составе которого 90% олова и только 10% свинец, подходит для ремонта медицинской аппаратуры и реставрации пищевой посуды.

Паять при помощи оловянного сплава можно разные металлы:

  • Если это нержавеющая сталь с содержанием хрома, никеля и титана, то вид припоя будет зависеть от условий работы. В сухом помещении применяются составы с добавлением хрома и никеля, при высокой влажности в них должно входить серебро с минимальным количеством никеля.
  • Для создания украшений из серебра паять этот металл оловом допускается, но делать это нужно очень аккуратно, применяя для паяльника тонкое жало.
  • Что касается никеля, его тоже можно паять оловянными припоями, когда нужно получить отдельные детали приборов и систем, применяющихся в химической промышленности.
  • Для прочных соединений изделий из чугуна, включая монтаж трубопроводов разного назначения, используется оловянный припой с добавлением латуни или никеля.
  • Посредством припоя оловом можно проводить ремонт топливного бензобака автомобиля при его небольших повреждениях, и для этого не надо заливать в него воду.

Особый вид припоя ПОССу состоит из олова, свинца и сурьмы и нашёл применение в ремонте холодильников, автомобильных цепей, любых изделий с цинковым покрытием.

Каким бывает

Есть несколько видов олова, но не всякий из них подходит для пайки:

  • Жидкое вещество обычно используется для лужения деталей из меди путём погружения их в химический раствор. Это необходимо для повышения стойкости медных изделий к коррозийным процессам и появлению ржавчины.

Применение такого состава отличается простотой. Перед процессом лужения необходимую деталь нужно тщательно очистить от загрязнений, провести обезжиривание поверхности для оптимального сцепления и поместить её в раствор жидкого олова на 20–30 минут. За это время формируется один защитный слой. При необходимости его утолщения процедуру нужно проделать снова.

Жидкий состав имеет одно важное преимущество – он позволяет защитить большую поверхность металла, что не всегда можно сделать при помощи паяльника.

  • Пищевое олово (пьютер) в большинстве случаев используется для создания посуды, элементов декора, столовых принадлежностей, ёмкостей и сосудов для хранения пищевых продуктов. Как правило, в состав металла добавлены серебро, медь и сурьма, которые повышают его прочностные свойства и снижают стоимость. Данный сплав полностью безвреден (для продуктов и здоровья человека), не меняет запаха и вкуса блюд, не выделяет токсичных веществ и к тому же долговечен в эксплуатации.

Благодаря пластичности материала посуда и сувенирные изделия из пищевого металла хорошо поддаются обработке, поэтому выглядят привлекательно.

На изделия наносится резьба, всевозможные насечки, иногда поверхность предметов покрывается объёмными рисунками и орнаментами.

Чистым оловом не так давно паяли посуду, контейнеры, кастрюли – любые предметы, имеющие непосредственный контакт с пищей. Но в настоящее время оно с этой целью не применяется, так как некоторые металлы паять им трудно, а при сильном охлаждении вещество рассыпается.

Невозможно сравнивать эти разновидности олова, тем более решить, какая из них лучше, поскольку каждая имеет свои плюсы, недостатки и конкретное назначение.

Как паять

Для пайки понадобятся паяльник с оловоотсосом, флюс для устранения окислов – любой состав, альтернативный канифоли, но хорошо смываемый водой. При высокотемпературном виде пайки понадобится горелка, но для проведения низкотемпературных процессов подходит паяльник. В качестве припоя берётся проволока, продающаяся в бобинах и мотках, она же содержит флюс, кроме того, потребуются пассатижи и нож. Перед работой с рабочего места нужно убрать всё лишнее, установить нормальное освещение. Для мусора и мелких отходов можно взять любую неглубокую ёмкость.

Следует отметить, что в домашних условиях пайка должна осуществляться быстро, поскольку часто требуется дополнительная зачистка из-за обугливания флюса, делающего припой текучим. Но пока он полностью не затвердеет, трогать соединяемые детали нельзя.

Некоторые особенности имеет пайка стали – всегда надо учитывать изменение свойств стали при влиянии термовоздействия, взаимодействие её с составом припоя и устойчивость оксидной плёнки.

Как паять металл правильно – дадим несколько рекомендаций:

  • Перед пайкой соединяемые части должны быть очищены. Для хорошей адгезии их можно залудить.
  • При плавлении проволоки или прутков содержащийся в них защитный флюс начнёт выделяться и выполнять свои функции по разрушению окисла.
  • Олово помещается на деталь лёгким касанием, оно должно образовать тонкий слой на нужном участке.
  • При работе для снижения воздействия температуры на деталь её удерживают пинцетом в качестве теплоотвода.
  • Паяльник нельзя длительное время держать в месте припоя.
  • Необходимо следить за чистотой наконечника паяльника и своевременно очищать его от нагара абразивным полотном или напильником.
Читайте также  Отсос олова при пайке

При демонтаже радиодеталей со множеством выводов легче воспользоваться таким удобным и простым приспособлением, как оловоотсос, – инструмент поможет выпаять элементы, то есть удалить припой с запаянного контакта.

Обеспечив нагрев и расплавление, нужно закрепить поршень устройства и, поднеся его носик к контакту, нажать кнопку фиксатора. Расплавленный припой окажется внутри цилиндрической ёмкости оловоотсоса.

Специалисты, имеющие опыт работы с оловянным припоем, рекомендуют выбирать состав с минимальным включением свинца и точно подбирать температуру плавления, ведь от этого зависят текучесть олова и качество полученных соединений.

Наглядный обзор различных припоев и их тестирование представлено в следующем видео.

Припои

Какие бывают припои, и какие у них свойства?

В начале своей радиолюбительской деятельности многие начинающие радиолюбители редко задаются вопросом о том, какие бывают припои и каковы их свойства.

Для сборки простейших самодельных устройств достаточно самого распространённого ПОС-61 или ему подобного. Как говориться: «Было бы, чем паять…»

Припой можно даже не покупать. Достаточно взять старую печатную плату от какого-нибудь электронного прибора и собрать его разогретым жалом паяльника с паяных контактов.

Особенно такой метод «добычи» актуален для тех, кто живёт вдали от городов и крупных населённых пунктов, где нет возможности побывать в магазине радиотоваров.


Припой, собранный с печатных плат

Но всё же, припой припою рознь. В своей практике человек, имеющий дело с электроникой, должен разбираться в вопросе его выбора. Поэтому рассмотрим подробно, какие бывают припои, для чего они применяются, какой из них лучше использовать для монтажа электронных схем и ремонта бытовой радиоаппаратуры.

Какие бывают припои?

Припои делят на мягкие (легкоплавкие) и твёрдые. Для монтажа радиоаппаратуры применяются как раз легкоплавкие, т.е. такие, температура плавления которых лежит в пределах до 300 – 450°C. Мягкие припои по своей прочности уступают твёрдым, но для сборки электронных приборов применяются именно они.

Припой представляет собой сплав металлов. Для легкоплавких припоев это, как правило, сплав олова и свинца. Именно эти металлы составляют большую часть в сплаве. Также в нём могут присутствовать и легирующие металлы, но их количество в составе невелико. Примеси других металлов вводят в сплав для получения определённых характеристик (температуры плавления, пластичности, прочности, устойчивости к коррозии).

Наибольшее распространение получил припой марки ПОС (Припой Оловянно-Свинцовый). Далее за кратким обозначением его марки следует число, которое показывает процентное содержание в нём олова. Так в ПОС-40 содержится 40% олова, а в ПОС-60, соответственно, 60%.

Бывает, что в пользование попадает припой неизвестной марки. Приблизительно оценить его состав можно по косвенным признакам:

Припои оловянно-свинцовой группы имеют температуру плавления 183 – 265°C.

Если припой имеет яркий металлический блеск, то в нём достаточно большое содержание олова (ПОС-61, ПОС-90).

И, наоборот, если он тёмно-серого цвета, а поверхность матовая, то это указывает на большое содержание свинца. Именно свинец придаёт поверхности своеобразный сероватый оттенок.

Припои, в которых много свинца очень пластичны.

Так, например, пруток припоя диаметром 8 мм. с большим содержанием свинца (ПОС-30, ПОС-40) легко гнётся руками. Олово, в отличие от свинца, придаёт сплаву прочность и жёсткость. Если олова в сплаве много, то легко погнуть такой пруток уже не получится.


ПОС-40 (пруток)

Рассмотрим, в каких целях используются припои оловянно-свинцовой группы (ПОС).

ПОС-90 (Sn 90%, Pb 10%). Применяется при ремонте пищевой посуды и медицинского оборудования. Как видим, в нём небольшое содержание свинца (10%), который достаточно токсичен и его применение в вещах, соприкасающихся с пищей и водой недопустимо.

ПОС-40 (Sn 40%, Pb 60%). В основном служит для пайки электроаппаратуры и деталей из оцинкованного железа, применяется для ремонта радиаторов, латунных и медных трубопроводов.

ПОС-30 (Sn 30%, Pb 70%). Его применяют в кабельной промышленности, а также используют для лужения и пайки листового цинка.

И, наконец, ПОС-61 (Sn 61%, Pb 39%). Тоже, что и ПОС-60. Думаю, между ними особой разницы нет.

ПОС-61 используется для лужения и пайки печатных плат радиоаппаратуры. Именно он в основном служит материалом для сборки электроники. Температура его плавления начинается со 183°C, а полное расплавление достигается при температуре в 190°C.

Производить пайку таким припоем можно с помощью обычного паяльного инструмента не боясь перегрева радиоэлементов, поскольку полное его расплавление достигается уже при 190°C.

ПОС-30,ПОС-40,ПОС-90 полностью расплавляются при температурах в 220 – 265°C. Для многих радиоэлектронных компонентов такая температура является предкритической. Поэтому для сборки самодельных электронных устройств лучше использовать ПОС-61.

Зарубежным аналогом ПОС-61 можно вполне считать припой Sn63Pb37 (олова 63%, свинца 37%). Он также применяется для пайки радиоаппаратуры и для изготовления самодельной электроники. Радиолюбители выбирают именно его, как альтернативу отечественному ПОС-61.

Как правило, любой припой продаётся в катушках или тюбиках по 10

100 грамм. На упаковке указывается состав сплава, например, так: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» – он же ПОС-60). Имеет форму проволоки разного диаметра (от 0,25 до 3мм).

Также не редкость, что в его состав входит флюс (FLUX), которым заполнена сердцевина проволоки. Содержание флюса указывается в процентах (обычно от 1 до 3,5%). Такой форм-фактор очень удобен. При работе нет необходимости отдельно подавать флюс к месту пайки.

Одной из разновидностей припоев ПОС является припой марки ПОССу. Да, если произнести вслух, то звучит не очень то презентабельно . Но, несмотря на это, оловянно-свинцовый припой c сурьмой (именно так расшифровывается сокращённое обозначение) применяется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки обмоток электрических машин, элементов электроаппаратуры, моточных деталей и кабельных изделий. Хорошо подходит для пайки оцинкованных деталей. В таком сплаве кроме свинца и олова присутствует от 0,5% до 2% сурьмы.

Припой Начальная t° плавления (Солидус) Полное расплавление (Ликвидус), t°
ПОССу-61-0,5 183 189
ПОССу-40-2 185 229
ПОССу-40-0,5 183 235
ПОССу-30-2 185 250
ПОССу-30-0,5 183 255

Как видим из таблицы, припой ПОССу-61-0,5 наиболее подходит для замены ПОС-61, так как имеет температуру полного расплавления – 189°C.

Стоит отметить, что существует и полностью бессвинцовый оловянно-сурьмянистый припой ПОСу 95-5 (Sn 95%, Sb 5%). Температура его плавления 234 – 240°C.

Низкотемпературные припои.

Среди припоев существуют и такие, которые предназначены специально для пайки компонентов очень чувствительных к перегреву. Самым «высокотемпературным» среди низкотемпературных является ПОСК-50-18. Он имеет температуру плавления 142–145°C. В своём составе ПОСК-50-18 имеет 50% олова и 18% кадмия. Остальные 32% приходится на свинец. Наличие в сплаве кадмия усиливает устойчивость к коррозии, но и придаёт ему токсичность.

Далее по убыванию температуры плавления идёт сплав РОЗЕ (Sn 25%, Pb 25%, Bi 50%). Маркируется как ПОСВ-50. Температура его плавления ниже температуры кипения воды и составляет 90 – 94°C. Он предназначен для пайки меди и латуни. В составе сплава РОЗЕ олово занимает 25%, свинец – 25%, висмут – 50%. Процентное соотношение металлов в сплаве может немного отличаться. Обычно указывается в графе «Состав» на упаковке.

Этот сплав очень популярен у радиомехаников и вообще у всех электронщиков. Применяют его для демонтажа/монтажа чувствительных к перегреву элементов. Кроме всего прочего, данный сплав идеально подходит для лужения медных дорожек только что изготовленной печатной платы.

Находит применение в плавких защитных предохранителях, которые можно обнаружить в любой радиоаппаратуре.

Ещё более низкотемпературным является сплав ВУДА (Sn 10%, Pb 40%, Bi 40%, Cd 10%). Его температура плавления 65 – 72°C. Так как в сплаве ВУДА присутствует кадмий (10%), то он токсичен, в отличие от сплава РОЗЕ.

Стоит отметить, что сплавы РОЗЕ и ВУДА достаточно дороги.

Паяльная паста.

В конце и без того длинного повествования хотелось бы немного рассказать о паяльной пасте. Используется она в основном для пайки поверхностно монтируемых компонентов (SMD’шек) и безвыводных микросхем в корпусах BGA.

На вид представляет собой серого цвета кашицу и состоит из о-о-очень мелких шариков сплава Sn62Pb36Ag2 (состав: 62% олова, 36% свинца и 2% серебра), а также безотмывочного флюса. На упаковке указывается, что флюс безотмывочный двумя буквами в названии – NC (No Clean – без очистки). Флюс, в котором содержаться шарики припоя на воздухе высыхает, поэтому пасту хранят в закрытой упаковке.


Паяльная паста Solder Plus

Применяется паяльная паста при сложном ремонте мобильных телефонов для пайки микросхем в корпусе BGA. Для её использования требуется дополнительное оборудование для ремонта сотовых телефонов, например, специальные трафареты. Стоимость такой пасты довольно высока. Да и не удивительно, ведь в её составе есть серебро.

В настоящее время в производстве электроники стали массово применяться бессвинцовые припои.