З’єднання на розрив становить до 7 кг на мм². Найчастіше такими легкоплавкими припоями є без свинцевих та свинцеві з різним відсотком вмісту олова, але без інших добавок.
Припій для паяння
Зміст:
- 1 Припій для паяння
- 2 Вибір припою для паяння
- 3 Різновиди припоїв
- 4 Радіоаматорський припій для паяння
- 5 Самостійно готуємо припій для паяння
- 6 Флюси для паяння
- 7 Навіщо при паянні потрібен флюс?
- 8 Що таке флюс?
- 9 Вимоги до радіоаматорських флюсів
- 10 Чим замінити флюс
- 11 Припої
- 12 Основні матеріали для припоїв
- 13 Властивості олов'яно-свинцевих припоїв
Одним з основних елементів електромонтажних та радіомонтажних робіт є паяння. Якість паяння багато в чому визначається вмінням вибрати флюс та припій для паяння. Для полегшення цього вибору в статті наводяться короткі відомості про тверді та легкі припої та флюси, користування ними та їх виготовлення.
Паяння є з'єднанням твердих металів за допомогою розплавленого припою, що має температуру плавлення меншу, ніж температура плавлення основного металу. Припій повинен добре розчиняти основний метал, легко розтікатися по його поверхні, добре змочувати всю поверхню паяння, що забезпечується лише при повній чистоті поверхні основного металу, що змочується.
Для видалення оксидів і забруднень з поверхні металу, що спаюється, захисту його від окислення і кращого змочування припоєм служать хімічні речовини, звані флюсами.
Припій для паяння, це легкоплавкий метал металів, призначений для з'єднання проводів, висновків, деталей і вузлів пайкою. Раніше припої позначали трьома літерами – ПІС (припій олов'яно-свинцевий), за якими йде двозначне число, що показує вміст олова у відсотках, наприклад ПІС-40, ПІС-60. Найкращий припій – чисте олово. Однак воно дороге і використовується у виняткових випадках. Під час радіомонтажу найчастіше застосовують олов'яно-свинцеві припої. За міцністю спаювання вони не поступаються чистому олову. Плавляться такі припої за нормальної температури 180 — 200 °З.
Вибір припою для паяння
Вибір припою здійснюють залежно від таких факторів:
- сполучених металів або сплавів
- способу паяння
- температурних обмежень
- розміру деталей
- необхідної механічної міцності
- корозійної стійкості та ін.
Для паяння товстих проводів використовують припій з температурою плавлення більш високою, ніж для паяння тонких проводів. У деяких випадках необхідно враховувати і електропровідність припою (нагадування: питомий опір олова дорівнює 0,115 Ом х мм2/м, а свинцю – 0,21 Ом х мм2/м).
Різновиди припоїв
Припій для паяння
Припій для паяння поділяють на три групи: тугоплавкий, легкоплавкий та надлегкоплавкий.
Тугоплавкі припої (радіоаматори їх практично не використовують). До тугоплавких відносяться припої з температурою плавлення понад 500 ° С, що створюють дуже високу механічну міцність з'єднання (опір розриву до 50 кг/мм2). Недоліком їх є саме те, що вони вимагають високої температури нагріву і, хоча міцність такого паяння виходить дуже високою, інтенсивне нагрівання може призвести до небажаних наслідків: можна, наприклад, відпустити сталеву деталь. Недоліком твердих припоїв є те, що вони вимагають високої температури нагріву, і хоча міцність такого паяння дуже висока, інтенсивне нагрівання може призвести до вельми небажаних наслідків: можна перегріти дорогу деталь і вивести її з ладу (наприклад, транзистор або мікросхему), можна «відпустити» », Наприклад, сталеву деталь (пружину).
Легкоплавкі (радіоаматорські) припої. До цієї категорії належать припої з температурою плавлення до 400 °С, що мають порівняно невисоку механічну міцність (опір розриву до 7 кг/мм2). При радіотехнічних монтажних роботах застосовуються головним чином легкоплавкі припої. До їх складу входять олово та свинець у різних пропорціях, наприклад, припій ПОС-61, який містить 61% свинцю, 38% олова та 1% різних присадок.
Надлегкоплавкі (радіоаматорські) припої. Існують також сплави, до складу яких, крім олова та свинцю, входять вісмут та кадмій. Ці сплави найбільш легкоплавкі: деякі з них температура плавлення менше 100 °С. Механічна міцність з'єднання таких сплавів дуже невелика. Раніше їх застосовували для паяння кристалів у кристалічних детекторах. В даний час легкоплавкі кадмій-вісмутові сплави знаходять застосування під час ремонту друкованого монтажу. Використовуються вони також для паяння транзисторів, оскільки за технічними умовами їх рекомендується паяти припоєм з температурою плавлення, що не перевищує 150 °С.
Для паяння транзисторів можна застосовувати так званий сплав Вуда з температурою плавлення 75 ° С, до складу якого входять: олово – 13%, свинець – 27%, вісмут – 50%, кадмій – 10%. Сплав Вуда можна приготувати за вказаним рецептом або купити в аптеці. Паяння ведеться слабо нагрітим паяльником. Як флюс використовується каніфоль.
Радіоаматорський припій для паяння
Зараз для паяння користуються припойним дротом перетином від 1 до 5 мм. Найбільш поширені 1,5-2 мм багатоканальні припої. Багатоканальність означає, що всередині олов'яного дроту розташовані кілька каналів флюсу, який забезпечує утворення рівної блискучої та надійної пайки. Продається такий припій у мотках – на радіоринках, у колбах – у яких він перебуває згорнутим у спіраль, і в бобінах (у них кількість припою така, що його вистачить не на один рік). Рекомендується набувати у вигляді тяганини, завтовшки з сірник — зручніше паяти.
При паянні монтажних проводів радіоапаратури зручно користуватися олов'яно-свинцевими припоями, відлитими як тонких прутків діаметром 2 — 2,5 мм. Такі прутки можна виготовити самому, виливаючи розплавлений припій у посудину, у дні якого заздалегідь пророблено отвір.Посудину при цьому слід тримати над листом жерсті або металевою плитою. Після остигання прутки слід розрізати на шматки необхідної довжини.
Сучасні припої, що використовуються при паянні електронних схем, випускаються у вигляді тонких трубочок, заповнених спеціальною смолою (колофонієм), що виконує функції флюсу. Нагрітий припій створює внутрішнє з'єднання з такими металами, як мідь, латунь, срібло і т. д., якщо виконані такі умови: поверхні деталей, що підлягають пайці, повинні бути зачищені, тобто з них необхідно видалити плівки оксидів, що утворилися з часом плівки, деталь у місці пайки необхідно нагріти до температури, що перевищує температуру плавлення припою. Певні труднощі у своїй виникають у разі великих поверхонь із гарною теплопровідністю, оскільки потужності паяльника може вистачити її нагріву.
Самостійно готуємо припій для паяння
Для самостійного приготування припою компоненти складу (олово та свинець) відважують на терезах, розплавляють суміш у металевому тиглі над газовим пальником і, перемішавши розплав стрижнем зі сталі, сталевою пластинкою знімають плівку шлаку з поверхні розплаву. Потім обережно розливають розплав у форми – жолоби з жерсті, дюралюмінію або гіпсу. Плавку необхідно виконувати в добре провітрюваному приміщенні, одягнувши захисні окуляри, рукавички та фартух із грубої тканини.
Флюси для паяння
Навіщо при паянні потрібен флюс?
Під час паяння температура деталей, що з'єднуються, значно підвищується. У цьому швидкість окислення металевих поверхонь зростає. У результаті припій гірше змочує деталі, що з'єднуються. Тому необхідно використати допоміжні речовини, флюси.
Що таке флюс?
Флюс – це допоміжний матеріал, який покликаний під час паяння видаляти оксидну плівку з деталей, що піддаються пайці, і забезпечувати хороше змочування поверхні деталі рідким припоєм. Без флюсу припій може не прикріпитись до поверхні металу. Призначення флюсів: надійно захищають поверхню металу та припою від окислення, покращують умови змочування металевої поверхні розплавленим припоєм. Дія флюсу залежить від його складу, наявні флюси: або розчиняють окисні плівки на поверхні металу (а іноді і сам метал), або оберігають метал від окислення при нагріванні. Таким чином, флюс утворює захисну плівку над місцем паяння.
Флюси для паяння
Флюс вже міститься в сучасному припої у вигляді тонкого сердечника. При розплавленні припою він розподіляється поверхнею рідкого металу. Флюсом покривають поверхні вже залужених металів також перед їх з'єднанням (власне пайкою). У цьому флюс є ПАР, тобто Поверхнево Активним Речовиною. Після дотику деталей надлишок флюсу між ними вилазить назовні і весь час випаровується тому, що температура його випаровування нижча, ніж у припою.
Флюси бувають різні. Наприклад, для ремонту металевого посуду користуються паяльною кислотою – розчином цинку в соляній кислоті. Паяти радіоконструкції з таким флюсом не можна – згодом він руйнує пайку. Для радіомонтажу треба використовувати флюси, в яких немає кислоти, наприклад, каніфоль.
Вимоги до радіоаматорських флюсів
Вибір флюсу – важливе питання. Раніше використовувалася лише каніфоль, іншого флюсу не було. Чим погана каніфоль – каніфоль, спиртовий каніфольний флюс відносяться до категорії активних флюсів.Перший недолік — за високих температур видаляється не тільки оксид металу, а й сам метал. Другий недолік – очищення плати після паяння з каніфоллю є великою проблемою. Змити залишки можна тільки спиртом або розчинниками (та й те, часом простіше відколупати чимось гострим). Залишки флюсу на платі не лише негарно з естетичної точки зору, а й шкідливо. На платах з малими зазорами між провідниками можливе зростання дендритів (простіше кажучи, замикань), викликаних гальванічними процесами на забрудненій поверхні. Який вихід — на сучасному ринку матеріалів можна знайти широку гаму флюсів, які змиваються звичайною водою, не руйнують жало паяльника і забезпечують високу якість паяння. Продаються такі флюси, як правило, у шприцах, що дуже зручно для використання.
Чим замінити флюс
Незалежно від того, який флюс використовується, готову пайку потрібно обов'язково протирати ганчірочкою, змоченою у спирті-ректифікаті або ацетоні, а також прочищати жорсткою щіточкою або пензликом, змоченим розчинником, для видалення залишків флюсу та бруду. У деяких виняткових випадках замість каніфолі можна скористатися її замінниками:
- каніфольним лаком, що є у продажу в господарських магазинах. Його можна застосовувати як рідкий флюс замість розчину каніфолі у спирті. Цей лак можна використовувати і для антикорозійного покриття металів.
- живицею – смолою сосни або ялинки – доступним матеріалом, особливо любителям, що живуть у сільській місцевості. Такий флюс можна приготувати самому. Набрану в лісі з дерев смолу потрібно розтопити в бляшанці на слабкому вогні (на сильному вогні смола може спалахнути). Розплавлену масу розлити в сірникові коробки.
- таблеткою аспірину, що є в будь-якій домашній аптечці. Недоліком цього флюсу є неприємний запах диму, що виділяється при плавленні аспірину.
Зараз випускається велика кількість різноманітних, так званих «безвідмивальних» флюсів, як рідких, так і у вигляді напіврідкого гелю. Особливість їх така, що вони не містять компонентів, що викликають окислення і корозію деталей, що з'єднуються, не проводять електричний струм і не вимагають промивання плати після паяння. Хоча все одно краще після завершення паяння видаляти з припаяних деталей усі залишки флюсу.
Для нанесення рідкого флюсу можна скористатися пензликом, ватяною паличкою або просто сірником, але зручніше користуватися так званим флюсаплікатором. Можна спробувати купити фірмовий флюсаплікатор вартістю приблизно 20-30 $. Також зручно користуватися флюсом у вигляді гелю або пасти. Для його нанесення можна скористатися одноразовим шприцом, тільки через його густину голку шприцеву доведеться взяти товстішу.
Припої
Паяння є з'єднанням твердих металів за допомогою розплавленого припою, що має температуру плавлення меншу, ніж температура плавлення основного металу.
Припій – метал або сплав, який служить для з'єднання в розплавленому стані, в проміжку (шве) між деталями, тому припій повинен мати нижчу температуру плавлення, ніж метали, що з'єднуються. Припій повинен добре розчиняти основний метал, легко розтікатися по його поверхні, добре змочувати всю поверхню паяння, що забезпечується лише при повній чистоті поверхні основного металу, що змочується. За своїм складом припої поділяються на кілька груп, з яких найважливіша — олов'яно-свинцеві припої.
Залежно від хімічного складу та температури плавлення припоїв розрізняють пайку твердими і м'якими припоями. До твердих відносяться припої з температурою плавлення вище 400°С, м'яким (легким) – припої з температурою плавлення до 400°С.
Припої різних марок мають різні властивості, залежно від комбінації олова, свинцю, вісмуту, міді, цинку, кадмію, срібла. Припої мають складові, що утворюють сплави з металами, що з'єднуються. Тільки деякі марки припою призначені для складання електронних модулів. В даний час застосовуються традиційні та безсвинцеві припої. Традиційні припої – сплави олов'яно-свинцеві або близькі до них. З традиційних марок для монтажу компонентів на платах застосовується припій ПОС 61.
Припій випускається у вигляді литих чушок, прутків, дроту або тонкої трубки, що містить для полегшення паяння наповнювач аналогічний флюсу. У розплавленому стані припій повинен забезпечувати хороше змочування поверхонь, що з'єднуються і тягучість, досить міцне механічне з'єднання деталей після остигання паяння.
Гранична температура розплавлення припоїв для збирання електронних модулів – 300 °С. Для зниження температури плавлення припою використається явище евтектики. Співвідношення металів у сплаві, коли температура плавлення стає нижчою, ніж будь-якого з металів у сплаві – евтектика. Припій це метал, що має властивість евтектичності.
Мал. 1 – Припій ПІС 61 у вигляді дроту
Комбінація складових припою дозволяє отримати високоякісну пайку, яка витримує широкий діапазон температур під час експлуатації електронного модуля.
Безсвинцеві припої повинні замінити свинцево-містять.Європейська комісія із законодавства заборонила використання свинцю у виробництві електроніки з 2006 року. Безсвинцеві сплави мають більш високу міцність порівняно зі сплавами олова і свинцю, стійкістю до перепадів температур і рекомендуються для паяння компонентів з різними тепловими коефіцієнтами розширення. Паяння безсвинцевими припоями матові. Вартість безсвинцевих припоїв вища через підвищений вміст срібла.
Нагрітий припій з'єднується з металами, якщо поверхні деталей, що паяться, зачищені, тобто з них механічно видалені плівки оксидів, що утворилися з часом.
Електроніку краще паяти припоєм ПОС-61 (або найближчими імпортними аналогами, наприклад з 63% Sn).
"ПІС" означає Припій Олов'яно-Свинцевий. Число 61 – 61% олова. Відповідно припій ПОС-30 містить лише 30% олова.
| Марка | склад | Температура повного розплавлення припою, ° С |
|---|---|---|
| ПОСС 61-0,5 | олово 61%, сурма 0.5%, свинець 38.5% | 189 |
| ПІС 61 | олово 61%, свинець 39% | 190 |
| ПІС 61М | олово 61%, свинець 37%, мідь 2% | 192 |
ПІС 90 – для паяння внутрішніх швів харчового посуду (каструлі тощо).
ПІС 40 – паяння латуні, заліза та мідних проводів.
ПІС 30 – паяння латуні, міді, заліза, цинкових та оцинкованих листів, білої жерсті, приладів, радіоапаратури, гнучких шлангів та бандажного дроту електромоторів.
ПІС 18 – паяння свинцю, заліза, латуні, міді, оцинкованого заліза, лудіння дерева перед паянням, замінник припою ПОС 40.
ПОС 4-6 – Паяння білої жерсті, заліза, міді, свинцю за наявності клепаних замкових швів, замінник припою ПОС 30.
Існують ще всілякі екзотичні сплави, на кшталт сплаву Вуда (температура плавлення 65,5 ° C), сплаву Розе (температура плавлення 90 ° C) і т.д. Використовуються вони у специфічних областях і купити їх можна лише у спеціалізованих магазинах. Припій ПОС-61 можна купити практично в будь-якому госпмагу.
У магазинах радіодеталей можна зустріти так звані «безсвинцеві» припої. Для навчання пайці брати їх не варто, тому що їх характеристики (змочуваність) гірші за олов'яно-свинцеві. Припої, деталі, зроблені за безсвинцевою технологією, зазвичай мають напис RoHS на упаковці.
Основні матеріали для припоїв
- Олово – м'який, ковкий метал сріблясто-білого кольору. Питома вага за нормальної температури 20°С – 7,31. Температура плавлення 231,9 °С. Добре розчиняється в концентрованій соляній або сірчаній кислоті. Сірководень на нього майже не впливає. Цінною властивістю олова є його стійкість у багатьох органічних кислотах. При кімнатній температурі мало піддається окиснення, але при дії температури нижче 18 ° С здатний переходити в сіру модифікацію ("олов'яна чума"). У місцях появи частинок сірого олова відбувається руйнування металу. Перехід білого олова в сіре різко прискорюється при зниженні температури -50°С. Для паяння може застосовуватись як у чистому вигляді, так і у вигляді сплавів з іншими металами.
- Свинець – синювато-сірий метал, м'який, легко піддається обробці, ріжеться ножем. Питома вага за нормальної температури 20°С 11,34. Температура плавлення 327qC. На повітрі окислюється лише з поверхні. У лугах, а також у азотній та органічних кислотах розчиняється легко. Стійок проти впливів сірчаної кислоти та сірчанокислих сполук. Застосовується виготовлення припоїв.
- Кадмій – сріблясто-білий метал, м'який, пластичний, механічно неміцний. Питома вага 8,6. Температура плавлення 321°. Застосовується як антикорозійних покриттів, так і в сплавах зі свинцем, оловом, вісмутом для легкоплавких припоїв.
- Сурма – тендітний сріблясто-білий метал. Питома вага 6,68. Температура плавлення 630,5 °С. На повітрі не окислюється. Застосовується у сплавах зі свинцем, оловом, вісмутом, кадмієм для легкоплавких припоїв.
- Вісмут – тендітний сріблясто-сірий метал. Питома вага 9,82. Температура плавлення 271°. Розчиняється в азотній та гарячій сірчаній кислотах. Застосовується в сплавах з оловом, свинцем, кадмієм для одержання легкоплавких припоїв.
- Цинк – синювато-сірий метал. У холодному стані тендітний. Питома вага 7,1. Температура плавлення 419 °С. У сухому повітрі окислюється, у вологому повітрі покривається плівкою окису, що оберігає його від руйнування. У поєднанні з міддю дає ряд міцних сплавів. Легко розчиняється у слабких кислотах. Застосовується для виготовлення твердих припоїв та кислотних флюсів.
- Мідь – червоний метал, тягучий і м'який. Питома вага 8,6 – 8,9. Температура плавлення 1083 С. Розчиняється в сірчаній та азотній кислотах та в аміаку. У сухому повітрі майже не піддається окисленню, у сирому повітрі покривається окисом зеленого кольору. Застосовується для виготовлення тугоплавких припоїв та сплавів.
М'які припої
Паяння м'якими припоями набула широкого поширення, особливо під час виконання монтажних робіт. Найчастіше вживані м'які припої містять значну кількість олова.
| Марка | Хімічний склад у % | Температура, °C | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| олово | свинець | сурма | домішок не більше | |||||
| мідь | вісмут | миш'як | початок | кінець | ||||
| ПОС-90 | 90 | 9,62 | 0,15 | 0,08 | 0,1 | 0,05 | 183 | 222 |
| ПОС-40 | 40 | 57,75 | 2,0 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 183 | 230 |
| ПОС-30 | 30 | 67,7 | 2,0 | 0,15 | 0,1 | 0,05 | 183 | 250 |
| ПОС-18 | 18 | 79,2 | 2,5 | 0,15 | 0,1 | 0,05 | 183 | 270 |
При виборі типу припою необхідно враховувати його особливості і застосовувати в залежності від призначення деталей, що спаюються. При паянні деталей, що не допускають перегріву, використовуються припої, що мають низьку температуру плавлення.
Найбільше застосування знаходить припій марки ПОС-40. Він застосовується при паянні з'єднувальних дротів, опорів, конденсаторів. Припій ПОС-30 використовують для паяння екрануючих покриттів, латунних пластин та інших деталей. Поряд із застосуванням стандартних марок знаходить застосування і припій ПОС-60 (60% олова та 40% свинцю).
М'які припої виготовляються у вигляді прутків, болванок, дроту (діаметром до 3 мм) та трубок, наповнених флюсом. Технологія зазначених припоїв без спеціальних домішок нескладна і здійсненна в умовах майстерні: свинець розплавляють у графітовому або металевому тиглі і в нього невеликими частинами додають олово, зміст якого визначають залежно від марки припою. Рідкий сплав перемішують, знімають нагар з поверхні та розплавлений припій виливають у дерев'яні або сталеві формочки. Додавання вісмуту, кадмію та інших присадок не обов'язково.
Мал. 2 – Знизу – пруток припою. Зліва – дріт діаметром 3 мм із центральним каналом з каніфолі. Справа котушка імпортного припою "radiel-fondam" діаметром 0,8 мм з центральним каналом з безканіфольним флюсом.
Для паяння різних деталей, що не допускають значного перегріву, застосовуються особливо легкоплавкі припої, які отримують додаванням в свинцево-олов'яні припої вісмуту та кадмію або одного з цих металів. У табл. 3 наведені склади деяких легкоплавких припоїв.
| Хімічний склад у % | Температура плавлення у °С | |||
|---|---|---|---|---|
| олово | свинець | вісмут | кадмій | |
| 45 | 45 | 10 | — | 160 |
| 43 | 43 | 14 | — | 155 |
| 40 | 40 | 21 | — | 145 |
| 33 | 33 | 34 | — | 124 |
| 15 | 32 | 53 | — | 96 |
| 13 | 27 | 50 | 10 | 70 |
| 12,5 | 25 | 50 | 12,5 | 66 |
При використанні вісмутових і кадмієвих припоїв слід враховувати, що вони мають велику крихкість і створюють менш міцний спай, ніж свинцево-олов'яні.
| Припої | Температура плавлення, °С | Коефіцієнт розтікання при 260°С на міді з ФКСп | Хімічний склад | Призначення | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Група | Марка | Солідус | Ліквідус | |||
| Олов'яно-свинцеві | ПОС30 | 183 | 256 | — | 29-30% Sn, 1,5-2% Sb 68-69% Pb | Паяння міді та її сплавів, оцинкованого та лудженого заліза, вуглецевих та нержавіючих сталей. |
| ПОС40 | 183 | 235 | 0,6 | 39-40% Sn, 1,5-2% Sb 58-59% Pb | Паяння та гаряче лудіння міді та її сплавів, сталей, різних металів з покриттями олова, срібла, нікелю, цинку. Пайк деталей та монтажних з'єднань невідповідального призначення. | |
| ПОС61 | 183 | 185 | 1,0 | 59-61% Sn, ≤0,8% Sb 38-40% Pb, 0,314% домішки | Паяння та гаряче лудіння металів та металізованих пластмас, скла, радіокераміки тощо. Для паяння монтажу ручного та групового. | |
| ПОС61А | 183 | 185 | 1,3 | 59-59,5% Sn, 0,8% Sb, 38-40% Pb, 0,25% домішки | Те саме | |
| ПОС61М | 183 | 185 | 1,3 | 59-61% Sn, ≤0,8% Sb 38-40% Pb, 1,5-2% Cu, 0,4% домішки | Паяння паяльником деталей та монтажу мікропроводів | |
| Олов'яно-свинцево- серйозні | ПОСС4-6 | 245 | 265 | — | 3-4% Sn, 5-6% Sb 90-92% Pb | Паяння та лудіння міді та її сплавів, з підвищеною міцністю. |
| ПОСС30-5 | 195 | 202 | — | 29-31% Sn, 5-5,5% Sb 63-66% Pb | Паяння мідних, нікелевих сплавів ніхрому, сталі, килиму, срібла, деталей з підвищеною міцністю. | |
| Олов'яно-свинцево- кадмієві | ПОСК50 | 142 | 145 | 0,5 | 49-51% Sn, 17-19% Cb 30-34% Pb | Паяння міді та її сплавів, луджених та срібних поверхонь. Поєднання деталей, чутливих до перегріву. |
| Олов'яно-срібні | ПСр2,5 | 295 | 305 | — | 5-6% Sn, 2,2-2,8% Ag 91-93% Pb | Паяння міді та її сплавів, сталей, килиму, деталей з гальванічними покриттями нікелю, срібла при температурі експлуатації до 200°С |
| ПСр2 | 225 | 235 | 0,7 | 29-31% Sn, 1,7-2,3% Ag 61,5-64,5% Pb 4,5-5,5 Cd | ||
| ПСр1,5 | 265 | 270 | — | 14-16% Sn, 1,5-1,9% Ag 82-85% Pb | ||
| Олов'яно-свинцево- срібні | ПОССр2 | 169 | 173 | — | 57,8-59,8% Sn, ≤0,79% Sb 1,9-2,1% Ag 37,5-39,5% Pb | Паяння та лудіння срібної кераміки. Паяння мікромодулів. |
| ПОСр3 | 220 | 220 | — | 57,8-59,8% Sn, 2,7-3,3% Ag | Паяння міді та її сплавів, виробів у вакуумнощільними сполуками | |
| Олов'яно-вісмутові | ПОСВ33 | 120 | 130 | 0,7 | 32,4-34,4% Sn, 32,3-34,3% Pb, 32,3-34,3% Bi | Паяння міді та її сплавів, деталей з покриттями нікелем, оловом, сріблом. Застосовується для деталей, чутливих до перегріву, для термозапобіжників при ступінчастій пайці. |
| ПОСВ50 | 90 | 92 | 0,4 | 24,5-25,5% Sn, 24,5-25,5% Pb, 49-51% Bi | ||
| ПОСВ50К | 66 | 70 | — | 12-13% Sn, 12-13% Cd, 24,5-25,5% Pb, 49-51% Bi | ||
| Олов'яно-цинкові | П150А | 150 | 165 | — | 37,5-39,5% Sn, 56,7-58,7% Cd, 2,8-4,8% Zn | Паяння алюмінієвих сплавів з міддю та її сплавами, з титановими сплавами; з деталями, вкритими сріблом, нікелем, оловом. Застосовується також для ультразвукового та безфлюсового лудіння. |
| П170А | 170 | 176 | — | 78-80% Sn, 19-21% Cd, 0,9-1,1% Ag | ||
| П200А | 199 | 210 | — | 89-91% Sn, 9-11% Zn | ||
| П250А | 200 | 250 | — | 79-81% Sn, 19-21% Zn | ||
| П300А | 266 | 310 | — | 59-61% Sn, 39-41% Cd | ||
| Індієві | ПОСІ30 | 117 | 200 | — | 30% Jn, 42% Sn, 28% Pb | Паяння міді та її сплавів, деталей з покриттями нікелем, оловом, сріблом, золотом, платиною; напівпровідникових пристроїв. . |
| ПСр3І | 141 | 141 | — | 97% Jn, 3% Ag | ||
| Золоті | ПОСЗл3 | 180 | 215 | — | 57-59% Sn, 3% Au, 38-40% Pb, ≤0,77% Sb | Паяння радіоелектронних деталей у мікромодульному виконанні. |
| Галлієві | ПГМ | 50 | 50 | — | 65-68% Ga, 32-35% Cu | Паяння міді та її сплавів. Застосовується для зміцнення самозміцнення і паяння термочутливих деталей. |
Солідус – температура, нижче за яку сплав повністю твердий. Ліквідус – температура, вище за яку сплав повністю рідкий.Отже при температурі між температурами ліквідус і солідус сплав буде «кашою».
Евтектичним для системи Sn-Pb буде сплав з 61,9% олова, тому припій ПОС-61 найнижчу температуру ліквідус. Припій ПОС61 також має найвищу міцність серед припоїв ПОС. Межа міцності при розтягуванні 6,7 – 7,5 кг/мм2.
Тверді припої
Тверді припої створюють високу міцність шва. В електро- та радіомонтажних роботах вони використовуються значно рідше, ніж м'які припої.
| Марка | Хімічний склад у % | Температура плавлення в о С | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| мідь | цинк | домішок не більше | |||||
| сурма | свинець | олово | залізо | ||||
| ПМЦ-42 | 40—45 | інше | 0,1 | 0,5 | 1,6 | 0,5 | 830 |
| Г1МЦ-47 | 45—49 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | 0,5 | 850 | |
| ПМЦ-53 | 49-53 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | 0,5 | 870 | |
Залежно від вмісту цинку змінюється колір припою. Ці припої застосовуються для паяння бронзи, латуні, сталі та інших металів, що мають високу температуру плавлення. Припій ПМЦ-42 застосовується при паянні латуні із вмістом 60-68% міді. Припій ПМЦ-52 застосовується при паянні міді та бронзи. Мідно-цинкові припої виготовляються шляхом сплавлення міді та цинку в електропечах, у графітовому тиглі. У міру розплавлення міді тигель додають цинк, після розплавлення цинку додається близько 0,05% фосфорної міді. Розплавлений припій розливається у форми. Температура плавлення припою повинна бути меншою за температуру плавлення металу, що припаюється. Крім зазначених мідно-цинкових припоїв, знаходять застосування срібні припої.
| Марка | Хімічний склад у % | Температура плавлення в о С | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| срібло | мідь | цинк | домішки не більше | |||
| свинець | всього | |||||
| ПСР-10 | 9,7—10,3 | 52-54 | Решта | 0,5 | 1,0 | 830 |
| ПСР-12 | 11,7-12,3 | 35-37 | 0,5 | 1,0 | 785 | |
| ПСР-25 | 24,7-25,3 | 39-41 | 0,5 | 1,0 | 765 | |
| ПСР-45 | 44,5-45,5 | 20,5 –30,5 | 0,3 | 0,5 | 720 | |
| ПСР-65 | 64,5-65,5 | 19,5 -—20,5 | 0,3 | 0,5 | 740 | |
| ПСР-70 | 69,5-70,5 | 25,5— 26,5 | 0,3 | 0,5 | 780 | |
Срібні припої мають велику міцність, спаяні ними шви добре згинаються і легко обробляються.Припої ПСР-10 і ПСР-12 застосовуються для паяння латуні, що містить не менше 58% міді, припої ПСР-25 і ПСР-45 – для паяння міді, бронзи та латуні, припій ПСР-70 з найбільш високим вмістом срібла – для паяння хвилеводів , об'ємних контурів тощо.
| Хімічний склад у % | Температура плавлення про C | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| срібло | мідь | цинк | кадмій | фосфор | |
| 20 | 45 | 30 | 5 | 780 | |
| 72 | 18 | — | — | — | 780 |
| 15 | 80 | — | — | 5 | 640 |
| 50 | 15,5 | 16,5 | 18 | — | 630 |
Перший з них застосовується для паяння міді, сталі, нікелю, другий, що володіє високою провідністю, – для паяння дротів; третій може застосовуватися для паяння міді, але не придатний для чорних металів; четвертий припій має особливу легкоплавкість, є універсальним для паяння міді, її сплавів, нікелю, сталі.
У ряді випадків як припой використовується технічно чиста мідь з температурою плавлення 1083°С.
Припої для паяння алюмінію
Паяння алюмінію викликає великі труднощі внаслідок його здатності легко окислюватися на повітрі. Останнім часом знаходить застосування паяння алюмінію за допомогою ультразвукових паяльників.
| Хімічний склад у % | Примітка | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| олово | цинк | кадмій | алюміній | кремній | мідь | |
| 55 | 25 | 20 | — | — | — | М'які припої |
| 40 | 25 | 20 | 15 | — | — | |
| 63 | 36 | — | 1 | — | — | |
| 45 | 50 | — | 5 | — | — | |
| 78—69 | 20-25 | 2-6 | — | — | ||
| 69,8—64,5 | 5,2-6,5 | 25-29 | Тверді припої з температурою плавлення 525 про | |||
При паянні алюмінію як флюси застосовують органічні речовини: каніфоль, стеарин і т.п.
Останній припій (твердий) застосовується зі складним флюсом, до складу якого входить:
- хлористий літій (25-30%),
- фтористий калій (8-12%),
- хлористий цинк (8-15%),
- хлористий калій (59-43%).
Температура плавлення флюсу близько 450°С.
Властивості олов'яно-свинцевих припоїв
Найбільш важлива властивість припоїв – опір зрізу, оскільки більшість паяних з'єднань працює на зріз.
Олов'яно-свинцеві припої марок ПІС 18, ПІС 30, ПІС 40 мають більш високий опір зрізу, ніж чисті олово і свинець, і тому застосування їх для отримання міцного шва дає кращі результати.
Припої повинні мати як високий опір розриву, так і максимальну в'язкість. За даними таблиці можна встановити взаємозамінність високоолов'яних та малоолов'яних припоїв. Наприклад, припій ПІС 18 щодо в'язкості дещо краще припою ПІС 40, причому незначно відрізняється від останнього за міцністю. Припій ПІС 50 цілком може бути замінений припоєм ПІС 40 і ПІС 30. Знання твердості важливі в тому відношенні, що більш тверді припої краще опираються стирання, ніж м'які.
Тому всі переваги в цьому відношенні будуть за припоєм ПОС 4-6. Інші припої (ПОС 18, ПІС 30 і ПІС 40) мають дещо меншу твердість. Ударна в'язкість (опір удару) має найбільше значення для чистого олова. Тому припій ПІС 40 може бути застосований в особливих випадках, де місця спайки піддаються сильної вібрації. Для звичайних умов роботи при невеликих вібраціях застосовують припій ПОС 18.
Температура плавлення припою має також велике значення: від неї залежить вибір методу паяння. Найбільш низькою температурою плавлення має припій ПІС 62, що містить 62% олова. Цей припій застосовують у випадках, коли при паянні не можна перегрівати деталі, наприклад, при з'єднанні дуже тонких дротів.Можливість застосування в таких випадках потрійних легкоплавких сплавів, в яких низька точка плавлення досягається добавкою третього компонента (наприклад, вісмуту), виключається, у зв'язку з тим, що потрійні сплави не мають такої високої в'язкості, як подвійні сплави.
| Марка припою | Температура плавлення, °С | Температура початку розплавлення, °С | Інтервал затвердіння, °С | Межа міцності при розтягуванні, кгсмм 2 | Відносне подовження |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 232 | 232 | 0 | 1,9 | 43 |
| ПІС 90 | 222 | 183 | 39 | 4,3 | 25 |
| ПІС 50 | 209 | 183 | 26 | 3,6 | 32 |
| ПІС 40 | 235 | 183 | 52 | 3,2 | 63 |
| ПОС-30 | 256 | 183 | 73 | 3,3 | 58 |
| ПІС 25 | 265 | 183 | 82 | 2,8 | 52,1 |
| ПІС 18 | 277 | 183 | 94 | 2,8 | 67 |
| ПОС 4-6 | 265 | 245 | 20 | 5,9 | 23,7 |
| З 1 | 327 | 327 | 0 | 1,1 | 45 |
Припій ПІС 62 тепер застосовують мало, так як перегріву при паянні легко уникнути, застосувавши припій ПОС 40 дуже тонкого перерізу, наприклад у вигляді дроту діаметром 1-2 мм. Під дією паяльника розплавлення тонкого дроту відбувається швидко, внаслідок чого зменшується до мінімуму час дії високої температури.
Практика показала, що припій марки ПОС 4-6 щодо міцності спайки рівноцінний припою марки ПОС 30 для всіх матеріалів, крім оцинкованого заліза та міді. При цьому припій марки ПОС 40 у більшості випадків має найбільшу міцність і в цьому відношенні перевершує високоолов'яний припій марки ПОС 62 і олово чисте. Тому для отримання найбільшої міцності шва в жодному разі не слід використовувати чисте олово.
Припій марки ПІС 18 при паянні встик дає більш високу міцність спайки, ніж припій ПОС 40 марки. Тому припій ПІС 18 застосовують, коли температура плавлення припою не має вирішального значення.
Джерела
Електроніка © ЦДЮТТ • Марсель Арасланов • 2019