ПРИПОЇ

Свинцево-олов'яні припої ПОС

Застосування свинцево-олов'яних припоїв тільки тоді може дати хороші результати.

Залежно від призначення спаюється деталей або виробів шви пайки підрозділяються на: міцні шви (повинні витримувати, механічні навантаження); щільні шви (не повинні пропускати рідин або газів, що знаходяться під слабким тиском); міцні і щільні шви (повинні витримувати тиск рідин і газів, що знаходяться під великим тиском). Припій в процесі паяння в результаті змочування утворює з поверхнею споюють деталі зону проміжного сплаву, причому якість паяння в такому випадку при наявності чистих металевих поверхонь буде залежати від швидкості розчинення даного металу в припої: чим швидкість розчинення більше, тим якість пайки краще. Інакше кажучи, якість паяння залежить від швидкості дифузії. Збільшенню ступеня дифузії сприяють: наявність чистих металевих поверхонь спаюється деталей. При окисленої поверхні ступінь дифузії припою значно зменшується або повністю відсутній; запобігання окислення розплавленого припою в процесі пайки, для чого застосовуються відповідні паяльні флюси; паяння при температурі, близької до температури плавлення споюють деталі; повільне охолодження після паяння (в гарячому піску, гарячому вугіллі). Помічено, що при споювання деталей, покритих гальванічним шляхом іншими металами, шов не виходить такий міцності, як при споювання чистих металів або сплавів. Це спостерігається при всіх гальванічних покриттях (нікелем, хромом, оловом, кадмієм). Навпаки, пайка по гарячому лужению оловом або олов'яно-свинцевими сплавами дає завжди більш міцне з'єднання, ніж по чистому металі. Цей приклад підтверджує вплив ступеня дифузії на міцність шва при паянні.

Лудить - процес покриття металевих поверхонь оловом або спеціальним сплавом на олов'яної основі (лудою).

Припій - метал або сплав, який служить для з'єднання в розплавленому стані, в проміжку (шві) між деталями, тому припій повинен мати нижчу температуру плавлення, ніж сполучаються метали.

За своїм складом припої поділяються на кілька груп, з яких найбільш важлива - олов'яно-свинцеві припої.

склади припоев

Часто в зв'язку з відсутністю відомостей про припоях у працюючого завжди є тенденція застосовувати припої з високим вмістом олова, хоча зовсім не завжди в цьому є необхідність. Правильність вибору припою може бути гарантована тільки тоді, коли відомі його властивості.

У табл. вказані склади найбільш відомих олов'яно-свинцевих припоїв.

призначення припоев

ПОС 90 - для паяння внутрішніх швів харчової посуду (електрочайники, каструлі і т.п.); ПОС 40 - паяння латуні, заліза і мідних проводів; ПОС-30 - паяння латуні, міді, заліза, цинкових і оцинкованих листів, білої жерсті, приладів, радіоапаратури, гнучких шлангів і бандажної дроту електромоторів; ПОС 18 - паяння свинцю, заліза, латуні, міді, оцинкованого заліза, лудіння дерева перед пайкою, замінник припою ПОС 40; ПОСС 4-6 - паяння білої жерсті, заліза, міді, свинцю при наявності клепаних замкових швів, замінник припою ПОС 30.

Властивості олов'яно-свінцовихпріпоев

У табл. вказані властивості олов'яно-свинцевих припоїв в порівнянні з чистими металами - свинцем і оловом. Найбільш важлива властивість припоев - опір зрізу, так як більшість паяних з'єднань працює на зріз.

Олов'яно-свинцеві припої марок ПОС 18, ПОС 30, ПОС 40 мають більш високий опір зрізу, ніж чисті олово і свинець, і тому застосування їх для отримання міцного шва дає кращі результати. Припої повинні володіти як високим опором розриву, так і максимальної в'язкістю. За даними таблиці можна встановити взаємозамінність високооловянних і малооловянних припоев. Наприклад, припой ПОС 18 щодо в'язкості дещо краще припою ПОС 40, причому не надто різниться від останнього по міцності. Припій ПОС 50 цілком може бути замінений припоєм ПОС 40 і ПОС 30. Знання твердості важливі в тому відношенні, що більш тверді припої краще чинять опір стирання, ніж м'які. Тому всі переваги в цьому відношенні будуть за припоєм ПОСС 4 - 6. Решта припої (ПОС 18, ПОС 30 і ПОС 40) мають дещо меншу твердість. Ударна в'язкість (опір удару) має найбільше значення для чистого олова, але припій ПОС 40 і ПОС 30 небагато чим відрізняється в цьому відношенні від олова. Тому припій ПОС 40 може бути застосований в особливих випадках, де місця спайки піддаються сильній вібрації. Для звичайних умов роботи, при невеликих вібраціях, застосовують припій ПОС 18. Температура плавлення припою має теж велике значення: від неї залежить вибір методу паяння. Найбільш низькою температурою плавлення має припій ПОС 62, що містить 62% олова. Цей припой застосовують у випадках, коли при паянні не можна перегрівати деталі, наприклад при з'єднанні дуже тонких проводів. Можливість застосування в таких випадках потрійних легкоплавких сплавів, в яких низька точка плавлення досягається добавкою третього компонента (наприклад, вісмуту), виключається, в зв'язку з тим що потрійні сплави НЕ адают такою високою в'язкістю, як подвійні сплави. Припій ПОС 62 тепер застосовують мало, так як програв при паянні легко уникнути, застосувавши припій ПОС 40 дуже тонкого перетину, 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 ПОСС 4-6 щодо міцності спайки рівноцінний припою марки ПОС 30 для всіх матеріалів, крім оцинкованого заліза і міді. При цьому припій марки ПОС 40 в більшості випадків володіє найбільшою міцністю і в цьому відношенні перевершує високооловянний припій марки ПОС 62 і чисте олово. Тому для отримання максимальної міцності шва ні в якому разі не слід застосовувати чисте олово. Припій марки ПОС 18 при паянні встик дає більш високу міцність спайки, ніж припій марки ПОС 40. Тому припій ПОС 18 застосовують, коли температура плавлення припою не має вирішального значення.

Технологічний процес паяння

Для отримання найкращих результатів технологічний процес паяння повинен складатися з наступних операцій:

механічної (шабером, напилком, наждаковим папером) або хімічної очистки; покриття флюсом; нагрівання (паяльником, паяльною лампою, на горні); попереднього облуговування припоєм (паяльником, або натиранням, або зануренням в припой); скріплення місць для споювання, покриття їх флюсом і нагрівання; введення припою, його розплавлення і видалення надлишків припою, а також залишків флюсу.

Очищення спаюється поверхонь від оксидів виробляють напилком або шабером так, щоб проміжок між двома поверхнями був скрізь однаковий і не перевищував 0,1-0,3 мм. Такий невеликий проміжок необхідний для утворення капілярних сил, які сприяють засмоктуванню припою на значну глибину від кромки. Якщо спаюється поверхні мають сліди жиру або масла, то їх обробляють гарячим розчином лугу. Зазвичай беруть 10% -ний розчин соди. Якщо механічно очистити деталі з якої-небудь причини не можна, то застосовують травлення деталей в кислотах. Зазвичай беруть 10% -ний розчин сірчаної кислоти для міді і її сплавів, а для деталей з чорних металів - 10% -ний розчин соляної кислоти, причому розчин повинен бути підігрітий до 50-70 ° С. Після очищення і підготовки деталей місця спайки повинні бути облужени. Попереднє лудіння має дуже важливе значення, так як в цьому випадку досягаються підвищені міцність і щільність спаяний. У разі неможливості попереднього лудіння паяння ведуть і по чистій поверхні, але результати, звичайно, будуть нижчими. Для попереднього лудіння застосовується той же припой, який застосовується і для подальшого паяння. Якщо, наприклад, паяння проводиться припоєм марки ПОС 30, то і попереднє лудіння має бути здійснено тим же припоєм. Перед паянням деталі скріплюють, щоб місця з'єднань не розходилися при невеликих механічних впливах, наприклад при накладенні паяльника. Найпростіший спосіб скріплення - обв'язка м'яким дротом, краще залізної, але, звичайно, не виключені й інші способи, наприклад стиснення струбцинами, загин шва з утворенням «замку». Метод паяння значною мірою залежить від типу застосовуваного припою. Найбільш характерні випадки паяння: паяльником з застосуванням м'яких припоїв; ручний паяльною лампою із застосуванням зазвичай твердих припоїв; електричне паяння (місце спаю служить опором, через опір пропускається струм низької напруги).

При паянні паяльником зазвичай застосовують припої, температура плавлення яких не вище точки плавлення свинцю (327 ° С). Таке паяння виробляють тоді, коли деталі не піддаються великим навантаженням або вимагають в подальшому розпаювання. Якщо деталі піддаються в процесі роботи нагрівання до високих температур, паяння паяльником з застосуванням м'яких припоїв виключається. Підготовку паяльника для роботи проводять одночасно з підготовкою деталей. Паяльник злегка проковують (частково для видалення нагару і оксидів), затискають в лещата і обпилюють так, щоб робоча частина його була напівкруглої. Якщо обпилювати паяльник без попередньої проковки, то він скоро зношується. Кінець паяльника роблять напівкруглим тому, що в цьому випадку він не так швидко охолоджується, як гострий, краще прогріває місця спайки і рівномірніше роз'їдається рідким припоєм. Після механічної підготовки паяльник облужівают, для чого нагрівають його не вище 400 ° С; кінець паяльника опускають в водний розчин хлористого цинку, після чого гарячим паяльником труть про шматок припою до тих пір, поки вся робоча частина не покриється шаром Полуда. При роботі паяльник повинен мати температуру, що задовольняє наступній вимозі: якщо паяльник докласти робочим місцем до прутки припою, частина припою, прилегла до паяльнику, повинна розплавитися через 0,5-1 с. Під час роботи температура паяльника повинна бути така, щоб полуда або краплі припою, що пристали до паяльнику, були в рідкому стані. Більш зручний спосіб облуговування паяльник а полягає в наступному: в шматку нашатирю (хлористого амонію) роблять невеликі поглиблення і туди кладуть шматочки припою. Проводячи гарячим паяльником вперед і назад по твердому нашатирю, одночасно стосуються й зварювання. Таким чином паяльник облужівают швидше. Якщо нагрітим паяльником торкнутися шва і одночасно до шву підкласти шматок припою у вигляді прутка, стрічки або дроту, то припой розплавиться і проникне в шов. Надлишок припою розгладжують по шву паяльником. Припій також наносять на шов паяльником, так як до паяльнику завжди прилипають краплі припою, і якщо кінцем паяльника проводити по шву, рідкий припой всмоктується в шов. Щоб нові краплі припою перейшли на паяльник, його знову забирають від шва і прикладають до шматка припою.

лудить

Технологічний процес лудіння складається з наступних операцій:

очищення поверхні від сторонніх речовин металевою щіткою, піском, вапном або наждачним папером; знежирення бензином або гарячим водним розчином соди або їдкого натру; промивання у воді; хімічної чистки від оксидів травлення в кислотах; покриття флюсами (хлористим цинком) пензлем або зануренням в водний розчин флюсу;

підігрівання до температури плавлення полуди і лудіння. Лудять невеликі предмети паяльником, в разі потреби робочої частини паяльника надають форми облужівают предмета (наприклад, півкола при лудінні трубок і дроту).

Лудить великих предметів-баків та інших ємностей - виробляють методом натирання. Для цього виріб змочують розчином хлористого цинку і нагрівають (на горні, вугіллі та т. П.) До температури плавлення олова, після чого посипають порошкоподібної сумішшю олова з хлористим амонієм. Олово при цьому плавиться і, розтерті краплею, утворює на поверхні рівний шар полуди. Після лудіння залишки флюсу відмивають гарячою водою. При лудінні харчової посуду стару полуду перевіряють на вміст свинцю, для чого частина лудженої поверхні змочують 10-15% -ним розчином оцтової кислоти. Через 2-3 хв на це ж місце наносять 5-6 крапель 8-10% -ного розчину йодистого калію, додають води і розтирають обидва розчину по поверхні. При наявності свинцю в луді на змоченою поверхні з'являється характерне жовте забарвлення розчину. У разі виявлення свинцю поверхню виробу протруюють сумішшю азотної і соляної кислот або ж очищають піскоструминним апаратом до повного видалення Полуда.

способи паяння

Деякі метали або сплави вимагають спеціальних способів паяння.

Свинець. При нагріванні свинець настільки швидко окислюється, що паяння його доводиться вести в відновлювальної атмосфері, яка оберігає спаюється місця від окислення і дає можливість припою легко з'єднуватися з основним металом. Відновлювальна атмосфера утворюється в результаті застосування для нагрівання пальника в яку надходить водень і кисень повітря, причому водень завжди повинен бути в надлишку. В якості припою застосовують свинець. Застосування свинцево-олов'яних припоїв небажано, так як шов тоді починає корродировать в кислотах.

Цинк. Для паяння цинку застосовують звичайні свинцево-олов'яні припої. Рекомендуємо застосовувати припій ПОС 30 в суміші з хлористим флюсом. Якщо цинк чистий, то при паянні його зазвичай застосовують насичений розчин хлористого цинку або розведену соляну кислоту. Якщо паяется забруднене цинк або цинковий сплав, то при використанні в якості флюсу соляної кислоти в місці травлення утворюється чорне відкладення (тому рекомендується застосовувати соляну кислоту з хлористим амонієм). Зауважимо, що подвійні флюси більшою мірою оберігають метал від корозії, ніж звичайний флюс. При паянні свинцево-олов'яними припоями краще застосовувати флюс, що містить хлористий амоній і насичений розчин хлористого цинку, взяті в співвідношенні 1: 5 (по масі). Для олов'яно-кадмієвих припоев як флюс рекомендують брати їдкий натр. При паянні цинкових сплавів, що містять понад 2% алюмінію (деталі, виготовлені методом лиття під тиском), застосовують ті ж методи, що і при паянні алюмінію або сплавів. У цьому випадку застосовують припої олов'яно-цинкові, а в якості флюсів беруть соляну кислоту, вазелін або стеарин. Іноді застосовують флюс, що складається з 85% стеаринової кислоти і 15% хлористого натрію.

Чавун. Щоб запаяти тріщину або інший дефект в чавунної деталі м'яким припоєм, виробляють ретельне механічне очищення місця паяння і добре змочують його соляною кислотою. Потім це місце обробляють водним розчином хлористого цинку, посипають порошком нашатирю (хлористого амонію) і підігрівають паяльником або паяльною лампою. Нагрівати місце пайки треба до тих пір, поки не стане плавитися піднесений до нього припій. Тоді натирають припоєм місце спайки і зараз же протирають його порошком нашатирю, нанесеного на густу металеву щітку або клоччя. Ця операція - попереднє лудіння перед паянням. Поки деталь ще гаряча, запаюють тріщини чи інші дефекти паяльником, переміщаючи його від одного кінця тріщини до іншого. Якщо припій не проходить в тріщину, треба гострим зубільцем ть з обох країв її невелику фаску, вилудіть це місце і знову зробити паяння. Надлишок припою знімається шабером або напилком.

Припаяти металів до скла, кварцу, фарфору. При Припаювання металу до скла і інших подібних матеріалів необхідно на місце паяння осадити гальванічним способом шар металу і далі проводити паяння звичайним способом. Припаювання скляних виробів до металу (наприклад, при судинних скляних трубок з металевими фланцями і т. П.) Виробляють так: попередньо поверхню скла шліфують наждачним папером, потім ганчіркою в шорстку поверхню втирається графіт і на це місце осаджують мідь в гальванічної ванній. Далі проводиться паяння і вторинне осадження міді (або нікелю).

Кварц. Кварцову деталь тщателно очищають і знежирюють послідовної промиванням в азотній кислоті, луги і воді. На очищену деталь наносять шар срібла за допомогою двох розчинів (вміст компонентів дано в грамах).