От чего зависит выбор марки мягкого припоя

ПОС припой легкоплавкий основной элемент закрепления двух или более металлических элементов из разных материалов методом паяния. Напаяное соединение характеризуется введением некоторого количества припоя в область стыка соединяемых элементов и возможностью многократного соединения-разъединения соединяемых элементов без разрушения конструкции, обеспечивает надежное соединение и возможность пропускания электрического тока меду соединенными элементами. Температура плавления легкоплавких припоев не превышает 300 °С.

ПОС — припой оловянно-свинцовый легкоплавкий наиболее распространенный вид припоя для проведения радиомонтажных работ в любительской практике. Выбор припоя зависит от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размеров деталей, требуемой механической прочности, коррозионной стойкости и др. Рекомендации по их применению, на основании которых можно выбрать припой, приведены в таблице — 1. Буквы ПОС в марке припоя означают припой оловянно-свинцовый, цифры — содержание олова в процентах (ПОС 61, ПОС 40). Для получения специальных свойств в состав оловянно-свинцовых припоев вводят сурьму, кадмий, висмут и другие металлы. Состав некоторых таких припоев приведён в таблице — 2.

Таблица N1. Легкоплавкие припои

Область применения 222 ºC Пайка деталей и узлов, подвергающихся в дальнейшем гальванической обработке (серебрение, золочение) ПОС 61 190 ºC Лужение и пайка тонких спиральных пружин в измерительных приборах и других ответственных деталей из стали, меди, латуни, бронзы, когда не допустим или нежелателен высокий нагрев в зоне пайки. Пайка тонких (диаметром 0,05 — 0,08 мм) обмоточных проводов, в том числе высоко — частотных (лицендрата), выводов обмоток, радиоэлементов и микросхем, монтажных проводов в полихлорвиниловой изоляции, а также пайка в тех случаях, когда требуется повышенная механическая прочность и электропроводность. 222 ºC То же, но когда допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 61 ПОС 40 235 ºC Лужение и пайка токопроводящих деталей неответственного назначения, наконечников, соединение проводов с лепестками, когда допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 50 или ПОС 61. ПОС 30 256 ºC Лужение и пайка механических деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, стали и железа. ПОС 18 277 ºC Лужение и пайка при пониженных требованиях к прочности шва, деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, оцинкованного железа. ПОССу 4 — 6 265 ºC Лужение и пайка деталей из меди и железа погружением в ванну с расплавленным припоем. ПОСК 50 145 ºC Пайка деталей из меди и её сплавов, не допускающих местного перегрева. Пайка полупроводниковых приборов. ПОСВ 33 130 ºC Пайка плавких предохранителей. ПОСК 47 — 17 180 ºC Пайка проводов и выводов элементов к слою серебра, нанесённого на керамику методом вжигания. П 200 200 ºC Пайка тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов. П 250 280 ºC Сплав «Розе» 92-95 ºC 79 ºC Сплав Вуда 60 ºC

Выпускают легкоплавкие припои в виде литых чушек, прутков, проволоки, лент фольги, порошков, трубок диаметром от 1 до 5 мм, заполненных канифолью, а также в виде паст, составленных из порошка припоя и жидкого флюса.

Таблица N2. Специальные легкоплавкие припои

Припой — это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой. Ранее припои обозначали тремя буквами — ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показывающее содержимое олова в процентах, например ПОС-40, ПОС-60.

Лучший припой — чистое олово. Однако оно дорогое и используется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще применяют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180 — 200 °С.

Выбор припоя для пайки

Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов: от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, от температурных ограничений, от размера деталей, от требуемой механической прочности, от коррозийной стойкости и др.

Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.

В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм2/м, а свинца — 0,21 Ом х мм2/м).

Разновидности припоев.

Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и сверхлегкоплавкие. Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не используют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления свыше 500 °С, создающие очень высокую механическую прочность соединения (сопротивление разрыву до 50 кг/мм2). Недостатком их является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокой, интенсивный нагрев может привести к нежелательным последствиям: можно, например, «отпустить» стальную деталь.

Недостатком твердых припоев является то, что они требуют высокой температуры нагрева, и хотя прочность такой пайки весьма высока, интенсивный нагрев может привести к весьма нежелательным последствиям: можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя (например, транзистор или микросхему), можно «отпустить», например, стальную деталь (пружину).

Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400 °С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление разрыву до 7 кг/мм2). При радиотехнических монтажных работах применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой ПОС-61 , который содержит 61% свинца, 38 % олова и 1% различных присадок.

Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят висмут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из них температура плавления менее 100 °С. Механическая прочность соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят применение при ремонте печатного монтажа. Используются они также для пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомендуется паять припоем с температурой плавления, не превышающей 150 °С.

Для пайки транзисторов можно применять так называемый сплав Вуда с температурой плавления 75 °С, в состав которого входят: олово — 13%, свинец — 27%, висмут — 50%, кадмий — 10%. Сплав Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в аптеке. Пайка ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса используется канифоль.

Форма радиолюбительских припоев

В прошлом веке порекомендовали оловянный прут сечением 10 мм. Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5—2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки.

Продается такой припой в мотках — на радиорынках, в колбах — в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год). Рекомендуется приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку — удобнее паять.

При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутков диаметром 2 — 2,5 мм. Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.

Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия: поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов, деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.

Самостоятельное приготовление припоя

Для самостоятельного приготовления припоя компоненты состава (олово и свинец) отвешивают на весах, расплавляют смесь в металлическом тигле над газовой горелкой и, перемешав расплав стержнем из стали, стальной пластинкой снимают пленку шлака с поверхности расплава. Затем осторожно разливают расплав в формы — желоба из жести, дюралюминия или гипса.

Плавку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помещении, надев защитные очки, перчатки и фартук из грубой ткани.

Флюсы для пайки

Для чего при пайке нужен флюс? Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повышается. При этом скорость окисления металлических поверхностей возрастает. В итоге припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому необходимо использовать вспомогательные вещества, флюсы.

Что такое флюс? Флюс — это вспомогательный материал, который призван во время пайки удалять оксидную пленку с деталей, подвергаемых пайке, и обеспечивать хорошее смачивание поверхности детали жидким припоем. Без флюса припой может не прикрепиться к поверхности металла. Назначение флюсов: надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.

Действие флюса зависит от его состава, имеемые флюсы: или растворяют окисные пленки на поверхности металла (а иногда и сам металл), или предохраняют металл от окисления при нагреве. Таким образом, флюс образует защитную пленку над местом пайки.

Флюс уже содержится в современном припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла. Флюсом покрывают поверхности уже залуженных металлов также и перед их соединением (собственно пайкой). При этом флюс является ПАВ, то есть Поверхностно Активным Веществом. После соприкосновения деталей избыток флюса между ними вылезает наружу и все время испаряется потому, что температура его испарения ниже, чем у припоя.

Флюсы бывают разные. Например, для ремонта металлической посуды пользуются «паяльной кислотой» — раствором цинка в соляной кислоте. Паять радиоконструкции с таким флюсом нельзя — со временем он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в которых нет кислоты, например, канифоль.

Требования к радиолюбительским флюсам

Выбор флюса — важный вопрос. Раньше использовалась только канифоль, другого флюса не было. Чем плоха канифоль — канифоль, спиртовой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов. Первый недостаток — при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. Второй недостаток — очистка платы после пайки с канифолью является большой проблемой. Смыть остатки можно только спиртом или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то острым).

Остатки флюса на плате не только некрасиво с эстетической точки зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводников возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных гальваническими процессами на загрязненной поверхности. Каков же выход — на современном рынке материалов можно найти широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не разрушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки. Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно для использования.

Независимо от того, какой флюс используется, готовую пайку нужно обязательно протирать тряпочкой, смоченной в спирте-ректификате или ацетоне, а также прочищать жесткой щеточкой или кисточкой, смоченной растворителем, для удаления остатков флюса и грязи. В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно пользоваться ее заменителями:

— канифольным лаком, имеющимся в продаже в хозяйственных магазинах. Его можно применять как жидкий флюс взамен раствора канифоли в спирте. Этот же лак можно использовать и для антикоррозийного покрытия металлов.

— живицей — смолой сосны или ели — доступным материалом, особенно любителям, живущим в сельской местности. Такой флюс можно приготовить самому. Набранную в лесу с деревьев смолу нужно растопить в жестяной банке на слабом огне (на сильном огне смола может воспламениться). Расплавленную массу разлить в спичечные коробки.

— таблеткой аспирина, имеющейся в любой домашней аптечке. Недостаток этого флюса — неприятный запах дыма, выделяющийся при плавлении аспирина.

Сейчас выпускается большое количество разнообразных, так называемых «безотмывочных», флюсов, как жидких, так и в виде полужидкого геля. Особенность их такова, что они не содержат компонентов, вызывающих окисление и коррозию соединяемых деталей, не проводят электрический ток и не требуют промывки платы после пайки. Хотя все равно лучше после завершения пайки удалять с припаянных деталей все остатки флюса.

Для нанесения жидкого флюса можно воспользоваться кисточкой, ватной палочкой или просто спичкой, но удобнее пользоваться так называемым «флюсапликатором». Можно попробовать купить фирменный флюсапликатор стоимостью примерно 20—30$, но куда проще и дешевле сделать его самому. Для этого потребуется кусочек силиконового или резинового шланга с внутренним диаметром 5 — 6 мм и одноразовый медицинский шприц.

Шприц разрезается на 2 части. Обе части вставляются в резиновую трубку. Иголка слегка укорачивается, ее можно для удобства пользования слегка изогнуть. Слегка нажимая на шланг, выдавливаем из кончика капельку флюса на припаиваемые детали и производим пайку. При хранении, чтобы не засыхала иголка внутрь нее можно вставлять тонкую проволоку. Так же удобно пользоваться флюсом в виде геля или пасты. Для его нанесения тоже можно воспользоваться одноразовым шприцем, только из-за его густоты иголку шприцевую придется взять потолще.

Другие статьи из цикла про пайку:

Выбор — марка — припой

Выбор марки припоя определяется назначением и конструктивными особенностями изделий, типом основного металла и технологического покрытия, максимально допустимой температурой при пайке ЭРЭ, а также технико-экономическими и технологическими требованиями, предъявляемыми к паяным соединениям. К техническим требованиям относятся достаточная механическая прочность и пластичность, заданные теплопроводность и электрические характеристики, коэффициент термического расширения ( КТР), близкий к КТР паяемого металла, коррозионная стойкость как в процессе пайки, так и при эксплуатации соединений. Припой должен быть экономичным и не содержать дефицитных компонентов. [1]

При выборе марки припоя необходимо руководствоваться как технологическими, так и экономическими соображениями. С увеличением содержания олова растет стоимость припоя, но зато повышается его жидкотекучесть. В соединениях с узкими глубокими щелями, например в соединении стержневых обмоток с петушками коллектора, используют припои с более высоким содержанием олова, а в ответственных машинах — иногда и чистое олово. В соединениях с широкими щелями и для лужения применяют малооловянистые припои. [2]

При выборе марки припоя следует учитывать, что механическая прочность, электрическое сопротивление и коррозионная стойкость соединения при применении припоев ПОС-60, ПОС-40 и ПОС-30 практически одинаковы; различие припоев состоит только в степени их жидкотекучести, которая пропорциональна процентному содержанию олова в припое. [3]

При выборе марки припоя необходимо руководствоваться как технологическими, так и экономическими соображениями. С увеличением содержания олова растет стоимость припоя, зато повышается его жидкотекучесть. В соединениях с узкими глубокими щелями, например, в соединении стержневых обмоток с петушками коллектора, используют припои с более высоким содержанием олова, а в ответственных машинах — иногда и чистое олово. В соединениях с широкими щелями и для лужения применяют малооловянистые припои. [4]

Следует помнить, что для выбора марки припоя в конкретных случаях необходимо пользоваться специальными справочниками или технической документацией. Например, припой марки ПСр15 из-за наличия в нем фосфора нельзя применять для железо-никелевых сплавов, так как при взаимодействии фосфора с железом и никелем получаются хрупкие химические соединения, в результате чего невозможно получить качественный шов. [5]

Пайка растяжек к рамке является ответственной операцией, определяющей качество измерительного механизма. Пайка растяжек к цилиндрическим срезанным наконечникам буксы производится в специальном приспособлении ( ркс. Выбор марки припоя и флюса определяется материалом растяжки. Обычно применяется чистое олово марки 02 и паяльный лак ТБФ. [6]

Из мягких припоев наибольшее применение имеют оловянно-свинцовые, являющиеся сплавами олова и свинца в различных пропорциях. Чем больше припой содержит олова, тем он дороже. Выбор марки припоя определяется степенью его жидкотекучести. Глубокие узкие щели паяют припоем с более высоким содержанием олова, широкие щели пропаивают малооловянистыми припоями. [7]

Припои, применяемые при пайке монтажных соединений, относятся к группе легкоплавких. Цифры в обозначении указывают содержание олова в припое. Выбор марки припоя зависит от необходимой температуры плавления, типа и размера спаиваемых деталей, толщины проводов, требований к механической прочности пайки и экономических соображений. [8]

Припоями называются сплавы, при помощи которых производится паяние. Припои разделяются на мягкие и твердые. Из мягких припоев наиболее употребительными являются оловяни-сто-свинцовые припои, являющиеся сплавами олова и свинца в различных пропорциях. По ГОСТ 1499 — 54 применяются следующие марки припоев: ПОС-90, ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40, ПОС-30 и ПОС-18. В обозначениях марок числа показывают процентное содержание олова. Для лужения применяют припои с меньшим содержанием олова, а для паяния — с большим. Стоимость припоев растет с увеличением содержания олова. Поэтому выбор марки припоя имеет большое экономическое значение. [9]