Припои используемые при пайке металлов
Припоями именуют сплавы и цветные металлы, каковые используют при пайке для образования монолитного паяного шва между соединяемыми подробностями. Припои в расплавленном состоянии владеют свойством смачивать поверхность металлов, попадать в зазоры между паяемыми подробностями, создавая по окончании затвердения прочное соединение.
Припои должны удовлетворять следующим требованиям:
— иметь температуру плавления на 60—100 °С ниже температуры плавления самый легкоплавкого металла из подвергаемых пайке;
— в расплавленном состоянии прекрасно смачивать поверхность соединяемых металлов и владеть достаточной жидкотекуче-стью, дабы затекать в зазоры между соединяемыми подробностями;
— иметь прочность, близкую к прочности соединяемых пайкой металлов;
— не выделять в ходе пайки вредных газов и не оказывать химического действия на металлы, соединяемые пайкой;
— образующиеся в ходе пайки окислы должны легко удаляться под действием флюса:
— владеть нужной электропроводностью (пайка проводников);
— владеть коррозийной стойкостью, близкой к коррозийной стойкости соединяемых металлов;
— иметь низкую себестоимость и быть недефицитными. В зависимости от температуры плавления припои разделяются на две главные группы: легкоплавкие (мягкие), имеющие температуру плавления ниже 450 °С и тугоплавкие (жёсткие), имеющие температуру плавления выше 450 °С.
Легкоплавкие (мягкие) припои
Легкоплавкие (мягкие) припои активно используются в разных отраслях индустрии для цайки изделий, каковые в условиях эксплуатации не подвергаются действию больших температур и громадных механических нагрузок. Они отличаются низкой температурой плавления, их базу составляют свинец и олово, содержание которых определяет разные особенности этих припоев. Так как большая часть легкоплавких припоев имеют относительно маленькую твердость, их довольно часто именуют мягкими припоями.
Для придания некоторым мягким припоям особых особенностей, в их состав вводят висмут, кадмий, сурьму, другие металлы и серебро. кадмий и Висмут понижают, а серебро и сурьма повышают температуру плавления припоев. Сурьма снижает вязкость припоев и увеличивает их прочность и твёрдость.
К самый обширно используемым легкоплавким припоям относятся следующие: оловянно-свинцовые; свинцово-серебряные; отовянно-цинковые; цинково-кадмиевые; низкотемпературные припои.
Оловянно-свинцовые припои самый активно используются по сравнению с другими мягкими припоями. Они владеют высокой коррозийной стойкостью. Оптимальная величина зазоров-между подробностями при пайке этими припоями образовывает 0,08— 0,13 мм.
Рис. 1. Диаграмма состояния совокупности олово — свинец: кристаллы жёсткого раствора:
а — олова в свинце, б — свинца в олове
Оловянно-свинцовые припои используют для пайки меди, латуни, латуни, стали, оцинкованного свинца и железа, и для лужения изделий перед пайкой. Самый распространенными методами лайюгэтими припоями есть пайка паяльником, погружением и газовоздушной горелкой в расплавленный припой.
Для лучшего понимания особенностей припоев пользуются в большинстве случаев так называемой диаграммой состояния.
Диаграмма состояния совокупности олово — свинец. Разглядим диаграмму состояния олово—свинец, изображенную на рис. 1. По горизонтальной оси откладывается содержание в припое свинца и олова в %, а по вертикальной — температура плавления.
Линия температур, при которых сплав всецело затвердевает, именуется солидусом (линия ABCED).
Линия температур, при которых сплав начинает затвердевать, именуется ликвидусом (линия ACD).
В области выше линии ACD будет пребывать лишь жидкий раствор свинца и олова, в области ниже линии АБСЕ — кристаллы жёсткого раствора; на участке, ограниченном линией АБСА,— кристаллы жёсткого раствора олова в свинце и жидкий раствор олова в свинце. Точка С будет соответствовать эвтектике, при которой сплав всецело расплавляется.
На участке, ограниченном линией DCED, находятся кристаллы жёсткого раствора свинца в олове и жидкий раствор свинца в олове.
В промежутке температур между линиями ACD и АБСЕ сплавы будут в пастообразном состоянии.
По данной диаграмме состояния возможно определить промежутки температур плавления для каждого сплава. Заберём, к примеру, сплав с содержанием 30% свинца и 70% олова. Совершим из точки N на горизонтальной оси прямую до пересечения с линией АС и обозначим точку пересечения буквой L. После этого из точки L совершим прямую, параллельную горизонтальной оси, до пересечения с вертикальной осью, на которой отложены температуры.
Точка пересечения К укажет нам температуру начала затвердевания сплава (250° С). конец затвердевания и Начало плавления данного сплава лежат на линии ВС в точке М, соответствующей 183° С.
По ГОСТ 1499—54 припои оловянно-свинцовые обозначаются . сокращенно ПОС. Цифры, стоящие справа от обозначения припоя, показывают содержание олова в припое. К примеру, ПОСЭО свидетельствует: припой оловянно-свинцовый, содержащий 90% олова.
Свинцово-серебряные припои. Применение чистого свинца в качестве припоя очень затруднительно, поскольку он владеет нехорошей смачиваемостью и легко окисляется в расплавленном состоянии. Для улучшения технологических особенностей свинца к нему время от времени додают серебро, и олово, висмут и сурьму.
Наличие серебра в припое повышает теплоустойчивость его если сравнивать с припоями на базе свинца и олова (ПОС).
Свинцово-серебряные припои используют для пайки погружением и паяльником в расплавленный припой изделий из меди, латуни, стали и бронзы. самые технологичным есть припой ПСр 2,5. Все припои данной группы поставляются в виде проволоки, полос и фольги.
По стандарту припои свинцово-серебряные обозначаются буквами ПСр с указанием справа содержания серебра в припое.
Оловянно-цинковые припои используют для низкотемпературной пайки изделий из алюминиевых сплавов. Незначительные добавки цинка к олову (до 9%) снижают температуру плавления припоя до 199 °С.
Предстоящее увеличение содержания цинка в припое повышает его температуру плавления.
Пайку указанными припоями возможно создавать ультразвуковыми и абразивными паяльниками.
Цинково-кадмиевые припои являются легкоплавкие сплавы цинка, олова и кадмия, используемые для его сплавов и пайки алюминия.
Благодаря низкой коррозийной стойкости этих припоев нужно шепетильно защищать поверхность паяных швов при помощи лаков, других покрытий и красок.
Пайку указанными припоями возможно создавать посредством ультразвуковых и абразивных паяльников.
Низкотемпературные припои используют в тех случаях, в то время, когда требуется низкая температура пайки, дабы не перегреть подробности. Такие припои нужны для пайки тонкостенных оловянных изделий (в электрических и тепловых устройствах и др.). В состав низкотемпературных припоев входят, не считая олова и свинца, кадмий и висмут.
Эти припои более хрупки, чем оловянно-свинцовые, в особенности в случае если содержат большое количество висмута.
Тугоплавкие (жёсткие) припои
Тугоплавкие (жёсткие) припои используют чтобы получить соединения, большая прочность которых сохранялась бы при большой температуре.
К тугоплавким припоям, обширно использующимся в индустрии, относятся:
— припои на базе меди: медь, бронзово-цинковые, бронзово-фос-форные;
— припои на базе серебра (серебряные): серебро, серебро — медь, серебро — медь —цинк, серебро —медь —фосфор, серебро — медь — олово, серебро — медь — цинк — кадмий;
— припои на базе золота;
— припои алюминиевые;
— припои для того чтобы.
Припои на бронзовой базе. Медь обширно используют в качестве припоя для пайки металлических изделий без флюса в печах с защитной воздухом, и с флюсами токами высокой частоты и в соляных ваннах. Использовать медь при пайке газовой горелкой не рекомендуется.
Бронзовые припои жидкотекучи, прекрасно попадают в зазоры, снабжают пластичность соединения и высокую прочность.
Медь марок МО и M1 используют для пайки важных подробностей из конструкционных сталей, и для пайки никелевых сплавов, углеродистых и нержавеющих сталей. Медь марок М2, МЗ и М4 используют для пайки менее важных подробностей из вышеуказанных материалов.
Для улучшения температуры и снижения плавления технологических особенностей припоя к меди додают цинк, другие металлы и серебро.
Бронзово-цинковые припои являются двойные сплавы цинка и меди в различных соотношениях. От состава сплава зависит температура плавления его. Механические особенности бронзово-цинковых припоев кроме этого зависят от процентного содержания в них меди.
По стандарту припои бронзово-цинковые обозначаются ПМЦ. Цифры, стоящие справа, обозначают содержание меди в припое в процентах. К примеру, ПМЦ 36 расшифровывается так: припой бронзово-цинковый, содержащий 36% меди.
Припои ПМЦ 36 и ПМЦ 48 отличаются низкими механическими особенностями, благодаря чего их использование ограничено, ими паяют малонагруженные подробности из бронзы и меди.
Припои ПМЦ 54 и латунь JI62, которая кроме этого используется в качестве припоя, дают достаточно прочные и пластичные паяные швы при пайке сталей. Эти припои благодаря большой температуры плавления мало пригодны для медных сплавов и пайки меди.
Для улучшения смачивания главного металла, затекания припоя в зазоры в бронзово-цинковые припои додают маленькое количество кремния и олова (припой JIOK62-06-04).
Бронзово-цинковые припои с добавкой кремния и олова, созданные ВНИИАвтогеном, снабжают более плотные и прочные соединения.
Припои из сплавов серебра с медью активно используются для пайки узлов электровакуумных устройств. Наряду с этим они снабжают вакуумноплотное соединение.
По стандарту припои на базе серебра обозначаются ПСр с указанием справа процентного содержания серебра в припое. Так, ПСр 72 свидетельствует, что припой содержит 72% серебра.
Припои ПСр 72 и ПСр 50 в большинстве случаев изготовляют в виде проволоки диаметром 0,3—5 мм, фольги толщиной 0,1—0,8 мм и полос толщиной 1—3 мм. Нестандартные припои также будут быть изготовлены в виде проволоки, полос и фольги.
Припой серебро — медь — цинк. Тройные припои на базе серебра содержат в собственном составе, не считая серебра, цинк и медь. По технологическим и механическим особенностям они превосходят бронзово-цинковые припои и исходя из этого нашли широкое использование в индустрии для пайки разных подробностей из меди, латуни, стали и бронзы.
Припои совокупности серебро — медь — цинк возможно использовать при пайке с нагревом газовой горелкой, в соляных ваннах и печах.
В соответствии с ГОСТ 8190—56 припои данной группы поставляются в виде полос толщиной 0,1—3,0 мм и проволоки диаметром 0,3—5 мм.
Припой серебро — медь — фосфор если сравнивать с бронзово-фосфорными припоями владеет более высокой текучестью и разрешает приобретать плотные и пластичные паяные швы. В печи с защитной воздухом при пайке оловянистой бронзы и меди он способен к самофлюсованию.
Припои данной группы отличаются большой пластичностью. Они поставляются в виде проволоки, фольги и полос.
Припой серебро — медь — олово. Данный припой представляет собой тройной сплав серебра, олова и меди. Так как в состав припоев данной группы входит олово, они прекрасно затекают в зазоры соединения без применения флюса.
Припой ПСр 7 по сравнению с другими припоями данной группы отличается тугоплавкостью и пониженными технологическими особенностями. Припой ПСр 62 есть самые легкоплавким, но по электропроводности и пластичности уступает припою ПСр 68.
Припои данной группы поставляются в виде проволоки, полос и фольги.
Припои серебро — медь — цинк — кадмий. Припои данной группы владеют легкоплавкостью, пластичностью и жидкотекучестью. Они снабжают прочные паяные соединения.
Этими припоями возможно создавать пайку меди, латуни, стали и бронзы посредством разных средств нагрева.
Низкая температура плавления припоев данной группы разрешает применять их для пайки разных подробностей из закаленных сталей без отжига.
Припои данной группы поставляются в виде проволоки, полос и фольги, не считая припоя ПСр 44, что поставляется в виде цилиндрических и плоских слитков.
Алюминиевые припои используют для пайки изделий из его сплавов и алюминия с нагревом разными методами — горелкой, погружением, токами высокой частоты и в печах с применением флюса. Для понижения температуры плавления, повышения коррозийной стойкости и механической прочности в состав этих припоев додают кремний, медь, олово, другие металлы и цинк.
Припои для напайки твердосплавных пластин на инструмент. При изготовлении режущего инструмента обширно используют напайку пластин из жёсткого сплава и из быстрорежущей стали к державкам либо корпусам инструмента, изготовленным из углеродистой стали.
Самый распространенным и производительным есть метод напайки режущих пластин с нагревом на высокочастотных установках.
Температура плавления припоев, используемых для пайки твердосплавного инструмента, 900—1100 °С. Выбор припоя определяется условиями эксплуатации режущего инструмента.
Припои для напайки пластин из быстрорежущей стали на инструмент. При изготовлении режущего инструмента с напаянными пластинами из быстрорежущей стали в качестве припоев используют особые сварочные порошки с большой температурой плавления, в состав которых входит ферромарганец либо ферросилиций. Самый полезны из этих припоев те, каковые разрешают вести напайку пластин из быстрорежущей стали на режущий инструмент при температурах, равных закалочным температурам быстрорежущей стали, что позволяет конкретно по окончании пайки закалить инструмент в масле либо на воздухе.
Кроме этих припоев, используют кроме этого припои ГФК, ГФ, ГФ1 и ГПФ, в состав которых входит медь, марганец, железо, никель и другие элементы.
