Какие бывают основные типы припоя. Каковы особенности свинцовых и бессвинцовых припоев. Как выбрать припой для электроники или сантехники. Какие компоненты входят в состав современных припоев.
Что такое припой и для чего он используется
Припой — это легкоплавкий металлический сплав, используемый для соединения металлических поверхностей путем расплавления и затвердевания. Основные сферы применения припоя:
- Электроника — для соединения проводов и компонентов на печатных платах
- Сантехника — для герметичного соединения труб и фитингов
- Ювелирное дело — для соединения деталей украшений
- Автомобильная промышленность — для ремонта радиаторов и других узлов
Припой обеспечивает прочное механическое соединение и хороший электрический контакт между деталями. Температура плавления припоя всегда ниже, чем у соединяемых металлов.
Основные типы припоев
Припои можно разделить на несколько основных типов:
1. Свинцовые припои
Традиционно содержат олово и свинец в разных пропорциях. Наиболее распространены сплавы:
- 60/40 (60% олова, 40% свинца)
- 63/37 (63% олова, 37% свинца) — эвтектический состав с самой низкой температурой плавления 183°C
Преимущества: низкая температура плавления, хорошая смачиваемость, пластичность. Недостаток — токсичность свинца.
2. Бессвинцовые припои
Не содержат свинец, основные компоненты — олово, медь, серебро. Популярные составы:
- SAC305 (96.5% олова, 3% серебра, 0.5% меди)
- SN100C (99.3% олова, 0.7% меди, 0.05% никеля)
Экологичны, но имеют более высокую температуру плавления (около 220°C).
3. Твердые припои
Используются для пайки твердым припоем при высоких температурах (выше 450°C). Обычно содержат медь и цинк или серебро. Применяются в сантехнике, ювелирном деле.
Состав современных припоев
В состав припоев могут входить следующие компоненты:
- Олово (Sn) — основа большинства припоев, обеспечивает хорошую смачиваемость
- Свинец (Pb) — снижает температуру плавления, улучшает пластичность (запрещен в ЕС с 2006 года)
- Серебро (Ag) — повышает прочность и улучшает смачиваемость
- Медь (Cu) — повышает прочность, снижает растворение меди из паяемых деталей
- Висмут (Bi) — снижает температуру плавления
- Индий (In) — улучшает смачиваемость и пластичность
- Сурьма (Sb) — повышает прочность
Выбор состава зависит от конкретного применения и требуемых свойств припоя.
Особенности припоев для электроники
При выборе припоя для электронных компонентов важно учитывать следующие факторы:
- Температура плавления — не должна повреждать компоненты
- Смачиваемость — способность растекаться и образовывать прочное соединение
- Прочность — устойчивость к механическим нагрузкам и вибрациям
- Электропроводность — низкое электрическое сопротивление
- Коррозионная стойкость — устойчивость к окислению
Для ручной пайки электронных компонентов часто используют припои с флюсовым сердечником, которые содержат флюс внутри полой проволоки припоя. Это упрощает процесс пайки.
Припои для сантехнических работ
В сантехнике применяются специальные припои, обладающие следующими свойствами:
- Высокая прочность соединения
- Устойчивость к коррозии
- Способность заполнять зазоры
- Совместимость с различными металлами (медь, латунь, нержавеющая сталь)
Популярные припои для сантехники:
- 95/5 (95% олова, 5% сурьмы) — бессвинцовый припой для питьевого водоснабжения
- 50/50 (50% олова, 50% свинца) — для непищевых применений
При пайке сантехнических соединений важно использовать подходящий флюс для очистки поверхностей и обеспечения хорошей адгезии припоя.
Как выбрать подходящий припой
При выборе припоя следует учитывать несколько факторов:
- Материалы соединяемых деталей
- Требуемая прочность соединения
- Рабочая температура изделия
- Допустимая температура пайки
- Экологические требования (наличие свинца)
- Стоимость припоя
Для большинства электронных применений подойдут бессвинцовые припои на основе олова с добавками серебра и меди. Для сантехники лучше использовать специальные сантехнические припои с высокой коррозионной стойкостью.
Техника безопасности при работе с припоем
При пайке необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
- Работать в хорошо проветриваемом помещении
- Использовать средства защиты глаз и органов дыхания
- Избегать вдыхания паров флюса и припоя
- Не прикасаться к горячим поверхностям и расплавленному припою
- Мыть руки после работы с припоем
Особую осторожность следует соблюдать при работе со свинцовыми припоями, так как свинец токсичен.
Современные тенденции в производстве припоев
В последние годы наблюдаются следующие тенденции в разработке и производстве припоев:
- Переход на бессвинцовые составы в соответствии с экологическими нормами
- Разработка низкотемпературных припоев для чувствительных компонентов
- Создание припоев с улучшенной стойкостью к термоциклированию
- Применение нанотехнологий для улучшения свойств припоев
- Разработка припоев для специальных применений (высокотемпературная электроника, аэрокосмическая отрасль)
Производители постоянно работают над улучшением характеристик припоев, чтобы удовлетворить растущие требования современной промышленности.
Классификация припоев
Припой представляет собой материал, который используется для соединения металлов методом пайки. Он всегда имеет температуру плавления ниже, чем соединяемые детали. Большинство припоев сами являются металлами, проводящими электричество, но существуют и исключения.
С течением времени было создано огромное количество припоев, которые отличаются по составу, соотношению материалов, наличию присадок. Для удобства эксплуатации их было необходимо классифицировать. В первую очередь все существующие соединения были разделены на мягкие и твердые.
Мягкие припои
Мягкие припои имеет низкую температуру плавления, которая не превышает 300 °C. При этом предел их прочности варьируется в диапазоне 16—100 МПа.
Большинство из них является сплавом двух металлов: олова и свинца. Процентное соотношение материалов сильно меняется. Сегодня используются сплавы, в которых может быть от 10 % до 90 % олова. Они имеют свою маркировку ПОС, к которой добавляется значение количества олова в процентах (от ПОС-10 до ПОС-90).
Кроме того, существует и другие разновидности мягких припоев, которые используются для специфических задач.
- ПОССу. Стандартный оловянно-свинцовый припой, но дополнительно в сплав добавляется сурьма. Благодаря этому его можно использовать при работе с оцинкованными поверхностями при сохранении высокой прочности, кроме этого добавка сурьмы придает припою пластичность.
- ПОСК. Аббревиатура расшифровывается как оловянно-свинцово-кадиемовый. Его главной особенностью является сниженная температура плавления. Благодаря этому ПОСК отлично подходит для пайки элементов, перегрев которых недопустим.
- ПОЦ или «А». Оловянно-цинковый припой, который из-за химических свойств подходит для пайки алюминия, присоединения медных изделий к алюминиевым.
Помимо ПОЦ (Припой «А»), существуют и другие бессвинцовые припои, которые используются реже.
В их сплав для обеспечения нужных дополнительных свойств входят медь, серебро, висмут.
Твердые припои
В этот класс входят сплавы, температура плавления которых начинается с 300 °C, а иногда пересекает отметку в 1000 °C. За счет этого их прочность также значительно увеличивается. Значение в МПа здесь принимает диапазон от 100 до 500.
В большинстве случаев основой сплава является медь или серебро. Существует множество вариаций их соединения с другими металлами. В результате меняются температура плавления, механическая прочность, а также физические и химические свойства.
Среди медных наиболее широкое распространение получили припои ПМЦ с добавлением цинка. Количество меди в процентах обозначается в маркировке сплава. Активнее всего используются припои ПМЦ-36, ПМЦ-46, ПМЦ-51 с температурой плавления 825—870 °C.
Припои, которые считаются серебряными, на самом деле являются сплавами. Весомую часть состава занимает само серебро, а остальная состоит из меди и цинка.
Причем в аббревиатуре указывается только количество Ag. Существует множество разновидностей таких сплавов, от ПСр-10 до ПСр-70.
Серебряные припои открыли новые возможности. Сегодня с их помощью производится пайка многих металлов между собой. Они позволяют работать с титаном, латунью, бронзой, никелем и другими материалами, которые невозможно спаять более привычными всем припоями.
Другие критерии классификации
Помимо подразделения припоев на два основных типа, их классифицируют по ряду других признаков.
- Тип расплавления. Часть используемых припоев расплавляется полностью, а часть только частично. При этом есть композиционные варианты, которые совмещают в себе оба сплава.
- По основному химическому элементу. Припой принято называть тем металлом, который присутствует в его составе в наибольшем количестве.
- По способу получения припоя. Некоторые припои продаются в готовом виде, а некоторые образуются прямо в процессе пайки.
Последние представляют собой соединение слоев сплавов, флюса, канифоли, фольги. - По наличию флюса. Часть припоев необходимо флюсовать отдельно в процессе пайки, а часть сразу имеет необходимое покрытие.
Последние представляют собой соединение слоев сплавов, флюса, канифоли, фольги.#S[2048,2049,2050,2051,2972,2973,2974]#
Виды припоя (ПОС30, ПОС40 и ПОС61)
Припои принято делить на две группы: мягкие и твёрдые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — выше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Предел прочности мягких припоев составляет диапазон от 50 до 70 МПа, пайка осуществляется путём погружения материалов в расплавленный металл или паяльником.
Твёрдые сплавы имеют высокий предел прочности свыше 500 МПа, пайка ведётся электроконтактным способом, медными, графитовыми электродами, методом дуговой сварки или автогеном в случае соединения мелких деталей. Основными элементами высокотемпературных припоев являются никель, серебро, цинк, медь. Наиболее универсальными являются сплавы ПСр на основе серебра, используемые для пайки всех металлов, кроме легкосплавных, магния и алюминия. Они отличаются пластичностью, прочностью, коррозионной стойкостью, высокой температурой плавления.
Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС 10) до 90 % (ПОС 90), остальное свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15 % чистой меди. В этих низкотемпературных сплавах основным элементом являются сурьма, свинец, олово. За счёт большого содержания свинца, вызывающего сильную коррозию, оловянно-свинцовые припои неприемлемы для лёгких сплавов. Плавление этих припоев начинается при температуре 183 °C (температура эвтектики системы олово-свинец) и заканчивается при следующих температурах:
- ПОС 15 — 280 °C.
- ПОС 25 — 260 °C.
- ПОС 33 — 247 °C.
- ПОС 40 — 235 °C.
- ПОС 60 — 191 °C.
- ПОС 90 — 220 °C.
Припои ПОС 61 и ПОС 63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец. Припой ПОС 61 (ГОСТ 21931-76) состит из олова (Sn): 59-61 % и свинца (Pb): 39-41 %. Припой ПОС 40 (ГОСТ 21931-76) — из олова (Sn): 39-41 % и свинца (Pb): 59-61 %.
Припой для пайки должен быть достаточно тонким, чтобы предотвратить случайное применение слишком большого количества припоя при пайке, но и достаточно толстым, чтобы быть собранным в катушку. Кроме того, толщина припоя влияет на на скорость пайки и Ваше удобство. Толщина припоя зависит и от количества флюса, кислоты, которая удаляет оксиды. Ведь важно, чтобы припой мог присоединиться к металлу в процессе пайки. Присадки помогают припою распространиться по поверхности и проникнуть глубоко и прочно в припаиваемые детали. Припой действует не только в качестве соединителя, но и в качестве защитного покрытия, чтобы удержать кислород вне металла.
Эти моменты стоит учитывать потому, что это необходимо: припой не должен морозить жало паяльника на стыке, а должен создавать металлическую связь между контактами путем расплавления припоя. К сожалению, почти все металлы окисляются на воздухе и образуют окисленный слой. Припой защищает металлы от смачивания и связывания с ними кислорода. Что такое окисление?
Окисление — процесс, когда кислород (или другие окислители, например, сера) сочетается с материалами, образуя оксиды. Наглядно это видно, когда кусочки яблока буреют, железо ржавеет, медь получается черной или зеленой. Когда железо ржавеет, оксиды отслаиваются до тех пор, пока от железа ничего не останется. Напротив, алюминий окисляется очень быстро, при этом оксидная пленка на поверхности защищает металл от дополнительного окисления. Золото остается блестящим, потому что не окисляется, и его легко паять. Припои, а также никель или хром (никелирование и хромирование) образуют антиоксидную пленку на поверхности металла и защищают от ржавчины.
Окисление происходит гораздо быстрее при более высоких температурах. Припои, содержащие небольшое количество свинца, как правило, требуют наличие флюса. Они разработаны для пайки на более высоких температурах. Недостатком является то, что более агрессивный способ пайки вызывает после пайки коррозию. При агрессивной пайке, когда припой быстро цепляется к поверхности, остатки чистятся алкоголем при помощи безворсовой салфетки. Жидкий флюс может существенно помочь Вам в процессе монтажа. При пайке компонентов флюс способствует распространению тепла по поверхности, а также защищает металл от кислорода.
Оловянно-свинцовые припои имеют более низкую температуру плавления, чем отдельно свинец или олово. Бессвинцовые припои ныне начинают пользоваться большим спросом. По состоянию на 1 июля 2006 года, европейские законы гласят, что новая электроника должна быть почти полностью без свинца. Пока еще нет американских законов (кроме Калифорнии), обязывающих производителей техники удалять свинца, но большинство производителей переходят на новые правила.
Причина кроется во вредности свинца. Ведущий фактор — свинец присутствует в дыме от припоя. Бессвинцовый припой, как правило, плавится при более высокой температуре.
ПІДСИЛЮВАЧ ДЛЯ Т2 АНТЕНИ – ЯК ПОСИЛИТИ СИГНАЛ ЦИФРОВОГО ТБПІДСИЛЮВАЧ ДЛЯ Т2 АНТЕНИ – ЯК ПОСИЛИТИ СИГНАЛ ЦИФРОВОГО ТБ
Як підключити та налаштувати тв бокс?Як підключити та налаштувати тв бокс?
Какие существуют типы припоя?
Припой — это материал, который используется для постоянного соединения объектов, таких как трубы или провода. Основное применение пайки в сантехнике — это соединения без утечек. В электронной промышленности пайка используется для соединения проводов компонентов схемы.
Для пайки сантехники на место соединения медной трубы и фитинга нагревается горелка.
После нагревания припой помещается в стык и плавится и течет, чтобы герметизировать его. Это соединение обеспечивает соединение между трубой и фитингом.
Припой представляет собой металл или металлический сплав, который исторически состоял из свинца и олова в различных пропорциях. Сегодня бессвинцовый припой доступен в соответствии с Законом о безопасной питьевой воде, который ограничивает количество свинца, используемого в портативных системах водоснабжения.
Давайте рассмотрим три различных типа пайки.
Типы припоя
1. Припой на основе свинца
Свинцовый припой, изготовленный из свинца и олова, используется в большинстве электронных производственных приложений для образования прочной связи между соединениями других металлов, таких как медь и алюминий. Припой на основе свинца не используется для водопроводных труб.
2. Бессвинцовый припой
Бессвинцовый припой обычно имеет более высокую температуру плавления, чем обычный припой.
● Оловянно-сурьмяный припой: Содержит 95 % олова и 5 % сурьмы. Этот тип припоя не содержит свинца и поэтому безопасен для водопроводных сетей. Разработан для использования в сантехнике, где происходят частые резкие перепады температуры и вибрации (холодильники, холодильное оборудование и теплопроводы, также используется для пайки электроники. Мы рекомендуем использовать кислотный сердечник 95/5 для работы с воздуховодами и канифольный сердечник 95/5 для электрики. Диапазон плавления составляет от 450 ° F до 464 ° F и имеет неограниченный срок хранения.
● Припой медно-оловянный: Содержит 97 % олова и 3 % меди. Бессвинцовый и безопасный для водопроводных сетей, этот тип припоя предназначен для запотевания медных и латунных сантехнических соединений. Диапазон плавления составляет от 440 ° F до 572 ° F, и он имеет неограниченный срок хранения.
● Серебросодержащий припой: Содержит серебро, медь, висмут и олово.
Этот припой, не содержащий свинца и безопасный для водопроводных сетей, идеально подходит для латуни с низким содержанием свинца. Он имеет широкий диапазон плавления (от 420°F до 460°F), что дает больше времени для пайки соединений.
Типы флюса
Флюс предназначен для очистки труб и фитингов от поверхностного окисления. Все флюсы Oatey не содержат свинца, соответствуют требованиям NSF и имеют срок годности два года с даты изготовления.
Существует четыре типа флюса, которые вы можете выбрать в зависимости от области применения:
● Флюс на нефтяной основе (или вазелиновый флюс): Промывка требуется и разработана для обеспечения превосходных смачивающих свойств для улучшения текучести припоя. Этот флюс совместим со всеми распространенными припоями для сантехники, такими как медь, металлы с медным покрытием, латунь, цинк, оцинкованное железо, свинец и олово.
● Водорастворимый флюс: Смываемый водой и совместимый со всеми распространенными припоями для сантехники, он менее коррозионно-активен, поскольку самоочищается внутри трубы при протекании воды по линиям.
Этот флюс имеет более узкий диапазон температур при нагреве, но работает со всеми припоями.
● Флюс для жаркой погоды: Специально разработанный для жаркого климата, этот флюс не расслаивается при температуре до 135°F.
● Флюс для лужения: Доступный как в водорастворимой, так и в нефтяной формуле, этот флюс обогащен частицами луженого порошка для предварительного лужения труб и улучшения текучести припоя, а также обеспечивает равномерный нагрев фитинга. Последнее необходимо при пайке латунных систем с низким содержанием свинца или трубопроводов большого диаметра. Он совместим со всеми распространенными припоями для сантехники.
Дополнительные советы
● В некоторых случаях вместе с припоем могут понадобиться расходные материалы. Большинство наборов для пайки включают щетку для крепления проводов, наждачную ткань и, в зависимости от типа припоя, контейнер с флюсом и щетку для флюса.
● Если вы паяете рядом с чем-то легковоспламеняющимся, рассмотрите возможность использования Oatey Flame Protector, чтобы поверхность не загорелась и не загорелась.
Поместите пламегаситель между соединением и поверхностью, чтобы предотвратить повреждение.
● При использовании припоя в вашем следующем проекте мы рекомендуем вам ознакомиться с инструкциями производителя по применению конкретного продукта и рекомендациями по безопасности.
также
Хотя свинцовые водопроводные трубы были заменены медными, когда значение отравления свинцом стало полностью осознаваться, свинцовый припой все еще использовался до 1980-х годов, поскольку считалось, что количество свинца, которое может выщелачиваться в воду из припоя, было незначительным. Поскольку было обнаружено, что даже небольшие количества свинца вредны для здоровья, свинец в сантехнических припоях заменяли медью или сурьмой, часто добавляя серебро, а долю олова увеличивали (см.0078 Бессвинцовый припой ниже).
Эмалирующий припой имеет высокую температуру плавления, близкую к температуре плавления самого материала, что предотвращает распайку соединения во время обжига в процессе эмалирования. Остальные типы припоя используются в порядке убывания твердости в процессе изготовления изделия, чтобы предотвратить распайку ранее пропаянного шва или стыка при пайке нового стыка. Легкий припой также часто используется для ремонтных работ по той же причине. Флюс или румяна также используются для предотвращения распайки соединений.
Двумя основными типами флюса являются кислотный флюс, используемый для ремонта металлов, и канифольный флюс, используемый в электронике, где коррозионная активность паров, возникающих при нагревании кислотного флюса, может повредить компоненты. Из-за опасений по поводу загрязнения атмосферы и удаления опасных отходов электронная промышленность постепенно переходит от канифольного флюса к водорастворимому флюсу, который можно удалить с помощью деионизированной воды и моющего средства вместо углеводородных растворителей.
Бессвинцовые припои могут создавать механически более слабые соединения в зависимости от условий эксплуатации и производства, что может привести к снижению надежности при использовании таких припоев. «Оловянные усы» — еще одна проблема со многими бессвинцовыми припоями, когда тонкие кристаллы олова медленно вырастают из паяного соединения. Эти усы могут перекрыть короткое замыкание спустя годы после изготовления устройства.
