Припой для пайки меди: виды припоя и их характеристики + советы по выбору

Использование сплавов оловянно-свинцовой группы

К таким сплавам относятся следующие:

• ПОС-90 содержит в составе: Pb — 10%, Sn — 90%. Используется для ремонта медицинского оборудования и пищевой посуды. Токсичного свинца немного, так как нельзя, чтобы он соприкасался с пищей и водой.
• ПОС-40: Pb — 60%, Sn — 40%. Главным образом используется для пайки электроаппаратуры и изделий из оцинкованного железа, также с его помощью чинят радиаторы, латунные и медные трубопроводы.
• ПОС-30: Sn — 30%, Pb — 70%. Применяется в кабельной промышленности, для пайки и лужения и листового цинка.
• ПОС-61: Pb 39%, Sn 61%. Как с ПОС-60. Нет особой разницы.

С помощью ПОС-61 осуществляется лужение и пайке печатных плат радиоаппаратуры. Это — главный материал для сборки электроники. Плавиться начинает с 183 °C, полное расплавление при 190 °C. Паять с этим припоем можно при помощи обыкновенного паяльника, не боясь того, что радиоэлементы перегреются.

ПОС-30, ПОС-40, ПОС-90 расплавляются при 220−265 °C. Для многих радиоэлектронных элементов эта температура предкритическая. Сборку самодельных электронных устройств осуществлять лучше с ПОС-61, чьим зарубежным аналогом можно считать Sn63Pb37 (где Sn 63%, а Pb 37%). Также с его помощью паяется радиоаппаратура и самодельная электроника.

Припои продаются, как правило, в тюбиках или катушках по 10−100 г. Состав сплава можно прочесть на упаковке, к примеру: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» — ПОС-60). Выглядит, как проволока диаметром 0,25−3 мм.

Нередко в его составе находится флюс (FLUX), заполняющий сердцевину проволоки. Содержание указывается в процентах и составляет 1−3,5%. Благодаря этому форм-фактору во время работы отсутствует необходимость подавать флюс отдельно.

Разновидность ПОС — ПОССу представляет собой оловянно-свинцовый сплав c сурьмой, и используется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки элементов электроаппаратуры, обмоток электромашин, кабельных изделий и моточных деталей; подходит для спаивания оцинкованных деталей. Кроме свинца и олова в сплаве 0,5−2% сурьмы.

Как показывает таблица, ПОССу-61−0,5 больше всего подходит для замены ПОС-61, ведь температура его полного расплавления — 189 °C. Существует также припой совершенно не содержащий свинца, оловянно-сурьмянистый ПОСу 95−5 (Sb 5%, Sn 95%) с температурой плавления 234−240 °C .

Кому и когда лучше использовать каждый из припоев

Радиотехник применяет трубчатый элемент, полость которого заполнена канифолью, когда необходимо провести пайку:

• В приборе, отремонтировать электронное устройство.
• Небольших по объемам участков, использовав тубусы или катушечную комплектацию.
• На промышленном предприятии, при наличии бухты с соблюдением соответствия всех технологических процессов и свойств напаиваемого металла.
• С низкими температурами плавления.

Пайка без внутренних наполнителей позволяет осуществлять действия с разными:

• Тугоплавкими металлами.
• Температурными режимами плавки в зависимости от состава сплава.
• Чувствительными к перегреву элементами – предохранителями, транзисторами.
• Радиотехническими изделиями – проводами, техническими платами.
• Лудить и соединять медные, бронзовые детали для получения герметичного шва.

Мастер определяет область работ и выбирает то вещество, которое подойдет для конкретных работ. Радиодетали хорошо прикреплять, используя проволоку с канифолью. Для соединения элементов из висмута или кадмия лучше подобрать отдельно припой и флюс, которые соответствуют требованиям сплавов.

Материалы и инструменты

Для выполнения пайки алюминия следует иметь различные материалы и инструменты, к которым относят нагревательные инструменты, припои и флюсы.

Необходимые материалы и инструменты

Наиболее часто в качестве нагревательного инструмента используют электропаяльник. Его можно считать универсальным инструментом, который легко использовать в домашних условиях. Но с его помощью можно проводить ремонт предметов только небольших размеров, обычно трубок небольшого диаметра, проволоки и кабелей, а также небольших электроприборов. Его можно использовать в дома в проветриваемом помещении, так ка он не требует особых условий и много пространства.

При использовании горелок стоит строго контролировать подачу пламени, которое должно характеризоваться сохранением баланса газа и кислорода. При проведении работ, пламя должно быть ярко-синим. Любые изменения цвета могут свидетельствовать об излишнем количестве кислорода.

Припои для пайки алюминия

Пайка алюминия припоем очень сложное занятие. Поэтому выбор припоя важен для создания качественного шва и прочного соединения. При использовании обычного паяльника нужно подбирать припой из металла, имеющего низкую температуру плавления. Наиболее распространенные сплавы это:

• цинково-оловянный;
• висмутово-оловянный;
• медно-оловянный.

Эти виды очень часто называют радиолюбительскими

Они имеют низкую температуру плавления, что очень важно для сохранения алюминия в первоначальном состоянии без изменения структуры и физических свойств. Стоимость таких припоев низкая, поэтому их приобретение становиться доступным для домашних мастеров

Припои для алюминия

Но их использование имеет ряд минусов и ограниченную сферу применения. Так, соединение предметов с помощью таких припоем не отличается высокой прочностью и надежностью. Поэтому они применяются практически исключительно при ремонте электрооборудования, в том числе соединения проводов и кабелей.

При ремонте крупногабаритным алюминиевых предметов с помощью таких припоев соединение быстро потеряет прочность и разрушиться. В таких случаях лучше использовать тугоплавкий припой, в состав которого входит цинк и олово.

Использовать такого припоя при работе с паяльником невозможно, так как их температура плавления составляет порядка 600 градусов. Поэтому для работы с ними нужно иметь газовую горелку.

Следует отметить, что при пайке с помощью газовой горелки металл заготовки не расплавляется, произйдет плавление только припоя.

Флюсы для пайки алюминия

При пайке алюминия нужно использовать специальные флюсы, так как не каждый флюс активен по отношению к алюминию. Наиболее подходящими считаются вещества на основе фторборатора аммония и триэтаноламина. Большинство специальных флюсов помечены специальной маркировкой, которая указывает на возможность их применения при пайке алюминия.

Флюсы для пайки алюминия

В случае необходимости работы при высоких температурах следует обратить внимание на смеси, содержащие хлористый калий, который составляет половину; хлорида калия; фторита натрия и хлористого цинка. Подобный состав позволяет создать наиболее оптимальные условия при высокотемпературных работах

Классификация

Классификация припоев происходит по нескольким основным признакам. В первую очередь они делятся на мягкие и твердые. К мягким относятся те марки к которых температура плавления достигает 300 градусов Цельсия. Максимальный предел прочности на растяжения в таком случае составляет 100 Мпа, тогда как минимальный только 16 МПа. К ним причисляются сплавы из свинца, олова, кадмия цинка, сурьмы и прочих легкоплавных металлов, в том числе и бессвинцовые припои.

https://youtube.com/watch?v=cyCXjjhN6xc

К твердым относятся те марки, у которых температура плавления выше 300 градусов Цельсия. Это повышает и предел прочности на растяжение, так как минимальное значение тут составляет около 100 МПа, а максимальное значение может достигать 500 Мпа. Это сплавы меди, цинка, никеля, серебра и прочих металлов, у которых высокая температура плавления.

Твердый припой для пайки

Помимо этого есть разделение на то, какой именно основной металл содержится в составе присадочного материала. Это может быть:

• Серебряный припой;
• Медный;
• Оловянный;
• Алюминиевый;
• Припой для пайки нержавеющей стали.

Также стоит выделить в отдельный класс флюсованные марки, внутри которых содержится флюс, соответственно, им не требуется его дополнительное применение.

По вариантам поставки выделяются:

• Стержни – небольшие плотные элементы, которые расплавляются паяльником;
• Проволока – хорошо подходит как для газовой пайки, так и для паяльника;
• Трубчатые – выполняется в виде трубки, внутри которой зачастую располагается флюс;
• Листы – тонкие листы сплава, которые подходят как для пайки плоских поверхностей, так и для других целей.

Существуют различные технологии производства, которые также создают разные марки припоев для пайки. Среди них выделяются тянутые, измельченные, литые, прессованные, спеченные, штампованные, аморфные и катанные.

Особенности состава пищевых припоев

Безопасным сплавом считается олово, поэтому основная доля всех припоев изготавливается на его основе. В состав входит ограниченное количество элементов, поэтому пищевых разновидностей немного. Элементы для «чистых» припоев:

• Медь, содержание которой находится в пределах 10%, что не повышает токсичность.
• Цинк также часто используется в качестве основного или добавочного элемента.
• Висмут. Он безвреден, его содержание в небольшом количестве относится к добавочному, и такие припои больше применяются для медицинских целей.

Нельзя использовать сурьму в больших количествах, категорически запрещен кадмий, который имеет высокий уровень токсичности.

Припой пищевой

Применение «чистых» припоев также определяется толщиной соединяемых деталей и допустимой температурой плавления для конструкций и изделий. Например, припой для пищевой меди по химическим свойствам может быть медно-серебряный, оловянно-цинковый и оловянно-медный, но температура плавления серебряных (670-800 °С) и использование горелки не подойдут для тонких конструкций, а также для металлов с температурой плавления, приближенной к температуре плавления припоя. Именно поэтому наиболее распространены оловянные сплавы, которые способны соединять различные металлы и «работают» при нагреве до 250 °С.

Разновидности

Пищевые припои для пайки используются в нескольких типах.

Серебряные. Здесь могут быть взяты модификации с добавлением никеля, меди, висмута, марганца. Температура их плавления составляет 670-800 градусов, что требует использования горелки для разогрева. Соединять конструкции нужно без применения нагрузок или давления на нее.

Хромоникелевые. Обеспечивают высокую прочность соединения, но для повышения прочности могут дополнительно быть легированы кальцием, натрием, никелем.

Медно-фосфорные. Низкоплавкие (до 450 °С), нужны для работы с медными изделиями. Образуют прочное соединение, для взаимодействия с которым требуется горелка соответствующей мощности.

Оловянные. Наиболее распространены «мягкие» разновидности с температурой плавления 250 °С. В их состав могут входить следующие элементы: медь, цинк, висмут. Их используют для неответственных деталей, а также соединяемых элементов тонкого сечения. Для некоторых изделий может потребоваться особый пищевой припой: для пайки самовара, например, применяют чистое олово или варианты с его содержанием 90%. Это одна из самых экологически чистых марок низкоплавкого припоя.

Процесс пайки пищевой нержавейки и меди

Области применения

Назначение зависит от используемых металлов для самих изделий, их конфигурации и толщины. Основные пищевые металлы — это:

Нержавейка

Метод ее соединения зависит от толщины листа: если она менее 3 мм и при отсутствии требований по прочности шва, можно использовать оловянные сплавы. Но лучшим считается серебряный припой для пайки нержавейки пищевой, особенно если в него входит небольшое количество никеля. Он имеет схожий цвет и коррозионную стойкость. Во втором случае нужно учитывать условия работы с нержавейкой, а также ее физико-химический состав, не каждый из которых может без последствий подвергаться столь высокому нагреву, который нужен для расплавления твердых припоев. Сложными являются сплавы с содержанием никеля более 25%, которые начинают при длительном нагреве до +500-700 °С выделять карбиды (снижается стойкость к коррозии).

При печном спаивании применяют серебряно-марганцевые или хромоникелевые разновидности. Пайка проводится с использованием буры.

Медь с латунью, нержавейкой

Комбинирование металлов усложняет пайку. Разница температур плавления и свойства металлов усложняют выбор припоя, флюса и, соответственно, технологии. Применение паяльника в большинстве случаев нерентабельно из-за использования твердых припоев и/или больших площадей соприкосновения. В качестве универсальной технологии подойдет пайка горелкой, поскольку это ускорит процесс, предотвращая окисление флюса. Для неответственных деталей вполне уместны латунные припои, для ответственных — стоит остановиться на более дорогом и качественном медно-фосфорном варианте.

Заключение

Для производственных масштабов разработаны нормы расхода припоя для пайки по ГОСТ, без которого невозможно рациональное применение дорогостоящих материалов. Оценка результативности проводилась на основании табличных данных свойств материала, базирующихся на измерении и сравнительных расчетах. Нормированию также подлежат и дополнительные элементы: флюсы, защитные, окислительные среды, расходные элементы для пайки.

Классификация припоев

Припои

• по химическому составу сплава, к примеру, фосфорный припой;
• по высоте температуры плавления;

Логично будет рассматривать виды припоев с точки зрения физических свойств получаемого паяного состава. Главный фактор – характеристики металла и сплава – компаньона.

По этому критерию виды различаются следующим образом:

Низкотемпературный или мягкий вид припоя

Всего 450°С – вот предельно допустимый уровень для температуры плавления в данном виде. Эта особенность сказывается на прочности шва соединения, но не самым критическим образом: она немного ниже, чем у твердых припоев.

Внутри этого вида также есть свои подвиды исходя из химического состава:

• свинцовые и без свинца;
• свинцово-оловянные сплавы;
• специального назначения и с легким плавлением.

Припой для пайки меди.

Оловянно-медные припои состоят на 97% из олова и лишь на 3% из меди. Это очень популярная смесь, да и стоит она совсем недорого.

Оловянно-серебряные припои по своим свойствам прочнее предыдущих, это самые популярные смеси при пайке отопительных систем. Их долевой состав почти такой же: 95% – олово и 5% – серебро.

Маркировка составов для пайки простая и понятная. Возьмем, к примеру, марки ПОС-18, ПОС-30 и так далее. Цифры обозначают процентное содержание в смеси олова. Смесь ПОС-61 – самый подходящий вариант для работы с медью и латунью, а ПОС-30 универсальнее: помимо меди и латуни, он годится для пайки стальных сплавов и железа.

Высокотемпературный или твердый вид припоя

Понятно, что здесь уровень температуры плавления много выше, которая достигает иногда 800°С. Это придает больше прочности швам, она выше, чем при использовании «мягких» припоев.

По химическому составу твердые сплавы разделяются:

• медно-цинковые;
• медно-фосфорные припои;
• чисто медные, без примесей.

Это необходимо из-за риска повредить структуру детали из-за основного металла в медных, к примеру, трубках с тонкими стенками.

Твердые марки используются там, где нужны соединения попрочнее. В их составе – сплавы твердой пайки марок BCuP, Bag и пр. Именно от долевого состава разных элементов зависит качество и надежность соединения.

Припои твердого типа делятся на:

• тугоплавкие
• легкоплавкие

Медно-цинковые сплавы относятся к достаточно редким, они прекрасно заменяются другими смесями, содержащими бронзу, латунь или цинк.

Разновидности медных фитингов.

Медно фосфорный припой обладает теми же свойствами и функциями, как и дорогой вариант смеси из чистого серебра для пайки заготовок из бронзы, латуни и пр.

Маркировки здесь немного другие: ПМЦ-36, где буква «П» обозначает «припой», «МЦ» – слова «медно – цинковый», а цифра 36 – процентную доля меди в этом составе.

По критериям универсальности и экономической доступности на первом месте, конечно, медно фосфорные припои. Они применяются в самых разных типах работ, хотя и обладает определенным недостатком. Это недостаточная прочность соединения в условиях низких температур.

Самые крепкие и долговечные соединения получаются при использовании специальных многокомпонентных смесей. Такую же прочность дают и медно-цинковые припои. Самым распространенным составом является такой: 92% – медь, 2% – серебро, 6% – фосфор.

Следует отметить, что даже небольшие отклонения от стандартов технологии могут привести к серьезным ситуациям вплоть до аварий.

Пайка медных труб

По причине того, что медь слабо подвержена коррозийным процессам, она легко поддается пайке. С нею в процессе стыковки лучше всего контактируют олово, серебро, другие сплавы и металлы.

Для соединения медных изделий задействуют капиллярную пайку. Она основана на способности жидкости за счет адгезии перемещаться по узким каналам, в том числе и против направления действия силы тяжести. Благодаря явлению капиллярности, припой способен равномерно заполнить зазоры вне зависимости от того, каким образом располагаются трубы.

Процесс пайки при этом может происходить с использованием легко-, средне – и высокоплавких припоев. За счет первого вида выполняют низкотемпературную пайку, а двух других – высокотемпературную. В основе выбора припоя лежат условия, в которых будет эксплуатироваться готовый трубопровод.

К легкоплавкому виду, еще называемому мягким припоем для пайки медных труб, принадлежит олово и сплавы с ним: оловянно-медные, оловянно — серебряные, оловянно-медно-серебряные. К такому же типу принадлежат припои, главным компонентом в которых является свинец, но они токсичны и по этой причине их нельзя использовать при прокладке трубопроводов для подачи питьевой воды.

Советы по использованию

Правильный выбор припоя дает возможность без особых затрат сил и времени стыковать в единую систему медные трубы. Стыковочный шов, как правило, выходит надежным и ровным, он способен обеспечить герметизацию в трубопроводах любого типа конфигурации. Аккуратно выполненный шов полностью исключает возникновение утечек веществ, которые циркулируют по трубопроводящей системе. Хорошо выполненная спайка с грамотно выбранным припоем может работать долгие годы, не требуя к себе пристального внимания или проведения регулярного специального обслуживания.

При выполнении стыков высокотемпературным припоем часто возникает ситуация, когда требуется применение флюса. Этот компонент необходим для подготовки области проведения паяльных работ для предотвращения окислительных процессов меди, которые разрушают стыковочный шов. В качестве флюса применяют кислоту метаборную, натрия тетраборат, окись бора. Нередко к этим компонентам добавляются калий и компоненты фторидов кальция.

Для пайки меди часто применяют составы с плавиковой и борной кислотами, к ним добавляется калия гидроксид. Наиболее дешевый флюс для пайки меди – обычная бура. Флюс – это порошок мелкой фракции или состав из мелких кусков. Опытные мастера для удобства выполнения работ проволоку припоя обмакивают в порошок флюса. Иногда припой перетирают вмести с флюсом до получения однородного порошка, но так поступают редко, так как процесс трудозатратен.

Чтобы приступить к пайке медных труб, понадобятся следующие инструменты:

• состав припоя для меди;
• флюс;
• газовая горелка или паяльник;
• режущее приспособление для нарезки заготовки трубы на отдельные части нужного размера;
• фаскосниматель и щетка по металлу – они помогут удалить металлические заусеницы, которые могут возникнуть при нарезке трубы.

Перед началом работ нужно нарезать трубу и обработать ее каря так, чтобы на ней не было заусениц, если этого не сделать, сцепка двух деталей встык не получится требуемой прочности. Внутреннюю сторону трубы обрабатывают щеткой по металлу. Такая обработка увеличивает пропускную способность трубопроводной системы. Следующий шаг процесса выполнения стыковочного шва заключается в том, что очищается рабочая поверхность труб в месте стыковки. Очищение выполняют флюсом, который позволяет убрать оксидную пленку и тем самым снизит у материала степень поверхностного натяжения, а также увеличит адгезию.

Некоторые технологии проведения процесса пайки предусматривают предварительный прогрев стыкуемых деталей. С этой целью применяется газовая горелка с направленным выходом пламени. Для выполнения больших объемов работ можно использовать газовый баллон с пропанобутановой смесью.

В процессе пайки медных деталей могут возникнуть различные ситуации, справиться с ними помогут советы опытных мастеров.

В процессе нарезки заготовок из трубы нередко появляются дефекты в виде вмятин на ее стенках, это обстоятельство является причиной плохого качества стыковочного шва. При нарезке нужно избегать деформирования трубы и не проводить пайку поверх ее дефектов.
Для лучшей адгезии необходимо обезжиривать поверхности стыкуемых участков труб, так как любые, даже самые малозаметные загрязнения приведут к снижению качества стыковочного шва.
Для того чтобы шов получился ровным и крепким, необходимо правильно выбрать зазор, в пределах которого будет выполнена пайка. Если сечение трубы находится в пределах 10-110 мм, то величину зазора выбирают в диапазоне от 7 до 50 мм.

Заготовки перед выполнением стыковочного шва лучше всего как следует прогревать. Если нагрев будет недостаточным, то стыковочный шов может быть разрушен даже при небольших нагрузках.

При нанесении флюса нужно внимательно следить за тем, чтобы он равномерно покрывал всю рабочую поверхность

В местах, куда флюс не попал, стыковочный шов разрушится.
Во время работы паяльником или газовой горелкой важно соблюдать технологию. Если область стыковочного шва будет перегрета, то не только флюс, но и припой утратят свои свойства.

В следующем видео вас ждет ТОП 4 припоя для пайки медных труб холодильников.

Обзор видов

Селективная пайка позволяет формировать надежные стыки на выводах штыревых компонентов радиоэлектроники. Данная технология отличается от традиционного соединения волной припоя. Пайка производится в единичных точках обрабатываемых плат. Плотный монтаж, расположение выводов под корпусом, мелкий шаг расстановки перестают быть серьезной проблемой. Основные процессы и этапы, однако, те же самые, что и при классической методике.

Термин «криволинейная спайка» относится преимущественно к соединению подвесных потолков. При строгом соблюдении технологии удается добиться практически невидимого шва.

Криволинейное соединение, однако, создать весьма трудно, и работа очень дорога.

Низкотемпературная

Подобный вариант работы стал очень популярным во второй половине ХХ века. Его распространение связано с появлением радиоэлектронной промышленности и особенно компьютеростроения. Только манипуляции при сравнительно низкой температуре позволяют обеспечить сохранность тонких электронных плат и отдельных микросхем. Но не стоит полагать, что мягкая пайка возможна только на хорошо оборудованных производствах со сложной аппаратурой. Существуют отдельные варианты, доступные практически любому радиолюбителю.

Роль припоя — не главная, а всего лишь упрочнение создаваемых соединений. Мягкие припои допускается применять и в токоведущих стыках. Паять такими составами можно самые разные металлы, но придется тщательно учитывать параметры подготовки.

Высокотемпературная

Этот термин относится к соединениям, получаемым при температуре не ниже 450 градусов. Высокотемпературное паяное соединение плотнее. Но надо учитывать, что при этом получаются существенные изменения структуры материала. Много проблем возникает при высокотемпературной пайке чугуна. В отдельных случаях нагрев происходит до 1000 градусов и даже выше, но такая необходимость возникает редко.

Термические добавки (флюсы)

Чаще всего латунные припои применяются при необходимости сочленения изделий, изготавливаемых из того же материала.

Поскольку латунь (сплав цинка и меди в пропорции два к трём) относится к категории тугоплавких припоев – при работе с ней невозможно обойтись без специальных добавок – флюсов.

Грамотный выбор активных материалов при работе с латунными изделиями не только позволяет получить достаточно прочное соединение, но и существенно упрощает сам рабочий процесс.

Помимо всего прочего, получающиеся при работе с флюсом паяные швы имеют вполне законченный и эстетичный вид и не нуждаются в дополнительной правке.

Для получения требуемого результата не подойдут обычные составы на основе спирта и канифоли, посредством которых не удаётся растворить плёнку из окислов, всегда имеющейся на латунных изделиях.

Вот почему при пайке латуни должны применяться более активные виды флюсовых добавок, приготавливаемые на основе хлористого цинка. С перечнем существующих модификаций хлористо-цинковых флюсов и сферами их применения можно ознакомиться в соответствующей таблице.

К числу наиболее распространённых наименований флюсовых компонентов также относятся такие известные активные добавки, как бура и её производные (фтороборат калия, например).

При работе с бурой и другими флюсами содержание активных составляющих в зоне пайки не должно превышать 5-ти процентов, что вполне достаточно для хорошей текучести латунного припоя и качественного заполнения имеющихся зазоров.

Как вам статья?