Припои для пайки алюминия: составы, рекомендации по применению, характеристики

Припой для пайки алюминия

Припои для пайки алюминия: составы, рекомендации по применению, характеристики

Алюминий очень часто используется в промышленных областях, ведь обрабатывать его достаточно легко, и он является очень прочным. Однако главным его плюсом все-таки считают легкость. Вот только есть у данного материала и недостатки, ведь он очень сложно спаивается.

Необходимо подобрать самый оптимальный припой, а также выбрать метод обработки. Ведь он не спаивается при стандартном варианте. Припой поможет сделать процесс спайки более легким, однако нужно, чтобы спайку производил настоящий профессионал, ведь материал может окисляться практически мгновенно.

В большинстве случаев при спаивании используют резонансные стабилизаторы, ведь их провода часто созданы именно из алюминия.

Припои для алюминия

Обычно простой подбор припоя для алюминия является недостаточным для того, чтобы произвести процесс, ведь здесь часто необходимо использовать специализированный паяльник, флюс и канифоль. Однако в разных ситуациях все происходит по-разному.

Часто рекомендуется применять материалы, в которых повышена текучесть, поэтому нужно выбирать только легкосплавные материалы, чтобы пленка окисления не успевала покрыть всю поверхность.

Иногда для припоя может быть вполне достаточно обыкновенного паяльника, а в некоторых случаях придется подбирать другое оборудование для спаивания алюминия. Необходимо заметить, что обычно такие изделия не используются для больших нагрузок, поэтому соединение нет необходимости делать слишком крепким.

Однако алюминий после спаивания становится намного прочнее, нежели медь, ведь температура плавления у него довольно низкая. Припой не должен менять свойства алюминия, ведь данный металл имеет высокую диффузию, поэтому и соединяется с заготовкой лучше.

Алюминиевый припой спаивания

В этом случае материалы могут выдавать совсем не те результаты, на которые изначально рассчитывали. Однако такой метод часто используют не только в промышленности, но и в домашних условиях.

Поэтому припой для спаивания алюминия имеет низкую температуру плавления. Припой имеет такие же свойства, что и алюминий, он очень пластичен, поэтому его удобно использовать, если места оказываются труднодоступными.

Выпускают такой припой как в нашей стране, так и за рубежом, ведь его можно применять в самых разнообразных производствах.

Виды припоев для алюминия

  1. Припой Castolin 192CW производится в германии. Его можно использовать как для спаивания алюминия в чистом виде, так и с медными заготовками. Он имеет хорошую текучесть и адгезию. Применяют его для спаек с зазорами и для капиллярных. Обычно используется припой данного образца при ремонте бытовых приборов и техники, холодильников, радиаторов и тому подобной аппаратуры.

    Его легко использовать, вот только необходимо приобрести дополнительный флюс, который располагается внутри прутков. Соединение по прочности составляет 170 Мпа. Плавится при температуре около 440 градусов по Цельсию.

  2. Припой Lucas-Mihaupt Filalu 1192NC производит Франция.

    Его применяют для спаивания алюминия в чистом виде, ведь припой имеет повышенную текучесть и адгезию именно к алюминию. В большинстве случаев применяют припой для капиллярного спаивания или при спаивании при наличии зазоров. Этот вариант прекрасно подходит для корпусов и соединений в холодильниках, кондиционерах и других приспособлений.

  3. Авиа-1 является припоем, который можно использовать не только для алюминиевых деталей, но и для всяких предметов из данного металла. Припой прекрасно держится на небольших деталях, проводах и контактах. У него низкая температура плавления, поэтому сами провода не переплавляются и сохраняют свои свойства.

    Этот припой является мягким, расплавляется при температуре около 200 градусов по Цельсию. Здесь необходимо использовать дополнительный флюс, ведь в прутках он отсутствует.

  4. Припой Castolin 190 производится в Германии. Применяют его для спаивания алюминия в чистом виде и с медью. Он имеет высокую адгезию и текучесть.

    Применяют в основном для капиллярного спаивания и пайки с зазорами. Обычно с его помощью ремонтируют холодильники и другую бытовую технику. Припоя является твердым и легкоплавким. Плавится при температуре около 580 градусов по Цельсию.

  5. Припой HTS-2000 изготавливают в Америке. Его можно использовать для всех типов алюминия.

    Здесь не требуется дополнительное применения флюса, так как он содержится в самом припое в достаточном количестве. Этот сплав создан по самым современным технологиям, что дает гарантию его прочности и надежности. Состоит из девяти компонентов и имеет высокую устойчивость к коррозиям. Плавится при температуре около 350 градусов по Цельсию.

Особенности и характеристики

Свойства материала должны идеально подходить под условия производства процесса. Имеется огромное количество самых разнообразных припоев, причем многие из них являются универсальными, а некоторые специально созданы для спайки алюминия.

Если выбрать первый вариант припоя, то необходимо посмотреть, чтобы свойства их были легкоплавкими, ведь нельзя повреждать заготовки или изменять их свойства. Припой должен иметь температуру плавления от 100 до 200 градусов по Цельсию.

Материал должен иметь высокую текучесть и подходящий состав.

Еще следует отдельно отметить, что прочного соединения добиться практически не представляется возможным, однако в большинстве случаев это и не является важной необходимостью. Часто необходимо только сделать соединение качественным для работы определенного вида техники. Расходные материалы имеют небольшой вес.

Выбор и его особенности

Многие уверены, что вообще не важно, каким припоем спаивать алюминий, главное воспользоваться правильным способом. Ведь процесс напрямую зависит от ряда условий. Поэтому стоит выбирать материалы таким образом, чтобы они соответствовали инструментам для пайки.

Если необходимо спаивать провода, то лучше воспользоваться припоями, имеющими низкую температуру плавления.

Ну а если необходимо спаивать внушительные и толстые заготовки или другие металлы, то нужно выбирать материал, свойства которого будут соответствовать данному виду припоев.

Важно! Мастер должен работать быстро, чтобы материал не успел окислиться раньше времени и не испортил весь процесс.

Особенности спаивания

Перед началом процесса необходимо произвести зачистку необходимых поверхностей при помощи наждачной бумаги. Затем необходимо расположить флюс по нужным поверхностям и подогреть его до следуемой температуры. После этого уже нужно приводить в действие сам припой, а потом подождать до полного остывания металла. Останется только произвести зачистку готового шва.

Источник: http://svarkagid.com/pripoj-dlja-pajki-aljuminija/

Мягкие припои для алюминия

Мягкие припои для алюминия

К мягким припоям относят припои для низкотемпературной пайки алюминия. Их температура плавления не превышает 450 ºС. Температура плавления алюминия (технически чистого) составляет 655-660ºС.

(О высокотемпературных (твердых) припоях см. здесь)

В свою очередь мягкие припои для алюминия подразделяют на:

  • низкотемпературные;
  • среднетемпературные и
  • высокотемпературные.

В таблице ниже приведен химический состав типичных мягких припоев для пайки алюминия. Общие характеристики мягких припоев включают:

  • интервал плавления (температуры солидуса и ликвидуса);
  • смачивающая способность;
  • тип применяемого флюса: активный, органический или один из них;
  • коррозионная стойкость припоя и, следовательно, паяного шва.

Таблица – Химический состав и свойства типичных мягких припоев
для пайки низкотемпературной алюминия

Низкотемпературные припои

Низкотемпературные мягкие припои плавятся и растекаются при температуре от 150 до 260 ºС. Они состоят преимущественно из низкоплавких металлов таких как олово, свинец, цинк, кадмий, а также иногда висмут. Кроме того, эти припои могут содержать малые количества высокоплавких металлов, таких как алюминий, медь, никель и серебро.

Прочность низкотемпературных мягких припоев — совсем мягких – на сдвиг составляет всего 34 МПа. Точки плавления этой группы припоев начинаются с 110 ºС. Соединения алюминия, выполненные этими чересчур мягкими припоями, имеют относительно низкое сопротивление коррозии и поэтому редко применяются для применения под воздействием атмосферы или коррозионных сред.

Оловянно-свинцовые припои

Низкотемпературные оловянно-свинцовые припои подвержены ползучести. При достаточно высоких нагрузках они могут неожиданно разрушаться. Обычно соединение из припоя 60Sn-40Pb при растягивающей нагрузке 9600 кПа «лопается» через несколько часов.

При снижении нагрузки до 690 кПа такой паяный шов простоит 165 дней.

Поэтому эти припои применяют в основном только для герметизации, соединения скрученных проводов, а также для таких задач, как, например, удержание металлических кромок в каких-нибудь пазах.

Свинцово-оловянные припои

Бинарные свинцово-оловянные припои, которые обычно применяют для пайки меди, можно в принципе также применять и для пайки алюминия. Однако они представляют в применении определенные трудности. Образуемое соединение получается слабыми, и поэтому они редко применяются для алюминия.

Свинец в одиночку почти не растворим в алюминии , а добавки олова лишь незначительно повышают его смачивающую способность.

Свинцово-оловянные припои, разработанные специально для алюминия, обычно содержат малые количества цинка, кадмия и других металлов для улучшения смачивающей способности и текучести.

Оловянно-цинковые припои

Оловянно-цинковая эвтектическая смесь 91Sn-9Zn плавится при температуре всего лишь 199 °С, хорошо растекается и смачивает алюминий. Этот припой является самым коррозионно-стойким из всех низкотемпературных мягких припоев. Его прочность сравнима с прочностью среднетемпературных мягких припоев.

Среднетемпературные припои

Среднетемпературные мягкие припои плавятся температуре от 260 до 370 ºС. Они содержат преимущественно олово или кадмий в различном сочетании с цинком.

Эти припои могут также содержать небольшие количества алюминия, меди, свинца, никеля или серебра.

Поскольку эти припои содержат 30-70 % цинка, они хорошо смачивают алюминий и образуют более прочные и более коррозионно-стойкие соединения, чем низкотемпературные припои.

Среднетемпературные оловянно-цинковые припои проявляют высокую сдвиговую прочность – до 3800 кПа. Эти припои часто применяют для наружных швов, но для защиты от воздействия атмосферы их покрывают краской или аналогичными материалами. Оловянно-цинковые припои плавятся при температуре 290 °С и выше.

Высокотемпературные припои

Высокотемпературные мягкие припои плавятся между температурами 370 и 450 ºС. Они состоят из 90-100 % цинка и могут содержать 2-10 % алюминия и малые количества меди, железа, никеля или серебра.

Эти добавки снижают температуру пайки, обеспечивают более широкий интервал плавления и улучшают смачиваемость алюминия припоем.

Алюминий в цинко-алюминиевых припоях снижает их способность к межзеренному проникновению.

Высокотемпературные мягкие припои являются самыми прочными и самыми дешевыми из тех, которые применяются для пайки алюминия.

Они также обеспечивают более высокую коррозионную стойкость по сравнению с низкотемпературными и среднетемпературными припоями.

Чтобы обеспечивать высокое сопротивление коррозии эти припои должны иметь минимум таких примесей, как висмут, кадмий, свинец, олово и другие низкоплавкие металлы.

Цинковые припои

Припои на основе цинка могут содержать от 90 до 99,999 % цинка. Они обеспечивают самую высокую прочность из всех промышленных «мягких» припоев. Из прочность на сдвиг достигает 125 МПа и выше.

Температура пайки у них выше, чем у всех других припоев – от 380 до 425 °С. Цинковые припои обеспечивают самую высокую коррозионную стойкость.

Чем больше цинка в припое, тем выше его коррозионная стойкость.

Цинковые припои имеют особенно высокую коррозионную стойкость, когда они не содержат низкоплавких металлических примесей, таких как висмут, кадмий, свинец или олово. Небольшие количества меди, серебра, титана и других металлов добавляют в цинковые припои для улучшения их текучих и смачивающих свойств. В малых количествах эти элементы почти не снижают коррозионную стойкость цинковых припоев.

Чтобы снизить стремление цинка проникать между зерен некоторых алюминиевых  сплавов, в него добавляют алюминий. Однако добавки алюминия уменьшают коррозионную стойкость цинковых припоев, снижают их температуру плавления и пластичность.

Источник: Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996

Источник: http://aluminium-guide.ru/myagkie-pripoi-dlya-alyuminiya/

Припои и флюсы для пайки

Припои и флюсы для пайкиПодробностиПросмотров: 12188

Прочность пайки зависит, в первую очередь, от правильного подбора припоя и флюса и, во вторую очередь, от тщательности подготовки спаиваемых деталей.

Это значит, что их поверхности должны быть очищены от окислов, которые мешают проникать припою в спаиваемые детали (диффундировать).

При пайке надо всегда помнить, что температура плавления припоя должна быть ниже максимальной рабочей температуры флюса.

Там, где в тексте эта температура не приводится, дается разъяснение, какими припоями можно паять с данной маркой флюса.

Припои

Основные свойства, которыми должен обладать припой, можно сформулировать так:

  • температура его плавления должна быть ниже температуры плавления спаиваемых металлов;
  • он должен хорошо смачивать спаиваемый металл;
  • припой должен быть относительно прочным;
  • при пайке не должны образовываться пары (металл — припой), отрицательные в электрохимическом отношении, в противном случае паяный шов быстро разрушится;
  • металлы, входящие в состав припоя, должны быть недефицитными и недорогими.

Припои по своим физическим свойствам делятся на две группы:

  • легкоплавкие припои (их еще называют мягкими припоями) с температурой плавления до 500°
  • и тугоплавкие (твердые) с температурой плавления выше 500°.

Наиболее широко распространены легкоплавкие припои на основе сплава олово-свинец

Таблица 1
Припои на основе олово-свинец

Марки припоя Температураплавления оС Применение
Олово 232 Для лужения
ПОС 90 220 То же
ПОС 61 185 Для пайки меди и стали
ПОС 50 210 Для пайки меди, латуни, никеля, серебра и т.д.
ПОС 40 235 То же
ПОС 30 256
ПОС 18 277 Для пайки свинца, цинка, луженной жести
ПОС 4-6 265 Для пайки меди и стали

Все припои содержат небольшой процент примеси сурьмы. Последний припой содержит 5 — 6% сурьмы. В (табл. 1) приведены припои на основе сплава олово-свинец, для сравнения сюда включено олово.

Цифра в марке припоя говорит о количестве (в %) олова в данном припое, остальное — свинец.

Из тугоплавких применяются припои на основе меди и серебра

Кроме припоев для пайки стальных и никельсодержащих сплавов пользуются иногда медью марок МО, Ml, M2, МЗ и М4.

Употребляется медь в виде:

  • проволоки,
  • ленты,
  • фольги
  • и порошка.

Температура пайки медью лежит в пределах 1150—1200°.

Латуни (сплавы медь-цинк) и специальные медно-цинковые припои хороши тем, что температура их плавления несколько ниже, чем у меди. Соединения, спаянные латунью, более прочны, чем спаянные медью.
В (табл. 2) приведены три широко распространенных медно-цинковых припоя и некоторые марки латуней, применяемых в качестве припоев.

Таблица 2
Медно-цинковые и латунные припои

Марки припоя(латуни) Температураплавления, оС Применение
ПМЦ 36 825 Для пайки латуни марки Л 62
ПМЦ 48 865 Для пайки медных сплавов
ПМЦ 54 880 для пайки меди и сплавов из стали
Л 62 905 Для пайки меди и стали
Л 68 938 То же

Медно-фосфорные припои отличаются относительно низкой температурой плавления и хорошей затекаемостью в расплавленном состоянии. Наличие в припоях фосфора при пайке меди и ее сплавов позволяет иногда обходиться без флюса, так как фосфор обладает флюсующими свойствами.

При пайке медно-фосфорными припоями латуни Л62, нейзильбера*, алюминиевой бронзы и медно-никелевых сплавов необходимо применять борсодержащие флюсы.
По ГОСТу пайка стали медно-фосфорными припоями не допускается из-за хрупкости паяного шва. Однако при отсутствии медно-цинковых или серебряных припоев можно применять и медно-фосфорные.

К основным медно-фосфорным припоям относятся так называемые фосфористые меди марок МФ-1, МФ-2, МФ-3.

  • Температура плавления первых двух — 750°
  • третьего — 700°.

Из тугоплавких (твердых) припоев наиболее примечательными являются припои на основе серебра

Их универсальность (можно паять все металлы, кроме алюминия, магния и легкоплавких металлов),

  • прочность,
  • пластичность,
  • коррозионная стойкость,
  • высокая температура плавления

ставят их в первый ряд среди других припоев.
Даже относительная дороговизна нисколько не умаляет их достоинств.

Из припоев на основе серебра некоторые умельцы отливают мормышки!

В (табл. 3) приведены основные марки серебряных припоев. Цифра в марке припоя показывает количество (в %) серебра, остальное — в основном медь.

Таблица 3
Основные марки серебряных припое

Марка припоя Температураплавления, оС Марка припоя Температураплавления, оС
ПСр 72 779 ПСр 44 800
ПСр 71 795 ПСр 40 605
ПСр 70 755 ПСр 37,5 810
ПСр 62 700 ПСр 25 775
ПСр 50 850 ПСр 12М 825
ПСр 45 725 ПСр 10 850

Флюсы

Назначение флюсов при пайке:

  • защита зачищенных деталей от окисления,
  • удаление с поверхности металла пленки окислов,
  • улучшение смачивания припоем спаиваемых деталей.

Все многообразие флюсов можно разделить на три группы:

  • некоррозионные
  • слабокоррозионные
  • и коррозионные.

Некоррозионные флюсы (их еще называют защитными) не растворяют пленку окислов на металле, а лишь защищают при пайке тщательно зачищенную поверхность.

После окончания пайки остатки флюса можно не удалять с поверхности спаянных деталей, так как он не вызывает коррозии.

Слабокоррозионные флюсы
участвуют в разрушении пленки окислов. Остатки флюса необходимо удалять.

Коррозионные (активные) флюсы энергично разрушают пленку окислов, поэтому иногда удается спаивать незачищенные металлические детали.

Удалять остатки флюса после пайки обязательно!

Отдельную группу составляют борсодержащие флюсы для пайки тугоплавкими припоями

К некоррозионным флюсам относятся неактивированные флюсы на основе канифоли (табл. 4).

Максимальная рабочая температура этих флюсов 300°!

Таблица 4
Флюсы на основе канифоли

Компоненты, % вес. Что и чем паяется
Канифоль-40, бензин-50керосин — 10
Канифоль-30, Этиловый спирт — 70
Канифоль-24, стеарин -1, Этиловый спирт — 75
Канифоль-6,глицерин-16,Этиловый спирт (денатурат)-78
Пайка меди и ее сплавов, серебра (редко — стали) свинцово-оловянистыми припоями

К слабокоррозионным флюсам относится большая группа активированных флюсов на основе канифоли, но есть и такие, где канифоль отсутствует (табл. 5).

  • первые флюсы имеют максимальную рабочую температуру — 300°
  • вторые — 350°

Таблица 5
Флюсы на основе канифоли, глицерина и спирта

Компоненты, % вес. Что и чем паяется
Канифоль — 30, Этиловый спирт — 60, уксусная кислота — 10
Канифоль — 38, Этиловый спирт — 50, ортофосфорная кислота — 12
Канифоль — 24, Этиловый спирт — 75, хлористый цинк — 1
Для>пайки>меди,>ее сплавов, серебра, никеля, цинка, свинцово- оловянистыми припоями
Канифоль — 28, Этиловый спирт — 65, хлористый цинк — 5, хлористый аммоний — 2
Глицерин 22,хлористый аммоний — 4, хлористый натрий — 0,12, раствор хлористого цинка — 73,88
Для пайки меди и цинка
Глицерин — 35, солянокислый гидразин — 5, вода — 60
Этиловый спирт — 46, ортофосфорная кислота — 9, вода — 45
Для пайки меди и сплавов, никеля, серебра, стали

Основу почти всех коррозионных (активных) флюсов составляют хлориды металлов и, в частности, хлористый цинк.

Максимальная рабочая температура этих флюсов до 400°! (табл. 6)

Таблица 6
Флюсы на основе хлоридов металлов

Компоненты, % вес Применение
Хлористый цинк — 40, вода — 60
Хлористый цинк — 30, хлористый амоний — 10, вода — 60
Хлористый цинк — 30, солянная кислота — 30, вода — 40
Хлористый цинк — 70, хлористый натрий — 15, хлористый амоний — 15
Для пайки и лужения стали, меди, ее сплавов, никеля, серебра.
Хлористый цинк — 40, двухлористое олово — 5, хлорная медь — 0,5, соляная кислота — 3,5, вода — 51 Пайка стали припоями с большим содержанием свинца
Хлористый цинк — 40, хлористый натрий — 5, хлорная медь — 1, хлористый калий — 1, соляная кислота — 1, вода — 52 Пайка стали и меди (и сплавов) припоями с большим содержанием свинца и цинка.
Хлористый натрий — 15, хлористый амоний — 1,5, соляная кислота — 36, спирт денатурат — 12,8, ортофосфорная кислота — 2,2, хлористое железо — 0,6, вода — 31,9 Пайка углеродистых сталей.

В отдельной таблице приводятся флюсы для пайки нержавеющих сталей

Максимальная рабочая температура этих флюсов 400°!

Таблица 7
Флюсы для пайки нержавеющих сталей

Компоненты, % вес Применение
Хлористый цинк (насыщенный раствор) — 100
Хлористый цинк (насыщенный раствор) — 75, соляная кислота — 25
Хлористый цинк (насыщенный раствор) — 90, уксусная кислота — 10
Ортофосфорная кислота — 100
Ортофосфорная кислота — 99, сернокислая медь — 50
Хлористый цинк — 30, хлористый амоний — 10, хлорная медь — 10, соляная кислота — 50
Хлористый цинк — 50, хлористый амоний — 5, соляная кислота — 1, вода — 44
Пайка нержавеющей
стали

Как уже было сказано, флюсы для пайки тугоплавкими припоями сводятся в отдельную группу, состоящую из двух подгрупп:

— флюсы для пайки медными припоями (табл. 8)

Таблица 8
Флюсы для пайки медными припоями

Компоненты, % вес Применение
Бура (прокаленная) -100 Пайка углеродистых сталей имеди медно-цинковыми припоями
Бура (прокаленная) — 80, борная кислота — 20 Пайка молоуглеродистых сталей и меди
Бура (прокаленная) -50, борная кислота — 50, все разводится концентрированным раствором хлористого цинка Пайка нержавеющих сталей, меди медными припоями
Бура (прокаленная) — 12, борная кислота — 78, флористый кальций — 10 Пайка нержавеющих сталей, меди медными припоями

— флюсы для пайки серебряными припоями (табл. 9)

Табица 9
Флюсы для пайки серебряными припоями

Компоненты, % вес Применение
Хлористый кальций — 50, хлористый барий — 50
Бура (прокаленная) — 80, борная кислота — 20
Бура (прокаленная) — 50, борная кислота — 35, фтористый кальций — 15
Бура (прокаленная) — 30, тетрафторборат калия — 70
Пайка серебрянными припоями всех металлов и сплавов, кроме алюминия и магния

Порядок изготовления флюса влияет на его качество

Ниже (табл. 10) приводится порядок приготовления некоторых флюсов.
Взяв за основу приготовление одного флюса, можно правильно приготовить другой флюс с такими же компонентами или несколько отличными.

Таблица 10
Приготовление флюса

Компоненты Порядок приготовления
Канифоль, этиловый спирт, уксусная кислота Размолотую в порошок канифоль растворить в подогретом спирте и после охлаждения добавить уксусную кислоту
Канифоль, стеарин, хлористый цинк, хлористый аммоний, вазелин, вода Размолотую канифоль тщательно смешать со стеарином. Порошок хлористого цинка и хлористого аммония залить водой и размешать, Разогреть то и другое. Второй раствор влить в расплавленную канифоль со стеарином. Размешать и добавить вазелин.
Ортофосфорная кислота, этиловый спирт, вода Этиловый спирт разбавляют водой и к раствору добавляют ортофосфориую кислоту
Хлористый цинк, хлористый аммоний, вода В горячей воде растворяется хлористый аммоний.После охлаждения раствора к нему добавляется хлористый цинк.
Хлористый цинк, двухло-ристое олово, хлорная медь, хлористый калий, соляная кислота, вода В части горячей воды с соляной кислотой растворить днухлористое олово и хлорную медь. В другой части воды растворить хлористый цинк и хлористый калий. Первый раствор влить во вто-рой и тщательно перемешать.
Хлористый калий, хлористый литий, фтористый натрий, хлористый цинк Псе порошкообразные компоненты смешан., расплавить и после остывания размолоть. Хранить в плотно закрывающейся стеклянной посуде.
Бура Расплавить буру, охладить и размолоть до порошкообразного состояния. Хранить в плотно закрывающейся стеклянной посуде.
Бура, борная кислота Прокаленую и размолотую буру смешать с нужным количеством борной кислоты. Хранить в плотно закрывающейся стеклянной посуде.

Для изготовления припоя из отдельных компонентов пользуются правилом:
сначала расплавляют более тугоплавкий металл, а в нем остальные помере убывания температуры плавления.

Источник: http://del-sami.ru/index.php/sovety-masterov/dopolneniya/prilozheniya/84-prilozhenie-15-pripoi-flyusy-dlya-pajki

Припои для пайки. Виды и свойства. Состав и флюсы. Плавление

Припои для пайки. Виды и свойства. Состав и флюсы. Плавление

Для соединения различных металлических деталей между собой часто применяется пайка. Этот вид соединения популярен в различных сферах жизни и производства. Чаще им пользуются радиолюбители и домашние мастера.

Пайка может выручить как при ремонте компьютера, телевизора, радиотехники, так и в промышленности, ремонте холодильников. Пайка хороша в создании герметичности соединения. А некоторые материалы по-другому просто невозможно соединить.

Не все металлы можно соединить сваркой. А чтобы пайка получилась качественной и герметичной, необходимы навыки работы, хорошие инструменты и соответствующие припои для пайки и флюсы.

Составы и виды припоев и флюсов выбирают в соответствии с материалами, из которых изготовлены соединяемые материалы. Например, для алюминия нужен совсем другой флюс, нежели чем для меди. Рассмотрим основные свойства припоев, их применяемость, особенности использования.

Основные свойства

В качестве припоя применяют разные сплавы металлов. Есть сплавы на одном чистом металле, обычно это олово. Металлы, входящие в состав припоя, отличаются между собой разными параметрами.

Смачиваемость

Любые припои для пайки в обязательном порядке должны обладать свойством смачиваемости, иначе соединяемые детали невозможно будет соединить качественной пайкой.

Смачиваемостью называется явление, при котором надежность связи между молекулами твердого вещества с жидкостью больше, чем у жидкости. При наличии хорошей смачиваемости жидкость расходится по поверхности, при этом заполняет все ее полости. Когда припой недостаточно смачивает металл, его не применяют для этого металла. Для пайки меди чистый свинец не используют, он не смачивает медь.

Температура плавления

Несмотря на вид припоя, у любого вида температура плавления не должна быть больше, чем температура спаиваемых деталей. Однако она должна быть больше рабочих температур материалов, чтобы при работе спаянного устройства припой не расплавился.

В этом вопросе есть два порога температуры. Первый – это температура, во время которой только начинается плавление самых легкоплавких составляющих припоя, а второй – это когда весь припой превратился в жидкость. Интервал между этими двумя значениями называется интервалом кристаллизации припоя.

Если соединенное пайкой место будет находиться при температуре кристаллизации, то место пайки может быстро разрушиться, даже от небольшой нагрузки, так как соединение будет иметь повышенное электрическое сопротивление и хрупкость. Во время пайки нужно знать, что пока припой окончательно не затвердел, нельзя прикладывать к нему какие-либо нагрузки.

Свойства припоев

В любом составе припоя не должны содержаться вещества, обладающие токсичными свойствами для человека, выше нормы. Припои для пайки должны иметь свойства термостабильности и электростабильности. При выборе припоя учитывается теплопроводность припоя и его тепловое расширение. Они должны быть на уровне с паяными деталями.

Виды припоев

Все припои для пайки разделяются на твердые и мягкие. Температура плавления твердых припоев составляет более 450 градусов, а мягких – до этого значения.

Припои для пайки: мягкие 

Наиболее популярные из них являются сплавы олова и свинца с различным процентным соотношением. Для придания особых свойств припою, в него могут добавить вспомогательные составляющие. Кадмий и висмут используются для уменьшения температуры плавления. Сурьма повышает прочность пайки.

Припой на олове и свинце имеют малую температуру плавления и низкую прочность. Для ответственных деталей такой припой лучше не применять. Если приходится паять мягким припоем детали, подверженные серьезным нагрузкам, то рекомендуется повысить площадь пайки деталей.

Наиболее популярными припоями мягкого типа стали от ПОС – 18 до ПОС – 90. Цифры в маркировке обозначают процентное содержания олова в припое. Эти марки припоев применяют в производстве приборов, а также электронных устройств.

ПОС-90 служит для пайки деталей, подвергающихся в дальнейшем гальванике. ПОС-61 применяется для пайки точных устройств, особо ответственных деталей из различных материалов.

Им осуществляют пайку латуни, меди, когда нужна прочность соединения и повышенная электропроводность.

ПОС-40 применяется для неответственных деталей, для которых не нужна особая точность. Зону пайки можно нагревать до высокого значения температуры. ПОС-30 хорошо сочетается с латунью и медью, а также стальными сплавами.

Твердые припои для пайки

Среди твердых припоев с большой температурой плавления имеется две группы: сплавы меди и серебра. К медным видам припоев можно отнести припои, созданные на основе цинка и меди, которые хорошо сочетаются для соединений, предназначенных для статической нагрузки. Эти сплавы хрупкие, поэтому их не нужно применять для пайки материалов с ударной или вибрационной нагрузкой.

Другие виды припоя

Имеются и другие виды припоя, которые редко применяются. Они необходимы для пайки редких металлов, либо для особых специальных условий. Есть припои на основе никеля, служащие для деталей, работающих при высоких температурах, либо изготовленных из нержавеющей стали. Золотые припои используют для вакуумных трубок. Имеются также припои магния.

Форма выпуска

Припои выпускают в виде различных форм и упаковок. Чаще припои изготавливают в виде проволоки, фольги, либо порошка или таблеток. Также бывают гранулированные припои, паяльные пасты. Форма припоя выбирается в зависимости от вида зоны пайки.

Пайка алюминия

Алюминиевые детали соединяют с помощью пайки, при этом используют специальные припои. Пайку алюминия используют в промышленности, бытовых условиях.

Вообще, пайку алюминия считают сложной работой. Так получается, когда неправильно выбирают вид припоя. Берут совсем не тот припой, какой нужно, предназначенный для других металлов. Причина трудной пайки заключается в образовании оксидной пленки, которая не позволяет создать хорошую смачиваемость алюминия.

Чтобы запаять алюминиевую деталь, применяется припой, содержащий цинк, серебро, медь, алюминий и кремний. В торговой сети имеется множество припоев с такими составляющими в разных пропорциях. При выборе следует учесть, что наибольшая коррозионная стойкость и прочность соединения достигается припоем с значительным содержанием цинка.

Алюминий можно также спаять и обычным припоем из свинца и олова, но для этого нужна качественная подготовка поверхности, которая включает в себя зачистку металлической щеткой из нержавеющей стали. При пайке нужно использовать активный флюс. Но такой способ редко применяется.

Пайку алюминия производят при высокой температуре. Наиболее применяемые припои для алюминия – это алюминиево-медно-кремниевые составы.

Пайка меди

Медь паять легче всего. С ней сочетаются практически все виды припоев. Применяются как мягкие легкоплавкие припои, так и твердые виды, а также сплавы олова, свинца, серебра, цинка и т. д.

Для ремонта компьютера или телевизора подходят любые мягкие припои. Для пайки труб, водопровода, холодильника применяют твердые припои. Соблюдая эти простые правила можно получить хороший результат.

Пайка нержавейки

Для соединения пайкой деталей, изготовленных из нержавеющей стали, специалисты рекомендуют применять припой, состоящий из свинца и олова. Неплохой результат получается с припоем, содержащим кадмий. Можно использовать мягкие припои на основе цинка.

Их нельзя применять совместно с низколегированными сталями, а также углеродистыми сплавами. Наиболее оптимальный вариант припоя для нержавеющей стали – это припой из чистого олова, тем более, если пайка будет соприкасаться с пищевыми продуктами.

При проведении пайки в сухом месте или в печи, используют марганец с серебром, чистую медь или припои на никеле и хроме. Во время пайки в условиях коррозии, применяют тиноли на основе серебра с частью никеля.

Пайка стали

Эффективным припоем для соединения деталей из стали является ПОС-41. Другие припои также можно применять, но они не совсем подходят для этих целей. Припой на основе цинка плохо сочетается со сталью, особенно низколегированных и углеродистых сплавов.

Как самому приготовить припой

Для приготовления припоя своими руками составляющие части (обычно это свинец и олово) взвешивают на весах. Эту смесь плавят в тигле на газовой горелке. Расплавленный состав перемешивают металлическим стержнем.

Далее, небольшой пластинкой из стали снимают шлак с поверхности расплавленного припоя, затем аккуратно разливают его в формочки, сделанные из жести, либо гипса.

Плавку осуществляют в проветриваемом помещении, с соблюдением мер безопасности, то есть, надевают очки, фартук, перчатки.

Виды флюсов

Ни одна пайка не обходится без флюса, так же как без припоя. Это химическое вещество, растворяющее и поглощающее окислы. Флюс осуществляет защиту металла от окисления и способствует смачиванию соединяемых деталей.

Для процесса пайки припоем на основе олова и свинца используют флюс на основе соляной кислоты, либо хлористого цинка. Флюсом может служить также хлористый аммоний или бура. Эти флюсы являются активными. Пассивные флюсы состоят из канифоли, масла, вазелина и других подобных веществ.

Например, с мягкими видами припоев можно применять раствор соляной кислоты. Со сталью, медью и латунью используют хлористый цинк. Жирные вещества способен растворять нашатырный спирт. Для пайки алюминиевых сплавов в качестве флюса применяют смесь из тунгового масла, хлористого цинка, канифоли. Имеет свое применение и фосфорная кислота.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/pripoi-dlia-paiki/

Алюминиевые припои

Алюминиевые припои

Алюминии со многими элементами образует двойные, тройные и четверные эвтектики с температурами плавления от 600 до 29,8°С (Аl—Са) и даже ниже нуля — до -39,8°С (Al—Hg). Большинство тройных и четверных эвтектик, содержащих алюминий, малопластичны и не деформируются. Некоторые тройные эвтектики на основе алюминия исследованы в качестве припоев.

Многие из них оказались непригодными для пайки алюминия и его сплавов не только вследствие малой пластичности, но и слабой сопротивляемости коррозии. Наиболее широкое применение в качестве припоя получила двойная эвтектика Al—11,77%Si (температура плавления 577 °С) и сплавы на ее основе .

В качестве припоев часто применяют и доэвтектические сплавы системы Al — Si с температурой солидуса 577°С. Эти припои обладают хорошими литейными свойствами и лучшей, чем другие алюминиевые припои, коррозионной стойкостью, меньшей химической эрозионной активностью.

Некоторым недостатком припоев на основе Al—Si является их голубовато-серый цвет по сравнению с белым цветом алюминия и сплавов алюминия, содержащих медь.

Алюминиевые припои*

Припой Состав припоя, % Температура, °С
Al Zn Сu Si Mn, Ge плавления пайки
* Пайка возможна с флюсом Ф34А.** Пайка в ваннах из флюсов Ф380, № 17 и др.
В62 52,5—50.5 24—26 20 3.5 1,5 Мn 490—500 505—510
Германиевый-1 64,5 4,5 31 Ge 460—480 530—550
Германиевый-2 66,5 5.5 28 Ge 440—460
34А 67—65 27—29 6 525 530—550
П550А 67 27 6
П124** 53 40 7 530 540—580
П575А 80 20 575
П590А 89 10 1 590
Эвтектический силумин 88,3 11,7 577

При добавке в алюминий 20—30 % Zn и образовании сплавов Al—Zn с относительно небольшим интервалом кристаллизации (например, припои ПАКЦ, П575А) температура их плавления снижается.

Сплавы Al—Zn, легированные чистым цинком, имеют сравнительно высокую коррозионную стойкость в условиях умеренной и тропической атмосферы.

Сопротивляемость коррозии сплавов Al—Zn значительно снижается при наличии примесей.

Эвтектику Al—33 % Сu с температурой плавления 548°С не используют в качестве припоя из-за ее хрупкости. Широкое применение нашел эвтектический сплав Al—Si—Cu(Al—CuAl2— Si) с температурой плавления 525°С (припой 34А) и сплавы, близкие к нему, богатые медью, а также сплавы системы Al—Сu—Si, содержащие относительно немного меди и кремния, например припой П590 (10 %Сu и 1 % Si).

Существенный недостаток алюминиевых припоев с германием — их низкая пластичность и неспособность к прокатке при содержании более 13—14 %Ge.
Вполне удовлетворительные технологические характеристики имеют припои следующих составов (%):

  1. l Si, 31 Ge, Al— остальное (Tпл = 460—500 °С);
  2. 4 Si, 34 Ge, Al — остальное (Tпл = 455—485°С);
  3. 3,5 Si, 36 Ge, Al — остальное (Tпл = 422—486°С).

Применение силумина для пайки

Силумин, содержащий магний, оказался вполне пригодным для пайки стеклянных отражателей с алюминиевой подложкой в дорожных знаках и сигналах.

Для этой цели использован припой Al—(4—13%)Si— (4—6%)Mg в виде плакированного слоя (5—10 % его толщины) на алюминии (паяемом металле).

Пайку выполняют после нагрева алюминиевого сплава в интервале температур 566—635°С с укладкой на него при покачивании стеклянного отражателя (например, в виде шариков), подогретого до температуры 427—538°С.

Легирование силумина Al— (5—12 %)Si— (1,5—6 %)Mg никелем (2—6%) позволяет снизить химическую эрозию паямого металла в припое и повысить прочность паяного соединения.

Другим путем снижения эрозионной активности силумина, содержащего более 1,5 %Mg, является легирование его германием и медью, образующими более легкоплавкие и менее богатые алюминием эвтектики, состав такого припоя (%): 5—10 Ge, 5—12 Si, 10—15 Сu, 1—6 Mg, Al— остальное.

Силумины без магния с пониженным содержанием кремния и цинка также образуют прочные и коррозионно-стойкие паяные соединения. Состав припоев (%): Al—(15—22)Cu—(1—5)Si— (7—16)Zn; температура плавления 480—560°С. Понижение содержания кремния обеспечивает также возможность анодирования паяных швов. Паяное соединение отличается хорошей пластичностью при изгибе, ковке и прокатке.

Электросопротивление припоев 0,000021 Ом·мм²/м (20—100°С); плотность 3 г/см3. Припой пригоден для флюсовой пайки и хорошо затекает в капиллярные зазоры. С уменьшением в припоях содержания меди и введением в них серебра (1 — 14 %) и индия (менее 0,2 %) силумины лучше растекаются и образуют более коррозионно-стойкие паяные швы.

Состав таких припоев (%): 1 — 14 Сu, 3—5,8 Si, 1—8 Zn, 1 — 14 Mg и менее 0,2 In.

Увеличение в силуминах содержания цинка до 30—35 %, меди до 10—20% (при содержании кремния 0,3—10%) обеспечивает температуру плавления припоев в интервале 400—460°С.

Эти припои также отличаются высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью, хорошей смачиваемостью и электрической проводимостью.

Подобные свойства имеют также припои, содержащие 0,5—22 % Сu, 0,5—14%Si, 0,5—55 %Zn и 0,05—1 %Сг; температура плавления 400—540 °С. Введение хрома, по-видимому, способствует повышению их коррозионной стойкости.

Самофлюсуемость силуминов с 10% Si обеспечивается при введении в них 0,1—0,001% лантанидов (Заявка 54-95956 Япония, кл. 12 В 22 (В 23 К 35/30). Такой припой лучше применять в виде плакированного слоя на листах паяемого металла (5—10% их толщины). Пайку с таким припоем ведут в вакууме (p = 2,66·10-3 Па). Паяные соединения имеют плавные галтельные участки.

Сплавы для бесфлюсовой пайки

Для бесфлюсовой пайки алюминия в припои вводят легкоиспаряющиеся компоненты: висмут, кадмий, цинк, сурьму, стронций, барий, натрий, литий, фосфор. Припои такого типа Al—(8—11) % Si— (0,05—10) %К, где К — один из легкоиспаряющихся элементов.

Особенно эффективны компоненты: висмут, цинк, кадмий, сурьма, стронций, барий в количествах 5—10 %.

У таких припоев, нанесенных предварительно в виде плакированного слоя, при пайке в результате испарения указанных элементов легко диспергирует пленка оксида алюминия, что обеспечивает процесс пайки в проточной защитной атмосфере или в форвакууме при температуре 580—600°С в течение 3—10 мин.

Паяные соединения из сплава АМц имеют сопротивление срезу 98—137,2 МПа, высокую коррозионную стойкость в условиях тропиков. Припои такого состава в виде компактных кусков пригодны для капиллярной пайки при условии предварительной их укладки в открытый питатель в верхней детали или для некапиллярной пайки с предварительной разделкой кромок.

Источник: https://www.metmk.com.ua/4c_soldering.html

Припой для мягкой пайки алюминия и его сплавов

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя, и может быть использовано в различных областях машиностроения для пайки алюминия и его сплавов.

Алюминий и его сплавы находят широкое применение для изготовления паяных конструкций в авиационной, электротехнической, радиотехнической и в ряде других отраслей промышленности.

Известно, что в состав одних припоев входят различные дорогостоящие металлы. Например, кремний, галлий, неодим и т.д. (А.с. СССР №1785858, а.с. №1743772), что отрицательно сказывается на себестоимости продукции. Другим припоям для пайки нужны инертные или нейтральные среды и активные флюсы.

Алюминий, обладая большим сродством к кислороду, образует химически и термодинамически стойкий окисел Al2O3, который находится на его поверхности в виде плотной и прочной пленки.

Но, как известно, окисная пленка, имеющаяся на поверхности алюминия, защищает металл от коррозии, поэтому применение при пайке алюминия активных флюсов (например, 34А и НИТИ-18, Ф-380), разрушающих окисную пленку, вызывает опасность коррозии паяных соединений (http://www.biysk.ru/~zimin/00100/00076.html).

Некоторые припои содержат в своем составе химически небезопасные для здоровья человека составляющий как стронций, церий (патент №2297907). Другим припоям нужно специальное оборудование и т.д.

Известен, в том числе, припой для пайки алюминия и его сплавов (авторское свидетельство СССР №113994), который можно выбрать в качестве прототипа. Припой содержит олово, цинк и кадмий, так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминий.

Однако соединения из алюминия, паянные легкоплавкими припоями, особенно сплавами олова и кадмия, образуют коррозионно не стойкую пару и плохо сопротивляются коррозионным разрушениям. Несколько лучше ведут себя припои, содержащие цинк (http://www.drevniymir.ru/ellinizm08a.html). Тем не менее коррозионная стойкость остается относительно низкой.

Кроме того, пайка осуществляется дорогостоящим ультразвуковым паяльником при высокой температуре 150-300°C.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и прочности паяных соединений, а также понижение температуры плавления припоя и его себестоимости. В состав предлагаемого припоя входят компоненты при следующем соотношении, мас.

%: кадмий — 37-43, никель — 0,2-1,5, олово-50-55 и цинк — остальное. При этом температура плавления припоя составляет (180-220)°C.

Состав припоя позволяет производить пайку обычным паяльником с применением канифоли в качестве флюса, тем не менее обеспечивая получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм2.

Достигаются данные технические параметры за счет включения в состав припоя никеля, обладающего хорошей коррозионной стойкостью и механической прочностью (http://www.metsplav.ru/publication/about/nickel/).

Кроме того, никель не поддается воздействию влаги, а также паров, находящихся в воздухе. Это обусловлено тем, что на поверхности этого металла образовываются оксидные пленки, обладающие защитным действием.

Температура же плавления предлагаемого припоя снижена за счет составления четвертной эвтектики выбранных компонентов.

Пайку осуществляют следующим образом.

Перед пайкой жало хорошо прогретого паяльника (температура жала должна быть около 200°C) зачищают и лудят припоем, пользуясь чистой канифолью.

Затем место пайки приводится в соприкосновение с расплавленным припоем (например, касанием облуженного горячего паяльника или погружением в расплавленный припой). Если все сделано правильно, то деталь в месте контакта с припоем смачивается им.

После охлаждения слой застывшего припоя должен быть блестящим, ровным, без не смоченных островков.

Залуженные детали фиксируются в необходимом положении и прогреваются паяльником, и при необходимости вводится дополнительное количество припоя (капля на паяльнике, или касание нагретых деталей припойной проволокой). В изделиях высокой надежности, как правило, залуженные провода перед пайкой еще и скручиваются («должно держаться без припоя»). Спаиваемые поверхности должны быть неподвижны до полного отвердения припоя.

Пайка алюминия и его сплавов предлагаемым припоем очень технологична и легко выполнима. Пайка производится в обычной атмосфере, зачистка окисной пленки производится лезвием ножа или металлической щеткой.

Прочность паяного шва не ниже прочности паяемых материалов. В процессе испытания паяного шва выявлено, что прочность предлагаемого припоя выше, чем у алюминия (при растяжении припаянного провода к алюминиевой пластинке порвалась проволока).

Процесс пайки с точки зрения токсичности практически безвреден.

Припой изготавливают без доступа воздуха и в следующей последовательности: расплавляют олово соответствующего веса, потом в жидкое олово добавляют кадмий — расплавляют вместе, далее к полученному жидкому расплаву добавляют цинк и поддерживают температуру до получения однородной жидкой массы. К полученному жидкому расплаву из предыдущих трех компонентов добавляют никель и поддерживают температуру до получения соответствующего припоя.

Припой для пайки алюминия и его сплавов, содержащий олово, кадмий и цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олово 50-55
никель 0,2-1,5
кадмий 37-43
цинк — остальное

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/245/2451587.html

Ссылка на основную публикацию