Температура плавления припоя: олово-свинец и припой на материнской плате

Как классифицируют?

Чаще всего припой используется на материнских платах, электрических схемах. Чаще всего используются сплавы из:

• привести;
• медь;
• кадмий;
• никель;
• банка;
• серебряный.

Оловянно-свинцовый сплав идеально подходит для рассматриваемого процесса, так как легко плавится, но обладает уникальными свойствами. В таблице также можно найти неметаллические припои. От того, насколько точно мастер соблюдал технологию пайки, зависит срок службы выполненной работы.

Температура плавления всегда указывается в градусах.

Материал	Температура плавления К
Натрий	370,87
Магний	923
Алюминий	933,47
Титан	1941 г
Утюг	1811 г
Никель	1728
Медь	1357,77
Цинк	692,88
Серебряный	1234,93
Кадмий	594,22
Платина	2041.4
Золото	1337,33

Низкотемпературные

Низкотемпературные (или мягкие) припои — это припои, которые переходят в жидкое состояние при температуре менее 290–300 °С. К ним относятся:

• олово-свинец;
• олово-цинк;
• оловянно-свинцово-кадмиевые;
• сурьма;
• без свинца.

Они отличаются от твердых пределом прочности. Этот показатель для них составляет от 16 до 100 МПа при растяжении. Если говорить о другой характеристике, например, электропроводности, то она у мягких припоев колеблется от 9 до 15%.

Необходимо понимать, что мягкий припой не должен подвергаться сильным механическим воздействиям, так как он просто не выдержит их. Этот вариант нашел активное применение в электротехнике.

Мягкие материалы для пайки выбираются в соответствии с DIN EN ISO 9453 (2014), DIN 1707-100 (2011).

В прошлом для обработки медных труб часто использовались свинцовые сплавы. Этот металл улучшает свойства соединения. В результате получается гладкая поверхность, при этом требуется умеренная температура. Однако свинец вреден для окружающей среды и уже давно признан канцерогеном. С 1 июля 2006 года включение свинца в припои запрещено Директивой Европейского парламента RoHS 2002/95/EC.

Некоторые опасные вещества нельзя использовать в конструкции электронного оборудования. В настоящее время существует небольшой перечень исключений, когда разрешено использование указанного металла. Это такие области повседневной жизни, как медицина и аэрокосмическая техника. Бессвинцовые материалы на основе олова используются в электронной промышленности. Это отличный вариант, но есть риск появления поверхностных трещин.

Даже небольшой такой дефект в несколько миллиметров может вызвать короткое замыкание и, как следствие, повредить электронику. Как показывает практика, такие «антенны» растут не очень быстро. Иногда для их появления требуется несколько лет. Возможными причинами появления являются остаточные напряжения в слоях покрытия из-за присутствия органических веществ, т.е инородных включений и загрязнений. Бессвинцовыми мягкими сплавами являются олово-медь, олово-серебро и олово-медь-серебро. Стоит отметить, что чем выше процент серебра в составе, тем дороже материал.

Высокотемпературные

Паяльный (или высокотемпературный) припой достигает точки плавления при температуре выше 300 С. Обычно это сплавы серебра и медно-цинковые сплавы, содержащие множество добавок.

Бренд	Температура плавления, °С
Медно-цинковый ПМЦ-36	825-950
Медно-цинковый ПМЦ-54	860-970
Серебро ПСр-15	635-810
Серебро ПСр-45	665-725
Медно-титановый ПМТ-45	955

Сегодня на заводах активно используются медно-фосфорные сплавы, в их состав входит медь, олово с добавлением небольшого количества фосфора.

Наилучшим применением является работа с медными элементами, а также с элементами из чугуна, серебра и других твердых металлов.

Использование сплавов оловянно-свинцовой группы

К таким сплавам относятся:

• ПОС-90 содержит: Pb — 10 %, Sn — 90 %. Используется для ремонта медицинского оборудования и пищевой посуды. Токсичного свинца мало, так как он не может контактировать с пищей и водой.
• ПОС-40: Pb — 60%, Sn — 40%. Применяется в основном для пайки электрооборудования и изделий из оцинкованного железа, также применяется для ремонта радиаторов, латунных и медных трубопроводов.
• ПОС-30: Sn — 30%, Pb — 70%. Применяется в кабельной промышленности, для пайки и лужения и цинкования листов.
• ПОС-61: Pb 39%, Sn 61%. Как и с ПОС-60. Большой разницы нет.

С помощью ПОС-61 производится лужение и пайка печатных плат радиоаппаратуры. Это основной материал для сборки электроники. Плавление начинается при 183 °С, полное плавление при 190 °С. Паять этим припоем можно обычным паяльником, не опасаясь перегрева радиоэлементов.

ПОС-30, ПОС-40, ПОС-90 плавятся при 220–265 °С. Для многих электронных элементов эта температура является докритической. Самодельные электронные устройства лучше собирать с ПОС-61, зарубежным аналогом которого можно считать Sn63Pb37 (где Sn 63%, а Pb 37%). Также с его помощью паяют радиоаппаратуру и самодельную электронику.

Припои обычно продаются в тубах или мотках по 10-100 г. Состав сплава можно прочитать на упаковке, например: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» — ПОС-60). Выглядит как проволока диаметром 0,25-3 мм.

Часто он содержит флюс (FLUX), заполняющий сердцевину провода. Содержание указано в процентах и ​​составляет 1-3,5%. Благодаря такому форм-фактору нет необходимости отдельно подавать флюс во время работы.

Разновидность ПОС — ПОССУ представляет собой оловянно-свинцовый сплав с сурьмой, и применяется в автомобилестроении, в холодильной технике, для пайки элементов электрооборудования, обмоток электрических машин, кабельных изделий и намоточных деталей; подходит для пайки оцинкованных деталей. Помимо свинца и олова в сплаве содержится 0,5–2 % сурьмы.

Как видно из таблицы, ПОС-61-0,5 наиболее подходит для замены ПОС-61, так как температура его полного плавления составляет 189 °С. Существует также полностью бессвинцовый припой олово-сурьмяный ПОС 95-5 (Sb 5%, Sn 95%) с температурой плавления 234-240°С .

3.3. Классификация флюсов и система их обозначений

Флюсы для припоя — это вещества и соединения, используемые для предотвращения образования оксидной пленки на поверхности припоя и припаиваемого материала, а также для удаления продуктов окисления из зоны припоя. Температура плавления флюсов ниже температуры плавления припоя. Флюсы применяют в твердом, пастообразном и порошкообразном виде, а также в виде водных, спиртовых или глицериновых растворов.

Флюсы, применяемые при пайке, классифицируют по: температурному диапазону действия; природа растворителя; природа возбудителя определяющего действия; Механизм действия; агрегатное состояние. В зависимости от температурного диапазона действия припойные флюсы подразделяются на: низкотемпературные (≤ 450°С); высокая температура (> 450 °C).

По типу растворителя припойные флюсы делятся на: водные; неводный.

По характеру активаторов решающего действия низкотемпературные припойные флюсы делят на: канифоль; кислота; галогенид; гидразин; фторборат; анилин; стеариновая.

По характеру активаторов решающего действия высокотемпературные припои-флюсы делятся на: галогенидные; фторборат; карбонат бора.

Если поток содержит несколько активаторов, все активаторы должны быть названы. Например, галогенидная смола, флюс фторборат-галогенид.

По механизму действия паяльные флюсы делятся на: защитные; химическое действие; электрохимическое действие; реактивный. По агрегатному состоянию флюсы припои делят на: твердые; жидкость; тупой.

Технические характеристики припоя ПОС-40

По химическому составу состоит из 39-41% олова, 59% свинца. Остальные примеси находятся в том же соотношении, что и в ПОС-10. Припой для пайки ПОС-40 часто применяют для пайки и лужения коробок радиоаппаратуры из оцинкованного железа с оцинкованными швами.

Температура пайки припоем 238 градусов Цельсия, а солидуса 183 градуса.

Преимущества паяльника ПОС-40:

• хорошее соотношение пластичности и температуры плавления;
• из-за этого он лучше, чем ПОС-61, переносит термоциклирование.

Недостатки припоя ПОС-40:

• высокое содержание свинца, вредного для здоровья;
• повышенная температура ликвидуса.

Страшная тайна припоя ПОС-60

Вот и пришло время раскрыть страшную тайну припоя ПОС 60. Согласно ГОСТ 21930-76 под названием «Припои оловянно-свинцовые в слитках. Технические условия» и ГОСТ 21930-76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия», такие припоя типа ПОС-60 просто не существует. Сам ГОСТ 21930-76. Вот полная таблица из этого ГОСТа.

Так что «ПОС-60» — это жаргон или популярный термин для обозначения «припоя, который все используют для пайки». По-видимому, это связано с путаницей в обозначении ПОС-61. Потому что при содержании олова в припое по ГОСТу от 59 до 61% логичнее называть его ПОС-60, а не ПОС-61.

Среди припоев, выпускаемых по международным стандартам, есть припой Sn60Pb40. Это припой для пайки с 60% олова и 40% свинца. Его можно было бы назвать ПОС-60, если бы на него были разработаны хотя бы технические условия. Согласно международным данным, описывающим его свойства, температура плавления припоя 60/40 составляет 191 градус Цельсия.

Та же история с припоем типа ПОС-62. Такого свинцового припоя по ГОСТу еще не изобрели. Так что если меня спросят «какая температура плавления припоя ПОС-62», я знаю, что ответ с цифрой 184 градуса Цельсия надо искать в импортном каталоге припоев.

Температура плавления по составу

Для определения температуры плавления сплава существует множество лабораторных методов. Часто используется металлическая прокладка с температурным градиентом. На заданную область можно поместить любое вещество. Здесь он продемонстрирует фактическое поведение при температуре в то время. Дифференциальная сканирующая калориметрия дает информацию о температуре плавления.

Базовый прибор для определения точки плавления для анализа кристаллических твердых веществ состоит из масляной бани с прозрачным окном (наиболее простой конструкцией является трубка Тиля) и простого увеличительного стекла. Несколько зерен твердого вещества помещают в тонкую стеклянную трубку и частично погружают в масляную баню. Он нагревается, с помощью лупы и внешнего источника света можно наблюдать за процессом плавления отдельных кристаллов при определенной температуре. Вместо масляной ванны можно использовать металлический блок.

Температура изменения состояния припоя варьируется в зависимости от химического состава используемого материала. Сплав из 56% серебра плавится при 1145 градусов по Фаренгейту, а сплав из 80% серебра плавится при 1370 градусов по Фаренгейту. Температура плавления сырья на основе серебра описывается ювелирами как «легкая» или «тяжелая».

Припой с низкой температурой плавления будет считаться легким, и наоборот. Серебряные сплавы часто используются для соединения драгоценных металлов при ремонте или изготовлении ювелирных изделий.

Для марки ПОС-25 температура плавления составляет 260 С, для той же марки с показателем 33 — 247 С. ПОС-40 начинает плавиться при 238 С, припои с показателем 61 и 63 — при 183 С.

Пайка титана низкотемпературным припоем – лучший выбор с точки зрения стоимости и сохранения механических свойств металла. Однако это довольно сложная задача, особенно при использовании алюминиевого сырья.

Применению УЗИ в последнее время уделяется особое внимание, так как этот метод позволяет сократить рабочее время и снизить трудозатраты.

Наполнители для соединений титана и его сплавов можно разделить на пять групп в зависимости от доступных легирующих элементов, то есть в их основе:

• титан;
• цирконий;
• серебряный;
• алюминий;
• никель.

Марки мягкого вида

Паяльник из этой категории используется с готовым флюсом внутри проволоки, так что плавление происходит одновременно.

Получил распространение продукт под названием «Третник», поскольку в нем содержится треть свинца от общего состава. Олово, входящее в состав сплава для пайки, экологически чистое, поэтому разрешено использовать этот вид в пищевой промышленности.

Мягкие виды припоя используются для пайки деталей, боящихся перегрева, например: транзисторов или предохранителей. Сплав TRE из-за токсичности используется в ограниченных областях деятельности человека.

Отечественные сплавы маркируются аббревиатурой ПОС, но при наличии других веществ в конце добавляется буква, соответствующая наименованию, например, ПОСВ-33 — этот припой содержит в равных частях олово, свинец и висмут.

Основные технические параметры

Материалы для пайки делятся по следующим параметрам:

1. Электропроводность, например, у припоев с содержанием алюминия лучше аналогичные значения, чем у маркированных PIC.
2. Прочность на растяжение, ед кг/мм. Этот параметр напрямую зависит от процентного содержания олова.
3. Температура плавления, которая зависит от химического состава.

Таблица температуры и использования по сравнению с химическим составом припоя.

Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и КТлР

В таблицах приведены теплофизические свойства некоторых припоев и баббитов (антифрикционных материалов) при комнатной температуре. Представлены такие свойства, как плотность, коэффициент теплового расширения и теплопроводность.

Указаны свойства следующих припоев и баббитов: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, силумин эвтектический; баббиты, Б83, Б16, БКА, Б88, Б89, Б6.

Следует отметить, что плотность припоев, коэффициент теплового расширения (КТР) и теплопроводность припоев и баббитов имеют близкие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.

Эффекты от воздействия соединений олова

Чистый металл не токсичен и может использоваться в пищевой промышленности. Основную опасность представляют соединения с оловом в виде паров, пыли. Поэтому при работе с припоями и большим количеством пайков следует позаботиться о защите дыхательных путей.

На здоровье человека

При нормальном питании в организм ежедневно поступает до 3,5 мг металла. В организме также содержится небольшое количество Sn, при наибольшей локализации материала в кишечнике.

Опасность паров или пыли металлов заключается в образовании станнозов – болезненных поражений легочной ткани. Соединение олова с водородом является высокотоксичным веществом.

Доза, при которой человек испытает отравление, составляет 2 г однократного поступления металла в организм.

На окружающую среду

Попутные металлы и дополнительные вредные элементы не выделяются в атмосферу при хранении и эксплуатации в пределах 600 градусов Цельсия. ПДК не превышается и соответствует стандарту ГОСТ 12.1.005-76, для атмосферы значение составляет 0,05 мг на кубический метр воздуха.

Температура плавления припоев на основе серебра, их плотность и удельное электрическое сопротивление

К серебряным припоям относятся припои типа ПСр72, ПСр71, ПСр70, ПСрМО68-27-5, ПСр65, ПСр62, ПСр50, ПСр50КД, ПСрМЦКд45-15-16-24, ПСрКДМ50-34-46, ПСрПСр 4, 5, 4, 5 ПСр25Ф, ПСр15, ПСр12М, ПСр10, ПСр010-90, ПСрОСу8 (Впр-6), ПСрМО5 (Впр-9), ПСрОС 3,5-95, ПСр3, ПСрО 3-97, ПСрОС3-2К,, ПСрОС3-2К,, ПСрОС 3К,, ПСрОС 3. 5С, ПСр2, ПСрОС2-58, ПСр1.5, ПСр1.

Плотность припоя на основе серебра варьируется от 7400 до 11400 кг/м3. Малая плотность припоя, содержащего серебро, характерна для припоев типа ПСрОСу8, ПСрМО5, ПСрОС 3,5-95 и ПСр010-90. Самый тяжелый припой – ПСр3, его плотность 11,4 г/см3.

Температура плавления припоев на основе серебра находится в пределах от 183 до 860 °С. Припоем с наименьшим удельным электрическим сопротивлением является серебряный припой ПСР72 — его электрическое сопротивление составляет 2,1 мкОм·см.

Удельное электрическое сопротивление припоев значительно варьируется в зависимости от марки припоя. Может иметь значение в диапазоне от 2,1 (для припоя ПСР72) до 37,2 мкОм см — для ПСР37,5.

Примечание. Плотность и удельное электрическое сопротивление припоя даны при комнатной температуре.

Выбор припойного материала

Одним из основных критериев выбора сплава для выполнения паяного соединения металлических деталей является его температура плавления.

Это означает, что присадочный материал должен плавиться раньше, чем основной материал. Но это не единственное условие выбора.

Жидкий расплав должен хорошо смачивать поверхность основного металла. Кроме того, к паяному соединению предъявляются определенные требования по прочности.

Правильный выбор присадочного материала для пайки позволяет приблизить прочность соединения к прочности основного металла.

Именно по этой причине при пайке металлического изделия стараются использовать добавку на основе того же металла, что и металл в изделии.

При этом более низкая температура плавления припоя обеспечивается дополнительными компонентами, входящими в состав.

Правда, следует отметить, что уравнять эти свойства пайкой никогда не удается. То есть при механических испытаниях на разрушение всегда будет происходить разрыв в месте соединения.

В некоторых конкретных видах пайки прочность соединения играет второстепенную роль. Например, при пайке украшений эстетическая часть работы является наиболее важной. Поэтому изделия из золота, серебра и платины паяют только припоями на основе одноименных металлов и одной пробы.

Преимущественные области применения мягких и полутвердых припоев:

О2 — лужение и пайка коллекторов, секций якоря и обмоток электрических машин с изоляцией класса Н, лужение ответственных неподвижных контактов, в том числе цинкосодержащих;

ПОС90 — лужение и пайка внутренних швов пищевой посуды и медицинской техники;

ПОС61 — лужение и пайка электро- и радиоаппаратуры, печатных плат, точных приборов с высокогерметичными швами, где недопустим перегрев;

ПОС40 — лужение и пайка электрооборудования, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами;

ПОС10 — лужение и пайка контактных поверхностей электроаппаратов, приборов, реле;

ПОСК50-18 — пайка деталей из меди и ее сплавов, чувствительных к перегреву, в том числе пайка алюминия, плакированного медью. Пайка керамики, стекла и пластика, металлизированная оловом, серебром, никелем;

ПОС61М — пайка пищевой посуды, медицинского оборудования, электро- и радиоаппаратуры, печатных плат, деталей, чувствительных к перегреву;

ПОСу61-0,5 — лужение и пайка электрооборудования, пайка печатных плат, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей с жесткими температурными требованиями;

ПОСу50-0,5 — лужение и пайка авиационных радиаторов;

ПОСу40-0,5 — лужение и пайка листового металла, обмоток электрических машин, для пайки монтажных элементов обмоточной и кабельной продукции;

ПОСу35-0,5 — лужение и пайка свинцовых оболочек кабелей;

ПОСу30-0,5 – лужение и пайка листового цинка, углеродистой и нержавеющей стали. Лужение и пайка проводов, кабелей, бандажей, радиаторов, различных частей оборудования и устройств, работающих при температуре до 160°С;

ПОСу25-0,5 — лужение и пайка радиаторов;

ПОСу18-0,5 — лужение и пайка труб теплообменников, электроламп;

ПОСу95-5; ПСр3Кд — горячее лужение и пайка коллекторов, секций якоря, бандажей и токоведущих соединений электрических машин жаропрочного исполнения и с повышенными скоростями. Пайка трубопроводов и различных частей электрооборудования.

ПОССУ40-2 — припой универсальный;

ПОСу30-2 — лужение и пайка в охлаждении, производство электроламп;

ПОСу18-2, ПОСу15-2, ПОСу10-2 — пайка в автомобилестроении;

ПОСу8-3 — лужение и пайка при производстве электроламп;

ПОСу5-1 — лужение и пайка деталей, работающих при высоких температурах;

ПОССУ4-6 — пайка белой жестью, лужение и пайка деталей с накатными и клепаными швами из латуни и меди;

ПОСу4-4 — лужение и пайка в автомобилестроении;

ПОСК2-18 — лужение и пайка металлизированных керамических деталей;

ПОСИ30; ПСр3И — пайка меди и ее сплавов и других металлов, неметаллических материалов и стекла с металлическим покрытием. Пайка деталей электронного оборудования. Обладает высокой текучестью и обеспечивает хорошую адгезию спаиваемых поверхностей.

Параметры мягких припоев с низкой температурой плавления приведены в таблице. 3.3.

Таблица 3.3 Мягкий припой (сплавы) с низкой температурой плавления

сплав	химический состав, %	температура плавления, °С
банка	привести	кадмий	висмут	серебряный	индий	солид	ликвидус
Три	12–13	24,5–25,6	12–13	49–51	–	–	66	70
Роза	24,5–25,5	24,5–25,6	–	49–51	–	–	90	92
Д’Арс	9,6	45,1	–	45,3	–	–	–	79
Липовица с индием	11,8	22,2	8,5	42	–	15,5	–	48

Примечание. Применяются в радиосхемах с полупроводниковыми приборами и в схемах, где в качестве температурного предохранителя используется припой.

Читайте также: Расшифровать названия трансформаторов и генераторов

Химический состав и физико-механические свойства твердого серебра и медно-фосфорного припоя приведены в таблице. 3.4.

Таблица 3.4 Химический состав и физико-механические свойства твердых серебряных и медно-фосфорных припоев

Качество припоя	химический состав, %	плотность, кг/м3	температура кристаллизации, °С	предел прочности при растяжении, МПа
серебряный	Медь	цинк	фосфор	начало	конец
ПСр72	72±0,5	28±0,5	–	–	9900	779	779	–
PSr50	50±0,5	50±0,5	–	–	9300	850	779	–
ПСр45	45±0,5	30±0,5	25+1 -1,5	–	9100	725	660	300
ПСр25	25±0,3	40±1	35±2,5	–	8700	775	745	280
ПСр71	71±0,5	28±0,7	–	1±0,2	9800	795	750	–
ПСр25ф	25±0,5	70±1	–	5±0,5	8500	710	650	–
ПСр15	15±0,5	80,2±1	–	4,8+0,2/-0,3	8300	810	635	–
ПМФ7 (МФЗ)	–	Отдыхать	–	7–8,5	–	860	710	–

Параметры медно-цинкового и медно-никелевого припоев приведены в таблице. 3.5.

Таблица 3.5 Медно-цинковые и медно-никелевые припои

Качество припоя	химический состав, %	физические характеристики
Медь	никель	утюг	кремний	Жизнь	цинк	банка	температура кристаллизации, °С	плотность, кг/м3	предел прочности при растяжении, МПа
солид	ликвидус
L63	62–65	–	–	–	–	Отдыхать	–	900	905	8500	310
ЛОК59-0,1-0,3	60,5– 63,5	–	–	0,2–0,4	–	Отдыхать	0,7–1,1	890	905	8200	–
ПЖЛ500	Отдыхать	27–30	41,5	1,5–2	0,2	–	–	1080	1120	8630	600

Параметры серебряного припоя с пониженной температурой плавления приведены в таблице. 3.6.

Таблица 3.6 Серебряный припой с пониженной температурой плавления

Качество припоя	химический состав, %	плотность, кг/м3	температура кристаллизации, °С
серебряный	Медь	цинк	кадмий	банка	никель	начало	конец
ПСр50Кд	50±0,5	16±1	16±2	18±1	–	–	9300	650	635
ПСр40	40±1	16,7+0,7/-0,4	17+0,8/-0,4	26+0,5/-1	–	0,3±0,2	8400	605	595
ПСр62	62±0,5	28±1	–	–	10±1,5	–	9700	700	660

Предпочтительные области применения для пайки металлов приведены в таблице. 3.7.

Таблица 3.7 Предпочтительные области применения твердого припоя

Качество припоя	область использования
ПСр72; PSr50	Пайка металлокерамических контактов и различных ответственных токоведущих соединений, подвергающихся изгибающим и ударным нагрузкам
ПСр45	Пайка меди и ее сплавов, нержавеющей и конструкционной стали. Пайка короткозамкнутых обмоток роторов и демпферных обмоток на высоконагруженных электрических машинах. Припой придает высокую плотность и прочность паяным соединениям
ПСр25	Пайка меди и ее сплавов, нержавеющей стали и конструкционной стали заменяет припой PSR45 при выполнении менее ответственных соединений
ПСр71	Пайка деталей аналогична припою PSR72, но там, где требуется высокая текучесть
ПСр25ф; ПСр15; ПМФ7	Пайка меди и ее сплавов, в том числе различных токоведущих частей машин и устройств, не испытывающих ударных и изгибающих нагрузок
Л63; ЛОК59-0,1-0,3	Пайка меди и чугуна. Паяные соединения обладают высокой прочностью и хорошо работают при ударных и изгибающих нагрузках
ПЖЛ500	Паяные соединения, работающие при температурах до 600 °C

Параметры медно-фосфорного припоя приведены в табл. 3.8.

Таблица 3.8 Медно-фосфорные припои

Качество припоя	химический состав, %	температура плавления, °С
Медь	фосфор
ПФМ-1	90,0–91,5	8,5–10	725–850
ПФМ-2	92,5	7,5	710–715
ПФМ-3	91,5–93,0	7,0–8,5	725–860
ПМФ7 (МФ3)	Отдыхать	7,0–8,5	710–860

Примечание. Для медно-фосфорных и серебряных припоев бура используется как флюс в виде порошка или в смеси с поваренной солью.

Параметры припоя для пайки алюминия приведены в табл. 3.9, 3.10.

Таблица 3.9 Химический состав и физические свойства припоев для пайки алюминия

Качество припоя	химический состав, %	температура плавления, °С	предел прочности при растяжении, МПа
алюминий	Медь	банка	цинк	кадмий	кремний
Кадмий	–	–	36	40	24	–	–	85
АВИА-1	–	–	55	25	20	–	20	–
АВИА-2	пятнадцать	–	40	25	20	–	250	–
ВПТ-4	55	–	–	40	–	5	410	–
34-А	66	28	–	–	–	6	545	180
35-А	72	2.1	–	–	–	7	540	140
НО	–	2,0–1,5	40	58,5	–	–	425	80
НА	12	восемь		80	–	–	410	185
СО-12	–	–	12	88	–	–	500–550	–
СА-15	пятнадцать	–	–	85	–	–	550–600	–

Таблица 3.10 Другие припои для пайки алюминия

Качество припоя	химический состав, %	полная температура плавления °С	температура пайки, °С	плотность, кг/м3
олово o1	цинк	кадмий	алюминий а7	Медь М0
P250A	79–81	19–21	–	–	0,15	250	300	7300
P300A	–	50–61	39–41	–	0,045	310	360	7730
P300B	–	80	–	восемь	0,5	410	700–750	–

Предпочтительные области применения припоя для пайки алюминия Р250А, Р300А и Р300Б приведены в табл. 3.11.

Таблица 3.11 Предпочтительные области применения припоя для пайки алюминия

Качество припоя	область использования
P250A	Лужение концов алюминиевых проводов и пайка алюминиевых проводов погружением в алюминиевые и медные гильзы
P300A	То же, паяные соединения с повышенной коррозионной стойкостью
P300B	Литая пайка алюминиевых проволок с алюминиевыми и медными деталями

 

Классификация

Все критерии классификации припоев представляют собой довольно обширную область, что, пожалуй, под силу только специалистам узкого профиля. Поэтому для упрощения выбора конкретные марки делают его для конкретных целей – пайки алюминия, ювелирных изделий, медного провода, радиодеталей и т д. Главное, на что следует обращать внимание, это температурный параметр. Так как, например, пайка микросхемы не может быть выполнена той же маркой ПОС, что и соединение жил кабеля, так как чувствительный компонент может сгореть и выйти из строя.

Припои для пайки классифицируют по следующим признакам:

• по способу подачи флюса — безфлюсовые и самотечные, для первых флюс подается отдельно, для вторых он содержится в составе;

Рис. 1. Самоплавающий и питаемый флюсом

• на основной элемент припоя — оловянный припой, никель, кобальт, марганец, титан, серебро, цирконий, ванадий, смешанный и т.д.
• по способу получения — дорабатывается или формируется непосредственно при пайке;
• по растворимости компонентов – полностью и частично;
• по форме выпуска — оловянная проволока, пруток, блоки, листы, гранулы, паста;

Форма выпуска припоя

• по температуре плавления – это те, которые переходят в жидкое состояние при низких и высоких температурах.

При выборе оловянно-свинцового припоя последний критерий является наиболее важным, поэтому на нем остановимся подробнее.

Плавкий (мягкий).

К легкоплавким припоям относятся те составы, которые переходят в жидкое состояние при температуре от 145 до 400 °С. Но при этом они обеспечивают относительно низкую прочность; для легкоплавких сплавов предел прочности не более 7 кг/мм2. Наиболее распространены оловянно-свинцовые. Чаще всего мягкие припои используются в радиоэлектронике для печатных плат или деталей.

Огнеупорный (твердый).

Припои металлов имеют гораздо более высокую механическую прочность, но их температура плавления составляет более 400 °С, что неприемлемо для большинства радиодеталей, так как они могут пострадать даже от прикосновения к нагретому жалом паяльника. Двумя крупнейшими группами в этой категории являются соединения меди и серебра.

Медные сплавы склонны связываться с цинком, но они слишком хрупкие, чтобы их можно было использовать для твердых сплавов, которые подвергаются только статической нагрузке. Серебряные припои универсальны и могут использоваться для пайки всех точек соединения, но и стоимость этих марок достаточно высока.

Паяльная паста.

Паяльные пасты также являются компонентом для пайки радиодеталей, но применяются для мелких элементов из легкоплавкого металла. В состав пасты входят измельченные кусочки припоя в растворе жидкого флюса. Они используются в платах или устройствах, где воздействие высоких температур может привести к повреждению оборудования. Пасты обычно паяют феном без электропаяльника или просто наносят в виде токопроводящего клея.

Нанесение припойной смеси на место крепления проводов наносится порциями и может осуществляться с помощью специального трафарета, шприца или картриджа.

Рис 3. Нанесение паяльной пасты принтером, шприцем, трафаретом

Однако использование паяльной пасты накладывает ряд требований, которые необходимо соблюдать:

• перед открытием емкости ее необходимо выдержать при комнатной температуре не менее 2 часов; запрещается использовать для этого средства для принудительного нагрева пайки;
• после вскрытия смесь необходимо перемешать до получения однородной субстанции, так как при хранении флюс может отделиться от припоя;

Рис. 4. Перемешать до однородной смеси

• перед нанесением поверхность необходимо очистить от возможных примесей и загрязнений; при длительной пайке процедуру повторяют каждые 45 минут;
• монтаж электронных компонентов в нанесенную пасту необходимо производить в течение 60 минут, иначе она начнет терять свои свойства;
•  после пайки остатки и излишки пасты смываются, есть те что смываются обычной водой, другие требуют растворителя, некоторые смывать нельзя.

На функциональные свойства такого припоя крайне негативно влияет нахождение в среде с высокой или низкой температурой, а также воздействие влаги.

Бессвинцовый припой.

Изначально причиной создания бессвинцового припоя была необходимость исключить вредное воздействие на окружающую среду и организм человека. Такие припои широко используются для пайки алюминия или стали в пищевой промышленности, для труб питьевой воды, лабораторного оборудования и инструмента.

Всего можно выделить три наиболее распространенные группы бессвинцовых припоев:

• олово с медью – используется для высокотемпературной пайки, относится к тугоплавким припоям, хорошо подходит для работы с изделиями из меди;
• олово и серебро – подходят для низкотемпературной пайки, обеспечивают лучший контакт, чем свинцовый припой, но стоят дорого.
• олово и с медью, и с серебром также является мягкой альтернативой, которая имеет более низкую стоимость, чем предыдущая, и практически ничем не уступает ей в качестве соединений.
• олово с висмутом и серебром – можно использовать для пайки меди при низких температурах;
• олово с цинком и висмутом является более дешевым вариантом предыдущего, но имеет ряд сложностей в использовании.

Пара слов о флюсах

Наиболее часто используемые флюсовые составы:

• Специальный флюс для работы с алюминием, где основным элементом является олово с добавлением цинка, кадмия и буры. Цинк и кадмий в этой смеси выполняют особую функцию: увеличивают диффузионную способность.
• Так называемая паста представляет собой флюс для пайки медных изделий. Это та же флюсовая смесь, только по консистенции она гуще обычных флюсов. Свойства пастообразных флюсов заключаются в их способности улучшать сцепление со швом и минимизировать образование пузырьков воздуха.

Алюминий часто используется как в промышленности, так и в быту. Припой для пайки алюминия должен содержать кремний, цинк, медь и серебро. Сплавы должны иметь высокую температуру.

Возможности паяного соединения

Тонкостенные трубы часто устанавливают в системах подачи газа, воды и теплоносителей. Такие трубопроводы легче паять, чем сваривать.
Следует признать, что процесс относительно прост при работе с чистой медью или ее сплавами, содержащими цинк, олово, свинец и другие химические элементы, устойчивые к окислению. Хотя образуются оксиды, они легко удаляются.

Если сплавы содержат титан, алюминий, кремний, хром, трудно удалить продукты, образовавшиеся в результате окисления. В большинстве случаев для производства труб используют сплавы первого типа.

Медные трубы можно соединять и ремонтировать пайкой твердыми или мягкими припоями. Каждый метод имеет свои особенности. Пайка меди твердым припоем осуществляется при высокой температуре. В этом случае используется горелка.

Примеры обозначений марок припоев:

ПОС61 — припой оловянно-свинцовый, олово — 61%, остальное — свинец;

ПОСу61-0,5 — припой оловянно-свинцовый, олово — 61%, сурьма — 0,5%, остальное — свинец;

ПОС61М — припой оловянно-свинцовый, олово — 61%, остальное — свинец и добавка меди;

ПСр3И — серебряно-индиевый припой, серебро — 3%, остальное — индий;

ПСр3Кд — серебро-кадмий, серебра — 3%, остальное — кадмий.

Свойства

Олово — элемент периодической таблицы с хорошо изученными свойствами. Для правильного использования важно знать все свойства металла.

Химические

Как представитель группы легких металлов олово имеет:

• t кипения – 2630 градусов;
• плотность кубометра — 7300 кг.

Материал обладает высокой теплоемкостью, что позволяет активно передавать тепловую энергию.

Металлическое олово

нахождение в среде с комнатной температурой делает металл невосприимчивым к воздействию воды или воздуха. Процессы окисления значительно активизируются при повышении температуры до 150 градусов и выше.

Металл не стоек к кислотам, реагируя или растворяясь в зависимости от кислоты. Это важно помнить, когда материал используется в контакте с агрессивными средами.

Олово II

При контакте с воздухом происходят активные окислительные процессы. Оксид олова используется из-за его хорошей восстановительной способности в качестве сырья или исходного продукта для производства других соединений олова.

Олово IV

Вещество получают за счет процесса окисления в кислородной среде.

Олово с валентностью 4 является родоначальником большого сегмента оловоорганических производных. Одной из областей применения являются пестициды.

Физические

Характерные особенности олова:

• наличие металлического блеска, непрозрачность;
• серо-белый оттенок;
• характерная податливость;
• высокая электропроводность и теплопроводность.

Серое и белое олово

Две разновидности различаются по физическим свойствам: первая — диамагнетик, вторая — парамагнетик.

Кристаллическая модификация, благодаря которой происходит разделение олова на белое и серое, может быть изменена. По мере остывания белого кристаллическая решетка трансформируется с переходом в серую форму металла.

Контакт двух видов олова ускоряет смену кристаллов — белый цвет быстро превращается в серый. Явление получило название «оловянной чумы». За счет активного изменения кристаллической структуры происходит разрушение металла. В этом причина разрушения предметов из этого материала, а также ряд исторических событий.

В трудах историков можно найти упоминания об утерянных оловянных пуговицах на гимнастерках военнослужащих наполеоновской армии. Суровая русская зима запустила «оловянную чуму», и оловянный элемент одежды обратился в прах.

Изотопы

Олово имеет наибольшее количество стабильных изотопов. Отдельные изотопы используются в спектроскопии для гамма-резонансного анализа.

Оптические

Олово умеренно анизотропно. Не флуоресцирует и не плеохроизует.

Кристаллографические

Тин имеет:

• тетрагональная сингония;
• по пространственной группировке — I 41/amd
• в точку — 4/ммм.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Мягкие припои используются в сочетании с электрическим паяльником и флюсом. Олово, входящее в состав, является экологически чистым продуктом, может использоваться для соединения элементов в пищевой промышленности. Наиболее распространенным припоем является третник, получивший свое название из-за того, что в его составе на треть содержится свинец. Мягкие припои делятся на разновидности по назначению, температуре плавления.

Лот ПОСВ-33

Легкоплавкие припои используются для пайки чувствительных к перегреву деталей, таких как предохранители, транзисторы. В состав входят свинец, олово, висмут и кадмий, последний материал токсичен, применяется не во всех сферах деятельности. Плавка изделий Вуда начинается с самой низкой температуры – 69°С.

Отечественные марки продукции имеют маркировку POS, при добавлении определенных веществ название меняется. Например, ПОСВ — 33 имеет равные части свинца, олова и меди; применяется на латунных, медных деталях, требующих герметичного шва.

Основные технические характеристики мягких припоев для пайкиэлектрическим паяльником

Технические характеристики материалов, используемых для пайки, делятся на некоторые параметры:

• проводимость или удельное электрическое сопротивление составляет 0,1 Ом на метр. Оловянно-свинцовый припой проводит электрический ток на порядок хуже, чем алюминий или медь;
• предел прочности измеряется в кг/мм, низкотемпературный припой не включает этот параметр, т.к он не рассчитан на нагрузку. Параметр зависит от количества олова, чем его больше, тем цифра выше. Например, припой марки ПОС — 61 имеет прочность 4,3 кг/мм, а ПОС — 90 4,9 кг/мм.
• температура плавления зависит от назначения, составляющих.