Для надежного соединения металлов (и не только металлов) применяется пайка. Процесс пайки заключается в том, что соединяемые материалы прикладывают друг к другу и промежуток между ними заполняют расплавленным металлом, который после застывания образует крепко держащую спаиваемые элементы прослойку. Эта прослойка представляет собой эвтектический (объемно-затвердевающий) сплав металлов, процентное весовое соотношение которых определяется стоящими задачами и условиями применения.
ПРР?ПОЙ
Для выполнения поставленной перед припоем задачи, он должен:
- -обладать хорошей текучестью в расплавленном состоянии,
- хорошо смачивать поверхности соединяемых материалов,
- иметь прогнозируемые параметры в твердом состоянии (механическая прочность, стойкость к воздействию агрессивных факторов окружающей среды, электропроводимость, усадочные напряжения, коэффициент теплового расширения, твердость, относительное удлинение и т.п.).
Выбор состава припоя для пайки производится в зависимости от типа соединяемых металлов , от способа пайки, температурных ограничений на собственно процесс пайки и последующую эксплуатацию, массогабаритных параметров паяемых элементов, требуемой коррозионной стойкостью и др.
Отечественными производителями выпускаются припои под ГОСТированными наименованиями, а импортные припои, как правило, классифицируются фирмами производителями припоев, что усложняет их идентификацию. На мировом рынке наиболее известны припои под торговыми марками своих производителей: Alpha Metals, ASAHI, Cobar, Ersa, HARRIS, Heraeus, InterFlux, Multicore, Philips, Ctannol. В марках отечественных припоев заложено наименование входящих химических элементов и их процентное весовое содержание. В области производства и ремонта электрического и электронного оборудования наибольшее применение нашли оловянно- свинцовые припои:
o безсурьмянистые ( ПОС );
o малосурьмянистые ( ПОССу ), с содержанием до 0.5% сурьмы;
o сурьмянистые ( ПОССу ), с содержанием сурьмы более 0.5%.
Химический состав припоя определяет его температуру плавления. Внесение различных добавок приводит к изменению его эксплуатационных свойств. Как правило, припои под торговыми марками известных производителей имеют гарантию задекларированной степени чистоты припоя, а следовательно и соответствие заявленным параметрам. Следует иметь в виду, что длительное и нарушение условий хранения не способствует сохранению заявленных свойств и параметров паяльных материалов. Сохранению свойств припоя, способствует использование антиоксидантов и специальных восстановителей припоя.
Форма поставляемого припоя зависит от способа пайки:
- ручной (индивидуальной) – контактной, инфракракрасной, ультразвуковой, лазерной;
- механизированной (групповой) – инфракрасной, волной припоя, двойной волной припоя, в парогазовой фазе, лазерной.
Потребителям припои поставляются в форме литых брусков и чушек, прутков, проволоки, трубок, лент, фольги, порошков, а также в виде паяльных паст.
При производстве и ремонте электрического и электронного оборудования применяются припои, работающие в температурном диапазоне до 450ЪС. В зависимости от температуры плавления припои можно разделить на легкоплавкие и мягкие, с границей раздела в районе 100ЪС.
Областью применения легкоплавких припоев является:
Ø пайка и лужение в условиях, когда требуется особо низкая температура плавления припоя;
Ø для спаивания металлов с собственной низкой температурой плавления;
Ø при соединении компонентов критичных к перегреву;
Ø для использовании на первом этапе при многоступенчатой пайке.
В таблицу №1 сведены параметры наиболее употребительных легкоплавких припоев.
Таблица № 1
Марка припоя |
Состав, % вес
|
Область температур плавления, ЪС
|
Область применения
|
|
Сплав Гутри
|
Sn 21.1/Pb 20.5/Bi 50/Cd 14.3
|
45
|
Пайка и лужение,
когда требуется особо низкая температура плавления
|
|
-
|
Sn 8.3/Pb 22.6/Bi 44.7/ Cd 5.3/In 19.1
|
47
|
|
-
|
Sn 12/Pb 18/Bi 49/In 21
|
58
|
|
Сплав Вуда
|
Sn 12.5/Pb 25/Bi 50/ Cd 12.5
|
65-68
|
|
-
|
Sn 20/Pb 35/Bi 35.5/ Cd 9.5
|
67-90
|
|
Сплав Липовитца
|
Sn 12.9/Pb 27.7/Bi 49.4/ Cd 10
|
70
|
|
-
|
Sn 11/Pb 37.7/Bi 42.5/ Cd 8.5
|
70-90
|
|
Сплав Д„Арсе
|
Sn 9.6/Pb 45.1/Bi 45.3
|
79
|
|
Сплав Розе
|
Sn 25/Pb 25/Bi 50
|
93.7
|
|
Сплав Ньютона
|
Sn 18.75/Pb 31.25/Bi 50
|
96
|
|
ПОСВ-32-15-53
|
Sn 32/Pb 15/Bi 53
|
96
|
|
-
|
Sn 22/Pb 28/Bi 50
|
100
|
|
Марка припоя
|
Состав, % вес
|
Область температур плавления, ЪС
|
Область применения
|
|
-
|
Sn 50/In 50
|
117
|
Пайка к / на стекло
|
|
-
|
Sn 33.3/Pb 33.3/Bi 20/ Cd 13.4
|
120
|
То же
|
|
ПОСВ-33
|
Sn 33.4/Pb 33.3/Bi 33.3
|
130
|
Пайка плавких сигнальных предохранителей
|
|
-
|
Sn 42/Bi 58
|
139
|
То же
|
|
ПОСК-50
|
Sn 49.8/Pb 32/Cd 18.2
|
145
|
Пайка деталей из меди и ее сплавов, не допускающих местного перегрева. Пайка полупроводниковых приборов.
|
|
-
|
Sn 70/Pb 18/In 12
|
150-174
|
Пайка тонких обмоточных проводов, выводов радиоэлементов и микросхем
|
|
-
|
Sn 34/Pb 63/Zn 3
|
170-256
|
Пайка алюминия и его сплавов
|
|
-
|
Sn 18/Pb 80/Ag 2
|
178-270
|
То же
|
|
-
|
Sn 62/Pb 36/Ag 2
|
178-190
|
Пайка серебренных плат, контактов и компонентов с покрытием выводов из золота, серебра, палладий- серебра
|
|
ПОСК-47-17
|
Sn 47/Pb 36/Cd 17
|
180
|
Пайка проводов и выводов элементов к слою серебра, нанесенного на керамику методом вжигания
|
|
Третник
|
Sn 35/Pb 65
|
181
|
Пайка корпусов и экранов.
|
|
ПОС-61
|
Sn 59-61/Pb остальное/Sb до 0.8
|
182-185
|
Пайка монтажных проводов в ПХВ изоляции, обмоточных проводов, герметичных швов, изделий из закаленной стали. Токоведущих деталей из латуни, серебра, луженного никеля
|
|
-
|
Sn 49-50/Pb остальное /Bi до 0.25/ Sb 0.2-0.5
|
182-216
|
Пайка в тех случаях, когда требуется повышенная электропроводность.
|
|
-
|
Sn 63/Pb 37
|
183
|
Машинная пайка волной припоя
|
|
-
|
Sn 60/Pb 40
|
183-188
|
Пайка требующая хорошего электрического контакта и механической прочности
|
|
ПОС-50
|
Sn 49-50/Pb остальное/Sb до 0.8
|
183-209
|
Пайка нихрома с нихромом, нихрома с медью и сталью
|
|
-
|
Sn 50/Pb 50
|
< index>
|
|
Применение мягких припоев в области производства и ремонта электрического и электронного оборудования более разнообразно. Предназначение того или иного припоя определяется в зависимости от вида поставки, технологии применения и используемого флюса. Классификация мягких припоев по области применения, в зависимости от их состава и области температур плавления, приведена в таблице № 2.
Таблица № 2