При пайке твердыми припоями в качестве флюса используется

При пайке твердыми припоями в качестве флюса используется

Рейтинг: / 3

Разделение пайки на низкотемпературную и высокотемпературную носит, в некоторой степени, условный характер. По своей физической природе пайка твердыми припоями не отличается от пайки мягкими. Как и последняя она представляет собой процесс образования неразъемного соединения двух металлов с помощью третьего (называемого припоем), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых металлов.

Пайка твердыми припоями

Низкотемпературная и высокотемпературная пайки представляют собой явления одной сущности. Их технология, используемые материалы и оборудование, характеристики получаемого соединения существенно различаются. Основанием для разделения этих способов принято считать пограничную температуру плавления припоев 450°C.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

Что отличает высокотемпературную пайку от низкотемпературной, кроме температуры плавления припоев? Прежде всего, значительно более высокая прочность паяного соединения, обусловленная большей прочностью твердых припоев в сравнении с мягкими.

Спаянная рама велосипеда

Важным отличием высокотемпературной пайки от низкотемпературной является повышенная термоустойчивость соединения. Поскольку температура плавления твердых припоев значительно выше температуры плавления мягких, соединение, выполненное высокотемпературной пайкой, способно работать при более высоких температурах, сохраняя все свои свойства. Во многих случаях при выборе способа пайки, эта особенность является определяющей.
Но есть и то, в чем пайка твердыми припоями уступает пайке мягкими припоями. Относительно высокая температура может вызывать структурные изменения в некоторых металлах. Такое, в частности, наблюдается в чугуне, в котором при пайке могут возникать закалочные структуры, приводящие к повышенной хрупкости металла в зоне шва.
Высокая температура плавления твердых припоев предъявляет свои требования к источникам нагрева. Они должны обеспечивать расплавление припоев, температура плавления которых достигает иногда 1000°C. Это исключает использование при высокотемпературной пайке удобных паяльников, являющихся основным инструментом при пайке мягкими припоями.
Резюмируя вышесказанное, можно подвести итог сравнения высокотемпературной и низкотемпературной паек.

К достоинствам первой относится высокая прочность и термоустойчивость соединения, к недостаткам — сложность технологического процесса, обусловленная необходимостью прогрева паяемых деталей до относительно высоких температур.

Применение пайки твердыми припоями

Область применения пайки твердыми припоями определяется ее промежуточным положением между низкотемпературной пайкой и сваркой. Везде, где требуется получить более прочное соединение, чем это можно сделать с использованием мягких припоев, способное к тому же работать в условиях высоких температур, и в то же время сохранить структуру соединяемых металлов, не допустить их разупрочнения и деформации (как это имеет место при сварке), применяют высокотемпературную пайку
Пайка твердыми припоями является основным способом при изготовлении металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами. Припаивание последних обеспечивает достаточную прочность соединения и не оказывает отрицательного воздействия на твердость и геометрию режущих пластин.

• Изготовление всевозможных сосудов из цветных металлов и нержавеющих сталей, соединение стальных и медных трубопроводов, работающих под высоким давлением или повышенной температуре в различных системах — холодильных, теплообменных и пр. — также не может обойтись без пайки твердыми припоями.
• Широко используется высокотемпературная пайка при ремонте автомобилей — радиаторов, трубопроводных систем двигателя и трансмиссии, кузовов, различных деталей — везде, где нельзя или нежелательно применять сварку.
• Целесообразно использование высокотемпературной пайки для соединения между собой тонкостенных деталей, работающих при значительных нагрузках и упругих деформациях.
• Для ремонта медных и латунных бытовых изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким температурам, высокотемпературная пайка является способом ремонта не имеющим альтернативы.Таких, например, как старинный самовар, растапливаемый дровами. В этом случае мягкие припои не могут применяться из-за неспособности выдерживать высокую температуру нагрева.

Источники нагрева при высокотемпературной пайке

В качестве источников нагрева при высокотемпературной пайке может использоваться любое оборудование, которое позволяет нагревать паяемые детали несколько выше температуры плавления используемых припоев. Эта температура может колебаться в пределах 450-1200°C. При использовании тугоплавких материалов, таких как латунь или технически чистая медь, требуется нагрев, превышающий 1000°C, при использовании среднеплавких припоев требуется температура нагрева в 700-800°C.
Основными источниками нагрева при высокотемпературной пайке являются газовые горелки различных типов, индукторы и печи. Применяется также нагрев электросопротивлением. В быту чаще всего твердыми припоями паяют с помощью горелок.

Припои

Основная заслуга в образовании прочных и термоустойчивых соединений при высокотемпературной пайке принадлежит меди. Она не только входит практически во все твердые припои, но в большинстве из них выполняет главную роль, являясь основой припоев.
Иногда используют в качестве припоя и технически чистую медь. Однако гораздо чаще используют пайку медными припоями, представляющими собой соединения меди с другими металлами — цинком, серебром, кремнием, оловом и пр. Каждый из этих элементов вносит свою лепту в технологические свойства припоев. Почти все они снижают температуру плавления (у чистой меди она составляет 1083°C).
При высокотемпературной пайке используются медно-цинковые, медно-фосфорные, серебряные припои и латуни.

Твердый припой покрытый флюсом

Медно-цинковые припои

Существует большое количество медно-цинковых припоев (ПМЦ-35, ПМЦ-39, ПМЦ-50, ПМЦ-54, ПМЦ-57 и пр.). Цифры указывают процентное содержание меди. Их используют для пайки бронзы, меди, стали. Недостатком чисто медно-цинковых материалов является плохая работа в условиях ударных, вибрационных и изгибающих нагрузок. Чтобы убрать или снизить этот недостаток используют легирование их другими металлами (например, латуни можно рассматривать как легированные медно-цинковые припои). Легированные медно-цинковые припои используются, в частности, при пайке твердосплавных резцов.

Медно-фосфорные припои

Медно-фосфорные припои (ПМФ-7, ПМФ-9, ПМФОЦр-6-4-0,03) представляют собой сплав меди с фосфором. Следующая за буквами цифра указывает на процентное содержание фосфора. Припой ПМФОЦр-6-4-0.03, кроме меди и фосфора, содержит олово и цирконий.
Медно-фосфорные припои относятся к среднеплавким (700-850°C), обладают высокой текучестью и хорошей коррозионной устойчивостью к агрессивным средам. Используются для пайки меди и ее сплавов (бронзы, латуни, мельхиора). Можно их использовать и в качестве заменителя серебряных припоев при ремонте ювелирных изделий.
Пайка сталей и чугуна медными припоями, содержащими фосфор, не применяется из-за повышенной хрупкости соединения и его неспособности переносить ударные, вибрационные и изгибающие нагрузки. Это вызвано образованием по границе шва пленки фосфитов.
Отличительную особенность медно-фосфорных припоев является то, что они являются самофлюсующимися. При пайке ими медных изделий, применение флюса не обязательно.

Латуни

Широкое распространение в качестве припоев получили латуни, которые являются сплавом меди с цинком. Латуни Л62 и ЛОК-62-06-04 дают прочные паяные соединения. ЛОК-62-06-04 отличается от Л62 наличием олова и кремния, обеспечивающих более высокие технологические свойства припоя. Олово увеличивает жидкотекучесть и снижает температуру плавления, а соединения кремния предохраняют цинк от окисления и испарения. Латуни применяются при пайке меди, стали, чугуна.

Серебряные припои

Серебро является отличным материалом для пайки. Серебряным припоям, которые представляют собой в основном сплав серебра с медью и цинком, принадлежит первое место по растеканию, смачиваемости, прочности и антикоррозионности. Не будь они такими дорогими, можно было бы отказаться от всех остальных припоев, используя только серебряные. Благо они обладают универсальностью и способны паять практически любой металл.
Припои на основе серебра обозначаются буквами ПСр (ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70). Марки ПСр-15 и ПСр-25 используются для пайки не очень ответственных деталей. Если требуется получить особо качественное соединение, используют припой ПСр-45, имеющий 45% серебра, 30% меди и 25% цинка. ПСр-45 обладает отличными качествами — вязкостью, ковкостью, жидкотекучестью, устойчивостью против коррозии, способностью выдерживать вибрацию и удары. Припой ПСр-65 не уступает ПСр-45, но слишком дорог.
Серебряными припоями можно паять практически любой металл — медь и ее сплавы, серебро, стали и пр. Однако в силу их дороговизны пайку серебряными припоями применяют только там, где это экономически целесообразно, в частности, для соединения нержавеющих сталей, относящихся к разряду труднопаяемых и требующих припоев, обладающих хорошей смачиваемостью и позволяющих избежать коррозии, которая может возникнуть в спае.

Флюсы

Основным компонентом флюсов для пайки твердыми припоями являются борные соединения — бура (Na2B4O7), борная кислота (H3BO3), борный ангидрид (B2O3). Для усиления активности борных флюсов, например при пайке нержавеющих и жаростойких сталей, в них добавляются соединения фтора — фтористый кальций, фтористый калий. Применяются специальные флюсы, регламентированные ГОСТ 23178-78 — под марками ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х. В первые два входят борная кислота, бура и фтористый кальций. Они используются для пайки нержавеющих и конструкционных сталей и жаропрочных сплавов. Флюс ПВ209 состоит из фтористого калия, борного ангидрида, калия тетрафторбората. Флюсы ПВ209Х, ПВ284Х состоят из борной кислоты, гидроксида калия, плавиковой кислоты. Флюсы ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х можно использовать для пайки меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей.
Пайка меди и ее сплавов может производиться с помощью чистой буры, которая является универсальным флюсом для высокотемпературной пайки.

Бура

Используются различные формы выпуска флюсов — жидкости, порошок, кусочки (кристаллы буры, например). Чтобы облегчить их дозирование (избыток флюса так же нежелателен, как и недостаток), используют объединение их с припоем. Делается это разными способами — добавлением в виде порошка в сыпучие формы припоев, обмазкой прутков припоя или помещением внутрь трубочки из припоя, совместным прессованием таблетированных форм.

Технология высокотемпературной пайки

В приведенном примере в качестве паяемых деталей выбраны части гаечного ключа. В качестве припоя — материал, представляющий собой пруток, покрытый флюсом. Необходим также высокоактивный флюс, подходящий для нержавеющих сталей. Инструментом нагрева является газовая горелка.
Пайка выполняется в такой последовательности

При пайке твердыми припоями в качестве флюса используется

. Флюсы, материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов.

. В к ачестве флюсов для пайки твердыми припоями чаще всего применяются смеси на основе буры и борной кислоты с различными добавками. Каждый из этих компонентов может применяться отдельно. Борная кислота более активный флюс, но имеет более высокую температуру плвления. Бура применяется преимущественно прокаленной, т.к. обычная бура — Na2B4O7 x 10H2O , при нагревании сильно вспучиваетя, есть даже термин «ювелирная бура», который относится к соли Na2B4O7 x 5H2O . Применяются смеси буры и борной к-ты в соотношении 1:1 или 2:1, соответственно. Для увеличения активности борного флюса в него добавляют хлориды, фториды, кабонаты и кислые фосфаты щелочных и щелочноземельных металлов. Для пайки чугуна, в состав флюса вводят в качестве окислителя селитру, бертолетову соль, перманганат калия, двуокись марганца, что бы удалить со спаиваемой поверхности углеродную пленку. Ниже приведены рецепты различных флюсов.

Таблица 7.24, 7.35, 7.36, 7.31, 7.30 — [22, стр. 184, 190, 190, 187-188]

Пайка, флюсы для пайки

Пайка — процесс соединения металлов или неметаллических материалов посредством расплавленного присадочного металла, называемого припоем и имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла (или неметаллического материала). Процесс пайки применяется либо для получения отдельных деталей, либо для сборки узлов или окончательной сборки приборов. В процессе пайки происходят взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла, чем и обеспечиваются прочность, герметичность, электропроводность и теплопроводность паяного соединения. При пайке не происходит расплавления металла спаиваемых деталей, благодаря чему резко снижается степень коробления и окисления металла.

Для получения качественного соединения температура нагрева спаиваемых деталей в зоне шва должна быть на 50-100° С выше температуры плавления припоя. Спаиваемые детали нагревают в печах, в пламени газовой горелки, токами высокой частоты, паяльниками. Прочное соединение припоя (сплавление припоя) с основным металлом можно образовать лишь в том случае, если поверхности спаиваемых деталей свободны от окислов и загрязнений. Для запиты поверхностей спаиваемых деталей от интенсивного окисления в результате нагрева место пайки покрывают флюсом, который образует жидкую и газообразную преграды между поверхностями спаиваемых деталей и окружающим воздухом.

Процесс пайки заключается в следующем: при нагревании припой расплавляется и, соприкасаясь с нагретым, но свободным от окисной пленки основным металлом, смачивает его, и растекается по его поверхности. Способность припоя заполнять швы зависит от степени смачивания припоем основного металла, его капиллярных свойств и шероховатости поверхности спаиваемых деталей.

Припои для пайки

К припоям предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность припоев в условиях нормальных, высоких и низких температур, хорошие электропроводность и теплопроводность, герметичность, стойкость против коррозии, жидкотекучесть при температуре пайки, хорошее смачивание основного металла, определенные для данного припоя температура плавления и величина температурного интервала кристаллизации. В зависимости от температуры плавления и прочности применяемых припоев различают пайку мягкими припоями (мягкую) и пайку твердыми припоями (твердую).

Пайка мягкими припоями

При пайке мягкими припоями используют припои с температурами плавления ниже 400˚ С, обеспечивающие получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм 2 .

Применяют следующие мягкие припои: оловянно-свинцовые, малооловянистые, легкоплавкие и специальные.

Припои оловянно-свинцовые (ПОС), имеющие температуру плавления = 183 ÷ 265˚С, представляют собой сплавы олова и свинца с добавкой 1,5-2,5% сурьмы и обозначаются (ГОСТ 1499-54) ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50, ПОС-61, ПОС-90 (цифра показывает процент содержания олова).

Малооловянистые и безоловянистые мягкие припои: свинцовые (t_пл = 327° С), свинцово-серебряные (2,5% серебра, t_пл = 304° С) и др.

Легкоплавкие припои (t_пл = 60,5 ÷ 145° С) — сплавы олова, свинца, висмута и кадмия. Их применяют в случаях, когда требуется понижение температуры пайки из-за опасности перегрева деталей, а также для «ступенчатых» (вторых) паек. Механическая прочность припоев незначительна, причем висмутовые припои обладают большой хрупкостью.

Специальные припои используют для пайки материалов, не поддающихся качественной пайке стандартными припоями, причем чаще всего их используют Для пайки алюминия. Для пайки алюминия и его сплавов применяют специальные припои на оловянной основе, которые содержат цинк, кадмий и иногда алюминий, а также чистое олово (содержание олова 99,92%), причем лучшими являются оловянно-цинковые, оловянно-кадмиевые и кадмиево-цинковые сплавы (t_пл = 197 ÷ 310° С), так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминии. Мягкие припои поставляются в виде чушек, прутков, проволоки, ленты, а также трубок из оловянно-свинцового сплава, заполненных канифолевым флюсом. Применение трубчатых припоев значительно упрощает процесс паяльных работ и способствует его механизации. При пайке мягкими припоями флюсы, как правило, необходимы.

Пайка твердыми припоями

При пайке твердыми припоями применяют припои с температурами плавления выше 400° С: медные (t_пл= 1083° С), медно-цинковые (t_пл, = 845 ÷ 900° С), меднофосфористые (t_пл = 700 ÷ 830° С), серебряные (t_пл = 635 ÷ 870° С) и др.

Твердые припои подразделяются на тугоплавкие с температурой плавления выше 875° С и легкоплавкие с температурой плавления ниже 875° С.

Чистая электролитическая медь (марки М1 и М2) применяется в основном при пайке сталей в печах с защитной средой.

Медноцинковые припои мало распространены вследствие низких механических свойств. В качестве медноцинковых припоев используются также латуни марок Л62 и Л68.

Меднофосфористые припои применяются как заменители серебряных припоев и мягких припоев. Их можно использовать только для пайки медных и латунных деталей, не работающих на изгиб, вибрацию и удар. Пайка меди меднофосфористыми припоями осуществляется без флюса; при пайке сплавов на основе меди флюс необходим.

Меднофосфористые припои нельзя применять для пайки черных металлов, так как они плохо смачивают эти металлы и в пограничных диффузионных слоях образуются хрупкие фосфиды железа.

Наиболее высокое качество получается при твердой пайке с серебряными припоями, которые можно применять для пайки черных и цветных металлов при условии, если температура плавления припоя ниже температуры плавления паяемого металла. При твердой пайке алюминия и его сплавов применяют припои на основе алюминия (t_пл = 525 ÷ 580° С).

Флюсы применяемые для пайки

1. Флюсы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
2. Температура плавления флюса и его удельный вес должны быть ниже температуры плавления и удельного веса припоя.
3. Флюс должен полностью расплавляться и иметь хорошую жидкотекучесть при температуре пайки, но в то же время не должен быть слишком текучим, чтобы не «уходить» от места пайки.
4. Флюс должен своевременно и полностью растворять окислы основного металла, причем флюс должен действовать при температуре на несколько градусов ниже температуры плавления припоя.
5. Флюс не должен образовывать соединений с основным металлом и припоем, а также поглощаться ими.
6. Флюс должен равномерным слоем покрывать поверхность основного металла у места пайки, предохраняя его от окисления в продолжение всего процесса пайки. Однако для того, чтобы припой мог сплошным слоем покрывать поверхность основного металла, необходимо, чтобы адгезия флюса к основному металлу (т. е. силы сцепления между флюсом и основным металлом) была слабее, чем адгезия припоя (т. е. силы сцепления между припоем и основным металлом).
7. Флюс не должен испаряться и выгорать при температуре пайки, а продукты его разложения и окислы должны вытесняться припоем, легко удаляться после пайки и не вызывать коррозии.

Для пайки мягкими припоями применяют кислотные или активные, антикоррозийные, бескислотные, активизированные флюсы. Кислотные или активные флюсы — на основе хлористых соединений — интенсивно растворяют окисные пленки на поверхности основного металла и тем самым обеспечивают хорошую адгезию и, следовательно, высокую механическую прочность соединения.

Остаток флюса после пайки вызывает интенсивную коррозию соединения и основного металла, а потому после пайки место пайки нужно тщательно промывать. Для пайки проводников при монтаже электрорадиоприборов применять кислотные флюсы категорически запрещается.

Кислотные флюсы

К кислотным флюсам относятся хлористый цинк (обычно в виде 30%-ного водного раствора с добавкой 0,6-0,7% свободной соляной кислоты; составляет около 263˚ С), флюс-паста (хлористый цинк или хлористый аммоний с соответствующим наполнителем: ланолин, вазелин, глицерин и т. п.; t_пл = 263° С), флюс «Прима I» (раствор хлористого цинк-аммония в смеси воды и этилового спирта с добавкой глицерина, t_пл = 170˚ С).

Антикоррозийные флюсы

Антикоррозийными флюсами являются флюсы на основе фосфорной кислоты с добавлением различных органических соединений и растворителей, а также флюсы на основе органических кислот. Флюсы этой группы не вызывают коррозии черных металлов и поэтому после пайки не нужно удалять остатки флюса.

Флюс ВТС

Флюс ВТС (смесь технического вазелина с салициловой кислотой, триэтаноламином и этиловым спиртом) применяется для пайки меди, латуни, бронзы, константана, серебра, платины и сплавов платиновой группы. Этот флюс особенно удобен для пайки электромонтажных соединений, так как он обеспечивает’ чистоту и надежность пайки и не вызывает коррозии, даже если остается в местах пайки.

Бескислотные флюсы

Пайка соединений при монтаже электрорадиоприборов производится, как правило, бескислотными флюсами на основе канифоли.

Сосновая канифоль представляет собой в основном смесь смоляных кислот. При хранении на воздухе канифоль поглощает кислород, причем поглощение тем больше, чем выше температура. Измельченная канифоль в смеси с воздухом способна взрываться. Температура плавления (размягчения) канифоли колеблется в пределах от 52˚ до 83° С; при 125˚ С канифоль переходит в жидкое состояние. Основное достоинство канифоли состоит в том, что в расплавленном состоянии (при температуре 150° С) она способна растворять окислы, а после затвердевания на паяном соединении остаток флюса не вызывает коррозии. Остаток канифоли не гигроскопичен и является хорошим изолятором, что также относится к числу достоинств канифоли как флюса для пайки монтажных соединений. Являясь поверхностно-активным веществом, канифоль существенно улучшает растекание припоя.

Канифоль относится к флюсам химически мало активным и может применяться при условии, если детали тщательно подготовлены к пайке, т. е. зачищены или залужены.

В качестве флюсов для пайки монтажных соединений применяют натуральную канифоль (ГОСТ 797-64), а также растворы , канифоли в спирте (флюс КЭ и глицерино-канифолевый).

Активированные флюсы

Активированные флюсы на основе канифоли применяют для пайки металлов и сплавов, плохо поддающихся пайке с канифолевым флюсом; они также ускоряют процесс пайки меди и медных сплавов.

В качестве активизаторов в канифоль вводят в небольших количествах солянокислый анилин, фосфорнокислый анилин, фе-нолевый ангидрид, солянокислый диэтиламин, салициловую кислоту и т. д.

Лучшим для пайки монтажных соединений из флюсов этой группы является флюс с анилином.

Для пайки твердыми припоями применяются в основном кислотные флюсы, остатки которых необходимо удалять после пайки. В зависимости от температуры плавления они подразделяются: на флюсы с температурой плавления выше 750° С, применяющиеся для пайки тугоплавкими припоями, и флюсы с температурой плавления ниже 750˚ С, применяющиеся для пайки сравнительно легкоплавкими серебряными припоями. В качестве тугоплавких флюсов наибольшее- распространение получили бура и борная кислота. Активной группой этих флюсов является борный ангидрид В₂О₃, который, вступая в реакцию с окислами металлов, образует бораты.

Буру применяют в виде безводной соли Na2В₄O₇ и в вид( кристаллической соли Na2В₄O₇ • 10Н₂О.

Кристаллическая десятиводная бура начинает плавиться при 75˚ С; по мере повышения температуры нагрева бура теряет воду, сильно при этом вспучиваясь и разбрызгиваясь, и постепенно переходит в безводную соль Na2В₄O₇ (плавленая или жженая бура); плавящуюся при температуре 783° С. Во избежание кипения бурь при пайке ее обычно применяют в прокаленном виде. Кристаллизационную воду удаляют путем нагрева буры до 400 — 450° С. Активное действие буры начинается с температуры 800° С, при более низких температурах бура плохо растекается. Бура в расплавленном состоянии может быть нагрета до высоких температур без заметного испарения, она весьма жидкотекучая и энергично растворяет окислы многих металлов, в особенности меди.

Борная кислота является менее активным флюсом, чем бура. Температура активного действия борной кислоты выше, чем буры, и составляет 900° С. Одну борную кислоту редко применяют в качестве флюса. Смеси буры и борной кислоты являются основой большинства флюсов.

Для повышения активности смеси буры и борной кислоты при пайке нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов в состав флюсов вводят фтористый кальций и другие добавки.

В качестве легкоплавких флюсов для пайки серебряными и медно-фосфористыми припоями в основном применяют смеси голоидных солей щелочных металлов с борнокислыми солями. Галоидные соли флюсуют окислы главным образом физическим растворением, борнокислые соли оказывают химическое действие.

Флюсы применяют в виде пасты, порошка и в жидком виде.

Иногда флюсующее действие производит сам припой с соответствующими добавками раскислителей (например, меднофосфористые припои).

Подготовка деталей к пайке, лужение

Перед пайкой поверхности деталей очищают от пыли, жира, краски, ржавчины, окалины и окисной пленки. В процессе зачистки получают шероховатую поверхность с целью увеличения смачивания основного металла.

Зачистку производят напильником, наждачной шкуркой, металлическими щетками (крацевание) и др.

Обезжиривание деталей перед пайкой производят в бензине или четыреххлористом углероде или подвергают травлению с последующей промывкой в воде и просушиванием в сушильном шкафу во избежание коррозии. Очищенные детали следует хранить в условиях, исключающих попадание на них жира и грязи и возникновение коррозии.

В большинстве случаев детали перед пайкой лудят, что облегчает последующую пайку.

Схема процесса лужения показана на рис. 1. Место пайки покрывают флюсом, затем при помощи паяльника наносится расплавленный припой. Температура деталей в зоне пайки поддерживается паяльником и должна быть на 50-100° С выше температуры плавления припоя. Если одна из поверхностей будет нагрета выше температуры плавления припоя, а вторая ниже, происходит нарушение процесса пайки, нагретую поверхность припой смачивает, а на второй он застывает и не затекает в зазоры.

Рис. 1 Схема лужения паяльником
1 — паяльник, 2 — припой, 3 — газообразный флюс, 4 — растворенный окисел, 5 — поверхностный слой окисла, 6 — флюс, 7 — зона сплавления припоя с основным металлом, 8 — основной металл

Рис. 2 Схема лужения вибрационным паяльником

Лужение производят также в ванночке с расплавленным припоем, при этом детали сначала погружают в сосуд с флюсом, а затем в расплавленный припой.

При пайке алюминия с помощью ультразвука лужение поверхностей производится или паяльниками, вибрирующими с ультразвуковой частотой, или в специальных ультразвуковых ванночках с расплавленным припоем.

Схема процесса лужения вибрационным паяльником показана на рис. 2. Для возбуждения продольных колебаний рабочего стержня У паяльника применяют магнитострикционные вибраторы , представляющие собой магнитопровод 9 с обмоткой возбуждения 10, питаемой переменным током от лампового генератора 11 при частоте от 20 до 25 кгц и создающей переменное электромагнитное поле.

Магнитопровод 9, соединенный с рабочим стержнем ультразвукового паяльника У, создает интенсивные колебания, способные вызвать кавитацию (нарушение сплошности) расплавленного припоя в зоне пайки. Нагрев рабочего стержня 1 паяльника осуществляется нагревательной обмоткой 5, питаемой переменным током от понижающего трансформатора 12. Применяются ультразвуковые паяльники и без нагревательного элемента. В этом случае нагрев детали, подлежащей лужению, до 260-300˚ С осуществляется от постороннего источника тепла — газовой горелки или электроплитки.

Лужение основного металла при помощи ультразвукового паяльника происходит в непосредственной близости от колеблющегося конца рабочего стержня 1 паяльника, который излучает знакопеременные волновые давления, вызывающие растяжение и сжатие частиц жидкого припоя 2. В местах наибольшей интенсивности облучения растяжения влекут за собой кавитацию жидкого припоя и между его частицами появляются разрывы, которые мгновенно заполняются воздухом или газом, имеющимися в припое, образуя мельчайшие (размером в несколько микрометров) пузырьки 3. За растяжением наступает сжатие частиц расплавленного припоя, и пузырьки немедленно после образования сжимаются, а затем захлопываются. Сжатие пузырьков вызывает повышение в них давления до сотен атмосфер, а их захлопывание сопровождается весьма большими ударными импульсами на окружающий их жидкий припой, а также на поверхность алюминиевых деталей, вызывая разрушение окисной пленки 4. Раздробленные частицы окисной пленки, обладающие меньшим удельным весом, всплывают на поверхность припоя, который беспрепятственно облуживает очищенную поверхность основного металла.

Таким образом, под действием кавитации происходит эрозия (разрушение) окисной пленки 4 под слоем расплавленного припоя 2, сплавление припоя с обнаженным основным металлом 5 и образование слоя 6 сплава припоя с основным металлом (полуды). На поверхности затвердевшего слоя припоя остается слой 7 шлака, который представляет собой частицы диспергированной (тонко измельченной) окиси алюминия. Постепенно перемещая паяльник, покрывают припоем всю поверхность соединения.

Рабочий стержень 1 паяльника, подвергающийся во время пайки воздействию эрозии, изготовляется из серебряно-никелевого сплава, обладающего высокой кавитационной стойкостью.

Форму или размеры конца рабочего стержня паяльника для выполнения конкретной операции изменяют путем замены рабочей части стержня специальным приспособлением, которое должно иметь строго определенные размеры для соблюдения резонансных характеристик системы.

Ультразвуковой метод лужения обеспечивает высокую производительность, повышает механическую прочность и коррози-ционную стойкость соединений.

Способы пайки

Пайку мягкими припоями можно применять, почти для всех металлов, в разнообразных сочетаниях, включая такие легкоплавкие металлы, как олово, свинец, цинк и их сплавы.

Нагрев при пайке мягкими припоями производят паяльниками, газовыми горелками, электрическим током, плавлением припоя в ваннах и т, д, В большинстве случаев для пайки мягкими припоями применяют паяльники из красной меди.

Размеры паяльника должны соответствовать размерам детали, чтобы паяльник, не охлаждаясь значительно, мог нагреть кромки детали до необходимой температуры.

При монтаже электрорадиоприборов, как правило, применяют электрические паяльники непрерывного действия.

Высокопроизводительным способом пайки мягкими припоями является последовательное погружение деталей в раствор флюса, а затем в ванну с большим количеством расплавленного припоя, который применяется в данном случае не только как заполнитель зазоров, но и как источник тепла, быстро и одновременно нагревающий все соединяемые детали. Таким способом за одно погружение деталей в течение 1-2 мин можно спаять между собой сотни, а иногда и тысячи деталей. Прочность мягких припоев незначительна, поэтому рабочие соединения, подвергающейся большой нагрузке, рекомендуется до пайки прочно скреплять точечной сваркой, заклепками, развальцовкой, шпильками и т. д., используя припой как средство уплотнения шва для герметичности.

В зависимости от характера нагрева изделия при пайке твердыми припоями различают газовую пайку, пайку погружением в металлические ванны, пайку с погружением в соляные ванны, дуговую пайку, индукционную пайку и контактную пайку.

Газовая пайка

При газовой пайке нагрев осуществляется пламенем газовой горелки. В качестве горючего газа используют смеси различных газообразных или жидких углеводородов (ацетилен, метан, пары керосина и т. д.) и водород, которые при сгорании в смеси с кислородом дают высокотемпературное пламя. При пайке крупных деталей горючие газы и жидкости применяют в в смеси с кислородом, при пайке мелких деталей в смеси с воздухом.

Пайку можно выполнять как горелками специального типа, дающими широкий факел, так и нормальными, сварочными.

При газовой пайке применяют как газообразные флюсы на основе метилбората, так и твердые флюсы — различные соли и их смеси, которые обычно используют в виде водных растворов.

Пайка погружением в металлические ванны

Расплавленный припой в ванне покрывают слоем флюса. Подготовленная к пайке деталь погружается в расплавленный припой (металлическую ванну), который также является источником тепла. Для металлических ванн обычно используют медно-цинковые и серебряные припои.

Пайка погружением в соляные ванны

Состав ванны выбирают в зависимости от температуры пайки, которая должна соответствовать рекомендуемой температуре ванны при работе на смеси определенного состава. Ванна состоит их хлористых солей натрия, калия, бария и др.

Этот метод не требует применения флюсов и защитной атмосферы, так как состав ванны подбирают таким, что он вполне обеспечивает растворение окислов, очищает паяемые поверхности и защищает их от окисления при нагреве, т. е. является флюсом.

Детали подготавливают к пайке, на шов в нужных местах укладывают припой, после чего опускают в ванну с расплавленными солями, являющимися флюсом и источником тепла, где припой расплавляется и заполняет шов.

Для обеспечения хорошего заполнения припоем швов между соединяемыми деталями в соляные ванны добавляют 4-5% буры, а также производят раскисление ванны ферросилицием или ферромарганцем, которые вводят в ванну в количестве 1 % от веса соли. Для соляных ванн используют медные, медноцинковые, серебряные и другие припои, а для деталей из алюминия — припои из силумина.

Дуговая пайка

При дуговой пайке нагрев осуществляется дугой прямого действия, горящей между деталями и электродом или дугой косвенного действия, горящей между двумя угольными электродами.

При использовании дуги прямого действия обычно применяют угольный электрод (угольная дуга), реже — металлический электрод (металлическая дуга), которым служит сам стержень припоя. Угольную дугу направляют на конец стержня припоя, касающегося основного металла так, чтобы не расплавлять кромок детали. Металлическую дугу применяют при токах, достаточных для расплавления припоя и очень незначительно оплавляющих кромки основного металла. Для пайки дугой прямого действия пригодны тугоплавкие припои, не содержащие цинка. При помощи угольной дуги косвенного действия можно выполнять процесс пайки твердыми припоями всех типов. Для нагрева этим способом применяют специальную угольную горелку. Ток к электродам подается от машины для дуговой сварки. Дуговые горелки менее удобны для пайки, чем газовые, поэтому их применяют обычно при небольшом объеме работ по пайке.

Индукционная пайка (пайка токами высокой частоты)

При индукционной пайке детали нагреваются индуктируемыми в них вихревыми токами. Индукторы (рис. 3) изготовляются из медных трубок, преимущественно прямоугольного или квадратного сечения в зависимости от конфигурации деталей, подлежащих пайке.

Рис. 3. Петлевые индукторы для нагрева наружной (а) и внутренней (б) поверхности

При индукционной пайке быстрый нагрев детали до температуры пайки обеспечивается использованием энергии высокой концентрации. Для предохранения индуктора от перегрева и расплавления применяют водяное охлаждение.

Для защиты поверхности деталей от окисления и окалины применяют твердые флюсы. Для этой же цели индукционную пайку проводят в вакууме или в восстановительной, или нейтральной средах.

Индукционную пайку можно производить твердыми припоями почти всех типов, но медь и медноцинковые припои для пайки деталей из меди и ее сплавов не рекомендуются. Для флюсования применяют буру, ее смесь с борным ангидридом и т. д.

В качестве источников питания при высокочастотной пайке применяют ламповые генераторы, а также установки с машинными генераторами повышенной частоты.

Контактная пайка (пайка сопротивлением)

При этом способе пайки электрический ток низкого напряжения (от 4 до 12 В), но сравнительно большой силы (2000-3000 А) пропускают через электроды и за короткое время нагревают их до высокой температуры; детали нагреваются как за счет теплопроводности от нагретых электродов, так и за счет тепла, выделяемого током при его прохождении в самих деталях. Схемы установок для пайки с электроконтактным нагревом показаны на рис. 4.

Рис. 4. Схемы установок для пайки с электроконтактным нагревом

При косвенном нагреве (рис. 4, а) электрический ток течет по электроду 1 и нагревает его, а детали 2 и 3 нагреваются от электрода за счет теплопроводности.

При прямом нагреве (рис. 4, б) детали 2 и 3 непосредственно включены в электрическую цепь и по ним протекает ток. Они нагреваются за счет тепла, выделяемого проходящим по ним электрическим током, и за счет теплопроводности от электрода 1. Расход электроэнергии при прямом нагреве, примерно, в два раза меньше, чем при косвенном нагреве.

При прохождении электрического тока паяемое соединение нагревается до температуры плавления припоя, и расплавленный припой заполняет шов.

Контактную пайку производят или на специальных установках, обеспечивающих питание током большой силы и малого напряжения, или на обычных машинах для контактной сварки.

Во всех установках ток подводится к паяемым деталям через электроды, которые изготовляют из меди, графита (например, электрографита марки ЭГ2) и сплавов (ЭИ437; ХЗО; Х18Н25С; Х12М). При контактной пайке применяют твердые припои: медь, латуни, серебряные припои и т. д. В ряде случаев необходимо применять флюс (в основном буру или ее водный раствор).

Пайка в печах

Для пайки используются электрические печи и реже — пламенные печи. Нагрев деталей под пайку производят в обычной, восстановительной или обладающей защитными свойствами средах. Пайку твердыми припоями в печах с обычной средой (атмосферой) производят с применением флюсов. При пайке в печах с контролируемой средой подлежащие пайке детали (из чугуна, меди или медных сплавов) соединяют с возможно малым зазором, затем на шов накладывают твердый припой в виде проволоки, кусочков или специально штампованных фасонных колец. Собранные таким образом паяемые узлы помещают в печь, разогретую до температуры, несколько превышающей температуру плавления припоя; в камеру печи из специальной установки подают защитную (контролируемую) атмосферу (восстановительную или обладающую защитными свойствами).

Пайку в печах иногда заменяют пайкой в специальных герметических контейнерах, продуваемых восстановительным газом и устанавливаемых в печь после загрузки в них деталей. Пайка в восстановительной среде обеспечивает соединения высокой прочности, предохраняет соединяемые детали от окисления и обезуглероживания и обеспечивает высокую производительность, так как допускает групповую обработку деталей. При пайке в восстановительной среде деталей из конструкционных сталей применять флюсы не следует, что значительно упрощает технологию. В качестве восстановительной среды применяют диссоциированный аммиак-азото-водородную смесь (2NН₃↔N₂ + 3Н₂).

Для предохранения деталей от обезуглероживания иногда применяют среду на основе окиси углерода. В качестве восстановительных и слабовосстановительных сред применяют еще генераторный древесный угольный газ и продукты сгорания природного газа после удаления СО₂ и Н₂О. К защитным средам относятся нейтральные газы (аргон, гелий). Газовую восстановительную и защитную среды применяют для пайки сталей, чугуна, меди и ее сплавов с оловом и никелем, а также для пайки никеля и его сплавов.

В качестве припоев при пайке в печах служат электролитическая медь М1, М2, латунь Л62 (пайка черных металлов), легкоплавкие серебряные и медные припои (пайка меди и ее сплавов, нержавеющей стали, чугуна), специальные алюминиевые припои (пайка алюминия и его сплавов) и др.

Ступенчатая пайка

Ступенчатой пайкой называют процесс, применяемый для соединения нескольких деталей в один узел припоями с различной температурой плавления. При этом способе сначала паяют часть узла припоя с более высокой температурой плавления, а затем производят пайку припоем с более низкой температурой плавления. Можно применять также ступенчатую пайку с тремя последовательными процессами.

Пайка соединений металлов с неметаллическими материалами

Пайкой можно получить соединения металлов со стеклом, кварцем, фарфором, керамикой, графитом, полупроводниками и другими неметаллическими материалами.

Ввиду различия в физико-химических свойствах металлов и неметаллических материалов природа связи в паяных швах будет иной, чем в соединениях между металлами. При пайке металлов основным условием образования прочного паяного соединения является удаление с поверхности соединяемых металлов и припоя слоя окислов. При пайке же металлов с неметаллическими материалами, такими, как стекло, кварц и др., состоящими из окислов, образование паяного соединения будет происходить между металлом и окислами элементов. При пайке металлов с графитом и полупроводниками соединение создается между еще более различными по природе материалами. Ввиду резкого различия коэффициентов термического расширения и других свойств металлов и неметаллических материалов технологические процессы пайки последних разработаны в меньшей степени, чем для металлов.

Соединение металлов с неметаллами с применением металлических связок производят серебряными припоями, содержащими значительное количество титана и циркония (25-50%), которые обладают способностью одновременно смачивать поверхность металлов и неметаллических материалов. Основные трудности при пайке кварца с металлами вызываются большим различием коэффициентов линейного расширения соединяемых пар. Соединение металлов с неметаллическими материалами в результате совместного смачивания их расплавленным припоем образуется также при пайке металлов с графитом. И в этом случае применяют припои, содержащие титан и цирконий, которые являются сильными карбидообразователямй и хорошо смачивают графит. Однако эти припои имеют низкую коррозийную стойкость в расплавах солей, в которых могут работать паяные соединения металла с графитом. Перспективным является припой, состоящий из 35% Аu, 35% Ni и 30% Мо, который пригоден для пайки молибдена с графитом и графита с графитом и дает соединения, устойчивые в среде расплавленных солей.

Соединение металлов с неметаллами осуществляется также путем применения переходных слоев из стекла, глазури и эмали. В спаях металла со стеклом, получаемых с применением легкоплавких промежуточных стекол, опасность образования трещин уменьшается, так как напряжения в контакте металл-стекло оказываются значительно ниже, чем в спаях без переходного стекла. Этот способ позволяет производить предварительное покрытие металла стеклом при строго определенных режимах, а последующее соединение элементов изделия сводится к простому сплавлению стекла со стеклом. Применение предварительного покрытия металла более легкоплавким стеклом рекомендуется также в тех случаях, когда соединяемый металл не смачивается стеклом, с которым он должен быть соединен.

Третья группа технологических процессов соединения металлов с неметаллами, когда на неметаллический материал перед пайкой наносится пленка металла, характерна для пайки металлов со стеклом и керамикой и наиболее распространена в приборостроении. В этом случае перед пайкой на поверхность стекла или керамики путем вжигания (серебра или платины) металлизацией, восстановлением окислов или другими способами наносят слой металла. После этого пайка принципиально ничем не отличается от обычной, применяемой при соединении металлов.

На поверхность деталей из керамики, специальных сортов стекла, слюды и кварца, применяемых в электрорадиоприборах, обычно наносят металлический (серебряный) слой способом, вжигания.

Способ вжигания

Способ вжигания основан на проникновении металлического серебра в поверхностные слои керамики, стекла, слюды и кварца. К такому слою серебра можно припаивать металл.

Сущность вжигания состоит в том, что серебро, содержащееся Б виде химических соединений (А’зСОд или Ag20) в составе пасты, при нагревании до определенной температуры восстанавливается в металлическое серебро и прочно сцепляется с поверхностными слоями керамики, стекла, слюды и кварца, чему способствует плавень (обычно В120з и РЬБЭ), добавляемый в пасту. Для придания пасте способности прилипания к поверхности различных материалов в нее добавляют связку (СНо).

Обработка деталей после пайки

После окончания пайки и охлаждения паяного шва остатки флюсов необходимо удалять.

Если при пайке мягкими припоями используются бескислотные канифолевые флюсы, то остатки их не опасны в отношении коррозии и в доступных местах их удаляют механическим путем, обычно протиркой соединений хлопчатобумажным лоскутом, смоченным спиртом или другим растворителем.

Для удаления остатков флюсов, вызывающих коррозию паяного соединения, применяют промывку в горячей (обычно 50-80″» С) или холодной воде (в проточной или в ваннах), в 5%-ном растворе кальцинированной соды, бензине и в 1-3%-ном растворе натриевого (или калиевого) хромпика, а также протирку мягкой тряпкой или бязью, смоченной спиртом, ацетоном и другими растворителями, и пескоструйную обработку.

Некоторые особенности конструирования узлов с паяными соединениями

Типовые паяные соединения показаны на рис. 5. Паяные швы отличаются от сварных швов по. конструктивной форме и образованию. В отличие от сварного шва (рис. 5, а) у лаяного соединения (рис. 5,6) на участке 2-3 гальтель припоя имеет вогнутую форму с очень плавными переходами от припоя к поверхности основного металла.

Рис. 5. Типовые паяные соединения

Зазор по всей ширине нахлестки на участке 1-2 полностью заполнен припоем. Основной металл не оплавляется, геометрические формы кромок и поверхностей соединяемых деталей сохраняются. прочность паяного соединения почти не зависит от размеров галтелей припоя, но сильно изменяется при изменении размера участка 1-2, определяющего величину нахлестки, которая обеспечит прочность паяного шва, равную или превосходящую предел прочности основного металла. Кроме того, сварка идет при последовательном наложении сначала верхнего шва 2 — 5, а затем нижнего, а в процессе пайки образование обеих галтелей и заполнение припоем зазора по ширине нахлестки на участке 1 — 2 происходят почти мгновенно.

Рис. 6. Форма и элементы сварного (а) и паяного (б) швов при соединении внахлестку

Тип паяного соединения выбирают с учетом эксплуатационных требований, предъявляемых к узлу, и технологичности узла в отношении пайки. Наиболее распространенным видом соединения является пайка внахлестку. В узлах, работающих при значительных нагрузках, где, кроме прочности шва, необходима герметичность, детали следует соединять только внахлестку. Швы внахлестку обеспечивают прочное соединение, удобны при выполнении и не требуют проведения подгоночных операций, как это имеет место при пайке встык или в ус.

Стыковые соединения обычно применяют для деталей, которые нерационально изготовлять из целого куска металла, а также в тех случаях, когда нежелательно удваивать толщину металла. Их можно применять для малонагруженных узлов, где не требуется герметичность. Механическая прочность припоя (особенно мягкого) обычно бывает ниже прочности соединяемого металла; для того чтобы обеспечить равнопрочность паяного изделия, прибегают к увеличению площади спая путем косого среза (в ус) или ступенчатого шва; часто с этой целью применяют комбинацию стыкового соединения с нахлесткой.

Качество и прочность пайки в значительной степени зависит от применяемого припоя. При выборе припоя необходимо учитывать следующие факторы: материал соединяемых деталей, необходимую чистоту и прочность шва, последующую после пайки обработку (например, термообработку) и условия эксплуатации.

Наличие и величина зазоров между поверхностями деталей, соединяемых пайкой, имеют решающее значение. При больших зазорах или при отсутствии их пайка невозможна. При проектировании паяных соединений величину зазоров необходимо выбирать с учетом материала деталей и типа припоя.

Величина зазоров меньше всего зависит от способа нагрева, так как решающими при пайке являются жидкотекучесть используемых припоев, явление капиллярности, коэффициент линейного расширения материала деталей, соединяемых пайкой, а также направление распространения нагрева во время пайки.

При пайке стальных деталей твердыми припоями зазоры в соединениях обычно выбирают в пределах 0,04-0,05 мм, но допускаются зазоры и больших размеров (иногда до 0,25 мм). При пайке меди и ее сплавов твердыми припоями зазоры задают в пределах 0,076-0,38 мм. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05-0,08 мм, для пайки медью в среде защитного газа — не более 0,012 мм. Зазоры между деталями при сборке под пайку мягкими припоями задают в пределах 0,05-0,2 мм. В этих же пределах нужно выдерживать зазоры при пайке твердыми и мягкими припоями магниевых (иногда до 0,3 мм) и алюминиевых сплавов. Увеличение размера зазора между соединяемыми поверхностями обычно приводят к ухудшению всасывания жидкого припоя под действием капиллярных сил, к понижению прочности соединения и к излишнему расходу припоя.

Высокие требования в отношении величины зазора заставляют производить достаточно чистую механическую обработку соединяемых поверхностей, что необходимо также для более плотного их прилегания друг к другу. Эти поверхности обрабатывают до 4-6-го класса чистоты; более высокий класс чистоты ухудшает смачиваемость припоем соединяемых поверхностей.

Pereosnastka.ru

Флюсы и припои

К атегория:

Флюсы и припои

Флюсы и их роль. Процесс взаимодействия твердого паяемого металла с расплавленным припоем может протекать активно только после удаления с их поверхности окисной пленки, которая препятствует образованию между ними металлической связи. Наиболее часто окисную пленку удаляют с помощью флюсов. Одновременно со способностью удалять окисную пленку и защищать металл и припой от окисления необходимо, чтобы флюс удовлетворял следующим требованиям: при температуре пайки имел достаточную жидкотекучесть, способствовал формированию шва, не изменял свой состав, в течение всего процесса сохранял флюсовые свойства, легко удалялся после пайки. Остатки флюса не должны оказывать коррозийного воздействия на паяемый металл.

Нанесенный на соединяемые поверхности паяемых металлов и припой флюс при нагревании плавится, растекается, смачивает их и при некоторой температуре, называемой минимальной температурой действия флюса, вступает в химические взаимодействия, в результате чего удаляется окисная пленка.

Флюсы соединяются с окислами и в виде шлака всплывают на поверхность припоя. Такое действие флюса обеспечивает непрерывное смачивание и расте-каемость припоя по месту спая и создает условия, необходимые для получения доброкачественного соединения.

При паянии мягкими припоями в качестве флюсов применяют хлористый цинк, нашатырь, канифоль, пасты и др. Эти флюсы по характеру действия можно разделить на три группы.

1. Кислотные флюсы (хлористый цинк, паста 15-85 и др.), имеющие в своем составе свободную соляную кислоту, которая растворяет окисную пленку. Недостатком этих флюсов является интенсивная коррозия паяного шва, поэтому после паяния необходимо нейтрализовать и тщательно промывать места пайки в проточной воде.

Хлористый цинк, называемый также травленой кислотой, применяют при паянии черных и цветных метал- , лов (кроме цинковых и оцинкованных деталей, алюминия и его сплавов). Получают хлористый цинк растворением одной части мелкораздробленного цинка в пяти частях соляной кислоты.

При монтаже электрорадиоаппаратуры применение кислотных флюсов категорически запрещается.

2. Активизированные флюсы представляют собой составы, в которые входят кроме канифоли акти-визаторы, повышающие активность канифольных флюсов. В качестве активизаторов в канифоль вводят в небольших количествах гидразин, анилин, салициловую кислоту и некоторые другие. К ним относятся флюс: ЛТИ -120, ЛК-2, КС и др. Флюс ЛТИ -120 содержит 24% канифоли, 70°/о этилового спирта, 4% солянокислого диэтиламина и 2% триэтаноламина. Он применяется при пайке низкоуглеродистой стали, меди и медных сплавов. С помощью флюсов ЛК-2 и КС удается выполнять пайку меди и ее сплавов, оцинкованного железа, мягкой стали, никеля и серебра.

3. Бескислотные флюсы, к которым относятся различные органические вещества: канифоль, парафин, глицерин, жиры и масла. Канифоль, например, хорошо очищает от окислов латунь, медь, свинец и свинцовые сплавы и поэтому имеет широкое применение.

Канифоль — вещество, получаемое при сухой перегонке смолы. Она обладает тем преимуществом, что не вызывает коррозии паяного шва. Поэтому канифоль рекомендуется для паяния электро- и радиоаппаратуры.

Для пайки монтажных соединений из меди в электро-и радиоаппаратуре используют следующие флюсы: канифоль (100% по весу) и флюс КЭ (25% канифоли и 75% этилового спирта); температура плавления этих флюсов 150—300 °С.

Канифольные флюсы применяются в виде порошка, раствора в спирте, паст, таблеток, а также изготовляются вместе с припоем.

Нашатырь используется в виде кусков или порошка. При нагревании нашатырь разлагается с выделением вредного для здоровья белого газа, поэтому при паянии рекомендуется пользоваться не чистым нашатырем, а его раствором в воде.

При паянии твердыми припоями в качестве флюсов используют буру, борную кислоту и некоторые другие вещества.

Бура (плавленая) применяется в виде порошка или пасты, замешанной на спирте. С помощью буры производят- паяние меди, бронзы, стали, а также напаивают пластинки твердых сплавов к державкам резцов и др.

Борная кислота используется в виде белых, жирных на ощупь, чешуек. Флюсующие свойства борной кислоты выше, чем у буры. Она лучше очищает, имеет меньшую текучесть и после охлаждения легче удаляется» чем бура.

При паянии нержавеющих и жаропрочных сталей применяют смесь, составленную из 50% буры плавленой и 50% борной кислоты, разведенных в растворе хлористого цинка до густоты пасты. При паянии серого чугуна к буре добавляют хлористый кал’ий, перекись маргайца или окись железа.

Припои представляют собой металлы или сплавы, обладающие способностью сплавляться с материалом соединяемых деталей, создавая неразъемное соединение.

Чтобы обеспечить высококачественное паяние, припои должны обладать следующими физико-химическими механическими и технологическими свойствами:
1) более низкой температурой плавления, чем спаиваемые металлы;
2) повышенной жидкотекучестью и высокой смачивающей способностью, что обеспечивает затекание их в тончайшие зазоры;
3) хорошей диффузионной способностью в паре с соединяемыми металлами, что обеспечивает высокую прочность и плотность соединения;
4) малой окисляемостью, коррозийной устойчивостью- и необходимой электропроводностью (если они используются при паянии проводников) и др.

В технике известно много металлов и сплавов, применяемых в качестве мягких и твердых припоев. К основным из них могут быть отнесены оловянно-свинцовые припои, медь, медно-цинковые, серебряные и медно-фос-фористые припои.

Мягкие припои состоят из сплавов, которые в своей основе содержат олово и свинец и отличаются низкой температурой плавления — в пределах от 180 до 300° С.

Различное соотношение олова и свинца определяет свойства припоев.

В целях получения некоторых специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут. кадмий, серебро. Сурьма, так же как и серебро, повышает температуру плавления оловянно-свинцовых припоев; висмут и кадмий, наоборот, снижают ее. Сурьма увеличивает твердость и прочность припоев и снижает при этом их вязкие свойства.

Используемые в практике марки припоев рекомендуется применять для пайки в следующих случаях:

ПОС -90 — для пайки внутренних швов пищевой посуды и для предметов, к которым предъявляются особые гигиенические требования, а также деталей, подвергаемых гальванопокрытиям (серебрение, золо-< чение);

ПОС -61— для пайки радио- и электроаппаратуры, деталей счетно-аналитических машин, легкоплавких ме-j таллических предметов, а также деталей из бронзы и стали;

ПОС -40—-для пайки радиаторов, физико-технических приборов, проводов при электромонтажных работах, оцинкованного и гальванического железа и др.;

ПОС -10 — для пайки цинка, оцинкованного железа, стали, латуни, меди и различных изделий ширпотреба, а также для лужения подшипников;

ПОСС у 18-2 — для пайки неответственных деталей из меди, латуни, Сталей при пониженных требованиях к прочности шва;

ПОСС у 4-6 — для лужения меди и железа. Маркировка оловянно-свинцовых припоев состоит из буквенного и цифрового обозначения.

Легкоплавкие припои обладают чрезвычайно низкой температурой плавления. В состав таких припоев в различных количествах вводят свинец, олово, висмут, кадмий, сурьму, индий, ртуть и другие металлы.

Примером подобных припоев являются сплавы следующего состава:
припой из 19% олова, 17% свинца, 53,5% висмута и 10,5% ртути (температура плавления 60 °С);
припой из 12,5% олова, 25% свинца, 50% висмута и 12,5% кадмия (температура плавления 68 °С);
припой из 10,5% олова, 27,5% свинца, 27,5% висмута и 34,5% кадмия (температура плавления 75 °С);
припой из 20% олова, 30% свинца и 50% висмута (температура плавления 92 °С).

Легкоплавкие припои применяют при паянии тонких оловянных предметов, при паянии стекла с металлической арматурой, деталей, особенно чувствительных к перегреву, а также в тех случаях, когда припой должен выполнять роль температурного предохранителя (в электрических и тепловых приборах) и др.

Мягкие припои изготовляют в виде прутков, кусков проволоки диаметром 3—5 мм, трубок с внутренней набивкой флюсом, а также в виде порошка и пасты из порошка припоя с флюсом.

Твердые припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы с температурой плавления от 700 До 100° С.“Они используются в тех случаях, когда необходимо получить высокую прочность соединений.

В качестве твердых припоев наиболее часто применяет медно-цинковые и серебряные сплавы.

Медно-цинковые припои обозначают буквами ПМЦ и цифрой, показывающей содержание в припое меди: например, марка ПМЦ -36 обозначает медно-цинковый припой, в состав которого входит 36% меди, а остальные 64% — цинк. Серебряные припои обозначаются буквами ПСр и цифрой, показывающей содержание в припое серёбра: например, марка ПСр-70 обозначает серебряный припой, в состав которого входит 70% серебра, остальное — медь и цинк,

Эти марки припоев применяются в следующих случаях:
ПМЦ -36 — для паяния латуни, содержащей до 68% меди;
ПМЦ -48 — для паяния медных сплавов, содержащих меди свыше 68%;
ПМЦ -54— для паяния меди, латуни, бронзы и стали;
ПСр-10 и ПСр-25-—для паяния латунных и бронзо-рых деталей, требующих чистоты места спая (патрубки, штуцера, арматура);
ПСр-45 — для паяния тонкостенных деталей и ниппелей;
ПСр-65 — для паяния деталей приборов;
ПСр-70 — для паяния проводов и других деталей в тех случаях, когда место спая не должно уменьшать электропроводность.

Припой для паяния чугуна из 50% закиси меди и 50% буры применяется в виде пасты, приготовленной на воде. Пасту наносят на шов спаиваемых частей, и деталь нагревают в горне до плавления меди, выделяющейся из закиси при высокой температуре.

Кроме описанных используют припои специального назначения: для паяния нержавеющих сталей; для паяния пластинок твердого сплава и пластинок из быстрорежущей стали; для паяния алюминия и его сплавов и др.

Паяние нержавеющих сталей, легированных специальными элементами, представляет известные трудности, так как вследствие химического взаимодействия кислорода с легирующими элементами при нагреве в печах происходит окисление поверхности стали. Для удаления окислов, а также для предупреждения дальнейшего их образования применяют различные флюсующие материалы. Возможно паяние и без флюсов — в вакууме или в восстановительной атмосфере сухого водорода.

Для паяния нержавеющих сталей используют припой ПСр-44 или ПЖЛ .

Припои, применяемые для напайки пластинок твердого сплава, состоят из сплавов на медной основе. Они выбираются в зависимости от условий работы режущего инструмента.

Припой Ml применяется для паяния в печах легко нагруженного инструмента из твердых сплавов вольфра-мо-кобальтовой группы. Припой Л62 используется при паянии индукционным и контактным методом для легко нагруженного инструмента. Припоем ЛН-58-5 паяют тяжело нагруженный инструмент из твердых сплавов ти-тано-кобальтовой группы, а припоем ЛМц-58-5 — легко нагруженный инструмент из тех же сплавов.

Наиболее универсальным припоем, применяемым во всех случаях, является ЛНМ ц-56-5-5. Им паяют инструмент из сплавов титано-кобальтовой группы, работающий в условиях сильного нагрева места спая.

Паяние алюминия и его сплавов весьма затруднительно вследствие того, что на воздухе, особенно при нагреве, они мгновенно окисляются и образуют на поверхности прочную тугоплавкую пленку окислов. Поэтому для паяния алюминия и его сплавов наиболее широко используют припои на алюминиевой основе В-62 и 34А, так как они имеют сравнительно низкую температуру плавления (500—525 °С) и поэтому ими можно паять большинство алюминиевых сплавов без опасности пережога и плавления паяемых деталей.

Перед пайкой поверхность алюминиевых деталей очищается путем травления в щелочах, затем осветляется в азотной кислоте с последующей промывкой в воде. После очистки детали собирают под пайку с зазором 0,1—0,3 мм и паяют.

После предварительного нагрева соединяемых деталей на 400—500 °С в паяное соединение вносят флюс, например марки Ф380А (34А), состоящий из 47% хлористого калия, 38% хлористого лития, 5% фтористого натрия, 10% хлористого цинка. Флюс плавится раньше припоя и, растекаясь на поверхности, удаляет окисную пленку еще до начала плавления припоя. Благодаря этому расплавленный припой быстро затекает в зазоры и обеспечивает прочное соединение деталей.