26. Состав и свойства припоев (на основе меди, олова, серебра, свинца)

Типы припоев.

1. Припои на основе меди. (М00, М1, М2 и т.д.). В качестве таких припоев применяется медь в чистом виде и сплавы Cu с Zn, P, и др. элементами. Cu в чистом виде широко используется в качестве припоя. В расплавленном состоянии она имеет высокую жидкотекучесть, хорошо смачивает поверхность сталей, твердых сплавов, Ni и Ni сплавов . хорошо затекает в тончайшие капиллярные зазоры и дает прочные, пластичные паяные соединения.

2. Медно–цинковые припои. (ПМЦ 36, ПМЦ 48 и др.). Они представляют собой двойные сплавы Cu+Zn в различных соотношениях. С увеличением содержания Zn пластичность припоев значительно снижается. Эти припои обладают высокой коррозионной стойкостью. Они также имеют достаточную прочность даже в условиях глубокого холода. Недостатком этих припоев является испарение цинка при пайке, что ухудшает условие работы с ними и приводит к повышению температуры плавления сплава. Для снижения температуры плавления и повышения технологических свойств в их состав вводят небольшое количество олова и кремния. Добавка до 1% олова снижает температуру плавления и увеличивает жидкотекучасть. Кремний предупреждает выгорание Zn. Пайку этими припоями обычно проводят с помощью газовых горелок погружением в соляные ванны индукционным нагревом. Пайка в печах применяется реже в виду сильного испарения цинка.

3. Медно–фосфористые припои. (ПМФ 7). Наиболее низкой температурой плавления обладает эвтектический сплав меди с 0,8 и 0,4% фосфора (Тпл. Приблизительно 700 С). Однако несмотря на легко плавкость его применяют редко в виду высокой хрупкости и низкой прочности, поэтому в качестве припоев применяют до эвтектические сплавы содержащие 5-7% фосфора. Эти припои обладают хорошей смачивающей способностью и большой жидкотекучастью. Их применяют при пайке медных и бронзовых деталей работающих при статических нагрузках. Эти припои благодаря восстановительным свойствам фосфора и флюсующими свойствами фосфорного ангидрида, который образуется при окислении фосфора являются само флюсующими. Для пайки медных и бронзовых деталей работающих в условиях статических нагрузок используется припой состоящий из 95% меди и 5% фосфора, температура пайки 714-900 С. Для пайки медных трубопроводов используется припой марки ПМФ 7 – припой медно–фосфорный 7% фосфора.

4. Серебряные припои. Эти припои обладают сравнительно низкой температурой плавления, хорошей жидкотекучастью, высокой прочностью и пластичностью и получили широкое распространение. Однако применение их ограничивается дефицитностью серебра. В качестве серебряных припоев чаще всего употребляют сплавы серебра с медью, цинком и кадмием. С целью снижения температуры плавления, повышения прочности и экономии серебра, а также улучшения технологических свойств в эти припои вводят небольшие добавки фосфора и олова. Серебряные припои в основном применяют для пайки меди и её сплавов, а также для пайки никеля и его сплавов. Для пайки сталей их применяют в тех случаях, когда нельзя использовать другие припои из-за их температуры плавления. Серебряные припои обладают низким омическим сопротивлением, поэтому их применяют для пайки соединений с высокой электропроводностью. Для пайки перечисленных выше сплавов используют припои марок ПСр 72 Т пл.=779 С; ПСр 50 Т пл.=779-850 С.

5. Припой для пайки жаропрочных сплавов и сталей. В качестве жаропрочных припоев используют сплавы на основе систем Ni–Cr–Mn и Ni–Cr–Si. Одним из наиболее пластичных и жаропрочных припоев первой системы является припой № 20: 14-18% Cr, 20-25% Mn, 1.5-2.5% Ti, 0.1% B, Т пл.=1050-1180 С. Хром в этих припоях придаёт им жаропрочность и жаростойкость, марганец снижает температуру плавления, титан также способствует повышению жаропрочности, а бор улучшает смачивающие способности припоя. Недостаток: хрупкость и повышенное растворение основного металла в процессе пайки. На ряду с указанными припоями в последние годы начали применять припои системы Ni–Cr–Pd обладающие более высокой пластичностью и жаропрочностью. Однако из-за дефицитности палладия они широко распространения не получили.

6. Припои на железной основе.Для пайки сталей желательно применять припои на железной основе, т.к. при этом снижается интенсивность растворения основного металла в расплаве припоя, сокращается разница коэффициента линейного расширения стали и припоя и ,повышенная коррозионная стойкость паяных соединений. Однако недостатком этих припоев является сравнительно высокая Т пл. Из припоев этой группы наиболее высокими прочностными и технологическими свойствами обладает припой ВЗМИ 49 следующего состава: 14.5-16% Mn, 4.5-5% Cu, 4.2-4.7% Ni, 3-3.5% C, по 0.1-0.4% B, Si, Cr, а остальное железо, Т пл. припоя 1070-1100 С. Пайка этим припоем сталей проводится в нейтральных и восстановительных газовых средах, а также с применением баратных и окисных флюсов.

7. Припои для пайки алюминия и его сплавов. Эти припои разделяются на три группы:

1. На основе Al.

2. На основе Zn.

3. На основе Sn.

В состав припоев на алюминиевой основе входят Si, Cu, Zn и др. металлы. Припои на основе алюминия имеют сравнительно высокую Т пл., т.е. температура ликвидуса близка к температуре солидуса многих алюминиевых сплавов, что затрудняет процесс пайки, но преимуществом этих припоев является высокая коррозионная стойкость и прочность паяных соединений.

8. Припои для пайки магниевых сплавов. Припои на магниевой основе применяются только для пайки магниевых сплавов, т.к. применят их для других металлов получают хрупкие соединения с низкой коррозионной стойкостью. Для этих целей используют сплавы Mg, Al, Zn, Cd. Пайку этими припоями производят газовой горелкой погружением или в печах. Во всех случаях всегда используют флюсы.

9. Оловянно–свинцовые припои. Эти припои используют для низко температурной пайки стали, меди, никеля и медных сплавов. Они обладают достаточной прочностью, коррозионной стойкостью, пластичны, хорошо сопротивляются знакопеременным нагрузкам, обладают хорошей смачивающей способностью и высокими технологическими свойствами. Для этих целей используются следующие марки припоев:

ПОС 90 – 90% Sn, остальное Pb, Т пл.=183-220 С. Используются для пайки деталей подвергаемых гальванопокрытиям, т.е. серебрение, золочение и т.д.

Припои с содержанием свыше 90% Sn обладают высокой коррозионной стойкостью. Однако паять чистым оловом не всегда целесообразно, т.к. при Т=13,2 °С обычное белое олово претерпевает аллотропическое превращение, переходя в серный порошок. Поэтому чаще всего применяются припои с содержанием олова 30-50%.

10. Свинцовые припои. Из-за дефицитности Sn его стремятся заменить в припоях другими металлами, поэтому были разработаны низкооловянистые и безоловянистые припои, главным образом, на основе Pb. Pb в чистом виде в качестве припоя оказался непригодным, т.к. плохо смачивает металл. Сплавы Pb с серебром, Cd, Zn получили некоторое распространение в качестве припоев. Так, добавка к свинцу серебра снижает Т_пл, увеличивает прочность и смачивающую способность. Свинцовые припои по сравнению с оловянно-свинцовистыми имеют более высокие Т_пл и, следовательно, могут обеспечить работу паяных соединений в условиях большего нагрева. Однако по своим технологическим свойствам они значительно хуже оловянно-свинцовых.

1.Припои на основе меди. (MOO. Ml, M2 и т.д.). В качестве таких припоев применяется медь в чистом виде и сплавы Cu с Zn, Р, и др. элементами. Cu в чистом виде широко используется в качестве припоя. В расплавленном состоянии она имеет высокую жидкотекучесть, хорошо смачивает поверхность сталей, твердых сплавов, Ni и Ni сплавов, хорошо затекает в тончайшие капиллярные зазоры и дает прочные, пластичные паяные соединения

2.Медно-цинковые припои. (ПМЦ 36, ПМЦ 48 и др.). Они представляют собой двойные сплавы Cu+Zn в различных соотношениях. С увеличением содержания Zn пластичность припоев значительно снижается. Эти припои обладают высокой коррозионной стойкостью. Они также имеют достаточную прочность даже в условиях глубокого холода. Недостатком этих припоев является испарение цинка при пайке, что ухудшает условие работы с ними и приводит к повышению температуры плавления сплава.

3.Медно-фосфористые припои. (ПМФ 7). Наиболее низкой температурой плавления обладает эвтектический сплав меди с 0,8 и 0,4% фосфора (Тпл. Приблизительно 700 С). Однако, несмотря на легко плавкость его, применяют редко в виду высокой хрупкости и низкой прочности, поэтому в качестве припоев применяют до эвтектические сплавы содержащие 5-7% фосфора. Эти припои обладают хорошей смачивающей способностью и большой жидкотекучестью.

4.Серебряные припои. Эти припои обладают сравнительно низкой температурой плавления, хорошей жидкотекучестью, высокой прочностью и пластичностью и получили широкое распространение. Однако применение их ограничивается дефицитностью серебра. В качестве серебряных припоев чаще всего употребляют сплавы серебра с медью, цинком и кадмием. С целью снижения температуры плавления, повышения прочности и экономии серебра, а также улучшения технологических свойств в эти припои вводят небольшие добавки фосфора и олова. Серебряные припои обладают низким омическим сопротивлением, поэтому их применяют для пайки соединений с высокой электропроводностью. Для пайки перечисленных выше сплавов используют припои марок ПСр 72 Т пл.=779 С; ПСр 50 Т пл.=779-850 С.

5.Оловянно—свинцовые припои. Эти припои используют для низкотемпературной пайки стали, меди, никеля и медных сплавов. Они обладают достаточной прочностью, коррозионной стойкостью, пластичны, хорошо сопротивляются знакопеременным нагрузкам, обладают хорошей смачивающей способностью и высокими технологическими свойствами. Для этих целей используются следующие марки припоев: ПОС 90 - 90% Sn, остальное РЬ, Т пл.=183-220С. Используются для пайки деталей подвергаемых гальванопокрытиям, т.е. серебрение, золочение и т.д.

Припои с содержанием свыше 90% Sn обладают высокой коррозионной стойкостью. Однако паять чистым оловом не всегда целесообразно, т.к. при Т 13,2 °С обычное белое олово претерпевает аллотропическое превращение, переходя в серный порошок. Поэтому чаще всего применяются припои с содержанием олова 30-50%.

6. Свинцовые припои. Из-за дефицитности Sn его стремятся заменить в припоях другими металлами, поэтому были разработаны низкооловянистые и безоловянистые припои, главным образом, на основе РЬ. РЬ в чистом виде в качестве припоя оказался непригодным, т.к. плохо смачивает металл. Сплавы РЬ с серебром, Cd, Zn получили некоторое распространение в качестве припоев. Так, добавка к свинцу серебра снижает Тпл, увеличивает прочность и смачивающую способность. Свинцовые припои по сравнению с оловянно-свинцовистыми имеют более высокие Тпл и, следовательно, могут обеспечить работу паяных соединений в условиях большего нагрева. Однако по своим технологическим свойствам они значительно хуже оловянно-свинцовых. Используют следующие марки припоев: ПСр 3: 3% серебра, 97% РЬ и др.