17 Восстановление деталей пайкой

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). 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.

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. В зависимости от температуры плавления и прочности применяемых припоев различают пайку мягкими припоями (мягкую) и пайку твёрдыми припоями (твёрдую).

При пайке мягкими припоями используют припои с температурами плавления ниже 400ºС, обеспечивающие получение паяных швов с пределами прочности до 90 МПа. Применяют следующие мягкие припои: оловянно-свинцовые, малооловянистые, легкоплавкие и специальные.

При пайке твёрдыми припоями применяют припои с температурами плавления выше 400°С: медные (tпл = 1083°С), медно-цинковые (t_пл = 845–900°С), меднофосфористые (t_пл = 700–830°С), серебряные (t_пл = 635–870°С) и др. Твёрдые припои подразделяются на тугоплавкие с температурой плавления выше 875°С и легкоплавкие с температурой плавления ниже 875°С.

Флюсы, применяемые для пайки. Для пайки мягкими припоями применяют кислотные или активные, антикоррозийные, бескислотные, активизированные флюсы.

Кислотные или активные флюсы – на основе хлористых соединений –интенсивно растворяют окисные плёнки на поверхности основного металла и, тем самым, обеспечивают хорошую адгезию и, следовательно, высокую механическую прочность соединения.

К кислотным флюсам относятся хлористый цинк (обычно в виде 30%-ного водного раствора с добавкой 0,6–0,7% свободной соляной кислоты; составляет около 263ºС), 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 = 170ºС).

Антикоррозийными флюсами являются флюсы на основе фосфорной кислоты с добавлением различных органических соединений и растворителей, а также флюсы на основе органических кислот.

Пайка соединений при монтаже электрорадиоприборов производится, как правило, бескислотными флюсами на основе канифоли. Сосновая канифоль представляет собой в основном смесь смоляных кислот.

Активизированные 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, фенолевый ангидрид, солянокислый диэтиламин, салициловую кислоту и т. д.

Подготовка деталей к пайке, лужение. Перед пайкой поверхности деталей очищают от пыли, жира, краски, ржавчины, окалины и окисной плёнки. В процессе зачистки получают шероховатую поверхность с целью увеличения смачивания основного металла. Зачистку производят напильником, наждачной шкуркой, металлическими щётками (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. 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.

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.

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 твёрдыми припоями различают газовую пайку, пайку погружением в металлические ванны, пайку с погружением в соляные ванны, дуговую пайку, индукционную пайку и контактную пайку.