Справочник по пайке

Свойства и качество паяного соединения определяющим образом зависят от свойств при­ меняемых припоев. Температура плавления при­ поя должна быть не менее чем на 60 100 °С ниже температуры солидуса наиболее легко­ плавкого из соединяемых материалов. Нагрев при пайке не должен вызывать потери механи­ ческих и физико-химических свойств материа­ лов. Припой должен обеспечивать заданные эксплуатационные характеристики паяного соединения.

В процессе пайки припой смачивает со­ единяемые поверхности паяемых деталей и затекает в сборочный зазор. При кристаллиза­ ции в итоге растворно-диффузионных процес­ сов образуется соединение, обеспечивающее механические свойства и герметичность не ниже оговоренных конструкторской докумен­ тацией.

Различие коэффициентов термического расширения, плотности, электро- и теплопро­ водности, электрохимических потенциалов, коррозионной стойкости припоя и паяемых материалов должно быть наименьшим. При невозможности соблюдения данного требова­ ния следует из всех пригодных по составу при­ поев выбрать с наиболее высокими механиче­ скими свойствами. В зависимости от назначе­ ния изделия может предъявляться ряд специ­ фических требований, например по электро­ проводности, теплопроводности, коррозионной стойкости в специальных средах, деформации в горячем и холодном состояниях и др. При всех вышеперечисленных требованиях необхо­ димо учитывать стоимость (припой должен быть наиболее дешевым и наименее дефицит­ ным). Следует ограничивать необоснованное применение припоев, содержащих драгоцен­ ные и остродефицитные металлы (золото, се­ ребро, платину, палладий, вольфрам, молиб­ ден, германий, висмут).

Классификация припоев предусмотрена ГОСТ 19248-90 и приведена в [1, 2].

Припои классифицируют:

- по химическому составу - медные, се­ ребряные, золотые, палладиевые, платиновые, никелевые, железные, марганцевые, оловянно­ свинцовые, индиевые, цинковые, висмутовые, галлиевые, титановые и др.;

- по технологическим свойствам: самофлюсующие - способствующие удалению при­

поем окислов с паяемой поверхности, и компо­ зиционные - состоящие из смеси тугоплавких и легкоплавких порошков, позволяющих про­ изводить пайку узлов с большими зазорами;

- по содержанию активных компонентов (титана, циркония и др.), повышающих смачи­ ваемость припоем окисленных поверхностей паяемых материалов;

- по температуре плавления. К низкотем­

ТПЛ> 450 °С. Низкотемпературные припои вы­ плавляют на основе олова, свинца, висмута, кадмия, цинка, индия, галлия. Высокотемпера­ турные припои в основе имеют медь, серебро, никель, кобальт, железо, алюминий и др/

- по сортаменту - пластичные припои из­ готавливают в виде проволоки, ленты, фольги, полос; хрупкие припои изготавливают специ­ альными технологиями в виде аморфизированных или мелкокристаллических лент, фольги, проволоки, прутков, а также традиционным литьем. Хрупкие припои могут поставляться в виде порошка, порошковых лент на органиче­ ской связке, паяльных паст.

Для удобства использования, а также с целью повышения производительности труда и качества паяных соединений некоторые при­ пои изготавливают в виде проволоки и прут­ ков, внутри заполненных флюсом, а также с флюсовой обмазкой.

ПРИПОИ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ

Группу медных припоев составляют медь и сплавы на ее основе следующих систем: Cu-Zn, Cu-Ni, Cu-Mn-Ni, Cu-Mn-Zn, Cu-P и др.

М едь

Из всех припоев с низкой упругостью па­ ра для пайки в вакууме наиболее широко при­ меняют медь. Недостатком меди как припоя является возникновение в соединениях, выпол­ ненных кислородсодержащей медью (марки Ml, М2 и др.), газовых пор и кристаллизаци­ онных трещин при пайке в окислительной среде (вследствие образования эвтектики Cu-Cu20). Обладая хорошей жидкотекучестью и растекаемостью, медь легко затекает в капил­ лярные зазоры. Эту особенность наиболее эф­ фективно используют тогда, когда необходимо

получить соединения с малыми зазорами и большой протяженностью (более 15 20 мм).

При пайке стальных изделий в вакууме или в восстановительных газовых средах, где требуется большая протяженность швов, медь на паяемую поверхность наносят электролити­ ческим слоем 3 15 мкм (например, в произ­ водстве свертных труб из малоуглеродистой стали). Химический состав меди различных марок приведен в табл. 1, механические свой­ ства паянных медью соединений - в табл. 2.

Медно-цинковые припои

Медно-цинковые припои представляют собой двойные сплавы меди и цинка в различ­ ных соотношениях. Диаграмма состояния сплавов системы Cu-Zn приведена на рис. 1. Наибольший интерес представляют сплавы, содержащие менее 39 % Zn и имеющие одно­ фазную структуру (a -твердый раствор). С уве­ личением содержания цинка в припое его пластичность значительно снижается. Недостат­

ком медно-цинковых припоев является сильное испарение цинка при пайке, что приводит к повышению температуры плавления припоя и образованию пористости в паяном шве.

Для снижения температуры плавления и повышения технологических свойств медно­ цинковых припоев в их состав вводят в неболь­ ших количествах олово и кремний (до 1 %). Добавка олова снижает температуру плавления припоя и увеличивает его жидкотекучесть; кремний понижает испарение цинка; введение в припой небольших количеств бора придает ему флюсующие свойства. ГОСТ 23137-78 определяет три марки медно-цинковых припо­ ев с повышенным содержанием цинка и пони­ женной температурой плавления (табл. 3 и 4).

Припои на медной основе, содержащие кроме цинка небольшое количество олова и кремния, имеют лучшие технологические свойства и обеспечивают более’ высокую плот­ ность и герметичность шва. К этим припоям относят латуни марок ЛОК59-1-03 и ЛКБ062- 0,2-0,04-0,5, ЛК62-0,5 и др.

Следует иметь в виду, что введение Sn и Si в больших количествах охрупчивает латуни и не позволяет получать пластичные паяные соединения. Прочность паяных соединений, выполненных этими припоями, повышают введением в состав припоев Ni, Mn, Fe. Много­ компонентные латуни широко применяют для пайки тяжелонагруженных изделий, например всех видов паяного режущего инструмента (резцы, фрезы и др.), и изделий, в процессе эксплуатации подвергающихся вибрационным, ударным и другим видам нагрузок.

Свойства латунных припоев, в том числе для пайки твердосплавного инструмента, при­

ведены в [3-6]. В табл. 7, табл. 8 даны марки, температуры плавления, номера стандартов многокомпонетных латунных припоев.

Медно-цинковыми припоями паяют угле­ родистые стали и медь посредством ТВЧ, в печах, пламенем газовой горелки и в соляных ваннах. В качестве флюса используются бура, флюсы ПВ200 и ПВ201 (ГОСТ 23178-78). Для наиболее легкоплавких из этой группы припо­ ев, например П47, АЛАРМет-21 (П21), реко­ мендуются флюсы ФК-250 (ТУ48-17228138/ ОПП-007-96), ПВ209 (ГОСТ 23178-78) и флюспаста ФП-1 (ТУ 48-17228138/ ОПП-014-2001).

ПрМНМц68-4-2, полоса

ЛМцЖ57-1,5-0,75, полоса

ЛМНЦ60-9-5, полоса

П102, порошок

ЛНКоМц49-9-0,2-0,2, полоса

ЛНКМц49-10-0,3-0,2, проволока 0 3 мм

ПИ25, лента порош­ ковая, порошок, паста

ПИ26, лента порош­ ковая, порошок, паста

ПИ8, порошок, паста, лента порошковая

ПИ 12, порошок, паста,

лента порошковая

П47, лента, проволока

АЛАРМЕТ 21, проволока

П21, пруток

ЛОМНА 49-0,5-10-4-0,4

ЛКН56-0,3-6, проволока

ВПр43, проволока

ТУ 48-21-674-91; ОСТ 48-184-81

ТУ 48-21-299-84; ОСТ 48-184-81

ТУ 48-21-299-84

ОСТ 48-184-81

ТУ 48-21-299-84

ТУ 48-21-5012-72

ТУ 1700-038- 00224633-02

ТУ 1700-038- 00224633-02

ТУ 1700-038- 00224633-02

ТУ 1700-038- 00224633-02

ТУ 48-17228138/

ОПП-001-98

ТУ 48-17228138/ ОПП-014-2002

ТУ 48-21-843-87

ТУ 48-21-305-82

-

-

-- 880 930

850 910

880 900

950 970

1120 1200

1100 1140

1190 1280

870 940

870 940

900 960

870 910

910 | 930