Справочник по пайке

* стг - предел выносливости.

ОСНОВЕ МЕДНОЙ НА ПРИПОИ

Медно-фосфорные припои

Двойные сплавы меди с фосфором, близ­ кие к эвтектическому составу, имеют сравни­ тельно невысокую для среднеплавких припоев температуру плавления (рис. 3) и высокие тех­ нологические свойства при пайке меди и мед­ ных сплавов, что в ряде случаев делает воз­ можным использовать припои этой группы в качестве заменителей серебряных. Кроме того, они недефицитны и имеют сравнительно невы­ сокую стоимость. Широкое использование припоев системы Си-Р для пайки меди обу­ словлено также тем, что они являются по от­ ношению к ней самофлюсующими. За счет диффузии меди в паяный шов снижается в при­ граничной зоне содержание фосфора и улуч­ шаются свойства паяного соединения. Пайка без применения флюса или с его ограниченным применением сокращает время пайки и повы­ шает качество, так как избыток флюса может служить источником образования шлаковых включений в паяном шве. Природа самофлюсования при пайке меди припоями Си-Р отра­ жена в [7, 8].

В силу образования на границе с паяемым материалом прослойки фосфида железа не ре­ комендуется паять медно-фосфорными при­ поями изделия из стали и чугуна. Барьерные покрытия медью на паяемой поверхности пре­ пятствуют образованию хрупких фосфидных прослоек и позволяют получать пластичные соединения на стали.

Рис. 3. Диаграмма состояния сплавов системы медь-фосфор

Испытания на ударный изгиб образцов типа П по ГОСТ 23046-78 [9] показали, что сопротивление паяных соединений ударной нагрузке плавно возрастает с увеличением толщины покрытия и достигает значения, близкого паяным соединениям меди при тол­ щине слоя 75 мкм (табл. 17).

Медно-фосфорные припои изготавлива­ ются с использованием сплавов меди с фосфо­ ром, выпускаемых по ГОСТ 4515-93 и в ряде случаев применяемых в качестве припоев. Мар­ ки и составы этих сплавов приведены в табл. 18.

Сплав МФ9 изготавливается в виде литых плиток, но в качестве припоя используется в виде стружки и порошка, а при пайке погружением -

вкачестве расплава для ванны с припоем.

Втабл. 19-21 приведены марки, химиче­

ский состав, физические свойства и сортамент известных и выпускаемых отечественной про­ мышленностью медно-фосфорных припоев. В табл. 22 приведены механические свойства паяных соединений.

Легирование системы медь-фосфор оло­ вом, цинком, никелем, кремнием, сурьмой снижает температуру плавления и делает их более технологичными при пайке. Однако все эти сплавы трудно поддаются обработке дав­ лением, и традиционными способами обработ­ ки металлов давлением получить их в виде проволоки и ленты чрезвычайно затруднитель­ но. Для повышения пластичности медно-фос­ форных сплавов в их состав вводят серебро (табл. 23-25).

а, 10"6 °СГ|, при температуре, °С

500 600

31,2

СМЕСИ ПАЯЛЬНЫЕ И ПРИПОИ

Назначение

Медные провода, детали электро­ двигателей; без флюса

Механизированная пайка меди, закладные кольца

Закладные кольца для пайки меди

Газопламенная пайка медных труб к трубной доске тепловозных ра­ диаторов

Автоматическая пайка латунных и медных конструкций

Улучшенные путем легирования бессеребряные медно-фосфорные припои в целом ряде случаев являются полноценными замени­ телями серебряных припоев при пайке меди и ее сплавов. Новые технологии производства припоев позволили в значительной степени расширить их сортамент и область примене­ ния. В разделе «Заменители серебряных и зо­ лотых припоев» даны конкретные рекоменда­ ции по таким припоям-заменителям и уточнен­ ные сравнительные характеристики свойств паяных соединений.

Медно-германиевые припои

Полным аналогом золотых и серебряных припоев в производстве электровакуумных приборов и полупроводниковых приборов яв­ ляются припои на основе системы медьгерманий (табл. 28), имеющие низкую упру­ гость пара и необходимые физико­ механические и технологические характери­ стики (см. табл. 52. раздел «Заменители сереб­ ряных и золотых припоев»).

ПРИПОИ, СОДЕРЖАЩИЕ ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ

Серебряные, золотые, платиновые и пал­ ладиевые припои обладают комплексом уни­

кальных для производства ряда паяных конст­ рукций свойствами. Однако припои, содержа­ щие в своем составе драгоценные металлы, имеют высокую стоимость и относятся к груп­ пе дефицитных материалов. Использование этих припоев целесообразно в производстве наиболее ответственных изделий.

Серебряные припои

Имея относительно низкую для средне­ плавких припоев температуру плавления, се­ ребряные припои обладают наиболее высоки­ ми тепло- и электропроводностью, пластично­ стью. коррозионной стойкостью и технологич­ ностью. В силу своих уникальных свойств на­ шли применение с древнейших времен (при пайке ювелирных изделий), с развитием техни­ ки - в самых широких ее областях. Этому спо­ собствует широкий ассортимент их поставки: прутки, проволока, полосы, лента, фольга са­ мого широкого сортамента, что делает их удобными для применения в механизирован­ ных и автоматических процессах пайки.

Серебро имеет температуру плавления 960 °С, но в качестве припоя его применяют достаточно редко. В промышленности исполь­ зуют припои на основе серебра с содержанием меди, цинка, кадмия, олова, фосфора и других элементов.

соединение

Высокая пластичность серебряных при­ поев с медью, состоящих из твердых растворов на основе серебра и меди (рис. 4), отсутствие компонентов с высоким давлением пара и низ­ кая стойкость окислов послужили причиной их широкого применения при пайке изделий из меди и сталей, работающих в условиях вакуума и при повышенных статических и вибрацион­ ных нагрузках. При пайке этими припоями применимы существующие виды нагрева, флюсы, газовые среды и вакуум.

Широкое использование получил припой ПСр72 - сплав эвтектического состава, обла­ дающий высокой технологичностью.

500

Ш

300

200 I___I___ I___ I___ I___ I___ I___ I-----1-----1-----1

АдЮ 20 30 до 50 60 70 80 90 Си

Массовые доли Си , %

Рис. 4. Диаграмма состояния сплавов системы медь-серебро

Массовые доли Ад, %

Припой ПСр72, смачивая сталь, не про­ никает по границам ее зерен, не охрупчивает паяемый материал, вследствие чего не снижает механические свойства высокопрочных корро­ зионно-стойких сталей переходного класса, термически обработанных (ав > 980 МПа) [10].

Введение в серебряные припои наряду с медью цинка (рис. 5, рис. 6) снижает темпера­ туру их плавления, изменяет свойства и фазо­ вый состав сплавов (табл. 29).

Дальнейшее снижение температуры плавления припоев на основе серебра достига­ ют введением в их состав кадмия и цинка (рис. 7; табл. 30).

Кадмий очень сильно снижает темпера­ туру плавления припоев, одновременно увели­ чивая их жидкотекучесть. Установлено [11], что кадмий в среднеплавких припоях, легко

Рис. 6. Фазовый состав сплавов системы серебро-медь-цинк

Марка

ПСр50Кд

ПСрКдМ50-34-16

ПСрМЦКд 45-15-16-24

ПСр40

ПСр29,5 (ТУ 48-1-261-90)

ПСрМ068-27-5

ПСр62

ПСрМОЩО (ТУ 48-1-337-90)

ПСрМОГл 70-27-2-1В (ТУ 48-1-11-79)

Содержание основных элементов, %(масс.)

испаряясь в процессе плавки, литья и пайки, загрязняет рабочую атмосферу. Известно, что кадмий относится к категории особо вредных для здоровья веществ, так как пары окиси кад­ мия являются канцерогеном. В настоящее вре­ мя как у нас в стране, так и за рубежом кад­ мийсодержащие припои заменяются на бескадмиевые [12]; чаще всего взамен кадмия вводят олово (см. табл. 30).

Припой ПСрМОЦ70 выпускается в виде полос и фольги и применяется для пайки и лужения. Припой ПСрМОГл70-27-2-1В выпус­ кается в виде проволоки 0 0,6 и 0,8 мм, при­ меняется в производстве электровакуумных приборов.

Серебряные припои с медью и оловом (рис. 8) обладают сравнительно низким давле­ нием пара, вследствие чего их применяют для пайки вакуумных приборов, изготавливаемых из меди и стали. Введение большого количест­ ва олова снижает температуру начала плавле­ ния и увеличивает интервал кристаллизации, что позволяет паять разнородные материалы, имеющие разные ТКРЛ, без образования трещин.

л?

Рис. 8. Изотермы ликвидуса сплавов системы серебро-медь-олово

Наиболее распространенные серебряные припои производства США и Германии, а так­ же их распространенные названия представле­ ны в табл. 31, 32.