1.1. Мягкие припои

Оловянно-свинцовые припои широко применяют во всех отраслях промышленности. В зависимости от химического состава их делят на бессурьмянистые и малосурьмянистые (см. табл. 1, 2 приложения 1).

При пайке высокооловянистыми припоями следует учитывать, что при низких температурах может произойти аллотропическое превраще­ние олова с образованием хрупкой модификации, снижающей прочность соединения. Для предотвращения этого явления и увеличения проч­ности в припои добавляют до 2,5% Sb (см. табл. 3 приложения 1). Присутствие сурьмы ухудшает способность припоя к смачиванию поверхности паяемого металла, а при пайке цинка, латуни или оцинкованного изделия сурьма, соединяясь с цинком, уменьшает прочность соединения. Область применения этих припусков приведена в табл. 4 приложения 1. Изделия, выполненные оловянно-свинцовыми припоями, имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. Для работы в этих условиях паяные соединения за­щищают лакокрасочными покрытиями.

Для улучшения технологических и прочностных свойств в оловянно-свинцовые припои добавляют висмут, кадмий, цинк, индий и другие компоненты. Присадка кадмия и индия способствует получению более твердых и коррозионно-стойких припоев. Пайка этими припоями может производиться паяльником. Чаще всего оловянно-свинцовые припои с индием и кадмием применяют для пайки радио­электронной аппаратуры и изделий, покрытых тонкой пленкой благо­родных металлов. Для пайки алюминия применяют припои с добавкой цинка и кадмия. Соединения, полученные при пайке этими припоями, коррозионностойки, имеют хорошую пластичность и легко обра­батываются резанием.

Алюминиевые припои. Для пайки изделий из алюминия и его сплавов применяют сплавы алюминия с кремнием, медью, марганцем, цинком и германием.

Алюминий со многими металлами образует двойные, тройные и четвертные эвтектики, но только некоторые из них пригодны в качестве припоев для пайки алюминия и его сплавов. Для улучшения технологических и механических показателей алюминиевых припоев в них вводят цинк и марганец (см. табл. 5, 6 приложения 1).

Для улучшения технологических свойств и надежности паяных со­единений в оловянные, свинцовые, оловянно-свинцовые и кадмиевые припои вводят до 6% серебра.

Пайку легкоплавкими серебряными припоями производят горел­кой или окунанием в расплавленный припой. При пайке этими припоями требуются флюсы, способные выдерживать высокие температуры на­грева. Олово, сурьму, висмут и другие металлы вводят в серебряные припои для снижения температуры плавления и повышения коррозион­ной стойкости (см. табл. 7 приложения 1).

Серебряные среднеплавкие припои отличаются от других припоев высокой механи­ческой прочностью, коррозионной стойкостью в различных средах, относительно невысокой температурой плавления и повышенной тепло- и электропроводностью. Они хорошо смачивают большинство металли­ческих поверхностей и качественно заполняют зазор.

1.2. Тугоплавкие припои

Серебряные припои. Основой серебряных припоев обычно является система серебро – медь. Эвтек­тический сплав (28,5% Сu) с t_пл = = 779°С широко применяют при пайке мно­гих металлов и сплавов, кроме алюминиевых и магниевых сплавов. Свойства серебряных припоев можно изменять в нужном направлении путем легирования их другими элементами. Добавка никеля увеличивает механическую прочность паяного соединения, наличие марганца придает им кислотостойкость. Добавка Li (около 5%) резко улучшает текучесть и смачиваемую способность припоя и создает возможность пайки в обычной атмосфере без применения флюса. Объясняется эта способность образованием гидрооксида лития (LiOH), который при температурах 450–920°С не разлагается и в жидком состоянии защищает припой от окисления. Применяют такие припои при пайке титана, нержавеющих сталей, обеспечивая высокую прочность соединениям при высоких температурах.

При пайке чугуна и твердых сплавов добавка в припой никеля и марганца увеличивает прочность шва на срез.

Припои, содержащие медь и олово, применяют для пайки вакуумных изделий и углеродистых сталей, а для пайки медных изделий лучше применять припои, состоящие из серебра, меди, сурьмы, цинка и кадмия, с диапазоном плавления 425–660°С. Серебряные припои обеспечивают высокую прочность, пластичность, коррозионную стойкость, придают повышенную тепло-электропроводность паяным соединениям. Области применения серебряных припоев ограничиваются их высокой стоимостью, их характеристики приведены в табл. 8–10 приложения 1.

Медно-цинковые припои. Медно-цинковые сплавы (латуни) широко применяют для пайки большинства металлов. Наиболее легкоплавкими припоями яв­ляются двойные сплавы меди с цинком с содержанием 36–54% Сu. Припои этого типа из-за высокого содержания цинка отли­чаются большой хрупкостью и недостаточной пластичностью, поэтому их используют при пайке изделий, не подвергающихся ударным нагрузкам, изгибу и вибрации.

Более высокими механическими свойствами обладают некоторые, используемые в качестве припоев, двойные и многокомпонентные латуни (табл. 11, 12 приложения 1).

Латуни Л63 и Л68 применяют для пайки меди и стали; латуни ЛМцН48-10, ЛК62-05 и ЛКН56-03-6 – для пайки чугуна. Наличие в латунных припоях никеля обеспечивает отсутствие хрупкой диффузионной прослойки на границе чугун – припой и делает паяное соединение прочным. Латуни марок ЛОК62-06-04 и ЛОК59-1-03 обладают хорошими технологическими свойствами.

Когда от паяного соединения требуются высокие прочность и от­носительное удлинение, в медно-цинковые припои вводят повышенное количество олова, кремния, никеля и марганца. Небольшие добавки олова понижают температуру плавления латуни, повышают коррозионную стойкость в морской воде и увеличивают жидкотекучесть и растекаемость.

Недостатком медно-цинковых припоев является образование токсичного соединения – оксида цинка. Испарение цинка ведет к образованию пористости шва, уменьшению его прочности.

Медные припои. Чистую медь широко применяют для пайки изделий из углероди­стых, конструкционных, быстрорежущих сталей и никельсодержащих сплавов. Соединения, паянные медью, имеют высокую коррозионную стойкость и большинство из них выдерживает высокие механические нагрузки. Пайку медью выполняют обычно при индукционном нагреве или в печах с защитной атмосферой. Стали, содержащие хром, алюми­ний и кремний, паяют медью только в водороде, очищенном от кисло­рода и влаги. Никельсодержащие сплавы с марганцем хорошо паяются в атмосфере чистого водорода и диссоциированного аммиака без флюса. В защитной среде, содержащей до 10% водорода, медь плохо растекается по поверхности металла, в этом случае требуется применение флюса. Для пайки обычно применяют техническую медь в виде проволоки, фольги, ленты и порошка; температура пайки составляет 1150–1200°С. Добавка фосфора увеличивает жидкотекучесть припоя, марки сплавов приведены в табл. 13 приложения 1.

Никелевые припои. Высокая прочность и сопротивление коррозии отличают никель и его сплавы с хромом, кремнием и марганцем. Это наиболее дешевые припои для пайки изделий, работающих в условиях высоких темпера­тур. Для снижения температуры плавления, улучшения растекаемости и пластичности паяных соединений в двойной сплав вводят добавки (табл. 14 приложения 1).

Никелевые припои с кобальтом и титаном не растворяют большин­ство обычных и специальных коррозионно-стойких сталей, они хо­рошо смачивают сплавы, содержащие титан и алюминий, и могут быть использованы для пайки тонкостенных изделий, изготовленных из вы­соколегированных и коррозионно-стойких сталей.

Титановые припои. Титановые припои применяют для пайки титана и его сплавов, молибдена, ниобия, оксида бериллия и графита (табл. 15 приложения 1), молибдена (табл. 16 приложения 1), ниобия (табл. 17 приложения 1). Титановый сплав с медью (35%) находит применение для соединения керамики с керамикой и керамики с металлом. Пайку титановыми припоями обычно выполняют в чистой инертной атмосфере или вакууме.