Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Способы обработки материалов. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
288
Добавлен:
20.05.2014
Размер:
4 Мб
Скачать
☆

14.2. Паяльные припои и флюсы

Припои выпускают в виде проволоки, прутков, полос, порошковой проволоки, порошков и пасты.

Вкачестве припоев для пайки металлов применяют как чистые металлы, так и их сплавы.

Чтобы выполнить условия проведения пайки и обеспечить получение качественных паяных соединений, припои должны отвечать следующим требованиям:

- температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов; для соединений, работающих при температуре выше 100°С, припои, имеющие температуру плавления ниже 300°С, применять не рекомендуется; - припой должен хорошо смачивать поверхность паяемых

деталей и затекать в зазоры соединения; - выбранный припой должен обеспечивать получение со-

единения необходимой прочности; - припой должен обеспечивать возможность нанесения ан-

тикоррозионного или декоративного покрытия требуемого качества.

Всоответствии с ГОСТом 19248-78 по температуре расплавления (tпл) припои подразделяют на: особолегкоплавкие

(tпл≤145°С); легкоплавкие (145< tпл ≤ 450°С); среднеплавкие

(450< tпл ≤ 1100°С); высокоплавкие (1100< tпл ≤ 1850°С); тугоплавкие (tпл >1850°С).

Высокотемпературная пайка дает более прочные соединения, иногда не уступающие по прочности основному материалу.

Соединения, выполненные серебряными, медными и медноцинковыми припоями, хорошо покрываются почти всеми видами гальванических покрытий. Соединения припоями, содержащими олово, не следует подвергать гальваническим покрытиям и оксидированию.

При выборе припоя для пайки стальных конструкций следует иметь в виду, что все медные и часть серебряных припоев

373

способствуют возникновению трещин в основном материале в процессе пайки или при последующей сварке вблизи паяных швов.

Марки медных припоев приведены в табл. 75, марки медноцинковых припоев, припоев системы серебро-медь-цинк, а также оловянно-свинцовых, магниевых и припоев на основе алю-

миния – в таблицах 76, 77, 78, 79, 80.

Таблица 75

Марки медных припоев

 

Марка

 

 

 

Область применения

 

 

 

М00

Для пайки ответственных деталей из углеродистых и кор-

 

 

 

 

розийностойких сталей, а также никелевых сплавов

 

М0

 

«

 

 

 

 

 

 

М1

 

«

 

 

 

 

 

 

М2

 

Для пайки менее ответственных деталей из тех же металлов

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 76

 

 

 

 

Марки, химический состав и назначение

 

 

 

 

медно-цинковых припоев (ГОСТ 23137-78)

 

 

 

 

 

 

 

 

Область

 

 

 

 

Химический состав, % (массовые доли)

 

Марка

 

Основные компоненты

Примеси (не более)

применения

 

 

 

 

медь

цинк

железо

свинец

Для пайки лату-

 

ПМЦ 36

 

34…38

Остальное

0,1

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

ни, содержащей

 

 

 

 

 

 

 

 

до 69% меди

 

ПМЦ 48

 

46…50

«

0,1

0,5

Для пайки мед-

 

 

 

 

 

 

 

 

ных сплавов,

 

 

 

 

 

 

 

 

содержащих

 

 

 

 

 

 

 

 

медь свыше 68%

 

ПМЦ 54

 

52…56

«

0,1

0,5

Для пайки меди,

 

 

 

 

 

 

 

 

тоипака, бронзы

374

 

 

 

 

 

 

 

 

и стали

Таблица 77

Марки оловянно-свинцовых припоев

(ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76)

Марка

Температура

Область применения

плавления,°С

 

начало

конец

 

ПОС 90

183

222

Пайка деталей, подвергаемых гальвано-

 

 

 

покрытиям (серебрению, золочению), швов

 

 

 

пищевой посуды и медицинской аппаратуры

ПОС 61

183

185

Пайка меди, латуни, бронз, сталей, ответ-

 

 

 

ственных деталей в электро- и радиотехнике,

 

 

 

приборостроении, когда соединяемые детали

 

 

 

нельзя нагревать выше 200°С

ПОС 40

183

235

То же, а также пайка деталей с герметич-

 

 

 

ными швами, оцинкованного железа

ПОС10

183

256

То же

ПОССу

183

277

Пайка неответственных деталей из меди,

18-2

 

 

латуни и сталей

ПОССу

245

265

Лужение меди и железа, пайка неответст-

4-6

 

 

венных деталей; так как швы обладают не-

 

 

 

достаточной пластичностью

 

 

 

Таблица 78

 

 

Марки магниевых припоев

 

 

 

 

Температура

 

Марка

плавления, °С

Область применения

 

начало

конец

 

П430Мг

430

600

Пайка магния и сплавов марок МА1, МА2

 

 

 

и МА8

№1

435

520

То же

№2

398

415

Заделка мелких дефектов в отливках из

 

 

 

375

сплава МЛ5

Таблица 79

Марки серебряных припоев общего назначения (ГОСТ 19738-74)

 

Температура

 

Марка

плавления, °С

Область применения

 

начало

конец

 

ПСр 72

779

779

Пайка медных проводов и деталей прибо-

 

 

 

ров, когда место спая должно обладать вы-

 

 

 

сокой электропроводностью, а также пайка

 

 

 

проводов и деталей вакуумных приборов и

 

 

 

установок

ПСр 50

779

850

То же, но паяют при более высоких тем-

 

 

 

пературах

ПСр 70

730

755

Пайка меди, латуни и сталей (швы менее

 

 

 

электропроводны, чем при пайке ПСр 72)

ПСр 65

740

–

Пайка сталей, меди, никеля и их сплавов

 

 

 

(паяные швы обладают достаточно высокой

 

 

 

прочностью и имеют серебристый цвет)

ПСр 45

660

725

Пайка сталей, меди, никеля и их сплавов

ПСр 25

745

775

Припой общего назначения

ПСр 40

595

605

Пайка стальных и медных деталей, рабо-

 

 

 

тающих при повышенных температурах. При

 

 

 

600°С прочность паяных соединений на 20%

 

 

 

выше, чем при пайке ПСр 45 и ПСр 25

ПСр12М

780

825

Пайка сталей, меди, бронз и латуни

ПСр 10

815

850

Обладает пониженными технологически-

 

 

 

ми свойствами

 

 

 

Таблица 80

 

Марки припоев на основе алюминия

 

 

 

 

Температура

 

Марка

плавления, °С

Область применения

 

начало

конец

 

Силумин

578

578

Пайка алюминия и сплавов АМц и АВ

34А

525

525

Пайка алюминия и сплавов АМц, АМг и

 

 

 

АВ

П575А

570

620

Пайка алюминия и сплава Амц

376

 

 

 

36А

490

505

То же

Паяльный флюс – химически активное вещество, предназначенное для очистки и поддержания чистоты поверхностей паяемого металла и припоя с целью снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания жидкого припоя.

К флюсам предъявляется ряд требований. Так, необходимо, чтобы флюс химически не взаимодействовал с припоем (кроме случаев реактивно-флюсовой пайки); очищал поверхности основного металла и припоя от присутствующих на них окислов и защищал соединение от воздействия окружающей среды во время пайки; имел температуру плавления ниже температуры плавления припоя; способствовал смачиванию поверхности основного металла припоем в расплавленном состоянии; сохранял свойства и не менял своего состава от нагрева при пайке; не вызывал сильной коррозии паяного соединения и не выделял при нагреве ядовитых газов.

В зависимости от температурного интервала активности паяные флюсы подразделяются на низкотемпературные (tпл≤ ≤450°С) и высокотемпературные (tпл>450°С) (ГОСТ 19250-73).

Составы широко применяемых флюсов для низко- и высокотемпературной пайки и область их применения приведены в табл. 81.

 

 

 

 

Таблица 81

Составы паяльных флюсов

 

 

 

 

 

 

 

Содержа-

 

 

Компонент

 

ние компо-

 

Область применения

 

 

нента, %

 

 

Средне- и высокоплавкие припои

Бура

 

100

 

Пайка деталей из меди,

 

 

 

 

 

 

бронзы, стали

Плавленая бура

 

72

 

Пайка деталей из латуни

Поваренная соль

 

14

 

и бронзы, а также пайка се-

Поташ кальцинированный

 

14

 

ребром

Плавленая бура

 

90

 

Пайка деталей из меди,

 

 

 

377

Борная кислота

 

10

 

стали и других металлов

 

 

 

 

Окончание табл. 81

 

 

 

 

 

 

 

Содержа-

 

Область применения

Компонент

 

ние компо-

 

 

 

нента, %

 

 

Плавленая бура

 

50

 

Пайка деталей из корро-

Борная кислота (разведен-

 

50

 

зионностойких и жаропроч-

ная в растворе хлоридного

 

 

 

ных сталей

цинка)

 

60

 

Пайка деталей из чугуна

Бура

 

 

Хлористый цинк

 

38

 

 

Марганцово-кислый цинк

 

2

 

Пайка деталей из алюми-

Хлористый литий

 

38...26

 

Фтористый кальций

 

12...16

 

ния и его сплавов

Хлористый цинк

 

8...15

 

 

Хлористый калий

 

40...59

 

 

Особолегко- и легкоплавкие припои

Хлористый цинк

 

10...30

 

Пайка деталей из стали,

 

 

Вода

 

70...90

 

меди и медных сплавов

Канифоль

 

100

 

Пайка деталей из меди и

 

 

 

 

ее сплавов

Насыщенный раствор хло-

 

100

 

Пайка деталей из корро-

ристого цинка в соляной

 

 

 

зионно-стойких сталей

кислоте

 

 

 

 

Хлористый цинк

 

95

 

Пайка деталей из алюми-

Хлористый натрий

 

5

 

ния и его сплавов низкотем-

 

 

 

 

пературным припоем

Паста:

 

 

 

Низкотемпературная пай-

насыщенный раствор цинка

 

34

 

ка паяльной лампой

метанол

 

33

 

 

глицерин

 

33

 

 

Олово, свинец и сплавы на их основе относятся к мягким припоям. Ими паяют изделия почти из всех металлов. Оловян- но-свинцовые припои выпускаются в виде чушек, прутков, проволоки, ленты, а также в виде трубок, заполненных флюсом.

378

Выпускаются семь марок оловянных припоев с содержанием олова от 3 до 90% и температурой плавления от 185 до 265°С (табл. 82). Легирование припоев сурьмой позволяет снизить температуру плавления и повысить прочность сплавов. Также выпускается четыре марки припоев на свинцовой основе с содержанием серебра от 0,7 до 3,3% и температурой плавления

270…305°С.

Таблица 82

Химический состав оловянных и свинцово-серебряных припоев

Марка

 

Содержание компонентов, в %

 

 

Sn

Sb

Pb

Ag

Cd

ПОС 90

89…90

0,15

Остальное

–

–

ПОС 61

59…61

0,8

-//-

–

–

ПОС 50

49…50

0,8

-//-

–

–

ПОС 40

39…40

1,5…2

-//-

–

–

ПОС 30

29…30

1,5…2

-//-

–

–

ПОС18

17…18

2…2,5

-//-

–

–

ПОСС 4-6

3…4

5…6

-//-

–

–

ПСр 3

–

–

96…98

2,7…3,3

–

ПСр 2,5

5…6

–

91…93

22…2,8

–

ПСр 2

29…31

–

61,5…64,5

1,7…2,3

–

ПСр 1,5

14…16

–

82…85

0,7…2,3

4,5…5,5

Свинцово-серебряные сплавы поставляются в виде полос и проволоки (табл.83). Основные свойства мягких припоев при комнатной температуре приведены в табл. 84 и 85.

Таблица 83

Сортамент полос и проволоки из свинцово-серебряных сплавов

Размер полосы в мм

Проволока (минимальный вес

толщина

ширина

длина

отрезка в г / диаметр в мм)

0,1; 0,2; 0,3; 0,5;

50; 100;

100; 150;

10/0,3; 15/0,5; 25/0,8; 25/1,0;

0,8; 1,0; 1,2; 1,6;

150; 200.

200; 300;

30/1,2; 30/1,6; 40/2,0; 50/2,5;

379

2,0; 2,5; 3,0.

 

400.

50/3,0; 50/3,6; 50/4,0; 75/5,0.

Таблица 84

Основные свойства стандартных оловянно-свинцовых припоев

Свойство

 

Показатель по маркам

 

 

ПОСС

ПОС

ПОС

ПОС

ПОС

ПОС

ПОС

 

4-6

18

30

40

50

 

61

90

Плотность в г/см3

10,7

10,23

9,69

9,31

8,9

 

8,54

7,57

Температура ликви-

265

277

256

235

210

 

185

220

дуса в °С

 

Температура солиду-

245

183

183

183

183

 

183

183

са в °С

 

Электросопротивле-

 

 

 

 

 

 

 

 

ние в Ом×мм2/м

–

0,22

0,182

0,17

0,156

 

0,145

–

σв в кг/мм2

5,9

2,8

3,3

3,8

3,8

 

4,7

4,3

δ в %

23,7

26,6

44

52

54

 

34

25

ψ в %

–

52,2

78,8

86,7

–

 

55,7

–

σс в кг/мм2

–

25,5

18,6

24,0

–

 

31,5

–

ан в кг/см2

–

3,86

4,67

4,75

4,59

 

3,8

1,85

НВ в кг/мм2

14

10,5

10,1

13,7

14,9

 

12,6

13

τср в кг/мм2

3,58

2,5

3,4

3,7

4

 

4,2

2,7

Предел прочности

 

 

 

 

 

 

 

 

шва при пайке в на-

 

 

 

 

 

 

 

 

кладку в кг/мм2:

 

 

 

 

 

 

 

 

меди

2,4

3,8

2,7

3,7

–

 

3,5

–

латуни

3,0

3,8

2,8

4,6

–

 

3,5

–

железа

4,9

4,5

5,0

6,1

5,3

 

3,6

–

оцинкованного

 

 

 

 

 

 

 

 

железа

2,6

4,0

4,2

4,7

–

 

3,0

–

Предел прочности

 

 

 

 

 

 

 

 

при пайке встык в

 

 

 

 

 

 

 

 

кг/мм2:

 

 

 

 

 

 

 

 

меди

7,3

8,6

9,1

7,8

–

 

9,7

–

латуни

7,7

6,4

8,8

8,0

9,4

 

8,0

–

380

 

 

 

 

 

 

 

 

железа

10,3

10,0

10,5

11,5

6,7

9,8

–

 

 

 

 

 

 

Таблица 85

Основные свойства стандартных свинцово-серебряных припоев

Свойство

 

Показатель по маркам

 

 

ПСр3

ПСр2,5

ПСр2

ПСр1,5

Плотность в г/см3

11,3

 

11,0

9,6

 

10,4

Температура кристаллизации в °С:

 

 

 

 

 

 

ликвидус

305

 

305

235

 

270

солидус

300

 

295

225

 

265

Удельное электрическое сопро-

0,20

 

0,22

0,17

 

0,20

тивление в Ом мм2/м

 

 

 

 

 

 

σв в кг/мм2

3,2

 

–

–

 

3,0

δ в %

45,0

 

–

–

 

47

ψ в %

82,0

 

–

–

 

82,5

НВ в кг/мм2

9,5

 

–

–

 

16,0

Пластичность оловянных припоев при отрицательных температурах снижается; например, поперечное сужение припоев ПОС 90 и ПОС 61 при -253°С составляет только 1%.

Припой ПОС 90 применяют для наиболее ответственных соединений, когда предъявляются повышенные требования, в первую очередь по токсичности. В частности, этим сплавом паяют внутренние швы аппаратов и посуды, в которых содержатся пищевые продукты, медикаменты и вода.

Сплав ПОС 61 – наиболее легкоплавкий припой, и его используют для пайки радиотехнических и электротехнических приборов и аппаратуры, а также изделий, изготовленных из низкоплавких сплавов или закаленной стали.

Припой ПОС 50 применяют главным образом для пайки изделий из медных сплавов и белой жести, в том числе авиационных радиаторов, электрических счетчиков.

Припоем ПОС 40 паяют детали радиоприемников, физических приборов, изделий из оцинкованного железа, автомобильных и тракторных радиаторов.

Припой ПОС 30 имеет наиболее широкое применение для всевозможных соединений.

381

Припой ПОС 18 применяют для лужения вкладышей подшипников, заливаемых свинцовыми баббитами, в том числе марки БК2.

Малооловянистый припой ПОСС 4-6 применяют для лужения меди, сплавов на ее основе и железа.

Свинцово-серебряные припои марок ПСр 3, ПСр 2,5 и ПСр 1,5 имеют по сравнению со свинцово-оловянными более высокую температуру солидуса. Изделия, паяные этими припоями, могут работать при более высоких температурах.

Припои типа ПСр 3 не образуют хрупкого пограничного слоя при пайке меди, как это имеет место при оловянно-свин- цовых припоях.

Пайку припоями ПСр 3 и ПСр 2,5 производят с помощью газовых горелок. Эти припои применяют главным образом для пайки изделий из меди и ее сплавов. Припой ПСр 3 используют для пайки электродвигателей, электрических приборов, радиаторов, охлаждаемых этиленгликолем, и в других областях.

Чистое олово применяют для лужения консервной жести, пищевых котлов, кухонной утвари, вкладышей подшипников, заливаемых баббитом марок Б83 и Б89, а также для пайки.

Свинец применяют для горячего свинцевания и пайки в тех случаях, когда применение олова необязательно. Для улучшения адгезии и прочности пайки к свинцу добавляют небольшие количества цинка или олова. В табл. 86 приводятся данные по прочности шва при пайке оловом и свинцом изделий из меди, латуни и железа.

Таблица 86

Прочность шва при пайке оловом и свинцом различных металлических материалов

Вид пайки и материал

 

 

σв в кг/мм2

паяемых изделий

 

 

оловом

 

 

свинцом

 

Пайка внакладку:

 

 

 

меди

 

 

4,6

 

 

1,9

 

 

латуни

 

 

4,5

 

 

2,0

382