Температура плавления припоя: особенности и виды припоев

Припои. Какие они бывают? Каков их состав и свойства? Ответы здесь…

Классификация

В соответствии с государственным стандартом, существует следующее классификационное деление припоев по температуре их плавления:

  • низкотемпературные, их также называют мягкими. Температура плавления этих паяльных сплавов не превышает 450 ℃. В свою очередь, данная категория делится на две подкатегории. Паяльные сплавы, плавящиеся при температуре до 145 ℃ называются особолегкоплавкими, плавящиеся в диапазоне от 145 до 450 ℃ относятся к легкоплавким;
  • высокотемпературные или твёрдые. К ним относятся припои с температурой плавления, превышающей 450 ℃. Этот класс сплавов включает в себя три подкатегории. Среднеплавкими считаются те, которые расплавляются при температуре до 1100 ℃, имеющие точку плавления от 1100 до 1850 ℃ называют высокоплавкими. Присадочные материалы, использующиеся при пайке, которые занимают ещё более высокотемпературные позиции, относятся к тугоплавким.

Таблица 1. Температура плавления припоев:

Марка припоя Температура плавления, С°
Сплав Вуда 66-70
Сплав Розе 90-98
Припой ПОИН 52 120
Припой ПОСК 50-18 142-145
Припой ПОСВи 36-4 150-170
Припой ПОС-90 183-220
Припой ПОССу 18-0,5 183-277
Припой ПОССу 50-0,5 183-216
Припой ПОС-63 183
Припой ПОССу 25-0,5 183-266
Припой ПОС-40 183-238
Припой ПОС-30 183-238
Припой ПОССу 30-0,5 183-245
Припой ПОССу 40-0,5 183-235
Припой ПОССу 61-0,5 183-189
Припой ПОС-61 183-190
Припой ПОССу-15-05 184-275
Припой ПОССу-15-2 184-275
Припой ПОССу-40-2 185-229
Припой ПОССу 25-2 185-260
Припой ПОССу-30-2 185-250
Припой ПОССу-18-2 186-270
Припой ПОС-60 190
Припой ЦОП-30 200-315
Припой АВИА-1 200
Припой П200А 220-225
Припой ПОЦ-10 220-225
Припой ПОС-50 222
Припой ПОВи 0.5 224-232
Припой ПОМ-1 230-240
Припой ПОМ-3 230-250
Припой ПОСу 95-5 (бессвинцовый) 234-240
Припой ПОССу-95-5 234-240
Припой ПОССу-4-4 239-265
Припой ПОССу-8-3 240-290
Припой ПОС-18 243-277
Припой ПОССу-4-6 244-270
Припой П250А 250-300
Припой АВИА-2 250
Припой ПОС-35 256
Припой ПОС-25 260
Припой ПОС-4 266
Припой ПОССу-10-2 268-285
Припой ПОС-10 268-299
Припой ПОС-20 268-299
Припой ПОССу-5-1 275-308
Припой марки А 300-320
Припой 34А 530-550
Припой 35А 545
Припой П-81 630-660
Припой П-14К 640-680
Припой П-14 640-680
Припой ПМФОЦр 6-4-0,03 640-680
Припой ПМФ-7 714-850
Припой ПМФ-9 750-800
Припой П-47 760-810
Припой ПМЦ-36 800-825
Припой Алармет 211 800-890
Припой П 21 800-830
Припой Л63 850-910
Припой таблетированный Л63 850-900
Припой ПМЦ-54 876-880
Припой ВПР-28 880-980
Припой П100М 900-950
Припой ЛО 60-1 900
Припой П100 900-950
Припой ЛОК 59-1-0,3 900
Припой МНМц 68-4-2 915-970
Припой ЛНМц 49-9-0,2 920
Припой МНМц 9-23,5 925-950
Припой ЛК 62-0,5 960-1020
Припой ВПР-16 960-970
Припой ВПР-4 1000-1050
Припой ВПР-1 1080-1120
Припой ВПР-11-40Н 1100-1120

Основная суть процесса пайки заключается в смачивании расплавленным присадочным материалом поверхностей соединяемых деталей, которые сами при этом не расплавляются. Исходя из этого, температура плавления припоев должна быть ниже, чем соответствующая характеристика спаиваемых металлов.

О составе ПОС

В ПОС-40 — 40 % олова, а в ПОС-61 — около 61 % олова. Все остальное – это свинец и дополнительные примеси. По внешнему виду можно определить, какой перед вами припой. Матовый и темный припой содержит больше свинца. Светлый и блестящий — больше олова. Лучше всего это можно увидеть в сравнении.

Прочность припоя зависит на ряду с легированием сплава от паяемого металла. Для пайки цинка или меди в ПОС добавляют немного цинка или меди соответственно. Что снижает химическую эрозию металла и повышает поверхностную прочность соединения.

Легирование ПОС

Эксплуатационные характеристики припоя можно улучшить с помощью легирования следующими веществами:

  • Пластичность, стойкость к термоциклированию становится лучше за счет добавок серебра, индия, лития, марганца, висмута.
  • Устойчивость к коррозии припоя улучшает никель и медь.
  • Увеличению жаропрочности способствует кобальт, кремний, цирконий, гафний, ванадий, вольфрам, ниобий.
  • Припой становиться прочнее если добавить бор, железо, никель, кобальт, цинк, кремний.
  • Добавка серебра, меди, цинка, кадмия, сурьмы и алюминия улучшает адгезию припоя.

Свойства

Стоит отметить, что от того при какой температуре плавится припой зависят многие его свойства. Это обусловлено составом, ведь если в него входят тугоплавкие металлы, которые в своем чистом виде имеют высокую прочность, то и при добавлении в сплав они сохраняют эти качества, пусть и не в полной мере. Таким образом, прямая зависимость прочности соединения от точки расплавления практически всегда оказывается верной. Простым примером является сплав Вуда, который является одним из самых легкоплавких вариантов. На практике он оказывается очень хрупким и может треснуть или слететь от небольших температурных воздействий.

splav-vuda

Здесь же наблюдается зависимость с тем, какую температуру будет выдерживать полученное соединение. Температура плавления припоя должна быть меньше, чем у основного металла, иначе это был бы уже процесс сварки. Пайка высокотемпературными припоями сама происходит при высокой температуре, соответственно и соединение будет лучше сопротивляться такому воздействию. Теплопроводность припоя также является важным фактором, ведь если она на низком уровне, то это помогает лучше переносить воздействие высоких температур и защищает деталь от перегревания.

Использование олова

Одно из наиболее известных применений олова – пайка. Невысокая температура плавления позволяет паять в домашних условиях. Для пайки этот металл продается в виде небольших прутков диаметром до 10 мм.

температура плавления олова
Достаточно часто предлагаются сплавы с различными добавками – со свинцом, серебром, медью, индием и другими. Температура плавления олова и свинца ниже, чем чистого олова, поэтому процесс пайки проходит быстрее.

Благодаря физическим характеристикам этот металл можно хранить в нормальных условиях в жидком виде. Низкая температура плавления олова позволяет запаивать металлическую жидкость в стеклянные ампулы для лабораторных или других исследований.

какая температура плавления олова

Характеристики ПОС и ПОССу

Характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, показаны в таблице параметров. Здесь можно увидеть такие характеристики, как удельное электросопротивление, температуру плавления, временное сопротивление разрыву, плотность, ударную вязкость и твердость по Бринеллю, теплопроводность, относительное удлинение существующих разновидностей ПОС и ПОССУ.

Из таблицы видно самый легкоплавкий припой (кадмиевый ПОСК 50-18) с температурой плавления 145 °C, и самым прочный припой для пайки (ПОССу 4-6) с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/мм2.

Состав паяльных сплавов

Физико-механические свойства плавящихся присадочных материалов, в частности, температура их плавления, определяются содержанием компонентов, входящих в их состав.

Обычно такие сплавы состоят из нескольких химических элементов, но название композиций определяется по тому элементу, который является основным и превосходит все остальные по содержанию. Например, припои на основе олова называют оловянными.

Существует большое семейство припоев, содержащих значительные удельные доли свинца и олова. Такие паяльные сплавы принято называть оловянно-свинцовыми.

Для них принято буквенное обозначение ПОС, после которого следует цифра, показывающая процентное содержание олова в составе этого припоя.

Таблица 2. Химический состав припоев:

Марка припоя

Химический состав, %

Олово

Сурьма

Медь

Цинк

Свинец

Алюминий

ПОС-40

39…41

_

_

Остальное

ПОССу40-0,5

39…41

0,05.-0,5

ПОССу40-2

39…41

1.5…2

ПОССуЗО-О.5

29 31

0,05-0,5

—»—

ПОССуЗО-2

29…31

1,5-2

—»—

А

38,6…42,1

1,5-2

56…59

ЦО-12

12

83

ЦА-15

85

15

Компоненты, входящие в состав припоя, оказывают воздействие на физические качества сплава, образуя нечто новое, не присущее каждому из компонентов в отдельности.

При этом наибольшее влияние на результирующие свойства припоя (такие, как температура его плавления) оказывает элемент, имеющий наибольший удельный вес в сплаве.

Так, паяльные сплавы на основе такого легкоплавкого металла, как олово, относятся к низкотемпературным или мягким. Этим подчёркивается связь температуры плавления металла с его механической твёрдостью.

То есть, металлы, которые плавятся при более низкой температуре, являются более мягкими.

Существует множество припоев, которые создаются на основе меди, алюминия, цинка, серебра, золота, платины. Высокотемпературная пайка осуществляется сплавами, в состав которых входят титан, цирконий, молибден и другие металлы.

Температура плавления припоев

Различия в температуре могут быть очень сильными, что видно на примере таблицы. Причем это касается даже соседних марок в одной серии, так как многое определяется добавками в составе и прочими нюансами. Здесь приведены основные данные к самым распространенным маркам:

Наименование припоя

Температура плавления, градусы Цельсия

Сплав Вуда

70

Сплав Розе

90

ПСРЗИ

141

ПОЗИ 30

170

ПСР

235

ПСР 1,5

280

ПСР 2

248

ПОС 50

245

ПОС 61

192

ПОС 10

299

ПОС 40

238

ПОС 61

190

О2

232

ПОССУ 95-5

240

Рекомендации по температуре

Температура плавления мягких припоев хоть и не превышает 300 градусов, тогда как в твердых марках разброс намного больше, то все равно, даже в этом случае получается разница более чем в три раза. Таким образом, стоит подбирать инструменты для температурной обработки, которые бы имели ту мощность, что требуется для достижения нужных параметров. Более высокая или низкая температура может оказаться неподходящей, так что это может стать одной из причин, почему припой не липнет к паяльнику. Отклонение при выборе температурного режима допускается в небольших пределах, около 10-20 градусов Цельсия, причем желательно в более высокую сторону. Ведь далеко не всегда есть возможность точно выставить рабочие параметры, особенно на простых паяльниках.

Возможность безвредного повышения температуры инструмента обуславливается тем, что у припоя есть первоначальная точка плавления, когда он из твердого перетекает в жидкое. В это время жидкость получается относительно вязкой и достаточно пластичной для применения. Далее следует вторая точка плавления, когда материал уже становится максимально жидким.  Здесь уже сложнее работать, так что выбор режима должен быть как раз между этими двумя показателями.

Выбор припойного материала

Одним из главных критериев выбора сплава для создания паяного соединения металлических деталей является температура его плавления.

То есть, присадочный материал должен расплавляться раньше, чем основной. Но это не единственное условие выбора.

Жидкий расплав должен хорошо смачивать поверхность основного металла. Кроме этого, к паяному соединению предъявляются определённые прочностные требования.

Правильный подбор присадочного материала для пайки позволяет приблизить прочность соединения к прочности основного металла.

Именно по этой причине при пайке какого-либо металлического изделия стараются использовать присадку на основе такого же металла, как металл изделия.

При этом более низкая температура плавления припоя обеспечивается дополнительными компонентами, входящими в его состав.

Правда, следует заметить, что сравнять эти характеристики при пайке не удаётся никогда. То есть, при механических испытаниях на разрушение излом всегда будет происходить в месте соединения.

В некоторых специфических видах пайки прочность соединения играет не главную роль. Например, при пайке ювелирных изделий основной является эстетическая часть работы. Поэтому изделия из золота, серебра и платины паяются только припоями на основе одноимённых металлов, причём той же пробы.

Бессвинцовые припои [ править | править код ]

В связи с повышением внимания общества к вопросам экологии теперь при выборе припоев более серьёзно учитывают токсичность его компонентов. В электротехнике и электронике (особенно в бытовой) всё чаще используют бессвинцовые припои.

Уход от свинцовосодержащих припоев также обусловлен негативным влиянием свинца на прочность соединения с контактами, покрытыми золотом. [4]

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...