Припои и способы паяния различных материалов
Свинцово-оловянные припои (ПОС)
Применение свинцово-оловянных припоев только тогда может дать хорошие результаты, когда работающий правильно представляет процесс паяния и знает основные правила работы.
В зависимости от назначения спаиваемых деталей или изделий швы пайки подразделяются на:
— прочные швы (должны выдерживать механические нагрузки);
— плотные швы (не должны пропускать жидкостей или газов, находящихся под слабым давлением);
— прочные и плотные швы (должны выдерживать давление жидкостей и газов, находящихся под большим давлением).
Припой в процессе паяния в результате смачивания образует с поверхностью спаиваемой детали зону промежуточного сплава, причем качество паяния в таком случае при наличии чистых металлических поверхностей будет зависеть от скорости растворения данного металла в припое: чем скорость растворения
больше, тем качество пайки лучше Иначе говоря, качество паяния зависит от скорости диффузии.
Увеличению степени диффузии способствуют:
— наличие чистых металлических поверхностей спаиваемых деталей. При окисленной поверхности степень диффузии припоя значительно уменьшается или полностью отсутствует;
— предотвращение окисления расплавленного припоя в процессе пайки, для чего применяются соответствующие паяльные флюсы;
— паяние при температуре, близкой к температуре плавления спаиваемой детали;
— медленное охлаждение после паяния (в горячем песке, горячих углях).
Замечено, что при спаивании деталей, покрытых гальваническим путем другими металлами, шов не получается такой прочности, как при спаивании чистых металлов или сплавов. Это наблюдается при всех гальванических покрытиях (никелем, хромом, оловом, кадмием). Наоборот, пайка по горячему лужению оловом или оловянно-свинцовыми сплавами дает всегда более прочное соединение, чем по чистому металлу. Этот пример подтверждает влияние степени диффузии на прочность шва при паянии.
Лужение — процесс покрытия металлических поверхностей оловом или специальным сплавом на оловянной основе (полудой).
Припой — металл или сплав, который служит для соединения в расплавленном состоянии, в промежутке (шве) между деталями, поэтому припой должен иметь более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы.
По своему составу припои разделяются на несколько групп, из которых наиболее важная — оловянно-свинцовые припои.
Часто в связи с отсутствием сведений о припоях у работающего всегда имеется тенденция применять припои с высоким содержанием олова, хотя совсем не всегда в этом имеется необходимость. Правильность выбора припоя может быть гарантирована только тогда, когда известны его свойства.
В табл. 4 указаны составы наиболее известных оловянно-свинцовых припоев.
ПОС-90 — для паяния внутренних швов пищевой посуды (электрочайники, кастрюли и т. п.); ПОС-40 — паяние латуни, железа и медных проводов; ПОС-30 — паяние латуни, меди, железа, цинковых и оцинкованных листов, белой жести, приборов, радиоаппаратуры, гибких шлангов и бандажной проволоки электромоторов; ПОС-18 — паяние свинца, железа, латуни, меди, оцинкованного железа, лужение дерева перед пайкой, заменитель припоя ПОС-40; ПОСС 4–6 — паяние белой жести, железа, меди, свинца при наличии клепаных замочных швов, заменитель припоя ПОС-30.
В табл. 5 указаны свойства оловянно-свинцовых припоев по сравнению с чистыми металлами — свинцом и оловом. Наиболее важное свойство припоев — сопротивление срезу, так как большинство паяных соединений работает на срез.
Оловянно-свинцовые припои марок ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40 имеют более высокое сопротивление срезу, чем чистые олово и свинец, и потому применение их для получения прочного шва дает более хорошие результаты.
Припои должны обладать как высоким сопротивлением разрыву, так и максимальной вязкостью. По данным таблицы можно установить взаимозаменяемость высокооловянных и малооловянных припоев. Например, припой ПОС-18 в отношении вязкости несколько лучше припоя ПОС-40, причем незначительно отличается от последнего по прочности. Припой ПОС 50 вполне может быть заменен припоем ПОС-40 и ПОС-30. Знания твердости важны в том отношении, что более твердые припои лучше сопротивляются истиранию, чем мягкие.