Припои и флюсы. Виды, характеристики, свойства припоев и флюсов.
Припои и флюсы
Для пайки соединений проводниковых материалов в зависимости от предельно допустимых рабочих температур и требуемой прочности паяного шва применяются мягкие и твердые припои.
К мягким относятся припои с температурой плавления до 400 °C и к твердым — выше 500 °C. Припои с температурами выше плавления чистого олова в интервале до 400 °C называются полутвердыми.
Мягкие и полутвердые припои имеют предел прочности при растяжении до 50—70 МПа и применяются для пайки токоведущих частей, не являющихся одновременно несущими конструкциями машин или аппаратов.
Пайка мягкими и полутвердыми припоями осуществляется паяльником или погружением деталей в расплавленный припой, соединяемые поверхности при этом предварительно обслуживаются, как правило, припоем той же марки и покрываются обычно канифолью (флюсом).
Оловянно-свинцовые припои выпускаются в виде слитков, прутков, проволоки, ленты и трубок, заполненных канифолью.
Твердые припои имеют предел прочности до 500 МПа и применяются в качестве припоев 1 категории прочности при пайке токоведущих частей, быстроходных, допускающих высокий нагрев электрических машин и деталей, воспринимающих основную механическую нагрузку.
Твердая пайка осуществляется электроконтактным способом, графитовыми или медными электродами или с помощью дуговой сварки. Мелкие детали паяют
с помощью автогена. При электроконтактном способе припой укладывается заранее между соединяемыми деталями или вносится в соединение в процессе пайки. Сварка осуществляется без присадки металла путем сплавления концов соединяемых деталей.
Для электроконтактной пайки серебряными припоями в качестве флюса обычно служит бура. Пайка самофлюсующимися припоями, в состав которых входит фосфор, и сварка в защитной атмосфере осуществляются без применения флюса.
Припои с содержанием фосфора для пайки сталей и чугуна и соединений, подвергающихся ударам и вибрациям, из-за хрупкости паяного шва применять нельзя.
Таблица 1. Классификация и химический состав мягких и полутвердых припоев
| Наименование припоя | Марка | Химический состав, % | ||||||
| Олово | Сурьма | Кадмий | Медь | Свинец | Серебро | Индий | ||
| Олово | О2 | 99,9 | — | — | — | — | — | — |
| Бессурьмянистые | ПОС61 | 60—62 | — | — | — | Остальное | — | — |
| ПОС40 | 39—41 | — | — | — | — | — | ||
| ПОС10 | 9—10 | — | — | — | — | — | ||
| ПОС61М | 60—62 | — | — | 1,5—2,0 | — | — | ||
| ПОСК50-18 | 45—51 | — | 17—19 | — | — | — | ||
| Малосурьмянистые | ПОССу61-0,5 | 60—62 | 0,2—0,5 | — | — | Остальное | — | — |
| ПОССу40-0,5 | 39—41 | — | — | — | — | |||
| ПОССу30-0,5 | 29—41 | — | — | — | — | |||
| ПОССу18-0,5 | 17—18 | — | — | — | — | |||
| Сурьмянистый | ПОССу95-5 | 94—96 | 4—5 | — | — | Остальное | — | — |
| Серебрянные | ПСР3Кд | — | — | 96±1 | — | — | 3,5±0,5 | — |
| ПСр2,5 | 5,5±0,5 | — | — | — | 92±1 | 2,5±0,3 | — | |
| Индиевые | ПОСИ30 | 42 | — | — | — | 28 | — | 3 |
| ПСр3И | — | — | — | — | — | 3 | 97 | |
Таблица 2. Физико-механические свойства мягких и полутвердых припоев
Марка припоя | Температура плавления, °C | Плотность, кг/м3 | Электрическая проводимость, % проводимости меди | Предел прочности при растяжении, МПа | Ориентировочная температура пайки, °C | |
| Солидус | Ликвидус | |||||
| О2 | 232 | 232 | 7310 | 13,9 | 25 | 280 |
| ПОС61 | 183 | 190 | 8500 | 12,6 | 43 | 240 |
| ПОС40 | 183 | 238 | 9300 | 11,1 | 38 | 290 |
| ПОС10 | 268 | 299 | 10800 | 8,8 | 32 | 350 |
| ПОС61М | 268 | 192 | 8500 | 12,8 | 45 | 240 |
| ПОСК50-18 | 183 | 145 | 8800 | 13,2 | 40 | 185 |
| ПОССу61-0,5 | 142 | 189 | 8500 | 12,6 | 45 | 240 |
| ПОССу40-0,5 | 183 | 235 | 9300 | 10,4 | 40 | 285 |
| ПОССу30-0,5 | 183 | 255 | 9700 | 9,8 | 36 | 306 |
| ПОССу18-0,5 | 183 | 277 | 10200 | 8,9 | 36 | 325 |
| ПОССу95-5 | 234 | 240 | 7300 | 12,1 | 40 | 290 |
| ПСр3Кд | 300 | 325 | 8700 | 22,4 | 54 | 360 |
| ПСр2,5 | 295 | 305 | 11000 | 8,8 | — | 355 |
| ПОСИ30 | 117 | 200 | 8420 | — | — | 250 |
| ПСр3И | 141 | 141 | 7360 | — | — | 190 |
Таблица 3. Преимущественные области применения мягких и полутвердых припоев
| Марка припоя | Область применения |
| О2 | Лужение и пайка коллекторов, якорных секций и обмоток электрических машин с изоляцией класса Н, лужение ответственных неподвижных контактов, в том числе содержащих цинк |
| ПОС61; ПОССу61-0,5; ПОС61М | Горячее лужение и пайка меди и ее сплавов, серебра ковара, никеля и его сплавов. Пайка токоведущих частей электрических машин и аппаратов, работающих при температуре до 160 °C |
| ПОС40; ПОССу40-0,5 | Горячее лужение и пайка меди и ее сплавов, сталей и различных металлов с покрытием оловом, серебром, никелем. Пайка бандажей коллекторов и якорных секций большинства типов электрических машин, а также приборов, соприкасающихся с морской водой |
| ПОССу30-0,5 | Горячее лужение и пайка меди и ее сплавов, железа, углеродистых и нержавеющих сталей. Лужение и пайка проводов, кабелей, бандажей, различных деталей аппаратуры и приборов, работающих при температуре до 160 °C |
| ПОСК50-18 | Пайка деталей из меди и ее сплавов, чувствительных к перегреву, в том числе пайка алюминия, плакированного медью. Пайка керамики, стекла и пластиков, металлизированных оловом, серебром, никелем |
| ПОС10; ПОССу18-0,5 | Лужение и пайка контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов, реле и других деталей менее ответственного назначения массового производства |
| ПОССу95-5; ПСр3Кд | Горячее лужение и пайка коллекторов, якорных секций, бандажей и токоведущих соединений электрических машин нагревостойкого исполнения и с повышенными частотами вращения; пайка трубопроводов и различных деталей электрооборудования |
| ПОСИ30; ПСр3И | Пайка меди и ее сплавов и других металлов, неметаллических материалов и стекла с металлическими покрытиями. Пайка деталей радиоэлектронной аппаратуры. Обладают высокой жидкотекучестью и обеспечивают хорошее сцепление спаиваемых поверхностей |
| Примечание. Сурьмянистые припои не рекомендуется применять для пайки цинковых и оцинкованных деталей. | |
Таблица 4. Мягкие припои (сплавы) с низкой температурой плавления
Наименование сплава | Химический состав, % | Температура плавления, °C | ||||||
| Олово | Свинец | Кадмий | Висмут | Серебро | Индий | Солидус | Ликвидус | |
| Вуда | 12—13 | 24,5—25,6 | 12—13 | 49—51 | — | — | 66 | 70 |
| Розе | 24,5—25,5 | 24,5—25,6 | — | 49—51 | — | — | 90 | 92 |
| Д'Арсе | 9,6 | 45,1 | — | 45,3 | — | — | — | 79 |
| Липовица с индием | 11,8 | 22,2 | 8,5 | 42 | — | 15,5 | — | 48 |
| Примечание. Применяются в радиосхемах с полупроводниковыми приборами и в схемах, где припой используется в качестве температурного предохранителя. | ||||||||
Таблица 5. Химический состав и физико-механические свойства твердых серебряных и медно-фосфористых припоев
Марка припоя | Химический состав, % | Плотность, кг/м3 | Температура кристаллизации, °C | Предел прочности при растяжении, МПа | ||||
| Серебро | Медь | Цинк | Фосфор | начало | конец | |||
| ПСр72 | 72±0,5 | 28±0,5 | — | — | 9900 | 779 | 779 | — |
| ПСр50 | 50±0,5 | 50±0,5 | — | — | 9300 | 850 | 779 | — |
| ПСр45 | 45±0,5 | 30±0,5 | 25+1, –1,5 | — | 9100 | 660 | 725 | 300 |
| ПСр25 | 25±0,3 | 40±1 | 35±2,5 | — | 8700 | 775 | 745 | 280 |
| ПСр71 | 71±0,5 | 28±0,7 | — | 1±0,2 | 9800 | 795 | 750 | — |
| ПСр25ф | 25±0,5 | 70±1 | — | 5±0,5 | 8500 | 710 | 650 | — |
| ПСр15 | 15±0,5 | 80,2±1 | — | 4,8+0,2, –0,3 | 8300 | 810 | 635 | — |
| ПМФ7 (МФ3) | — | Остальное | — | 7—8,5 | — | 860 | 710 | — |
Таблица 6. Некоторые медно-цинковые и медно-никелевые твердые припои
| Марка припоя | Химический состав, % | Физические свойства | |||||||||
Медь | Никель | Железо | Кремний | Бор | Цинк | Олово | Температура кристаллизации, °C, + | Плотность, кг/м3 | Предел прочности при растяжении, МПа | ||
Солидус | Ликвидус | ||||||||||
| Л63 | 62—65 | — | — | — | — | Остальное | — | 900 | 905 | 8500 | 310 |
| ЛОК59-0,1-0,3 | 60,5—63,5 | — | — | 0,2—0,4 | — | Остальное | 0,7—1,1 | 890 | 905 | 8200 | — |
| ПЖЛ500 | Остальное | 27—30 | 41,5 | 1,5—2 | 0,2 | — | — | 1080 | 1120 | 8630 | 600 |
Таблица 7. Серебряные припои с пониженной температурой плавления
Марка припоя | Химический состав, % | Плотность, кг/м3 | Температура кристаллизации, °C | ||||||
| Серебро | Медь | Цинк | Кадмий | Олово | Никель | начало | конец | ||
| ПСр50Кд | 50±0,5 | 16±1 | 16±2 | 18±1 | — | — | 9300 | 650 | 635 |
| ПСр40 | 40±1 | 16,7+0,7, –0,4 | 17+0,8, –0,4 | 26+0,5, –1 | — | 0,3±0,2 | 8400 | 605 | 595 |
| ПСр62 | 62±0,5 | 28±1 | — | — | 10±1,5 | — | 9700 | 700 | 660 |
Таблица 8. Преимущественные области применения твердых припоев
| Марка припоя | Область применения |
| ПСр72; ПСр50 | Пайка металлокерамических контактов и различных ответственных токоведущих соединений, подвергающихся изгибающим и ударным нагрузкам |
ПСр45 | Пайка меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей. Пайка короткозамкнутых обмоток роторов и демпферных обмоток высоконагруженных электрических машин. Припой обеспечивает высокую плотность и прочность паяных швов |
| ПСр25 | Пайка меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей, заменяет припой ПСр45 при выполнении менее ответственных соединений |
| ПСр71 | Пайка деталей аналогично припою ПСр72, но где требуется большая жидкотекучесть |
| ПСр25ф; ПСр15; ПМФ7 | Пайка меди и ее сплавов, в том числе различных токоведущих частей машин и аппаратов, не испытывающих ударных и изгибающих нагрузок |
| Л63; ЛОК59-0,1-0,3 | Пайка меди и чугуна. Паяные соединения обладают высокой прочностью и хорошо работают в условиях ударных и изгибающих нагрузок |
| ПЖЛ500 | Пайка соединений, работающих при температурах до 600 °C |
Таблица 9. Меднофосфорные
Марка припоя | Химический состав, % | Температура плавления, °C | |
| Медь | Фосфор | ||
| ПФМ-1 | 90—91,5 | 8,5—10 | 725—850 |
| ПФМ-2 | 92,5 | 7,5 | 710—715 |
| ПФМ-3 | 91,5—93 | 7—8,5 | 725—860 |
| Примечание. Для медно-фосфорных и серебряных припоев в качестве флюса применяют буру в виде порошка или в смеси с поваренной солью. | |||
Таблица 10. Припои для пайки алюминия по нормали электротехники ОАА.614.017—67
Марка припоя | Химический состав, % | Температура полного расплавления, °C | Температура пайки, °C | Плотность, кг/м3 | ||||
| Олово О1 | Цинк | Кадмий | Алюминий А7 | Медь М0 | ||||
| П250А | 79—81 | 19—21 | — | — | 0,15 | 250 | 300 | 7300 |
| П300А | — | 50—61 | 39—41 | — | 0,045 | 310 | 360 | 7730 |
| П300Б | — | 80 | — | 8 | 0,5 | 410 | 700—750 | — |
Таблица 11. Преимущественные области применения припоев для пайки алюминия
| Марка припоя | Область применения |
| П250А | Лужение концов алюминиевых проводов, а также пайка погружением алюминиевых проводов с алюминиевыми и медными наконечниками |
| П300А | То же, пайка соединений с повышенной коррозионной стойкостью |
| П300Б | Пайка заливкой алюминиевых проводов с алюминиевыми и медными деталями |
Таблица 12. Припой для пайки алюминия (ВТУ Цветметобработки 1989—56)
Марка | Состав, % | Температура плавления, °C | Применение | |||
| Олово | Цинк | Медь | Алюминий | |||
| А | 40 | 58—58,5 | 2—1,5 | — | 400—425 | Для лужения и пайки оболочек и жил кабелей |
| ЦО-12 | 12 | 88 | — | — | 500—550 | Для пайки жил проводов и кабелей |
| ЦА-15 | — | 85 | — | 15 | 550—600 | |
Таблица 13. Припой для пайки алюминия
Марка припоя | Химический состав, % | Температура плавления, °C | |||||
| Алюминий | Медь | Олово | Цинк | Кадмий | Кремний | ||
| Кадмиевый | — | — | 36 | 40 | 24 | — | — |
| АВИА-1 | — | — | 55 | 25 | 20 | — | 20 |
| АВИА-2 | 15 | — | 40 | 25 | 20 | — | 250 |
| ВПТ-4 | 55 | — | — | 40 | — | 5 | 410 |
| 34-А | 66 | 28 | — | — | — | 6 | 545 |
Таблица 14. Флюсы для пайки мягкими и полутвердыми припоями (нормали электротехники ОАА.614.017—67 и ОАА.614.028—68)
Марка | Назначение | Основные данные флюсов | Отмывка после пайки | |
| Наименования компонентов | Состав, % | |||
| К | Лужение и пайка токоведущих частей из меди и ее сплавов | Канифоль сосновая | 100 | Не требуется |
| КСП | Лужение и пайка токоведущих частей из меди и ее сплавов | Канифоль сосновая | 25 | Не требуется |
| Спирт этиловый технический марки Б | 75 | |||
| ФПП | Лужение и пайка токоведущих частей из меди и ее сплавов | Смола полиэфирная марки ПА9 | 20—30 | Не требуется |
| Метилэтилкетон или этилацетат | 80—70 | |||
| СТУЗО-12224-61 | Лужение и пайка деталей из меди, никеля и их сплавов и деталей с покрытиями медью, оловом, кадмием, серебром и цинком | Канифоль сосновая | 20—35 | Тампоном или кистью, смоченном в растворителе или спирте |
| Диэтиламин солянокислый | 3—5 | |||
| Триэтаноламин | 1—2 | Тампоном или кистью, смоченном в растворителе или спирте | ||
| Спирт этиловый технический марки Б | 76—68 | |||
| Ф59А ОАА.614.017—67 | Лужение и пайка алюминия и сплава АМц между собой и с медью и ее сплавами | Кадмий борфторид | 10 | Проточная горячая вода или спирт |
| Цинк борфторид | 3 | |||
| Аммоний борфторид | 5 | |||
| Триэтаноламин | 82 | |||
| 34А ОАА.614.017—67 | Пайка алюминия и его сплавов (температура плавления 420 °C | Кадмий фтористый | 50±6 | Горячей, затем холодной проточной водой |
| Литий хлористый | 32±6 | |||
| Цинк хлористый | 8±2 | |||
| Натрий фтористый | 10±1 | |||
| ЛМ1 | Лужение и пайка железоникелевых сплавов и нержавеющих сталей | Канифоль сосновая | 20—35 | Тампоном или кистью, смоченными в растворителе или спирте |
| Диэтиламин солянокислый | 3—5 | |||
| Триэтаноламин | 1—2 | Тампоном или кистью, смоченными в растворителе или спирте | ||
| Спирт технический марки Б | 76—78 | |||
| Ф38Н | Лужение и пайка нихрома между собой и с медью | Диэтиламин солянокислый | 25—30 | Горячей водой или кистью, смоченной в спирте |
| Этиленгликоль | 60—50 | |||
| Кислота ортофосфорная | 29—25 | |||
Таблица 15. Флюсы для пайки меди и ее сплавов
Марка | Состав, % | ||||
| Канифоль | Спирт этиловый | Триэтаноламин | Диэтиламин солянокислый | Кислота салициловая | |
| ФКСп | 10—60 | 90—40 | — | — | — |
| ФКТС | 15—30 | 81—65 | 1—1,5 | — | 3—3,5 |
| КСп | 50 | 50 | — | — | — |
| ЛТИ-120 | 20—25 | 70—68 | 1—2 | 3—5 | — |
При пайке медных жил, а также проводников заземления к броне и свинцовой оболочке кабелей используют паяльную пасту, состоящую из следующих компонентов (в массовых частях): канифоли — 10, жир животный — 3, аммоний хлористый — 2, цинк хлористый — 1, вода или этиловый спирт (ректификат) — 1. В качестве флюса часто используется паяльная паста по следующему рецепту: канифоль — 2,5%, сало — 5%, цинк хлористый — 20%, аммоний хлористый — 2%, вазелин технический — 65,5%, вода дистиллированная — 5%.
Таблица 16. Флюсы для пайки и сварки алюминия
Марка | Состав, % | Температура плавления, °C | Применение | |||||
| Калий хлористый | Натрий хлористый | Литий хлористый | Натрий фтористый | Криолит марки К-1 | Магний хлористый | |||
| ВАМИ | 50—55 | 30—35 | — | — | 10—20 | — | 630 | Для оконцевания жил проводов и кабелей |
| АФ-4А | 50 | 28 | 14 | 8 | — | — | Около 600 | Только для соединения жил кабелей в муфтах |
| ХП | 50 | — | 30 | — | — | 20 | — | |