Профессиональное обучение
(сборник учебников по профессиям)

Слесарное
дело

       

§ 2. Материалы для паяния

Основными материалами, применяемыми при паянии, являются припои и флюсы.

Припои. Припоями называются металлы или сплавы металлов, при помощи которых выполняют паяние.

Припои должны обладать следующими физико-химическими, механическими и технологическими свойствами:

  • более низкой температурой плавления, чем температура металлического материала, подвергаемого пайке;
  • хорошей жидкотекучестью и высокой смачивающей способностью;
  • хорошей диффузионной способностью, что обеспечивает высокую прочность и плотность соединения;
  • небольшой окисляемостью, коррозионной стойкостью и необходимой электропроводностью (если они используются при паянии проводников) и др.

В зависимости от химического состава и требований, предъявляемых к паяным соединениям, подбираются и соответствующие по свойствам припои. К основным припоям могут быть отнесены оловянно-свинцовые, медь, медно-цинковые, серебряные и др.

Припои стандартизованы и по температуре плавления делятся на две группы: мягкие и твердые.

К мягким припоям относятся сплавы, которые в своей основе содержат олово и свинец и отличаются низкой температурой плавления (ниже 500°С).

При пайке мягкими припоями свойства соединяемых металлов не изменяются или почти не изменяются.

Мягкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов, серого чугуна, алюминия, керамики и стекла.

Пайку мягкими припоями применяют в тех случаях, когда по каким-либо соображениям нельзя нагреть материал до высокой температуры или если большая прочность паяного соединения не нужна. Соединения, паянные мягкими припоями, достаточно герметичны.

Наиболее распостраненным типом мягких припоев являются сплавы олова со свинцом.

Различные количественные соотношения олова и свинца определяют свойства припоев. Оловянно-свинцовые припои по сравнению с другими обладают рядом преимуществ: высокой смачивающей способностью, хорошим сопротивлением коррозии, удобством применения. В целях повышения температуры плавления припоев или ее снижения в сплав добавляют различные металлы, например сурьму и серебро, которые повышают температуру плавления, а кадмий снижает ее.

В табл. 10 приведены состав и применение наиболее употребительных мягких припоев.

Таблица 10
Состав и применение мягких (оловянно-свинцовых) припоев (ГОСТ 1499—54)

Примечание. Буквы в обозначении марки припоя указывают: П — припой, ОС — оловянно-свинцовый, цифры — среднее содержание в припое олова в процентах.

Мягкие припои выпускаются в виде чушек, проволоки, литых прутков, зерен, лент фольги, трубок (с внутренней набивкой канифолью) диаметром от 2 до 5 мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.

Мягкие припои можно приготовить и непосредственно в цехе или мастерской. Для этого в металлических ковшах расплавляют олово и старый припой, затем добавляют небольшие кусочки свинца, хорошо размешивают.

Для того чтобы припой не выгорал, поверхность посыпают толченым древесным углем.

Низкотемпературные (легкоплавкие) припои относятся к группе мягких припоев, они обладают очень низкой температурой плавления. В их состав входят свинец, олово, кадмий, сурьма, висмут, индий, ртуть и другие металлы.

Припои на основе свинца — олова — висмута плавятся при температуре 96°С, припой марки Л70 на висмутовой основе плавится при температуре 70° С, а припой марки Л47 — при температуре 45° С.

Низкотемпературные припои применяют при паянии тонких оловянных предметов, при паянии стекла с металлической арматурой, деталей, которые особенно чувствительны к нагреву, а также в тех случаях, когда припой должен выполнять роль температурного предохранителя (в электрических тепловых приборах) и др.

Твердые припои с температурой плавления выше 500°С применяются для соединений, которые должны быть прочными при высоких температурах, вязкими, стойкими против усталости и коррозии. Этими припоями можно паять сталь, чугун, медь, никель и их сплавы, а также другие металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Твердые припои делятся на две основные группы: медно-цинковые и серебряные (табл. 11).

Таблица 11
Состав и применение твердых припоев

Примечание. Буквы в обозначении марки припоя указывают: П — припой, МЦ — медноцинковый, Ср — серебро, цифры — среднее содержание в припое меди или серебра в процентах.

Припои медно-цинковые поставляются в форме зерен размерами 0,2—3 мм (класс А) или 3—5 мм (класс Б).

Серебряные припои выпускаются в виде полос и проволоки. Они представляют собой сплав серебра, меди, цинка и некоторых других элементов. Серебряные припои применяют для паяния черных и цветных металлов и сплавов. Они обеспечивают довольно высокую прочность, а также коррозионную стойкость паяного шва.

Наиболее употребительные серебряные припои ПСр70, ПСр45, ПСр25 и ПСр12М.

Флюсы. С повышением температуры скорость окисления поверхности спаиваемых деталей значительно возрастает, в результате чего припой не пристает к детали. Для удаления окисла применяют химические вещества, называемые флюсами. Флюсы в момент нагрева, соединяясь с окислами, образуют шлак, всплывающий на поверхность припоя. Такое действие флюса обеспечивает непрерывное смачивание и растекаемость припоя по месту спая и создает условия, необходимые для получения высококачественного соединения. Различают флюсы для мягких и твердых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.

Флюсы для мягких припоев. В качестве флюсов для мягких припоев применяют соляную кислоту, хлористый цинк, нашатырь, канифоль и пасты.

Соляная кислота применяется при пайке цинка и оцинкованного железа. Техническую соляную кислоту (дымящуюся) добавляют в воду небольшими порциями. Соляная кислота требует очень осторожного обращения. Попадая на тело, она вызывает ожоги, разрушает ткань одежды, пары ее вредно действуют на дыхательные органы. При составлении водных растворов необходимо вливать кислоту в воду. Категорически запрещается вливать воду в кислоту, ввиду опасности внезапного выброса кислоты.

Хлористый цинк применяется при мягком паянии латуни, меди, стали и т. п. Хлористый цинк можно приготовить, растворив мелкие куски цинка в соляной кислоте крепостью 16—20° по Боме.

Для того чтобы хлористый цинк в меньшей степени способствовал коррозии паяного шва, к нему добавляют нашатырный спирт, вливая его в хлористый цинк тонкой струей до исчезновения молочного цвета.

Нашатырь (хлористый аммоний) — белая горько-соленая на вкус соль, хорошо растворяющая жировые пятна. Нашатырь используется в виде кусков или порошка. При нагревании нашатырь разлагается с выделением вредного для здоровья белого газа, поэтому при пайке рекомендуется применять не чистый нашатырь, а его водный раствор.

Канифоль — вещество, получаемое при сухой перегонке сосновой смолы. Флюсирующие свойства канифоли значительно слабее этих свойств других веществ, но она обладает тем преимуществом, что не вызывает коррозии паяного шва. Благодаря этому канифоль преимущественно применяется для пайки электро и радиоаппаратуры.

Канифоль используется в виде порошка или раствора в спирте или глицерине.

Довольно энергичным является следующий флюс (состав в %): хлористого цинка — 25—20, нашатыря — 5—20, воды — 70—30.

Флюсы для твердых припоев. При пайке твердыми припоями в качестве флюсов используют буру, борную кислоту и некоторые другие вещества.

Буру применяют в виде порошка, для чего ее толкут в ступе и просеивают. Чтобы при нагревании бура не пенилась, перед применением ее прокаливают. Бура легко впитывает влагу из воздуха, поэтому ее следует хранить в банке с притертой пробкой. Рекомендуется применять безводную буру, так как иначе флюс при нагреве теряет воду, набухает, трескается и вследствие этого затрудняется процесс пайки.

Недостатком буры является то, что после остывания она оставляет на шве весьма прочную пленку. Для понижения температуры плавления в буру иногда добавляют хлористый цинк.

Борная кислота представляет собой белые, на ощупь жирные чешуйки. По своим флюсирующим свойствам борная кислота лучше буры, но применяется реже, так как стоимость ее выше.

Флюсы для пайки алюминиевых сплавов. В качестве флюсов при пайке алюминиевых сплавов применяют сложные по химическому составу смеси, состоящие из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др. Хлористые соли обладают способностью растворять окислы алюминия, поэтому их роль во флюсах является основной. Хлористый литий и хлористый калий вводят в состав флюсов с целью понижения температуры плавления.

При пайке алюминия мягкими припоями можно применять один из трех следующих флюсов (состав в %):

  • хлористого цинка — 85, хлористого аммония —10, фтористого натрия — 5;
  • хлористого цинка — 90, хлористого аммония — 8, фтористого натрия — 2;
  • хлористого цинка — 95, фтористого натрия — 5.

При пайке алюминиевых сплавов твердыми припоями применяют следующий флюс (состав в %):

  • фтористого калия или фтористого натрия —10±1, хлористого цинка — 8 ±2, хлористого лития — 32 ±3, хлористого калия — остальное.

Приготовляют этот флюс в следующем порядке. Компоненты флюса вначале прокаливают для удаления из них влаги. Затем после взвешивания все компоненты, кроме хлористого цинка, тщательно перемешивают, помещают в фарфоровую посуду и нагревают в печи до 700° С. В расплавившуюся смесь вводят предварительно нагретый до жидкого состояния хлористый цинк.

Полученную смесь тщательно размешивают и выливают на стальную или чугунную поверхность. Флюс затвердевает, после его дробят, превращая в пудру. Этот флюс очень гигроскопичен, поэтому его надо хранить в герметически закрывающихся сосудах.

Для паяния алюминия и его сплавов широко используется также флюс 34А, состоящий из 10% фтористого натрия, 8% хлористого цинка, 32% хлористого лития, 50% хлористого калия.

Флюсы для пайки нержавеющей стали. Одним из таких флюсов является пастообразная смесь буры и борной кислоты (поровну), замешанная в насыщенном растворе хлористого цинка. Применяют также флюс 200, состоящий из 70% борной кислоты, 21%) буры, 9% фтористого калия. Этот флюс пригоден для паяния конструкционных и нержавеющих сталей, а также жаропрочных сплавов латунью и твердыми припоями.

Флюсом для паяния чугуна (серого или ковкого) служит бура (60%) с добавкой хлористого цинка (38%) и марганцовокислого калия (2%). В флюс, кроме того, входит перекись марганца или хлорат калия, способствующие выгоранию графита с поверхности металла и тем самым обеспечивающие получение чистой, хорошо смачиваемой припоем поверхности.

Для паяния свинцовых сплавов флюсом может служить стеарин.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru