Пайка является способом соединения, который пригоден как для ремонта, так и для мелкосерийного и массового производства. Пайка является одним из самых распространенных способов соединения. Припой это сплав, применяемый при пайке для соединения деталей и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди, никеля и др.
Припой выпускается в виде прутков, проволок, лент, офлюсованные или с флюсовым сердечником и без флюсового покрытия. Припой может поставляться в виде пасты. Пайку можно выполнять с помощью ручных газовых горелок, паяльников, в индукционных и газовых печах. С помощью автоматических паяльных машин способ можно автоматизировать, тем самым становятся возможными короткие циклы производства. Пайка в печах дает возможность пайки многих конструкционных деталей одновременно. С этих точек зрения мягкая, твердая и высокотемпературная пайка приобретает большое значение.
Классификация припоев
Припои принято делить на две группы — мягкие и твёрдые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — выше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16—100 МПа, а твёрдые — 100—500МПа.
Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы с содержанием олова от 10 до 90%, остальное свинец, сплавы на основе олова с добавкой серебра до 3,5% . Проводимость этих припоев составляет 9—15% чистой меди. Большое количество оловянно-свинцовых припоев содержит небольшой процент сурьмы.
Наиболее распространёнными твёрдыми припоями является медно-фосфорные, медно-фосфорные с содержанием серебра от 2% до 15%, серебряные на основе меди и цинка с различными добавками, латунные, алюминиевые.
Действие серебра в твердых пайках
При пайке обычных медных, латунных и мельхиоровых изделий всегда существует типичная проблема внесения большого количества тепла, обусловленного рабочей температурой плавления этих металлов примерно от 880ºС до 1100ºС.
Техника легирования серебряных припоев позволяет достигнуть значительного снижения температуры, соответствующего интервалу плавления спаиваемых металлов.
Снижение рабочей температуры твердых припоев, не содержащих серебра, возможно с помощью добавки небольшого количества низкоплавких металлов (например, цинка, алюминия или свинца). Однако при этом в большинстве случаев хрупкие или подверженные растрескиванию паяные соединения. Напротив, с помощью добавки серебра кроме снижения рабочей температуры, достигаются отличные механические свойства паяных соединений.
Надежное соединение металлов при низкой температуре становится с настоящего времени одной из основных целей исследовательских работ фирмы Castolin Eutectic.
Выбор припоя
Выбирая припой, надо учитывать его совместимость с материалом, если это однородный металл или с материалами, если требуется соединить разнородные материалы, прежде всего температуру плавления припоя по отношению к температуре плавления соединяемых металлов, а также соотношения температур плавления припоя и величин существующих зазоров в соединяемой конструкции.
Выбор флюса
Выбор флюса считается одним из наиболее важных параметров пайки. Хороший флюс должен отвечать следующим характеристикам:
- Очистка - растворение и удаление оксидов с поверхности основного металла. Это способствует образованию надёжного сцепления между основным материалом и металлом припоя и, как следствие, увеличению прочности соединения.
- Температурный интервал - для получения хороших результатов необходимо подобрать флюс таким образом, чтобы температура начала его плавления (температура Solidus) была ниже температуры начала плавления припоя, а температура полного расплавления (температура Liquidus) выше температуры плавления припоя. Таким образом обеспечивается активность и эффективность флюса во всём интервале плавления припоя, следовательно флюс будет препятствовать образованию оксидов на протяжении всей операции пайки.
- Смачиваемость - обеспечивает растекаемость расплавленного металла припоя по основному материалу. Знаете ли Вы, что неправильно подобранный состав флюса может вызвать ухудшение смачиваемости и быть причиной наличия включений флюса в зоне пайки, что обычно приводит к негерметичности спаянного соединения.
Флюсы Castolin содержат специальную добавку, названную Atmosin, которая “активирует” течение флюса, а главное устраняет возможность флюсовых включений.
Пайка разнородных металлов и материалов
Применяя пайку, можно соединить практически все металлы, а также неметаллические материалы, такие как стекло или керамика. Возможность соединять различные материалы в различном сочетании, а кроме того детали сложных форм облегчает разработку и производство новых изделий.
Всё больше и больше заказчиков запрашивают материал для соединений типа Алюминий-Медь (Al-Cu). Процесс пайки алюминия с медью можно осуществить с
помощью ряда материалов, подобных припоям Castolin 1827 или Castolin 192FBK.
