Припой

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Катушка оловянно-свинцового припоя

Припо́й — металл или сплав, применяемый при пайке для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди, никеля и другие. Срок службы припоя зависит от правильности технологии и окружающей среды в эксплуатации до 20лет.

Описание[править | править вики-текст]

Припои бывают в виде гранул, прутков, проволоки, порошка, фольги и закладных деталей.

Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемый металл (или металлы), то он плавится, в то время как основной металл остаётся твёрдым. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла происходят различные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Выбирают припой с учётом физико-химических свойств соединяемых металлов (например, по температуре плавления), требуемой механической прочности спая, его коррозионной устойчивости и стоимости. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя. Жидкотекучесть низкотемпературных припоев даёт возможность паять изделия сложной формы.

Классификация припоев[править | править вики-текст]

Вид припоев Температура плавления Tпл., °C Предел прочности при растяжении, МПа Сплавы
Мягкие До 300 16-100 оловянно-свинцовые, оловянно-свинцово-кадмиевые, оловянно-цинковые, сурьмянистые, бессвинцовые (Sn+Cu+Ag+Bi+др.)
Твёрдые Свыше 300 100-500 медно-цинковые, медно-никелевые, медно-фосфористые, серебряные

Припои принято делить на две группы:

  • мягкие;
  • 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—500 МПа.

Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС 10) до 90 % (ПОС 90), остальное свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15 % чистой меди. Плавление этих припоев начинается при температуре 183 °C (температура плавления эвтектики системы олово-свинец) и заканчивается при следующих температурах:

ПОС 15 — 280 °C.

ПОС 25 — 260 °C.

ПОС 33 — 247 °C.

ПОС 40 — 235 °C.

ПОС 60 — 220 °C.

ПОС 90 — 191 °C.

Припои ПОС 61 и ПОС 63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец. Кроме этих составов в качестве мягких припоев используются также:

  • сурьмянистые припои (ПОССу), применяемые при пайке оцинкованных и цинковых изделий и повышенных требованиях к прочности паяного соединения,
  • оловянно-свинцово-кадмиевые (ПОСК) для пайки деталей, чувствительных к перегреву и пайки выводов к конденсаторам и пьезокерамике,
  • оловянно-цинковые (ОЦ) для пайки алюминия,
  • бессвинцовые припои, содержащие наряду с оловом медь, серебро, висмут и др. металлы.

Наиболее распространёнными твёрдыми припоями является медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр) с различными добавками.

Температуры плавления ПСр и ПМЦ:

ПСр 10 — 830 °С.

ПСр 12 — 785 °С.

ПСр 25 — 765 °С.

ПСр 45 — 720 °С.

ПСр 65 — 740 °С.

ПСр 70 — 780 °С.

ПМЦ 36 — 825 °С.

ПМЦ 42 — 833 °С.

ПМЦ 51 — 870 °С

Появление гибридной технологии для создания электронных плат обусловило появление нового типа припоев: так называемых паяльных паст, пригодных как для обычной, так и трафаретной пайки элементов гибридных схем. Паяльные пасты представляют собою сложную дисперсию, в которой дисперсной фазой являются микро- и наноразмерные частицы припоя и, возможно, твёрдых компонентов флюса, а дисперсной средой являются жидкие компоненты флюса и летучие растворители.

Широкое распространение получили припои медно фосфористые. К медно фосфористым припоям относятся сплавы меди, фосфора, олова. Данные припои применяются при пайке меди, медных сплавов, серебра, чугуна, твердых сплавов.

Температуры плавления медно фосфористых припоев:

П81 — 660 °С.

П14 — 680 °С.

МФ7 — 820 °С.

П47 — 810 °С.

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.

Твёрдые припои — медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр).

Припой марка Состав Температура плавления, °С Плотность, Мг/м3
Медно-цинковый ПМЦ-36 36 % Сu; 64 % Zn 825—950 7,7
Медно-цинковый ПМЦ-54 54 % Cu; 46 % Zn 860—970 8,3
Серебряный ПСр-15 15 % Ag; остальное Сu и Zn 635—810 8,3
Серебряный ПСр-45 45 % Ag; остальное Сu и Zn 600-725 9,1
ПМТ-45 49-52 % Сu; 1-3 % Fе; 0,7-0,1 % Si; 45-49,3 % Ti 955 6,02

Не относящиеся к собственно припоям особые виды металлических материалов применяются в электровакуумной технике для вводов, вплавляемых в стекло и работающих при сравнительно низких температурах, так что использование здесь особо тугоплавких, но дорогих металлов (вольфрам, молибден, платина) не требуется. Для этих материалов особую важность имеет температурный коэффициент линейного расширения al, который для получения вакуум-плотного ввода должен согласовываться с al, стекла. Отметим ковар (марка 29НК), применяемый для впая в твёрдые стёкла; это сплав примерного состава: Ni 29 %, Со 18 %, Fе остальное; его P равно 0,49 мкОм м, al составляет (4-5) 10-6 К-1.

Серебряные припои имеют температуру плавления от 183 до 1133 град. С и представляют собой сплав:

Серебро-свинец-олово; серебро-свинец; серебро-медь; серебро-медь-цинк; серебро-медь-цинк-кадмий; и т.д.

Серебряные припои имеют достаточно широкую область применения:

- лужение и пайка меди, медно-никелевых сплавов, никеля, ковара, нейзильберта, латуней и бронз;

- пайка железониклевых сплавов с посеребренными деталями из стали;

- пайка стали с медью, никелем, медными и медно-никелевыми сплавами;

- пайка меди с никелированным вольфрамом;

- пайка титана и титановых сплавов с нержавеющей сталью;

- пайка меди и медных сплавов с жаропрочными сплавами и нержавеющими сталями;

- пайка меди и латуни с коваром, никелем, с нержавеющими сталями и жаропрочными сплавами, пайка свинцово-оловянистых бронз;

- пайка и лужение меди, никеля, медных и медно-никлевых сплавов с посеребренной керамикой, пайка посеребренных деталей;

- пайка меди и никеля со стеклоэмалью и керамикой;

- пайка и лужение ювелирных изделий;

- пайка меди с бронзой, меди с медью, бронзы с бронзой;

- пайка меди, медных сплавов и сталей по свеженанесенному медному гальваническому покрытию не менее 10 мкм;

- пайка и лужение цветных металлов и сталей;

- пайка и лужение серебряных деталей.

См. также[править | править вики-текст]