Какие металлы паяются оловом

Обновлено: 18.05.2024

Процесс соединения заготовок, в результате которого их материал не расплавляется, называется пайкой. То есть, материал не изменяет своих технических характеристик и качеств.

Пайка металлов происходит за счет смачивания поверхностей заготовок жидким припоем, которым заполняется зазор между двумя металлическими изделиями. При этом припой – это металл или сплав нескольких металлов, обычно олова и свинца.

Соединение с помощью пайки, без расплавления, дает возможность в будущем разъединить детали (распаять или перепаять заново), не нарушая их свойств. Качество пайки зависит от типов соединяемых металлов, от припоя и флюса, нагрева и вида соединения.

Преимущества и недостатки

К преимуществам процесса пайки можно отнести:

высокая технологичность процесса;
возможность проводить паяльные операции в труднодоступных и неудобных местах;
возможность соединять сложные по конструкции узлы и детали;
процесс можно проводить не точно по контуру соединения, а по всей плоскости;
нагрев при пайке обеспечивает термическую обработку металлических заготовок.

Что касается недостатков пайки, основной – это невысокая прочность паяного соединения на отрыв и сдвиг за счет мягкости припойного металла. Сложно проводить операции, которые касаются высокотемпературной технологии.

Где применяется

После сварки пайка находится на втором месте по применению в категории стыковки металлов. А в некоторых областях производства она занимает главенствующую позицию.

К примеру, в производстве компьютеров, сотовых телефонов и другой IT-ной техники. Ведь мельчайшие детали этой техники требуют компактного контакта между собой.

Кроме этого пайка применяется для соединения медных трубок в производстве холодильников, теплообменников, при соединении твердосплавных деталей между собой, к примеру, режущие пластины к резцам.

При проведении кузовных работах проводится соединение деталей к тонким металлическим листам. Лужение тоже является частью процесса пайки, а эту операцию применяют для защиты различных конструкций от коррозии металлов.

В общем, можно сказать, что если в каких-то ситуациях нельзя соединить две металлические заготовки между собой сваркой, болтовым соединением, шпильками, клепками, клеем или другими способами, то на помощь приходит именно пайка металла.

Разновидности

Классификация пайки металлов достаточно сложна, потому что в каждой категории приходится учитывать большое количество различных параметров. Имеет значения тип припоя, способ нагрева, присутствует ли в зазоре давление или нет, как кристаллизуется паяный шов.

Но чаще всего разделение проводится по температуре расплавленного припоя. Это низкотемпературный процесс (до 450 ℃) и высокотемпературный (свыше 450 ℃).

Низкотемпературную пайку чаще всего используют именно в электронике, потому что сама технология достаточно проста и экономична. При этом появляется возможность паять мелкие детали, что актуально для этой промышленности. К тому же этим способом можно проводить соединение разнородных металлов и материалов.

Что касается высокотемпературной технологии, то она обозначается высокими прочностными характеристиками места стыка, такое соединение может выдержать даже ударные нагрузки и высокое давление.

В мелкосерийном производстве высокую температуру обеспечивают газовыми горелками или токами индукционного типа средней или высокой частоты.

В классификации процесса пайки есть еще одно разделение, в основе которого лежит тип припоя. Самый распространенный способ – использовать готовый припой.

Кстати, это не обязательно стержни из сплавов, это может быть специальная паста. Припой просто расплавляется и затекает в зазор между деталями. Здесь проявляется капиллярное явление. Силы поверхностного натяжения заставляют расплавленный металл проникать во все поры и трещины деталей.

Вторая позиция в этом разделении – реакционно-флюсовая операция, для чего используется цинкосодержащий флюс. По сути, между нагретыми кромками заготовок из металла и флюсовым материалом происходит химическая реакция, конечный результат которой и есть припой.

Способы нагревания

Паяльные материалы можно нагревать разными способами. Если говорить о домашнем применении процесса пайки металлов, то самый распространенный вариант – паяльник или горелка.

Первый инструмент используется, если необходимо провести низкотемпературный процесс, второй – если высокотемпературный. Разнообразие современных паяльников велико. Среди них есть устройства с автоматической регулировкой температуры и другими полезными функциями.

В производстве используются в основном другие технологии: печная пайка, с помощью индукционных нагревателей, с погружением в специальные ванны с металлом или солями.

Применяется нагрев электросопротивлением, когда припой и соединяемые заготовки нагреваются за счет протекания по ним электрического тока, и прочие.

Припои

В реализации пайки элементов важны припои. Изготавливают их из чистых металлов или их сплавов. При выборе обращают внимание на две основные их характеристики: смачиваемость и температура плавления. Первое свойство – это сцепление припоя с заготовками, где прочность соединения между ними становится выше, чем между молекулами самого припойного материала.

Что касается температуры, то тут есть одно требование – температура плавления припойного металла должна быть ниже, чем тот же показатель у заготовок. Поэтому припойный материал делится на две категории: легкоплавкие и тугоплавкие.

Первые – материалы на основе олова и свинца в чистом виде или с добавлением различных компонентов. Вторые – материалы на основе серебра или меди. Это медно-цинковые припои, которыми можно паять медные, бронзовые и стальные заготовки.

Серебряные марки считаются лучшими, у них высокие прочностные характеристики, поэтому их применяют для стыка деталей, работающих под вибрацией или ударами.

Кроме основных видов в промышленности используются и другие разновидности. К примеру, никелевые применяют для деталей, работающих при высоких температурах.

Золотые – для соединения золотых украшений или пайки трубок, работающих под вакуумом. Магниевые – для стыковки магниевых заготовок или деталей из сплавов этого металла.

Сам припой может быть изготовлен в виде стержней, пасты, порошка, таблеток, тонкой фольги, гранул различного размера.

Флюсы

Основное требование к качеству соединения – это физический контакт припоя с металлом двух деталей. Поэтому очень важно, чтобы на кромках заготовок не образовалась оксидная пленка.

Именно для этого в процессе пайки и применяют флюсы. Их основная задача – удалить старую пленку и не дать возможности образоваться новой.

Классификация флюсов основана на ряде различий по составу и свойствам. Они бывают:

активные и нейтральные;
с низкой температурой нагрева и высокой;
твердые, пастообразные, жидкие, в виде гелей;
на основе воды и безводные.

Из всех разновидностей, что сегодня используются для пайки металлов, самыми распространенными являются борная кислота и ее натриевая соль (бура), хлористый цинк, канифоль и ортофосфорная кислота.

Особенности паяния

Так как в промышленности реализуются разные проекты, то в процессе пайки могут участвовать разные металлы. Поэтому технологии пайки могут отличаться, а некоторых случаях ее применение крайне затруднено.

Сталь

Сразу надо оговориться, что стальные заготовки можно паять только припоями на основе олова. Цинкосодержащие материалы для этой операции не подходят за счет низкого смачивания. Вот технологическая карта проводимых этапов.

Кромки заготовок из металла очищают от грязи. Затем обрабатывают их наждачной бумагой или железной щеткой, удаляя тем самым оксидную пленку.

Проводится процесс обезжиривания с помощью любого растворителя. Заготовки стыкуются с зазором 2-3 мм. Производится нагрев паяльной лампой или другим нагревательным инструментом.

В зону нагрева добавляется флюс, а затем и припой. Обратите внимание, что последний должен нагреваться больше не от пламени огня, а от разогретых кромок заготовок. После окончания процесса с участка стыка удаляются остатки флюса и припоя.

Чугун

Соединять пайкой можно только серый чугун или ковкий, белый паять нельзя. Правила пайки чугуна основаны на решении двух проблем. Первая – плохая смачиваемость металла за счет большого в нем содержания графита.

Титан

Пайка титана одна из самых сложных. На поверхности этого металла расположен альфированный слой, который насыщен атмосферными газами. Его и придется удалить или с помощью травления, или пескоструйкой. И даже после этого на поверхности останется оксидная пленка.

Чтобы соединение стало качественным, пайку проводят или в вакууме, или аргоном, или специальными флюсами. Последний вариант не гарантирует высокое качество конечного результата. При этом необходимо строго соблюдать температурный режим, который варьируется для данного металла в диапазоне 800-900 ℃.

Что касается припоев, то здесь используют или серебряные, или алюминиевые. Оловянные и свинцовые припои применяют редко, потому что с самим титаном они соединяются плохо. Хотя если нанести оловянный слой или свинцовый на поверхность титановой заготовки, то можно гарантировать неплохое качество пайки.

Нихром

Пайка нихрома – самый простой процесс, потому что сам сплав (а это симбиоз хрома и никеля) является жаростойким и пластичным.

Температура его плавления в зависимости от добавок варьируется в пределах 1100-1400 ℃. То есть, для пайки можно использовать даже тугоплавкий припойный материал.

Пайка деталей из нихрома проводится при низкотемпературном режиме. Соединение сплава со сталью требует наличия высокотемпературного паяния. Многие мастера дома делают припои своими руками, смешивая вазелин (100 г), глицерин (5 г) и хлористый порошковый цинк (7 г).

Область применения пайки дает возможность соединять между собой детали из разных цветных металлов. Конечно, к выбору методов пайки надо подходить с позиции соответствия и технологии соединения, и правильного выбора расходных материалов.

Но, как показывает практика, в основе процесса лежит тип самих соединяемых заготовок, то есть, насколько высока их температура плавления.

Отталкиваясь от этого, и выбирается сам вид паяной операции. Ведь температура плавления припоя должна быть ниже, чем у металла соединяемых деталей. И нарушать этот закон нельзя ни в коем случае. Нарушили – получили некачественное соединение или, вообще, не получили спайки.

Пайка стали, меди, алюминия, нержавейки, оцинковки

Приветствую! В этом материале я расскажу про отличия пайки и сварки, как паять цветные и черные металлы, а также дам несколько советов по прочной пайке и технике безопасности. Поехали.

Отличия пайки металла от сварки

Существует два основных метода скрепления двух металлов: cварка и пайка. В первом случае элементы скрепляются за счет расплавления кромки металла. Это может быть как нагрев, так и скрепление при помощи нагнетания давления. В случае пайки заготовки скрепляют между собой при помощи присадочного материала – припоя.

В некоторых случаях пайка является более щадящим и экономичным способом скрепления заготовок. Также пайка обладает рядом преимуществ:

Обе детали не нагреваются да температуры плавления. Таким образом получается сохранить их физические и химические свойства.
Заготовки не требуют тщательной очистки и обработки, как это требуется при сварке.
Оборудование для пайки стоит намного меньше, чем сварочные аппараты.
Возможность изготовления сложных узлов и конструкций.
Прочность полученного стыка. Детали не гнуться и не деформируются после спаивания.

Рассмотрим подробнее методы пайки разных металлов.

Пайка цветных металлов

Изделия из цветных металлов требуют точной подгонки. Именно поэтому их чаще паяют, а не варят. Изучим отдельные виды цветных металлов и их скрепление при помощи пайки.

Всегда фиксируйте обе заготовки при помощи тисков, струбцин либо других крепежных элементов. Особенно, если вы работаете с габаритными деталями. Колебания или сдвиги во время пайки могут перекосить шов, припой может стечь. Это повлечет за собой хрупкость стыка и со временем на нем могут образоваться трещины или свищи.

Пайка меди

Медь – это довольно часто встречающийся металл в повседневной жизни. Водопроводные трубы, электрические кабели, электронные компоненты – все они частично или полностью состоят из меди.

В основном существует два метода пайки меди:

Высокотемпературная (рабочая температура порядка 600 ˚С);
Низкотемпературная (рабочая температура до 450 ˚С).

В рамках данной статьи мы рассматриваем пайку в домашних условиях, поэтому возьмем низкотемпературную технологию.

Для пайки меди вам потребуется:

Припой. В основном его изготавливают из сплавов олова (95—97 %) с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Лучшими свойствами обладают серебросодержащие припои. Широкое применение получили и трёхкомпонентные виды, в состав которых входит олово, медь и серебро. Использование оловянно-свинцовых припоев на производстве ограничено из-за вредности свинца. В домашних условиях также стоит поберечь свои легкие от паров свинца. Используйте активную вытяжку.
Флюс для пайки меди (активированный, кислотный, некислотный, антикоррозийный).
Газовая горелка.

На крупных производствах и заводах часто используют паяльную пасту. Чаще всего в ее состав входят: флюс, маленькие частицы припоя и специальные добавки.

Рассмотрим пошаговую технологию пайки двух медных элементов:

На обе детали наносят флюс. Им покрывают место стыка и область, на которую будут наносить припой.
В место стыка закладывают припой. Это может быть оловянная проволока или специальная паста.
Полученное соединение нагревают при помощи газовой горелки. Припой распределяется по месту стыка, а также частично на область около пайки.
Полученную заготовку оставляют остывать. В этот момент нельзя крутить или гнуть полученную деталь. Место стыка должно полностью остыть, чтобы припой смог полностью затвердеть.
Остатки флюса удаляют при помощи абразивной щетки.

Не направляйте открытый огонь прямо на припой. Он должен расплавиться и заполнить собой шов вследствие нагрева кромок деталей.

Пайка алюминия

Алюминий достаточно капризный материал. Многие эксперты считают, что в домашних условиях скрепить две алюминиевые заготовки просто невозможно, так как место скрепления необходимо прогревать до температуры порядка 600 ˚С, а это чревато прогоранием самого листа алюминия.

Но это утверждение не совсем верно. Спаять два элемента из алюминия можно, если использовать особый флюс и припой. Рассмотрим подробнее все компоненты, которые понадобятся для работы с алюминием:

Припой. Лучше всего для работы с алюминием подходят припои в составе которых есть: кремний, алюминий, медь, серебро и цинк. К таким можно отнести отечественный припой «34А» или его зарубежный аналог « Aluminium -13».
Флюс. Лучше, если в его составе будет фторборат аммония с добавлением триэтоналомина. Некоторые используют обычную буру.
Паяльник, мощностью не менее 100 Вт.

Припои с высоким содержанием цинка обладают лучшими антикоррозийными свойствами.

Пошаговое руководство по пайке алюминиевых заготовок:

Зачистить обе заготовки от грязи и пыли.
Удалить при помощи наждачной бумаги оксидную пленку. Эту операцию проделывают с целью уменьшения оксидного слоя, который моментально образовывается на поверхности алюминия.
На место соединения наносят флюс.
Припой закладывают равномерно и постепенно, не подвергая постоянному нагреву поверхности алюминиевых заготовок.
Полученный стык зачищают при помощи металлической щетки или мелкой наждачной бумаги.

Пайка листов жести

Обычная жесть скрепляется довольно просто. Металл без примесей или нанесения чаще всего дает ровный шов и не меняется под воздействием высоких температур. Для пайки жести потребуется:

Припой. В основном используют припои на основе олова и сурьмы. К ним относят ПОС-40 или ПОС-30. В некоторых случаях используют ПОС-90, в состав которого входит свинец.
Флюс. Подойдет как соляная кислота, так и обычная канифоль. Свежая оксидная пленка на жести удаляется очень легко.
Паяльник мощностью не менее 40 Вт.

Технология пайки:

Зачистить жестяные элементы от грязи и пыли.
Нанести канифоль на место стыка.
Положить припой на стык и при помощи паяльника расплавить его.
Зачистить полученное место при помощи мелкой наждачной бумаги или металлической щетки для ровного шва.

Пайка оцинкованного железа

В отличие от обычной жести, оцинкованное железо имеет ряд специфических характеристик. Во-первых, цинк на поверхности листа испаряется при температуре 960 ˚С. Поэтому не рекомендуется использовать мощные горелки в работе с оцинкованным листом.

Во-вторых, не все припои подходят для работы с оцинкованным железом. Например, крайне не рекомендуется использовать припой ПОС-90, так как он разрушает структуру листа.

Компоненты для пайки:

Припой. Лучше всего выбрать ПОС-30.
Флюс — борная кислота или хлористый цинк.
Паяльник мощностью не менее 40 Вт.

Технология спайки двух элементов из оцинковки аналогична работе с обычной жестью. Главное — греть место спайки равномерно, не допуская перегрева отдельных областей.

Пайка нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — это сплав, в котором присутствует никель и хром, а также титан. Пайка нержавейки немного отличается от аналогичной работы с обычным или оцинкованным железом. В зависимости от количественного содержания того или иного металла в составе нержавейки, она будет иметь разные физические характеристики.

Так, лист с большим содержанием никеля при температуре 500 — 700 ˚С может выделять карбидные соединения. Подобные листы подвергают равномерному и быстрому нагреву, чтобы избежать разрушения структуры материала.

Рассмотрим необходимые компоненты:

Припой. Его выбирают в зависимости от условий пайки. В условиях открытой местности или повышенной влажности отдают предпочтение припоям на основе серебряных сплавов с незначительным содержанием никеля. В сухих помещениях или доменных печах используют хромникелевые или серебряно-марганцевые припои. Для первичного лужения двух деталей используют обычный припой на основе олова и свинца.
Флюс — бура в виде порошка или пасты.
Мощная газовая горелка выдающая температуру свыше 800 ˚С. Пригодится паяльник с мощностью выше 100 Вт для первичного лужения.

Пошаговая технология пайки:

Тщательно зачистить места соединения двух элементов из нержавейки.
Закрепить оба листа и на место стыка нанести флюс из паяльной кислоты.
Место стыка залудить тонким слоем припоя на основе олова. На этом этапе используют обычный паяльник. Следите за тем, чтобы припой не скатывался с листа. Если этого избежать не удалось, предварительно прогрейте листы и повторите лужение.
Повторить лужение флюсом.
Спаять оба листа, используя припой в зависимости от условий пайки. На этом шаге используйте газовую горелку.

Если припой скатывается с листа даже после предварительного прогревания, используйте металлическую щетку. Она помогает удалить оксидную пленку, которая может оставаться на залуженной поверхности после нанесения флюса.

Пайка черных металлов

Качество скрепления стальных изделий зависит от нескольких факторов:

марки стали;
пористости заготовок;
уровня очищенности стыковочного шва.

В качестве припоя выбирают оловянные или латунные сплавы. Их используют в зависимости от поставленной задачи. Более простой способ — использование олова. С ним проще работать, однако, конечный шов не будет обладать высоким уровнем прочности.

Припои на основе латуни намного прочнее, но для работы с ними потребуется особое оборудование.

Рабочий процесс на подготовительном этапе практически не различается. В обоих случаях детали зачищают от грязи и ржавчины. Фиксируют при помощи струбцин или тисков. В качестве флюса используют обычную ортофосфорную кислоту. После этого наступает этап самой пайки.

Пайка стали оловом

При пайке оловом подбирают паяльник мощностью от 100 Вт. Для получения качественного шва обе детали предварительно залуживают, после чего в готовый шов подают оловянный припой и завершают пайку.

Пайка стали латунью

Латунь плавится при температуре свыше 900 ˚С, поэтому для работы с таким припоем потребуется газовая горелка. Важно нагревать оба элемента равномерно. В противном случае латунь быстро расплавится. Она будет хорошо прилипать только на краях стальных заготовок (что может вызвать хрупкость и разрушение под напряжением), что поспособствует образованию трещин в конечном изделии.

Советы по правильной и прочной пайке металлов

Работая со сталью или другими металлами необходимо придерживаться базовых правил безопасности, а также знать некоторых нюансов пайки.

Как нагревать и охлаждать металл

Важный шаг перед началом работы — подготовка заготовок. И здесь необходимо знать наверняка, какой сплав вы будете спаивать или проверить его самостоятельно:

Посмотрите, как реагирует металлическая заготовка на нагрев паяльником или горелкой. Как быстро образуется оксидная пленка на поверхности. Об этом лучше знать заранее и наверняка, иначе последующая работа будет проходить в спешке.
Подготовленные и закрепленные детали лучше всего прогревать постепенно. Следите, чтобы на металле не появлялось перегретых очагов. Область пайки должна быть прогрета равномерно по всей площади.
Не прогревайте только стыковочный шов, работайте также по площади возле стыка. Чаще всего нужно прогреть 0,5 — 2 см в зависимости от целей пайки и габаритов соединяемых элементов.
Используйте только те паяльники или горелки, которые выдают рабочую температуру плавления припоя.
Не охлаждайте готовый шов при помощи холодной воды или других жидкостей. Дайте металлу «отдохнуть» и равномерно остыть несколько минут на открытом воздухе.
Спаянные заготовки снимайте из тисков или струбцин только после полного остывания припоя.

Какие металлы прочнее всего между собой паяются

В отличие от сварки, в пайке основным показателем качества готового изделия является не марка стали или металла, а выбор припоя, а также технологии формирования самого шва пайки. Так что тут вопрос скорее про то, на какой металл какой припой липнет лучше всего. Конечно, чем ближе по составу и плотности припой и металл, тем лучше будет адгезия. В итоге все сводится к выбору правильного припоя для каждого случая в отдельности.

А еще нужно следить, чтобы при соединении двух металлов не образовывалось электропары. Иначе соединение будет ржаветь и разрушаться от малейшей влаги. Так что тут будет уместна таблица совместимости при соединении цветных металлов между собой.

Буква «А» в таблице совместимости означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях».

Приведу еще несколько простых советов:

Выбирайте более тугоплавкие припои.
Тщательно зачищайте стыки скрепляемых деталей. Обрабатывайте наждачной бумагой не только сам шов, но и 0,5 — 2 см около стыка по поверхности металла.
Залуживайте и запаивайте внахлест. Таким образом, вы увеличиваете общую площадь скрепления двух или нескольких деталей.

Техника безопасности при пайке стали в домашних условиях

Часто пренебрежение элементарными правилами работы с электрическими или горючими приборами приводит к потере здоровья или порче имущества.

Настоятельно рекомендую соблюдать технику безопасности при пайке:

Держите паяльник на металлической площадке или специальном держаке, который отводит нагретое жало инструмента от плоскости стола.
Выключайте паяльник от сети сразу после окончания работ.
Проверяйте качество подключения газового баллона к самой горелке. Не допускайте утечек газа.
Работайте в хорошо проветриваемом помещении.
Не оставляйте горелку во включенном состоянии, если вы уже закончили работу.
Уберите любые легковоспламеняющиеся вещества из рабочей зоны.
Не хватайтесь голыми руками около нагретого шва. Вы можете получить ожог.
Не трогайте пальцами припой, чтобы проверить прочность шва.

Соблюдая данные меры можно избежать травм, а также сохранить имущество в целостности. Паяйте с удовольствием и знанием дела!

Пайка железа с помощью оловянного припоя

Процесс пайки – это химическое соединение двух металлов с помощью припоя. Причем кристаллическая структура металла не изменяется. То есть, соединяемые части остаются при своих технических характеристиках.

Само соединение получается достаточно надежным, но многое будет зависеть от вида припоя и технологии пайки. К тому же необходимо отметить, что не все металлы могут быть соединены этим процессом. Основные же металлы, особенно стальные (железо), между собой могут быть спаяны.

Три технологии

Существует три технологии пайки железа оловом:

паяльником. Для этого придется использовать мягкие припои с большим содержанием свинца;
паяльной лампой. Здесь потребуются твердые припои с большим содержанием олова;
электрическая пайка железа.

Первый способ применяют в том случае, если железо не будет в процессе эксплуатации подвергаться большим нагрузкам. Второй – это лужение железа оловом, когда оловянный припой наносится на поверхность металлического изделия и растирается по всей его плоскости тонким слоем.

В этой технологии обязательно применяется флюс для пайки. Третий вариант используется в производственных масштабах, для чего применяется специальное оборудование.

Пайка листов жести

Пайка жести (тонкого листового железа) является часто встречаемым процессом в изготовлении металлической тары. Но нередко и в домашних условиях приходится скреплять листы железа между собой, собирая герметичные конструкции. Поэтому перед тем как припаять один лист к другому, необходимо подготовить все нужное.

Для процесса пайки железа с помощью олова понадобится припой с небольшой концентрацией олова, к примеру, ПОС-40, флюс, паяльник и шило.

Флюс в процессе пайки железа выполняет функции растворителя и окислителя одновременно. То есть, сразу происходит смачивание металла и защита от окислительных процессов. В качестве флюсов используют канифоль и соляную кислоту или хлористый цинк и борную кислоту.

Что касается паяльника, то для проведения качественной пайки оловом лучше выбрать электрический инструмент мощностью более 40 Вт. Старый паяльный инструмент, который нагревается от пламени огня, сегодня практически не используют даже в домашних условиях.

Последовательность действий

Вот основные этапы данного процесса:

зачистка соединяемых листов;
нанесение флюса;
разогрев паяльника и лужение;
пайка оловом;
очистка стыка бензином.

Очистку проводят механическим способом наждачной бумагой. Если загрязнения большие, то придется провести обработку растворителем. Если не удается очистить и таким методом, тогда проводят травление серной кислотой.

Два куска листового железа подносят друг к другу на расстояние 0,3 мм. Их края обрабатывают пастообразным флюсом при помощи кисточки. Жало паяльника очищается наждачкой, и сам инструмент включается в электрическую сеть через розетку. Чтобы проверить, хорошо ли он нагрелся, надо помести его жало в нашатырную смесь, которая должна закипеть.

Теперь проводится этап лужения железа. То есть, с помощью припоя из олова или его сплава обрабатываются края двух листов жести, чтобы покрыть их оловянным слоем, который будет выполнять защитные функции от коррозии металла.

Все готово, остается только запаять два конца листов. Жало паяльника подносится к месту стыка вместе с припоем из олова, и они оба продвигаются плавно по границе соединения.

При этом жало необходимо прижимать не острым концом, а плоской гранью, за счет чего будет прогреваться одновременно и соединяемые детали, что скажется на высоком качестве проведенной пайки железа.

Особенности работы с оцинкованными изделиями

Пайка оцинковки оловом по чисто технологическому процессу от предыдущей ничем не отличается. Но есть в технологии свои тонкие нюансы, которые сказываются на качестве конечного результата.

Нельзя паять оцинковку припоями, в состав которых входит большое количество сурьмы. Это вещество при контакте с цинковым покрытием создает непрочный шов.

В качестве флюса лучше использовать борную кислоту и хлористый цинк. Если сами изделия уже были залужены оловом в процессе производства, тогда в качестве флюса можно применять канифоль.

Когда производится соединение оцинкованного железа (листового) и проволоки, то последнюю надо согнуть под прямым углом, чтобы увеличить площадь контакта двух изделий.

В остальном процесс проводится точно также. Кстати, неважно, проволока была изготовлена из оцинковки или обычной стали.

Есть еще несколько важных позиций, которые надо учитывать в процессе пайки оцинкованных изделий. Если для пайки железа используются припойные стержни на основе олова и свинца, то для них лучше добавлять флюс на основе хлористого цинка и хлористого аммония. Соотношение 5:1 соответственно.

Припой на основе олова и кадмия требует едкого натра в качестве флюсовой добавки.

Если между собой соединяются оцинкованные изделия из железа, в состав защитного слоя которых входит более 2% алюминия, то применяется припой на основе олова и цинка. А в качестве флюса используют соляную кислоту и вазелин (стеарин).

В независимости от того, какие детали или узлы соединяются пайкой, необходимо после окончания процесса и остывания шва промыть место стыка водой, чтобы удалить остатки флюса.

Техника безопасности

Пайка железа оловом – процесс небезопасный. Поэтому надо строго соблюдать меры предосторожности. На руки надеваются защитные перчатки, под паяльник обязательно устанавливается подставка, чтобы разогретое жало не касалось стола и подручных материалов. И сама процедура должна проводиться аккуратно.

При кажущейся простоте паячной операции, на самом деле это серьезная процедура. И относиться к ней надо с большим вниманием. Что-то упустили, неправильно даже приложили, и можно считать, что качество стыка резко упало. Поэтому важно к каждому этапу подходить ответственно, особенно это касается очистки двух стыкуемых изделий из железа.

Олово для паяльных и лудильных работ

Олово – один из древнейших металлов, используемых человеком. Как указывает химическая энциклопедия, этот металл был известен еще за 6000 лет до н.э. Содержание олова в коре земли составляет 8×10-3 %.

Основные природные минералы – оловянный камень и оловянный колчедан. Первый имеет название касситерит. Название второго вида руды – станнин – основано на названии самого химического элемента (станнум).

В связи с популярностью метода использования металла для пайки, необходимостью производить разнообразный оловянный припой, выделять чистый металл для лужения, разработка руд приобрела промышленные масштабы.

Особенности металла

В природе постоянно присутствует 10 стабильных изотопов олова. Это большое количество. У других химических элементов количество стабильных изотопов несравнимо меньше. У атомов железа, например, существует 4 изотопа.

Напомним, что изотопами называются разновидности атомов, имеющих различное количество нейтронов в ядре, следовательно, различную атомную массу. Свойства изотопов подобны, тем не менее, они имеют некоторые отличия.

Олово – мягкий металл со свето-серебристой окраской, обладающий пластичностью, ковкостью, свойствами удобными для пайки.

Он имеет несколько кристаллических модификаций (кубическую, тетрагональную и ромбическую):

Первая форма обозначается буквой α, называется серым оловом. Максимальная температура существования 14 ℃, свыше которой происходит процесс преобразования в следующую форму.
Вторая форма обозначается буквой β, называется белым оловом. Максимальная температура существования 173 ℃, свыше которой происходит процесс преобразования в последнюю форму.
Третья форма обозначается буквой γ, имеет температуру плавления почти 232 ℃.

При понижении температуры все преобразования медленно осуществляются в обратном порядке.

Применение для припоев

Олово в чистом виде теоретически могло бы использоваться при пайке благодаря хорошей смачивающей способности и электропроводности. Однако, при понижении температуры велика вероятность перехода одной формы металла в другую, хрупкую и нестойкую.

В результате пайка завершится образованием недолговечного соединения. Припои из чистого олова на практике не применяются.

Добавление других компонентов существенно увеличивает возможность получения долговечных швов.

Широкое распространение получили сплавы олова со свинцом, подходящие для пайки разных деталей. Многие из припоев имеют маркировку ПОС с указанием процентного содержания олова. Если в состав входит висмут, в буквосочетании появляется дополнительная буква В.

Известны именные составы для пайки, содержащие олово, свинец, висмут, иногда другие добавки в различных пропорциях. Примерами являются сплавы Вуда, Д, Арсе, Розе.

Группа оловянистых соединений со свинцом пригодна для лужения, пайки меди, медных и стальных сплавов. Все они имеют низкие температуры плавления, удобны для работы с обычным паяльником, всегда присутствуют в продаже.

Если вдруг пайку нужно проводить срочно, а припоя под руками нет, можно паяльником снять соединение со старых ненужных электроприборов. Масса эффективно послужит вам еще раз.

Смеси с содержанием кадмия, алюминия, цинка, висмута используют для пайки алюминиевых изделий, деталей из цветных сплавов. Образованию прочных швов способствует введение легирующих компонентов.

Свинцовые и бессвинцовые сплавы

Экологическая общественность с тревогой воспринимает информацию о разнообразии сфер применения припоев с токсичными металлами.

Проводится разъяснительная работа об опасности длительного контакта со свинцом, кадмием, висмутом при пайке. Разрабатываются и внедряются в практику альтернативные припойные сплавы, в которых удалось заменить вредные химические элементы безопасными.

Из бессвинцовых припоев большую область применения при пайке охватывают сплавы олова и меди. Эвтектическая смесь обеспечивает образование прочных швов на разных материалах, в соответствии со свойствами которых подбирается пропорция компонентов в расходном материале. Оловянно-медные припои имеют доступные цены, характеризуется экологической безопасностью.

Прекрасный результат дает пайка посредством оловянно-серебряных сплавов. Шов образуется прочный, термостойкий.

Материал не токсичен. Допустимо его применение даже при пайке систем подачи питьевой воды. Качества расходного материала позволяют использовать его в производственных нуждах, но желания лимитирует стоимость. Серебряный компонент заметно повышает цену.

Минимальное значение температуры плавления имеет сплав олова с галлием. Пайка с ним может проводиться при 20 ℃. Для таких работ привычное паяльное оборудование не потребуется.

Однако, галлий – дорогостоящий металл. Сфера его использования при пайке ограничивается целесообразностью повышенных финансовых затрат.

Иммерсионные покрытия

Пайка на печатных платах проводится после подготовки поверхности, которая может осуществляться разными способами.

Качественный результат обеспечивает иммерсия – нанесение тонкого слоя металла из раствора его солей.

Плату погружают в раствор, который должен содержать компонент с меньшей электроотрицательностью, чем основной материал.

Иммерсия – эффективный метод нанесения тончайшего слоя олова на поверхность платы, позволяющего благополучно в последующем проводить пайку.

Толщина покрытия не превышает 1 мкм. Метод имеет недостатки, которые заключаются в возможности образования интерметаллических включений и микроскопических нитевидных кристаллов.

Для того чтобы не ухудшить условия проведения последующей пайки предварительно проводят осаждение крупных кристаллов олова. Другим вариантом избежать неприятностей является нанесение тонкого слоя металлорганических веществ перед осаждением олова. Принятые меры позволяют успешно проводить пайку.

Иммерсионное покрытие образуется при размещении платы в растворе хлорида олова. Процесс можно простимулировать введением в водный раствор небольших количеств комплексообразователей, например, тиомочевины.

Пайку нужно проводить не позднее, чем через 2 недели после иммерсии. Иначе образовавшиеся интерметаллические соединения не позволят провести работу успешно.

Облегчить проведение пайки может добавка в раствор солей висмута. В результате иммерсионный слой будет содержать олово и висмут. Поверхность платы можно обработать консервирующим лаком.

Последующая пайка может проводиться непосредственно по лакированному слою. Если возникают особые обстоятельства, требующие очень ответственного проведения пайки, слой лака можно легко удалить спиртом.

Лужение

Известно, что многие металлы легко окисляются. Находясь на поверхности при контакте с воздухом в присутствии влаги, они превращаются в оксиды, затем гидроксиды, постепенно разрушаются.

Еще в давние времена научились защищать металлические изделия нанесением покрытий из стойких металлов. Для лужения олово и его сплавы в большинстве случаев применяли и используют по настоящее время.

Раньше лудили котлы, посуду для приготовления пищи. Сейчас для изготовления кухонной утвари применяют многие металлокерамические композиты, которые не ржавеют. Луженых котлов и кастрюль на рынке почти не бывает.

Постоянно покрывают слоем оловянных сплавов консервные банки. Иначе вместо консервов потребители смогли бы увидеть ржавую массу. Оловянные защитные покрытия применяют в радиоэлектронике. Пайка изделий на такой поверхности проходит без труда.

Существует несколько технологий лужения оловом. Покрытие можно формировать из расплава, раствора, мокрым способом или с применением гальванических ванн. При выборе метода ориентируются на размеры изделия, условия его эксплуатации, наличие производственных условий.

Все, что нужно знать об олове для пайки

Олово – основной компонент состава, используемого для припоя, но в чистом виде оно не применяется. В основном его эксплуатация связана со сборкой электронных устройств, когда требуется аккуратное и прочное соединение внутренних деталей, притом что плавиться должны не они, а именно припой.

Особенности

Такой металл, как олово, известен человеку с древности, его свойства позволили применять его для изготовления оружия и инструментов. Благодаря олову появилась бронза, из которой стало возможным создавать самые разные бытовые принадлежности, а также ювелирные украшения.

Данный элемент обладает многими интересными характеристиками, среди которых:

высокая степень ковкости, посредством давления, за счёт хорошей пластичности и устойчивости к деформации;
лёгкая плавкость, температура плавления – 231,9 градуса, что даёт возможность делать сплавы с другими металлами;
плотность элемента сходна с плотностью железа;
металл способен закипать при существенно высоких температурах и долго находиться в жидком виде;
в состоянии кристаллизации олово обладает серебристым цветом с характерным металлическим блеском;
также изделия из этого химически чистого вещества при воздействии низких температур могут трансформироваться в порошок серого цвета.

Из всех свойств олова, пожалуй, самым важным является его плотность, поскольку она позволяет использовать металл для создания различных сплавов.

Не секрет, что олово применяется для припоя всевозможных частей и микросхем радиоэлектронных приборов, и оно, действительно, идеально для этого подходит, поскольку хорошо плавится, но из-за высокой стоимости состав, основой которого является это вещество, дополняется разными присадками.

Олово для пайки чаще всего включает свинец, но также для этого используются никель, кадмий, серебро, цинк, медь и сурьма. Добавки выбираются в зависимости от металла деталей, которые должны сохранять целостность. Поэтому вещество соединяют с элементами, дающими определённую температуру плавления.

В России особенно востребованным составом для припоя является сплав олова и свинца (ПОС) – это мягкие сплавы с плавлением при 300 градусах.

Выпускается паяльное олово в виде специальной пасты, прутков, шариков и проволоки.

Сферы применения

Различные виды припоев востребованы в разных областях и отличаются по своим физическим свойствам и полезным характеристикам:

Состав припоя ПОС-18, помимо олова и свинца, содержит такие элементы, как сера, железо, алюминий и т. д. Температура расплава этой смеси составляет от 180 до 285 градусов. В основном сплав используется в жидком виде, при этом обладает некоторыми достоинствами: сниженным уровнем хрупкости, устойчивостью к влиянию влаги. Из недостатков можно отметить наличие свинца и отсутствие серийного производства вещества. Области применения – лужение отдельных частей кузова автомобилей, пайка элементов радиоустройств, использование в ремонте отопительных систем.

Одинаковым процентным содержанием свинца и олова отличается состав ПОС-50, но также в него входят примеси железа, меди, висмута, цинка и даже мышьяка. Полученный металл обладает высокой текучестью, электропроводностью и хорошими теплопроводящими качествами, однако не подходит для ручной пайки из-за быстрой кристаллизации. Припой этого типа можно применять для обработки швов в деталях, требующих максимальной герметичности, к примеру, в системных блоках ПК небольшой мощности, измерительной технике.

Для ремонта бытовых устройств больше подходит состав ПОС-30, относящийся к мягким сплавам, обладающий высокой твёрдостью и тёмным цветом. Основное его преимущество – возможность пайки мелких элементов из-за малого сопротивления, а в некоторых случаях – замена вышедших из строя дорогостоящих деталей. Состав применяется и для лужения цинкового листа.

Припой ПОС-90, в составе которого 90% олова и только 10% свинец, подходит для ремонта медицинской аппаратуры и реставрации пищевой посуды.

Паять при помощи оловянного сплава можно разные металлы:

Если это нержавеющая сталь с содержанием хрома, никеля и титана, то вид припоя будет зависеть от условий работы. В сухом помещении применяются составы с добавлением хрома и никеля, при высокой влажности в них должно входить серебро с минимальным количеством никеля.
Для создания украшений из серебра паять этот металл оловом допускается, но делать это нужно очень аккуратно, применяя для паяльника тонкое жало.
Что касается никеля, его тоже можно паять оловянными припоями, когда нужно получить отдельные детали приборов и систем, применяющихся в химической промышленности.
Для прочных соединений изделий из чугуна, включая монтаж трубопроводов разного назначения, используется оловянный припой с добавлением латуни или никеля.
Посредством припоя оловом можно проводить ремонт топливного бензобака автомобиля при его небольших повреждениях, и для этого не надо заливать в него воду.

Особый вид припоя ПОССу состоит из олова, свинца и сурьмы и нашёл применение в ремонте холодильников, автомобильных цепей, любых изделий с цинковым покрытием.

Каким бывает

Есть несколько видов олова, но не всякий из них подходит для пайки:

Жидкое вещество обычно используется для лужения деталей из меди путём погружения их в химический раствор. Это необходимо для повышения стойкости медных изделий к коррозийным процессам и появлению ржавчины.

Применение такого состава отличается простотой. Перед процессом лужения необходимую деталь нужно тщательно очистить от загрязнений, провести обезжиривание поверхности для оптимального сцепления и поместить её в раствор жидкого олова на 20–30 минут. За это время формируется один защитный слой. При необходимости его утолщения процедуру нужно проделать снова.

Жидкий состав имеет одно важное преимущество – он позволяет защитить большую поверхность металла, что не всегда можно сделать при помощи паяльника.

Пищевое олово (пьютер) в большинстве случаев используется для создания посуды, элементов декора, столовых принадлежностей, ёмкостей и сосудов для хранения пищевых продуктов. Как правило, в состав металла добавлены серебро, медь и сурьма, которые повышают его прочностные свойства и снижают стоимость. Данный сплав полностью безвреден (для продуктов и здоровья человека), не меняет запаха и вкуса блюд, не выделяет токсичных веществ и к тому же долговечен в эксплуатации.

Благодаря пластичности материала посуда и сувенирные изделия из пищевого металла хорошо поддаются обработке, поэтому выглядят привлекательно.

На изделия наносится резьба, всевозможные насечки, иногда поверхность предметов покрывается объёмными рисунками и орнаментами.

Чистым оловом не так давно паяли посуду, контейнеры, кастрюли – любые предметы, имеющие непосредственный контакт с пищей. Но в настоящее время оно с этой целью не применяется, так как некоторые металлы паять им трудно, а при сильном охлаждении вещество рассыпается.

Невозможно сравнивать эти разновидности олова, тем более решить, какая из них лучше, поскольку каждая имеет свои плюсы, недостатки и конкретное назначение.

Как паять

Для пайки понадобятся паяльник с оловоотсосом, флюс для устранения окислов – любой состав, альтернативный канифоли, но хорошо смываемый водой. При высокотемпературном виде пайки понадобится горелка, но для проведения низкотемпературных процессов подходит паяльник. В качестве припоя берётся проволока, продающаяся в бобинах и мотках, она же содержит флюс, кроме того, потребуются пассатижи и нож. Перед работой с рабочего места нужно убрать всё лишнее, установить нормальное освещение. Для мусора и мелких отходов можно взять любую неглубокую ёмкость.

Следует отметить, что в домашних условиях пайка должна осуществляться быстро, поскольку часто требуется дополнительная зачистка из-за обугливания флюса, делающего припой текучим. Но пока он полностью не затвердеет, трогать соединяемые детали нельзя.

Некоторые особенности имеет пайка стали – всегда надо учитывать изменение свойств стали при влиянии термовоздействия, взаимодействие её с составом припоя и устойчивость оксидной плёнки.

Как паять металл правильно – дадим несколько рекомендаций:

Перед пайкой соединяемые части должны быть очищены. Для хорошей адгезии их можно залудить.
При плавлении проволоки или прутков содержащийся в них защитный флюс начнёт выделяться и выполнять свои функции по разрушению окисла.
Олово помещается на деталь лёгким касанием, оно должно образовать тонкий слой на нужном участке.
При работе для снижения воздействия температуры на деталь её удерживают пинцетом в качестве теплоотвода.
Паяльник нельзя длительное время держать в месте припоя.
Необходимо следить за чистотой наконечника паяльника и своевременно очищать его от нагара абразивным полотном или напильником.

При демонтаже радиодеталей со множеством выводов легче воспользоваться таким удобным и простым приспособлением, как оловоотсос, – инструмент поможет выпаять элементы, то есть удалить припой с запаянного контакта.

Обеспечив нагрев и расплавление, нужно закрепить поршень устройства и, поднеся его носик к контакту, нажать кнопку фиксатора. Расплавленный припой окажется внутри цилиндрической ёмкости оловоотсоса.

Специалисты, имеющие опыт работы с оловянным припоем, рекомендуют выбирать состав с минимальным включением свинца и точно подбирать температуру плавления, ведь от этого зависят текучесть олова и качество полученных соединений.

Наглядный обзор различных припоев и их тестирование представлено в следующем видео.

Читайте также: