Припой для пайки стали со сталью

Обновлено: 27.04.2024

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.

Правила пайки стали

Если кто не знает, то изделия из стали можно не только сваривать, но и паять. Однако в отличие от пайки меди и алюминия, пайка стали имеет свои особенности.

Наиболее просто пайке подвергается низколегированная сталь, что во многом обусловлено её характеристиками и составом. На поверхности изделий из низколегированной стали не такая прочная плёнка окислов, которая может быть устранена при помощи использования обычного флюса.

А вот паять конструктивную сталь, уже более сложно, за счет того, что в её составе содержится хром, в качестве легирующей добавки. Наличие хрома в стали значительно усложняет пайку деталей из неё, и требует использования особых припоев.

Чем лучше всего паять изделия из стали

Сразу нужно оговориться и сказать о том, что паять сталь можно и оловом. Однако если мы хотим получить достаточно прочное и надежное соединения, то предпочтительно использовать тугоплавкие припои с содержанием серебра и меди.

При использовании таких припоев сталь спаивается довольно при высокой температуре, начиная от 450 градусов. Поэтому использование обычного 100 ватного паяльника для этих целей здесь не совсем целесообразно. В основном применяются газовые горелки.

Также, следует знать, что флюсы для пайки бывают разные. Одни из них требуют смывания водой с мылом, другие нет. Смывать надо обязательно флюсы на основе соляной и ортофосфорной кислоты.

Как паять сталь обычным оловом

Пайка стали обычным оловом возможна с использованием ортофосфорной кислоты в качестве флюса. Обязательно после пайки следует смыть флюс водой. Это главное условие при использовании кислот в качестве активных флюсов при пайке металлов.

Перед тем как подвергать металл лужению, с его поверхности нужно полностью снять все загрязнения, в том числе ржавчину и следы масел. Для выполнения данной работы можно воспользоваться шлифовальной шкуркой, стальной щёткой или же напильником.

Для эффективности можно обработать места с ржавчиной, перед пайкой, специальным раствором-преобразователем ржавчины. Кстати такие растворы также есть и на основе ортофосфорной кислоты. Жирные пятна с заготовок лучше всего смываются посредством щелочного раствора или растворителя.

Только после тщательной подготовки стальных изделий на них можно наносить тонкий слой флюса. Перед соединением деталей из стали, если для пайки используется олово, то предварительно осуществляют лужение заготовок.

Лужением называется равномерное смачивание поверхности спаиваемых деталей с помощью расплавленного олова.

После выполнения лужения детали соединяются и надежно фиксируются в выбранном положении. Затем они тщательно прогреваются газовой горелкой до температуры, которая будет превышать температуру плавления припоя. Таким образом, происходит пайка стали.

При этом расплавленный припой сам затекает в зазор между заготовками и заполняет собой всё имеющееся пространство. При остывании он образует надежное и прочное соединение. Расплавление основного металла при этом не происходит.

Обязательно, как и было сказано выше, после пайки стали с оловом и ортофосфорной кислотой, нужно смыть все следы флюса в конце.

Как паять нержавеющую сталь

Как паять нержавеющую сталь в домашних условиях

Паять нержавеющую сталь не просто. Но в то же время, зная особенности сплавов, порядок процесса и умея правильно подобрать инструменты и расходные материалы, можно избежать многих ошибок в процессе соединения деталей.

Нержавеющая сталь — это целая группа сплавов, основными составляющими которых являются железо и углерод. Для придания дополнительных антикоррозийных качеств, в сплав вводятся различные легирующие металлы.

Это могут быть хром, никель, молибден, титан, фосфор, сера и ниобий. В зависимости от добавок меняются свойства антикоррозийного сплава.

Выбираем припой для пайки нержавеющей стали

Для правильного выбора припоя необходимо знать из чего состоит сплав и условия пайки нержавейки. Когда не требуется особой прочности соединения, подходят мягкие оловянные припои. Лучшим из твёрдых вариантов специалисты считают припои на основе серебра. Следует отметить, что чистое серебро в пайке не используется, его припойные составы всегда содержат небольшое количество добавок: меди, никеля, марганца, цинка или кадмия.

Кроме этого, существуют медные и никелевые припои, но они чаще всего используются в специальных условиях или промышленном производстве.

Выбираем флюс

Процесс пайки нержавейки, как и любых других металлов, требует применения флюсов. Оптимальным вариантом считается бура, которую наносят на место пайки, нагревают до 850°C и добавляют припой. После того, как работы закончены, остатки флюсовой массы после окончания процесса удаляют водой или обдувают место пайки песком.

Правила пайки нержавейки в домашних условиях

Для пайки нержавейки в домашних условиях применяют паяльную или ортофосфорную кислоту и припои на основе олова. Мощность паяльника не должна быть менее 100Вт.

Выполняют работу в несколько последовательных этапов:

Очищают кромки заготовок с помощью наждачки или мелконасечного напильника.
Проводят обслуживание кромок: обрабатывают флюсом соединяемые поверхности и паяльником наносят разогретый припой. Если олово не прилипает, процедуру следует повторить.
Переходят непосредственно к пайке.

После окончания процесса флюс смывается водой.

Пайка нержавейки с другими металлами

Спаивание нержавеющей стали с другими металлами — процедура сложная, что обусловлено различными температурными режимами плавления. Чаще всего требуется соединить конструкции из нержавейки и медные или латунные заготовки.

Порядок пайки практически не отличается от традиционного, но использовать в таком случае лучше горелку, так как слабомощный паяльник не справится с твёрдыми медно-фосфорными или серебряными припоями.

Припои для посуды из нержавейки

Так называемые «пищевые» припои не должны содержать таких токсичных металлов, как сурьма, кадмий, свинец. Обычно применяется олово с добавлением цинка, висмута или 10% меди. Технология такой пайки имеет единственную особенность: выполнять операцию следует как можно быстрее, поскольку используемая в качестве флюса ортофосфорная кислота через 10-15 секунд образует на поверхности соединяемых элементов фосфатную плёнку.

Сущность паяльной технологии

Пайкой называют соединение металлических деталей с помощью припоя, являющегося более легкоплавким металлом, который, будучи расплавленным, смачивает соединяемые поверхности.

Таким образом, процесс паяния связан с нагреванием и протекает при температуре, превышающей точку плавления припоя, но не достигающей температуры плавления соединяемого металла.

В процессе пайки соединяемые детали основного металла не изменяют форму, поскольку сами не подвергаются плавлению.

Прочность создаваемого соединения определяется механическими свойствами, которыми обладает припой для пайки. Когда стальные детали припаивают друг к другу, соединение всегда уступает по прочности основному материалу.

Главным препятствием для создания паяных соединений является окисел, образующийся на поверхности любого металла. Слой окисла не позволяет расплавленному припою равномерно смочить поверхность детали, поэтому металл должен предварительно зачищаться.

Для защиты поверхностей от окисления в процессе спаивания, применяются специальные вещества – флюсы. Для соединения разных материалов используются различные флюсы. Например, для того, чтобы спаять нержавейку, применяют буру. Флюсами для стали могут служить канифоль, паяльная кислота.

Основным процессом, сопровождающим создание паяного соединения, является нагрев заготовок. В зависимости от массы спаиваемых деталей и вида применяемого припоя, нагрев может осуществляться следующими способами:

паяльником;
газовой горелкой;
высокочастотным индуктором;
в специальных печах.

Например, проволоку небольшого диаметра можно легко прогреть обычным паяльником, при пайке стальных труб понадобится газовая горелка, а массивную заготовку придётся помещать в печь.

Низколегированной

Низколегированная углеродистая сталь относится к сплавам железа, наиболее легко подвергаемым процессу пайки.

Это объясняется тем, что на поверхности сталей данного типа образуется сравнительно непрочная плёнка окислов, легко устраняемая применением обычных флюсов.

Процесс пайки чёрных металлов может проходить при относительно низкой температуре, не превышающей 450 ℃ в случае применения мягких и легкоплавких свинцово-оловянных припоев.

Для получения паяного соединения, обладающего большей твёрдостью и механической прочностью, следует применять более твёрдые тугоплавкие припои, например на основе меди. Такая пайка осуществляется при температуре до 750 ℃.

Конструктивной

Этот вид сталей характеризуется наличием хрома, применяемого в качестве легирующей добавки. Благодаря хрому сталь приобретает необходимые механические характеристики.

Однако наличие этого легирующего компонента существенно затрудняет процесс пайки, так как на поверхности конструкционных сталей образуется довольно прочная и с трудом разрушаемая плёнка окисла.

Припаять сталь с добавкой хрома можно, применяя активный флюс, содержащий кислоты. Кроме этого, для получения качественного результата, используются специальные приспособления, создающие защитную атмосферу в зоне осуществления пайки.

Кроме этого, стальную поверхность, подготовленную для пайки, покрывают слоем порошка, содержащего металлические компоненты. Этот защитный слой предотвращает окисление стальной поверхности и выгорание легирующих элементов в процессе нагревания.

Паяное соединение легированных сталей производится с применением твёрдых припоев, содержащих медь, серебро или никель.

Инструментальной

Инструментальная сталь отличается очень высокой твёрдостью. Однако виды инструментальной стали, не имеющие в своём составе вольфрама, изменяют свои механические свойства при нагревании до 200 ℃ и более, значительно теряя при этом прочность.

Такие виды стали не подлежат пайке. Для устранения этого недостатка инструментальные стали, подлежащие нагреву в процессе эксплуатации, производятся с вольфрамовыми добавками. Такая сталь может подвергаться нагреву до 600 ℃, не утрачивая при этом ценных механических свойств.

Спаять инструментальную сталь можно припоем на основе никеля или ферросплавов. Нагревание заготовок обычно производят индукционным способом. При этом применяются флюсы, содержащие бор и фтор.

Последовательность операций

Процесс пайки стальных деталей начинается с тщательной очистки заготовок от грязи, ржавчины и следов масел. Для этого пользуются шлифовальной шкуркой, напильником, стальной щёткой. Ржавые детали можно обработать преобразователем ржавчины на основе ортофосфорной кислоты. Жировые загрязнения удаляются растворителем или щелочным раствором.

После очистки и обезжиривания, на поверхность деталей наносится слой флюса. Если в качестве припоя служит олово, детали предварительно лудят. Лужение представляет собой равномерное смачивание поверхности расплавленным оловом.

После этого, детали собирают и надёжно фиксируют в том положении, в котором они должны находиться после соединения.

Далее, детали нагреваются подходящим способом. Нагрев производится до температуры, несколько превышающей температуру плавления применяемого припоя, который должен быть помещён в область соединения.

При расплавлении он затекает в зазор между деталями, образуя соединение. После остывания и кристаллизации припоя, шов зачищают, следы флюса удаляют.

Особенности припоев для пайки нержавейки

К нержавеющим сталям относится большая группа сплавов на основе железа и углерода, в которые для придания устойчивости к окислению и последующему образованию ржавчины, введены специальные легирующие металлы.

В качестве добавок обычно применяют хром, никель, молибден. В зависимости от характера дополнительных компонентов, условий эксплуатации сплавов они подразделяются на несколько подгрупп. В большинстве случаев нержавейку сваривают. Тонкостенные детали и склонные к короблению стальные сплавы нужно паять.

C низкой температурой плавления

Все жаропрочные, многие нержавеющие стали предназначены для высоких температурных нагрузок. Мягкие припои для их паяния применяются редко.

В некоторых случаях пайку проводят, используя припой для нержавеющей стали из олова и свинца. Детали нагревают пламенем горелки или паяльника. Рабочие части окунают в расплав.

В маркировке припоев рядом с сокращением ПОС присутствуют цифры, указывающие на содержание олова. Так, в составе ПОС-18 содержится 18 % олова, до 2,5 % сурьмы, десятые доли процента меди, висмута, мышьяка, все остальное составляет свинец.

Припой ПОС-30 включает 30 % олова, до 1,5 % сурьмы, мизерные количества меди, висмута, мышьяка. Остальную часть массы занимает также свинец. Состав ПОС-40 вмещает до 40 % олова, около 2 % сурьмы, незначительные примеси меди, висмута, мышьяка, почти 58 % свинца.

Для проведения успешной пайки нержавеющих сталей необходим флюс. Образованию хорошего шва способствует смесь хлористого цинка и соляной кислоты. Можно как флюс использовать 40 %-й раствор ортофосфорной кислоты в воде.

Иногда облегчает спайку нержавейки предварительное омеднение электролизом. Если электролитическая установка имеется в зоне доступа, процесс не составляет труда, приводит к хорошему спаиванию.

Серебряные

Для пайки нержавеющих сталей широко используются припои на основе серебра. Кроме благородного металла смесь включает цинк и медь. Иногда применяют припойные массы, в которые дополнительно введены никель, фосфор, кадмий, палладий.

Припой для пайки нержавейки с содержанием серебра от 25 % до 45 % при добавлении в зону пайки флюсов гарантирует образование прочного соединения.

Прибавление кадмия приводит к уменьшению температуры плавления массы, увеличивает ее текучесть, способствует образованию прочного и пластичного шва. Важно обратить внимание на процентное содержание серебра.

Если в сплаве содержится кадмий, то минимальная концентрация благородного металла должна составлять 40 %. Иначе качество шва на нержавеющей стали будет плохим.

Добавление никеля и кадмия увеличивают текучесть расплава. Введение фосфора позволяет без флюсов паять омедненные поверхности нержавейки и жаропрочных материалов, используя любые способы нагревания.

Это удобный метод соединения деталей с ограниченным доступом в тех случаях, когда флюс применять сложно. Остатки флюсовой смеси невозможно удалять в труднодоступных местах.

Для особых видов пайки нержавеющей стали применяют серебряные припойные составы, включающие до 15 % марганца или до 28 % меди и 0,5 % лития. Пайка нержавейки твердым припоем, содержащим немного лития, проводится в среде инертных газов.

Жаропрочные сплавы паяют таким составом, используя газообразны флюсы. Прибавление лития в массу увеличивает ее смачиваемость и текучесть. Иногда для улучшения качества соединения при проведении процесса в атмосфере нейтральных газов применяют припойные смеси с добавкой палладия.

Медные

Медь и ее сплавы для пайки нержавеющей стали применяют редко. Это можно делать только при температуре 1120 ℃ в специально очищенных, осушенных средах восстановительного характера.

Если в нержавеющих сталях повышено содержание хрома, алюминия, кремния и титана, в связи с низкой текучестью меди процесс можно проводить только с флюсами в атмосфере пламени ацетилена и кислорода.

В некоторых ситуациях применяют твердый припой для нержавейки из меди и цинка с содержанием последнего до 40 %. При этом добавляют в рабочую зону твердые флюсы.

Такие средства имеют недостатки, связанные с возможностью выгорания цинка. Шов может получаться не очень прочным, хрупким при высоких температурах. Работа требует особой квалификации исполнителя.

Хороший результат дают средства ВПр-1, ВПр-, ВПр-4, в которых основным компонентом является медь. Никеля в этих составах содержится около 30 %, кремния – до 2 %, железа – до 1,5 %, бора – в следовых количествах. Такими средствами можно паять любые нержавеющие стали в печах или пламени горелки.

Специфические особенности имеет припой ВПр- 41. Он относится к самофлюсующимся композитам. Функции флюсов выполняют добавки калия, натрия, лития и фосфора.

Они удаляют имеющиеся оксиды, препятствуют образованию новых продуктов окисления, улучшают поверхностное натяжение припоя. Пайку можно проводить без применения защитных газов под действием токов высокой частоты, обеспечивающих быстрый нагрев.

Никелевые

Среди нержавеющих сталей отдельную группу составляют жаропрочные сплавы. К ним предъявляются особые требования.

Припои, в основе которых содержатся серебро, медь, марганец обеспечить должную стойкость швов при высоких температурах не могут.

Для таких нержавеющих сталей подходят припои из никеля, хрома и небольших количеств бора, бериллия или кремния. Они выпускаются в виде порошков или паст.

В вакууме, среде инертных газов данные смеси успешно растекаются по нержавеющей стали. Образующиеся швы не окисляются, обладают термической стойкостью, но имеют низкую пластичность. Несколько повысить пластические свойства соединения можно проведением отжига параллельно с пайкой.

Для пайки всех нержавеющих сталей, включая жаропрочные, также применяют припои, состоящие из 70 % марганца и 30 % никеля. Встречаются разновидности данных смесей с добавками хрома или хрома с железом.

Полученные швы отличаются стойкостью при любых температурах. За границей применяется аналогичный припой с примесью палладия. Стоимость этого металла велика. Однако цена оправдывается высокими показателями качества шва, возможностью пайки деталей с большими зазорами.

Как выбрать

Существует большое количество марок нержавеющих сталей. При выборе припоя нужно обратить внимание на состав сплава, из которого сделаны детали, планируемый метод пайки, конструкцию изделия в целом. Следует определиться со сроками выполнения пайки и требованиями к качеству соединения.

Желательно провести пробную пайку с конкретным материалом, проверить при выполнении работы в конкретных условиях достоверность всех заявленных свойств.

Читайте также: