Физические свойства и технические характеристики припоя для пайки меди

Технические характеристики

Припой для пайки ПОС 61 достаточно хорошо распространен в нашем государстве. Его повсеместно применяют как на промышленном уровне, так и бытовых условиях. Его отличительной особенностью является то, что из-за высокого процентного содержания олова в химическом составе, его температурная точка, при которой материал начинает подвергаться плавлению, очень низкая. Стоит отметить, что этот припой можно отнести к одному из самых легкоплавких расходников для пайки. К данной категории причисляются все присадочные материалы, температура плавления которых меньше 450-ти градусов по Цельсию. ПОС 61 плавиться при температурах ниже 200-от градусов по Цельсию. Эта модель производится в нашей стране в строгом соответствии с государственными стандартами.

Благодаря вышеописанным свойствам присадочный материал этой модели обладает повышенной текучестью. В некоторых случаях это свойства относится к минусам, но не в данном. Из-за низкой температуры плавления и высокой текучести припоя с ним можно работать практически с любым оборудованием, начиная от обычного бытового паяльника, заканчивая профессиональными специализированными агрегатами. В процессе пайки, припой способен проникать даже в самые мельчайшие трещины и выемки, что, безусловно, позволяет поднять уровень качество итогового результат соединения, в частности его прочность.

Также присадочный материал хорошо взаимодействует с водой. Благодаря хорошему смачиванию, пайка с использованием припоя этой модели не вызывает никаких трудностей в процессе работы. Все химические, физические и механические свойства расходного материала определяются его химическим составов, а точнее определенным соотношением элементов в нем. Даже если изменить это значения всего лишь на одни процент, все характеристики материала могут кардинально измениться. Помимо основных элементов в составе, в его структуру могут добавляться дополнительные вещества, которые позволяют улучшить ту или иную конкретную характеристику припоя.

Этот присадочный материал можно использовать при работе с микросхемами, так как низкая температура плавления не вызовет технических проблем, а главное минимизирует риск повреждение тонкой поверхности. В отличие от других моделей припоев, в работе с которыми используются высокие температуры, что может повредить состояние рабочей поверхности, использовании ПОС 61, при должном умении и оборудовании, абсолютно безопасно даже для самого тонкого металла.

Низкое значение температурной отметки, при которой материал начинает подвергаться плавлению, помогает добиться еще одного важного свойства материала. Оно заключается в том, что помимо основного применения в качестве расходного материала для пайки, его можно использовать в качестве вещества для лужения паяльника и рабочей поверхности. Существует характерная особенность, суть которой заключается в том, что чем меньшем количестве в химическом составе припоя присутствует свинец, тем больше там имеется разнообразных дополнительных элементов

Наиболее редким элементом, имеющимся в составе альтернативных моделей достаточно редко, является сурьма. Его присутствие позволяет получать соединения максимального уровня герметичности, что значительно улучшает качество итогового результата соединения в целом

Существует характерная особенность, суть которой заключается в том, что чем меньшем количестве в химическом составе припоя присутствует свинец, тем больше там имеется разнообразных дополнительных элементов. Наиболее редким элементом, имеющимся в составе альтернативных моделей достаточно редко, является сурьма. Его присутствие позволяет получать соединения максимального уровня герметичности, что значительно улучшает качество итогового результата соединения в целом.

Припой ПОС 61 гост 21931 76 очень часто используются в процессе ремонта трубопроводов и других изделий, чья рабочая деятельность производится в постоянном контакте с водой и другими разнообразными жидкостями. Высокий уровень популярности обусловлен простотой применения данной модели материала.

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.

Использование в быту

Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта. Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.

Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.

В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.

Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).

Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.

Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.

В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется твердый латунный припой, позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.

Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.

Что такое припой?

Припой – это чистый металл или термопластичный сплав из нескольких компонентов. Предназначается для соединения медных деталей в общую целостную сеть.

Под воздействием высоких температур припой плавится, распространяется по зоне обработки и герметизирует поверхность. После окончательного остывания на трубном материале образуется прочный, ровный шов без погрешностей

Технология стыковки двух фрагментов, проведенная по такому принципу, называется пайкой.

Среди основных достоинств методики стоит выделить:

• соединение без деформации;
• сохранение первоначальной формы обрабатываемых деталей;
• отсутствие всякого внутреннего напряжения;
• отличная прочность и высокий уровень герметичности созданного шва;
• устойчивость скрепленной области к разным температурным режимам, включая интенсивное прогревание;
• простое разъединение шовных участков в случае возникновения потребности изменить формат системы.

Проводят пайку специальным оборудованием – паяльником, газовой горелкой или паяльной лампой. Непосредственно перед работой зону тщательно зачищают от поверхностных дефектов и технических масел, и только потом приступают работе.

Процесс соединения трубных фрагментов осуществляется легко и быстро, но требует обязательного соблюдения правил элементарной безопасности. Во избежание проблем и получения травм, на руки нужно надеть плотные рабочие перчатки, лицо и глаза закрыть специальными очками или маской, а одежду защитить плотным фартуком. Это убережет мастера от потенциально возможных несчастных случаев.

Для пайки в бытовых условиях чаще всего используют паяльник. Горелку или лампу применяют там, где мощностных возможностей паяльника не хватает или требуется соединить детали большой толщины и внушительной массы

Это интересно: Припой для пайки — виды, марки, характеристики

Подробнее о капиллярной пайке

Чаще всего в бытовых условиях медные трубопроводы организовываются с помощью капиллярной пайки. Сутью этого метода выступает так называемый капиллярный эффект, предусматривающий возможность поднятия жидкости (жидкого припоя) при помощи адгезии. Главным условием является то, чтобы смоченные стенки были разделены небольшим расстоянием.

Организация стыковочного узла для медных труб в бытовых условиях осуществляется с помощью специальных фитингов для пайки или раструбных утолщений. Раструбный способ считается более надежным, так как речь в таком случае идет о создании всего одного стыка. Исходя из этого, если есть возможность, вместо фитингов рекомендуется использовать раструбные соединения.

Порядок подготовки раструбов

Обрезка труб по размеру осуществляется вальцовочным труборезом

Важно добиться строгой перпендикулярности торцевых срезов по отношению к центральной оси

Далее снимают фаску с обоих концов. Для этого потребуется наличие особенного приспособления – фаскоснимателя. Дальнейшая зачистка внутренних и наружных поверхностей соединяемых труб реализуется медной щеткой.

Вставив один из отрезков трубы в тиски, производят его развальцовку, чтобы добиться свободного погружения в него второго отрезка. Для этой цели используется специальный труборасширитель соответствующего диаметра.

Результатом развальцовки является обустройство раструба на одном из концов медной трубы. Тестирование уровня его готовности по ходу процедуры проводится периодическим погружением другого, гладкого конца.

Применение паяльного аппарата

Кроме уже упомянутого трубореза, фаскомнимателя и расширителя труб, для проведения пайки медных труб потребуются и некоторые другие инструменты. Речь, прежде всего, идет о паяльнике. Благодаря этому аппарату на соединяемом участке создается высокотемпературная зона для разогрева труб и припоя.

Как правило, функция паяльника выполняется специальной газовой горелкой.

Для процедуры, где используется мягкий припой, вполне сгодится компактное ручное приспособление, работающее на пропане. Как правило, такие аппараты комплектуются газовыми баллонами одноразового типа, прикрепленными на рукоятку. Несмотря на небольшие габариты, горелки данного типа способны обеспечивать нагревание до +1100 градусов: для работы с мягким припоем этого вполне достаточно. При покупке рекомендуется выбирать модели с пьезорозжигом, что заметно упрощает проведение пайки.

Держатели газовых горелок ручного типа оснащаются регулировочным вентилем, позволяющим корректировать длину пламени. Этот же вентиль позволяет прекращать подачу газа по окончанию работы. Назначением обратного клапана является перекрывание подачи топлива, если пламя затухнет.

Другие необходимые материалы

Припой реализуется прутками или проволокой с более низкой температурой плавления по сравнению с медью. Это дает возможность соединять медные трубы методом плавления.

Для пайки потребуется щетка со стальным ворсом. С ее помощью трубы и фитинги зачищают для последующего соединения. Щетку можно заменить мелкозернистой наждачной бумагой.

Не обойтись без флюса для пайки и кисти (чтобы наносить флюс). Еще потребуется огнеупорная прокладка, молоток, тиски, рулетка.

Это интересно: Припой ПОС 60 — температура плавления, свойства, характеристики

Общее разделение

Припои разделяются на две группы. Это мягкие и твердые.

Мягкие имеют температуру плавления до 300 °C. Такими припоями паяют радиодетали, и к ним можно отнести оловянно свинцовые и бессвинцовые материалы. Основной рабочий инструмент с такими материалами это паяльники до 50 Вт и паяльные фены.

Твердые плавятся свыше 300 °C. Это прочные материалы с высоким пределом прочности по сравнению с мягкими.

К ним относятся медно-цинковые и серебряные. С такими припоями можно работать только с мощными паяльниками, паяльными лампами или горелками.

В данной статье будут подробно описаны мягкие припои, которые используются для радиодеталей и ремонта техники.

Как правильно выбрать припой?

Верно подобранный припой поможет без особых усилий организовать коммуникационную систему любой сложности. Если речь идет о работе в домашних условиях, стоит воспользоваться материалом, расплавляющимся при низких температурах.

Применение высокотемпературных твердоплавких элементов в быту проблематично, так как требует разогрева рабочего сплава до 600-900 градусов. Добиться этого без специального оборудования достаточно сложно.

Спайку пищевой меди можно проводить особыми припоями, не содержащими в составе токсичных, ядовитых и агрессивных элементов, способных навредить здоровью

Использование металлов и их производных, плавящихся при высоких температурах, связано с некоторым риском. В процессе обработки они могут повредить или даже прожечь медную трубу с тонкой стенкой.

Чтобы этого не случилось, есть смысл взять прочный, но низкоплавкий мягкий припой, а твердый вариант оставить для толстостенных медных коммуникаций.

Когда на систему не ожидается больших нагрузок, совсем не обязательно использовать тугоплавкий припой, если это не обусловлено иными требованиями. В основных бытовых комплексах для создания надежного соединения вполне хватит мягких легкосплавных припоев

Для соединения медных труб в газовых сетях стоит выбирать серебросодержащие припои. Они обеспечивают максимальную прочность шва, нейтральность к вибрациям и высокую устойчивость к внешнему и внутреннему воздействию.

Заплатить за серебро придется немного дороже, но безопасность, надежность и долговечность системы со временем окупят все финансовые затраты.

Перед началом работ обратите внимание на следующие нюансы:

1. Какие металлы требуется паять?
2. Какой способ пайки вы намерены использовать?
3. Размер соединяемых элементов и их механическая прочность.
4. Ограничения по температуре.
5. Устойчивость соединяемых элементов к коррозии.

Обратите внимание на то, что температура плавления припоя, используемого при пайке, должна выбираться, исходя из диаметра проводов. Чем толще провод, тем выше температура плавления. Для тонких допускается применять припои с наименьшей температурой

Для тонких допускается применять припои с наименьшей температурой.

Марки и свойства припоев.

Все виды можно разделить на три огромные подгруппы:

1. Сверхлегкоплавкие.
2. Легкоплавкие.
3. Тугоплавкие.

Последние не используются радиолюбителями, электрики их тоже нечасто применяют. Причина — температура плавления таких припоев 500 градусов и выше, не каждый специалист обладает оборудованием, которое способно обеспечить такой нагрев. Но преимущество сразу заметно: прочность у пайки очень высокая, соединяемые детали могут выдержать большие механические нагрузки.

С радиолюбительскими припоями все предельно понятно, но ведь иногда требуется и более массивные детали паять. Особенно сложно работать с латунными элементами, так как при пайке образуется на металле оксидная пленка. А еще испаряется цинк во время прогрева, так как латунь содержит большое количество этого металла.

Чтобы спаять латунь марки Л-63, вам необходимо применить флюс, в состав которого входит потная кислота и хлористый цинк. Механической прочности очень высокой не добиться. Если сравнивать с пайкой меди, то прочность у латуни окажется вдвое меньшей. Во многом это связано с тем, что швы имеют пористую структуру.

В соляной ванне при температуре 850 градусов можно проводить пайку латунных элементов. Главное — в соляной раствор добавить немного флюса, в составе которого присутствует фторобат калия. Флюса должно быть примерно 4-5% от общей массы соляного раствора. Необходим флюс для того, чтобы припой как можно лучше проникал в зазор между соединяемыми деталями.

Латунь, богатая медью, спаивается следующими припоями:

1. ПСр-72.
2. ПСр-40.
3. ПСр-45.
4. ПСр-25.
5. ПСр-12.

Латунь, у которой низкая температура плавления, нуждается в использовании следующих припоев для пайки:

1. ПМЦ-36.
2. ПМЦ-48.
3. ПМЦ-54.
4. Припой медно фосфорный.

Для пайки латуни, в которой большое процентное содержание цинка, применяют марку припоя ПСр-40.

Если при эксплуатации элементов, которые подвергаются спайке, не возникает динамических и вибрационных нагрузок, то допускается применять припой ПМЦ-48 и ПМЦ-36.

Низкотемпературные

С мягкими припоями работать легче, но образующийся шов механически не очень устойчив. Для эксплуатации в системах водоснабжения и отопления при стабильном давлении бывает вполне достаточно.

Существует множество видов припоев с оловом в качестве базового компонента, обеспечивающих хороший результат.

Содержание основного металла в применяемых сплавах достигает 95-97 %. Остальные компоненты – это сурьма, медь, серебро, висмут, селен. Вот несколько примеров:

1. Отличные качества демонстрирует двухкомпонентный сплав с серебром в количестве 3 %. Стоит он больше, чем остальные составы. Совсем небольшое содержание серебра, тем не менее, сказывается на ценообразовании.
2. Хорошие свойства у двухкомпонентного сплава с концентрацией меди 3 %. Это вполне понятно, припой, содержащий медь в заметном количестве, не может быть плохим по определению.
3. Приемлемый результат дает трехкомпонентная композиция из металлов с преобладанием олова, 3,8 % серебра и 0,7% меди. Оправданность применения последнего сплава – вопрос открытый. Стоит он из-за серебра дороже, а качества несколько хуже, чем у припоя без включения благородного металла.

Это основные составы, применяемые для мягкой пайки. Теоретически можно использовать композиции из олова и свинца, но в связи с токсичностью последнего элемента в водопроводах такой припой не применяют.

Для успешного проведения мягкой пайки нужен флюс. Благо, проблем с этими средствами нет никаких. Удачный вариант – флюсовая паста для пайки медных изделий, состоящая из хлорида цинка, канифоли и вазелина.

Мягкая пайка проводится при обеспечении большой площади контакта труб. Поэтому соединяются они прочно.

Если предполагается эксплуатация трубопровода при высоких температурах (больше 110 ℃), то проводить процесс при низких температурах никак нельзя.

В принципе, через такое соединение можно пропускать горячую воду короткий период времени почти при температуре кипения, но тогда давление в системе не может превышать 6 атм. Это никого устраивать не может.

https://youtube.com/watch?v=wsClKW3YzE8

Технические характеристики

Уникальные свойства и характеристики припоя ПОС 30 обусловливают его широкую популярность и повсеместное использование, как в промышленных масштабах, так и в частной сфере. Наличие в составе данного припоя олова со свинцом делает его по-настоящему универсальным и позволяет задействовать его при выполнении самых разнообразных паяльных процедур. ПОС 30 отлично справляется с пайкой пластин или труб из меди, деталей, изготовленных из жести, элементов на основе латуни. Кроме того, он отлично справляется с деталями из цинка. ПС 30 с успехом может использоваться не только в качестве присадочного материала при формировании шовных соединений, но и играть роль материала, при помощи которого осуществляется лужение разнообразных заготовок. Он практически незаменим при осуществлении ремонтных работ на водопроводных и канализационных коммуникациях, а также иных аналогичных системах бытового и промышленного назначения. Весьма актуальным является использование данного вида припоя при паянии различной радиоаппаратуры и иных электрических приборов. Характерная особенность ПОС 30 – отсутствие среди его составляющих компонентов сурьмы.

Важно отметить тот факт, что припой обеспечивает создание высококачественные соединения с полной герметичностью, что в значительной степени обусловливает его активное применение при работе с системами трубопроводов. Олово, соединенное со свинцом в едином сплаве, позволяет создать поверх спаиваемого металла непроницаемый слой, кроме того, практически отсутствует опасность возникновения какого-либо брака, поэтому вероятность образования трещин, сквозь которые бы просачивалась вода, близка к нулевой

Показатели сопротивления у припоя крайне низки, поэтому он обладает хорошей проводимостью, что делает его первоклассным материалом для паяния небольших контактов, конечно, при условии, что толщина проволоки подобрана правильно

Олово, соединенное со свинцом в едином сплаве, позволяет создать поверх спаиваемого металла непроницаемый слой, кроме того, практически отсутствует опасность возникновения какого-либо брака, поэтому вероятность образования трещин, сквозь которые бы просачивалась вода, близка к нулевой. Показатели сопротивления у припоя крайне низки, поэтому он обладает хорошей проводимостью, что делает его первоклассным материалом для паяния небольших контактов, конечно, при условии, что толщина проволоки подобрана правильно.

Температура плавления данной марки припоя, относящегося к категории легкоплавких, достаточно низкая и не превышает 450 градусов по Цельсию, что намного ниже, чем у большинства металлов. Поэтому проблемы переплавления в данном случае не существует, и с технической точки зрения пайка протекает достаточно легко. После расплавления и выполнения работы происходит достаточно быстрое застывание и жесткое соединение элементов друг с другом. Однако есть в легкоплавкости и один отрицательный момент: детали, скрепленные посредством данной пайки, нельзя эксплуатировать в условиях высоких температур, поскольку в таком случае есть риск расплавления паяного шва, который пострадает в первую очередь.

ПОС 61

Температура плавления пос 61 составляет 183 градуса, что является начальной точкой. Полное расплавление достигается при температуре около 190 градусов, что позволяет работать с ним при помощи любого бытового паяльника или профессиональной паяльной станции. Температура пайки равна 240 градусам. Это самый низкоплавкий припой из всей группы оловянно-свинцовых припоев.

Состав

Данный присадочный материал относится к категории мягких, имеет в своем составе 61% олова, 38−39% свинца и может содержать допустимый процент примесей в виде сурьмы, никеля, железа серы и висмута.

Внутри оловянно-свинцовой группы данный материал является наиболее чистым по составу припоем и больше подходит для электромонтажа и лужения, так как из-за содержания в нем меди снижает скорость растворения медных проводов и дорожек и меньше изнашивает жало паяльника, а относительно низкая температура плавления не повредит печатную плату.

Характеристики материала

1. Температура начала плавления 183 градуса.
2. Температура расплава 190 градусов.
3. Плотность 8.5 г/куб см.
4. Удельное сопротивление — 0.139мкОМ/м.
5. Предел прочности — 4.3 Мпа.

Выпускается в нескольких разновидностях, которые отличаются исключительно по внешнему виду:

• В виде проволоки — толщина сечения приблизительно 2 мм, наиболее удобный и распространенный вариант. Также может быть встречена проволока с флюсом внутри. Роль флюса выполняет сосновая канифоль, которая хорошо себя показывает при пайке электромонтажных соединений, так как не окисляет детали, в отличие от кислотных флюсов, после работы с которыми детали нужно тщательно промывать.
• В виде паяльной ленты — припой в виде очень тонкой длинной ленты. Идеально подходит для быстрой пайки скруток и лужения проводов. Как и проволока, бывает с флюсом и без него.
• В виде прутьев до 8 мм толщиной и приблизительно 40 см в длину. Данные прутики удобно использовать при пайке монтажных проводов и лужения жала паяльника. При желании их можно сделать самостоятельно, отливом в заранее изготовленные формочки.

Применение в быту и на производстве

Данный припой имеет широкое распространение как в быту, так и в промышленности. Дешевизна материала делает его очень доступным, а химический состав и технические свойства допускают его применение при решении многих поставленных задач.

Так, выше уже было сказано о том, что при помощи пос 61 удобно паять радиодетали, потому что низкая температура его плавления не повредит дорожкам печатной платы и радиокомпонентам, особенно микросхемам, которые могут выйти из строя при перегреве.

Также, с помощью этого материала можно проводить качественную пайку скрутки медных проводов, что активно применяется в электромонтаже, притом паять можно как паяльником, так и газовой горелкой. Помимо этого, пос 61 имеет очень хорошую текучесть и образует герметичные швы, что допускает его применение и при сварке между собой труб при помощи газовой горелки.

Но низкая температура плавления накладывает и некоторые ограничения на сферу его применения — его нельзя применять при работе с материалами, которые в последствии будут подвержены сильному нагреву. Это может привести к тому, что сварочный шов деформируется, или даже расплавится, что испортит всю работу.