Припои и флюсы

Стандартные серебряные припои

Серебряные припои — это обычно сплавы из серебра, меди и цинка. Они ковки и вязки и во многих случаях швы из них оказываются настолько же прочными, как и спаиваемые металлы.

В таблицах приведены состав и свойства серебряных припоев, применяемых в настоящее время в приборостроении:

Состав

Марки и их обозначенияХимический состав
AgCuПримесиZn
нормальное содержание в %допуск в %нормальное содержание в %допуск в %Pb не более в %всего не более в %
ПСр-10 10 ±0,3 53 ±1 0,5 1 Остальное
ПСр-12 12 ±0,3 36 ±1 0,5 1
ПСр-25 25 ±0,3 40 ±1 0,5 1
ПСр-45 45 ±0,5 30 ±0,5 0,3 0,5
ПСр-65 65 ±0,5 20 ±0,5 0,3 0,5
ПСр-70 70 ±0,5 26 ±0,5 0,3 0,5

Свойства

Марки и их обозначенияТемпература плавления в °СТемпература пайки в °СУдельный вес в литом состоянииЭлектропроводность в % (медь — 100%)
ПСр-10 820 870 8,55 20,5
ПСр-12 875 8,5
ПСр-25 765 8,9
ПСр-45 675 745 9,15 24,4
ПСр-65 740 9,6
ПСр-70 780 775 9,8 77,1

1. Серебряные припои поставляются по весу в виде зерен размером от 1 до Змм для припоев марок ПСр-10; ПСр-12 и ПСр-25 и в виде полос и прутков с размерами, указанными в заказе, для остальных марок.

2. Химический состав припоев дан согласно ОСТ 2982.

Припой ПСр-10 содержит 10% серебра — практически наименьшее количество в припое для твердой пайки. Он может служить для соединения деталей из стали и цветных сплавов, нагревающихся при работе до температуры 800°С, как, например, для пайки примусных горелок. Его применение целесообразно, когда детали в последующем подвергаются термообработке при сравнительно высоких температурах, не превышающих, однако, температуры плавления припоя. Припой ПСр-12 применяют для пайки латуней с содержанием меди 58% и более.

Для тонких работ, когда требуется особая чистота места спая, применяют припой ПСр-25. Однако шов из ПСр-25 плохо выдерживает ударные нагрузки и при стыковых соединениях дает трещины. Поэтому стыки деталей толщиной до 3 мм надежнее соединять припоем ПСр-45, который содержит значительно больше серебра, чем предыдущие. Он может быть использован для пайки деталей из меди, бронз, стали и никеля. Этот припой желтоватого цвета, вязок, жидкотекуч, хорошо сопротивляется коррозии. Шов из него хорошо выдерживает удары и вибрации.

Припой ПСр-65 применяют для пайки ленточных пил, а ПСр-70 — для пайки проводов в тех случаях, когда важно, чтобы места спая не уменьшали резко электропроводность.

Заводы-изготовители обычно поставляют серебряный припой в виде листов, которые затем разрезают на полоски требуемой величины. Полученный путем сплавления кусок припоя прокатывают на вальцах до толщины листа 1,5—2 мм (или тоньше — в зависимости от метода пайки), а затем разрезают на полоски. Крайние (более широкие) полосы с неровными краями, получившимися при прокатке листа, используют при пайке крупных деталей (с длинным швом), где нужно много припоя.

Оставшиеся после пайки короткие прутки, которые уже нельзя держать руками, подпаивают к другим пруткам или на латунную проволоку с тем, чтобы использовать их до конца.

Для соединения мелких тонких деталей, требующих небольшого количества припоя, рекомендуется применять полоски шириной 0,5—3 мм.

Промежуточные припои для специальных работ

При пайке сложных узлов и деталей в точном приборостроении чаще всего пользуются серебряными припоями, указанными таблице выше.

Следует отметить, однако, что в последнее время эти серебряные припои не в полной мере удовлетворяют требованиям производства. В сложных по конструкции узлах требуется ступенчатая твердая пайка, которую при использовании газовой горелки нельзя производить одним припоем, так как запаянные ранее узлы вследствие близкого расположения швов друг от друга распаиваются при нагревании. Поэтому появилась потребность в промежуточном припое, который имел бы температуру плавления 500—600°С. Такой припой был разработан и получен в лабораторных условиях и при испытании дал хорошие результаты. Пайка узлов значительно облегчилась. Состав нового припоя следующий:

серебра — 30%

цинка — 16,7%

меди — 20%

кадмия — 33,3%

Температура плавления 500—560°С. Применяется этот припой только для пайки изделий, не подвергающихся вибрациям, так как он хрупок.

При тщательной рихтовке длинных труб после пайки их припоем ПСр-45 в местах пайки по шву получались трещины. Чтобы не допустить возникновения трещин, был разработан другой специальный припой следующего состава:

серебра — 52%

меди — 28%

цинка — 20%

Этот припой очень жидкотекуч; швы, спаянные им, выдерживают неоднократные вибрационные нагрузки. Он хорошо зарекомендовал себя при сложных пайках с последующими рихтовальными работами вблизи швов.

Приготовление флюсов

Большое значение для пайки металлов имеют флюсы. Флюс очищает соединяемые поверхности от грязи, растворяет или восстанавливает окисные пленки на них, защищает металл от окисления во время пайки. Другое важное назначение флюсов — понизить поверхностное натяжение в жидком металле (расплавленном припое). Увеличение под влиянием флюсов жидкотекучести припоя и смачиваемости металла припоем значительно улучшает качество пайки. Флюсы нужно подбирать таким образом, чтобы они не оказывали вредного химического воздействия на поверхность металла и не растворялись в нем.

В приводимой ниже таблице указаны важные для пайки физические свойства некоторых флюсов.

Физические свойства некоторых флюсов:

Свойства B2O3 Na2B3O7
10H2O
LiF KF NaF CaF2 LiCl KCl CaCl2 NaCl
Температура
плавления в °С
577 741 842 846 988 1375 606 768 775 800
Температура кипения 1676 1505 1695 1382 1417 1439
Теплота образования в больших калориях 282 144,7 134 136 289 92 105,6 191 97,7
Удельный вес 1,8 2,6 2,4 2,7 3,16 2,1 2,8 2,15 2,2

Таблица заимствована из книги Г.И. Погодина-Алексеева «Теория сварочных процессов», Машгиз, 1945.

При пайке с помощью газовой горелки в качестве флюса обычно применялась прокаленная бура, которая вводилась в место спая в виде порошка. Однако этому флюсу присущ серьезный недостаток: имея высокую температуру плавления, он долго сохраняет порошкообразное состояние и поэтому легко сдувается с соединяемых поверхностей пламенем газовой горелки, в результате чего появляется необходимость дополнительной обработки поверхности деталей и мест спая.

Чтобы флюс оставался на спаиваемой поверхности, буру кипятят в воде, затем кистью наносят полученный раствор на места соединения и дают ему высохнуть. На поверхности остается плотно прилегающий к металлу белый слой буры, который не дает окисляться ранее зачищенным местам пайки.

Однако при пайке мелких деталей, требующих высокой точности, паяльщики неохотно пользуются этим флюсом, так как высокая температура плавления буры усложняет работу. Так, например, при пайке припоем ПСр-45, имеющим более низкую температуру плавления, чем бура, может произойти зашлакование флюса.

В результате многочисленных опытов в настоящее время разработан и применяется флюс в виде жидкой пасты, замешенной на воде или спирте (лучше на спирте), который имеет следующий состав:

буры — 50%

борной кислоты — 35%

фтористого калия — 15%

Технология приготовления флюса такова:

1) обезводить фтористый калий на противне из нержавеющей стали при температуре 250° С в течение 4—5 час;

2) отвесить компоненты флюса согласно рецептуре, тщательно перемешать их и расплавить;

3) размешать расплавленный флюс фарфоровым или стальным стержнем и вылить на стальную плиту;

4) разбить флюс на куски и размолоть в фарфоровой шаровой мельнице до состояния пудры;

5) просеять через сито № 0,25—0,14 и собрать в стеклянную банку с притертой или резиновой пробкой, так как флюс гигроскопичен.

Использование этого флюса дает неплохие результаты.

При нагреве примерно до 600°С флюс расплавляется, образуя очищенное место для припоя. Припой не растекается по всей поверхности, а остается только там, где был раньше нанесен слой флюса. Чем ровней и аккуратней будет нанесен флюс на спаиваемую поверхность, тем больше можно сэкономить припоя.

Для пайки деталей, у которых при зачистке торцевых соединений в местах заполнения зазоров по шву не должно быть в припое никаких раковин, применяется специальный флюс, состоящий из равных частей тетрафторбората калия, фтористого калия и борной кислоты.

Необходимый для приготовления этого флюса тетрафторборат калия приготовляют двумя способами.

Способ I. В платиновую чашку помещают фтористый калий и растворяют в 20%-ной плавиковой кислоте. При этом протекает реакция:

KF+HF=KHF2

Расчет необходимого количества данных компонентов производится по молекулярному весу в соответствии с реакцией. По растворении фтористого калия полученный раствор выпаривают на песчаной бане до образования кристаллов калия фтористого кислого (KHF2), которые вместе с раствором охлаждают. Затем кристаллы отделяют от раствора при помощи воронки Бюхнера, промывают их 2—3 раза спиртом и сушат.

После этого приготовляют концентрированный раствор борной кислоты, который помещают в платиновую чашку, и при помешивании прибавляют к нему ранее полученную сухую соль калия фтористого кислого.

При этом протекает следующая реакция:

2KHF2+H33=KBF4+КОН+2Н2O

Расчет необходимого количества данных компонентов производится по молекулярному весу в соответствии с реакцией. Полученный раствор выпаривают на песчаной бане до образования осадка тетрафторбората калия (KBF4), который вместе с раствором охлаждают, а затем отделяют от раствора при помощи воронки Бюхнера, промывают несколько раз дистиллированной водой и сушат в сушильном шкафу при температуре 100°С в течение 45—60 мин.

Способ II. В платиновой чашке или в стеклянном стакане, покрытом внутри парафином, растворяют борную кислоту в 20%-ном растворе плавиковой кислоты до получения насыщенного раствора.

При этом протекает реакция:

H3BO3+ 4HF=HBF4+3H2O

Процесс насыщения ведут при комнатной температуре, для чего чашку или стакан охлаждают холодной водой. К полученному раствору борфтористой кислоты добавляют насыщенный при нагревании раствор KCl или KNO3 или K2CO3 до прекращения выделения осадка тетрафторбората калия. При этом протекает следующая реакция:

HBF 4+КСl=KBF 4+НСl

Осадок тетрафторбората калия отсасывают при помощи воронки Бюхнера, промывают водой до тех пор, пока промывная жидкость не будет давать реакцию (при помощи азотнокислого серебра) на ион хлора, и сушат в сушильном шкафу при 100°С в течение 45— 60 мин.

Описанный флюс с тетрафторборатом калия имеет существенный недостаток — он не ложится на горячие детали. Поэтому подготовку к пайке приходится вести с заранее зафлюсованными и еще холодными деталями.

Другой недостаток этого флюса состоит в том, что он широко расплывается от шва по наружной поверхности, а это ведет к излишнему расходу припоя.

Для пайки ответственных узлов, требующих чистоты и полного пропая шва, применяется также флюс, состоящий из:

тетрафторбората калия — 70%

буры — 30%

Этот флюс дает неплохие результаты и относительно прост в изготовлении.

Автор: А.И. Родин

 

Читайте еще:

куплю щенка таксы



liveinternet