Menu Close

Пайка медью стали: Пайка стали, меди, алюминия, нержавейки, оцинковки

Технология пайки меди и ее сплавов

Технически чистая медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью и достаточно высокой коррозионной стойкостью. Она устойчива против атмосферной коррозии вследствие образования на ее поверхности тонкой защитной пленки, состоящей из CuS04-3Cu (ОН)2. Медь — относительно прочный (σв = 21 кгс/см2 и пластичный металл (б = 45 ÷ 50%).

С уменьшением содержания в меди газовых примесей пластичность ее возрастает до 62%. При повышенных температурах прочность меди уменьшается, а пластичность возрастает. Ценным свойством меди является ее способность сохранять высокую пластичность вплоть до температуры жидкого гелия 4,2 К (-269°С).

Для повышения прочности и придания меди особых свойств (жаропрочности и коррозионной стойкости и др.) ее легируют различными добавками. Сплавы на основе меди обладают высокими механическими и другими ценными качествами.

Поэтому во многих отраслях техники для изделий, работающих в условиях повышенных и криогенных температур, в качестве основного металла широко применяются медь и ее сплавы, обладающие необходимым комплексом свойств.

Пайка этих материалов может производиться всеми известными способами.

Наиболее широкое распространение в промышленности получила пайка паяльником, газовыми горелками, погружением в расплавленный припой и в печах.

Пайка низкотемпературными припоями нашла большое применение благодаря простоте и общедоступности этого способа. Ограничения в ее применении вызваны лишь тем, что паяльником можно осуществлять пайку только тонкостенных деталей при температуре 350° С.

Массивные детали вследствие большой теплопроводности, превышающей в 6 раз теплопроводность железа, паяют газовыми горелками.

Для трубчатых медных теплообменников применяется пайка погружением в расплавы солей и припоев. При пайке погружением в расплавы солей используют, как правило, соляные ванны-печи. Соли обычно служат источником тепла и оказывают флюсующее действие, поэтому дополнительного флюсования при пайке не требуется.

При пайке погружением в ванну с припоем предварительно офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, который при температуре пайки заполняет соединительные зазоры. Зеркало припоя защищают активированным углем или инертным газом.

Недостатком пайки в соляных ваннах является невозможность в ряде случаев удаления остатков солей или флюса.

Широкое распространение в промышленности находит пайка в печах, поскольку при этом обеспечивается равномерный нагрев соединяемых деталей без деформации даже при больших габаритах изделий.

При пайке изделий из меди оловянно-свинцовыми и другими легкоплавкими припоями используют обычно канифолыно-спиртовые флюсы, водные растворы хлористого цинка или хлористого аммония.

Пайка серебряными припоями успешно идет при применении флюсов на основе соединений бора и фтористых соединений калия. Эти флюсы хорошо очищают поверхность меди от окисной пленки и способствуют растеканию припоя.

Недостатком флюсовой пайки меди является трудность получения герметичных соединений. Кроме того, остатки флюса являются очагами коррозии. Поэтому пайку чаще всего осуществляют в восстановительных или нейтральных газовых средах.

Пайку меди в азоте можно осуществлять при температуре 750-800°С.

К недостаткам этого метода можно отнести сложность оборудования по очистке азота, а также отсутствие возможности осуществлять пайку при температуре ниже

Имеются сведения о применении пайки меди в среде аргона припоем ЛС 59-1 с дополнительным флюсованием мест пайки водным раствором буры.

Пайку в вакууме успешно применяют для соединений многих металлов, в том числе и меди. Этот вид пайки достаточно экономичен, совершенно безопасен и производится в вакуумных печах или контейнерах, загруженных в обычные печи. Паяные швы, полученные при применении нагрева в вакууме, отличаются чистотой, прочностью металла шва и высокой коррозионной стойкостью.

К недостаткам способа пайки в вакууме следует отнести сложность применяемого оборудования.

Соединение меди при низкотемпературной пайке производится стандартными оловянно-свинцовыми припоями ПОССу 30-0,5; ПОС 40; ПОССу 40-0,5, ПОС 61 и свинцово-серебряными припоями ПСр 1,5; ПСр 2,5; ПСр 3 с использованием флюсов на основе хлористого цинка или канифольно-спиртовых.

Соединения, паянные оловянно-свинцовыми припоями, теплостойки до температур 100-120°С.

При снижении температуры до -196÷-253°С предел прочности этих соединений увеличивается в 1,5-2,5 раза, достигая 4,5-7,5 кгс/мм2; при этом пластичность резко снижается.

Хрупкость оловянно-свинцовых припоев и паянных ими соединений при низких температурах объясняется аллотропическим превращением олова и образованием в шве хрупких интерметаллидов, которые при низких температурах являются очагами развития трещин.

Для оловянно-свинцовых сплавов, содержащих менее 15% олова, падение ударной вязкости не происходит. Это обусловлено тем, что свинец, являясь основой сплава, с понижением температуры увеличивает ударную вязкость, давая во всех случаях вязкий излом.

Высокая пластичность свинца делает его нечувствительным к надрезу. Поэтому вполне закономерны стремления применять для пайки изделий криогенной техники припои на основе свинца с содержанием олова менее 15%.

Однако практика их применения показала, что они нетехнологичны, плохо смачивают основной металл и не затекают в соединительные зазоры.

Например, применение припоя, на основе свинца, легированного серебром (припой ПСр 3), позволяет получать теплостойкие и хладостойкие соединения из меди.

Введение в этот припой 5% Sn (ПСр 2,5) улучшило его технологические свойства, однако при комнатной температуре соединения, паянные припоями ПСр 3 и ПСр 2,5, обладают низкой прочностью. Предел прочности при срезе равен 1,2-1,8 гкс/мм2.

Легирование свинца оловом до 16% и кадмием до 5% делает припой ПСр 1,5 более технологичным, однако он становится малопластичным даже при температуре 20° С.

Применение кадмиевых припоев требует специального навыка, так как технологичность их значительно ниже, чем у оловяно-свинцовых. Соединения меди кадмиевыми припоями ПСр 5 КЦН, ПСр 8 КЦН теплостойки до температуры 350° С, но малопрочны (σв = 2,9 кгс/мм2) из-за образования в шве хрупких интерметаллидов и нехладостойки.

Припои на основе цинка редко применяют для пайки меди ввиду интенсивного растворения ее в расплаве припоя. При этом предел прочности на срез не превышает 1,5 кгс/мм2.

Цинковые припои, легированные медью и серебром, также плохо растекаются по меди. Легирование этих припоев оловом и кадмием (ПЦА8М, ПЦКд, СрСУ 25-5-5) хотя и несколько улучшает их растекаемость, но швы становятся хрупкими.

Для пайки меди находят также применение припои на основе медно-фосфористой эвтектики с добавлением серебра. Швы, паянные этими припоями, достаточно прочны (σ

в = 25 -7- 30 кгс/мм2), теплостойки до температуры 800° С, но непластичны. В условиях низких температур прочность соединений меди, паянных этими припоями, увеличивается, но пластичность резко падает.

Широкое применение для пайки медных конструкций находят припои ПСр 45, ПСр 40, ПСр 25, ПСр 12.

Пайку этими припоями осуществляют нагревом ацетилено-кислородным пламенем или в печах с использованием коррозионно-активных флюсов № 209, 284. После пайки конструкций остатки флюса необходимо удалять промывкой в горячей воде. Пайку теплообменной аппаратуры осуществляют с применением припоя ПСр 72 или ПСр 71 в вакууме.

При пайке деталей из медных сплавов, конструкция которых позволяет производить пайку под давлением, в качестве припоя можно использовать серебряное покрытие (10-25 мкм) или тонкую серебряную фольгу.

При нагреве выше 779° С медь взаимодействует с серебром с образованием в шве сплава типа припоя ПСр 72. Пайка этим (контактно-реактивным) методом осуществляется без применения флюса в вакууме или в инертной среде.

Припои на медной основе тугоплавки и вызывают растворение (эрозию) основного металла, поэтому для пайки меди их применяют реже, чем серебряные. Диффузионная пайка меди может быть выполнена галлием, индием, оловом, свинцом, припоями ПОССу 40-2, ПОС 61 путем поджатая деталей в вакууме или аргоне при температурах 650-800°С и длительных выдержках.

Припой в месте пайки можно наносить напылением в вакууме, гальваническим способом или в виде тонкой фольги.

Капиллярную пайку меди низкотемпературными припоями можно производить при зазорах 0,05-0,5мм и температурах 650-900°С в вакууме или аргоне. При этом соединения меди, паянные индием, галлием, оловом, припоями ПОС 61 и ПОС 40, хрупкие и малопрочные, предел прочности на срез не превышает 4-7 кгс/мм2.

При пайке меди свинцом соединения хотя и малопрочны, но пластичны. При применении припоя системы Pb — Ag — Sn — Ni (ПСр 7,5) можно обеспечить предел прочности при растяжении 14 кгс/мм2 с достаточно высокой пластичностью, угол изгиба образца, паянного встык, 130°.

Хитрости пайки: научитесь паять медь и сталь — это полезно! | Электрика для всех

Для того, чтобы соединить две детали можно использовать три способа: клеение, сварку и

пайку. Пластик, дерево и картон проще склеить, сталь большой толщины — сварить, а вот для относительно тонких металлических деталей, особенно из меди и латуни, лучше всего применять пайку. В этой статье мы собрали для вас всё, что нужно знать о пайке — какой лучше взять паяльник, какие бывают припои и что такое флюс. Возьмите лист бумаги и ручку — это полезно запомнить!

Как работает пайка?

Припой в виде проволоки на катушке

Так же, как предметы становятся мокрыми, то есть покрываются тонкой плёнкой воды, металлы могут «смачиваться» другими металлами, с низкой температурой плавления. Эти легкоплавкие металлы называются «припоями«. Обычный припой марки ПОС-61 состоит из свинца и олова и плавится при температуре 190 градусов.

Сосновая канифоль — классический флюс для пайки меди

Мы знаем, что поверхность, покрытая грязью и особенно жиром, не смачивается водой. Так же и детали из металла, если покрыты окислами или той же грязью, не смочатся припоем. Для быстрой очистки поверхности, которую нужно спаять, применяют особое вещество — флюс. Он разъедает вредную плёнку грязи и делает поверхность чистой: это обязательное условие для прочной пайки!

Что нужно для пайки — главные материалы

Базовый набор для пайки

Для того, чтобы иметь запас материалов для пайки, много денег не потребуется. Приобретите:

  • паяльник мощностью 40 Вт: это средняя и универсальная мощность;
  • припой ПОС-61 в тонкой проволоке: толстый пруток лучше не брать, им неудобно пользоваться;
  • сосновую канифоль;
  • спиртоканифольный флюс в пузырьке;
  • паяльную кислоту;
  • подставку для паяльника.

Теперь вы сможете паять не только медные провода и проволоку, но и стальные детали, например оцинкованное ведро (для стали понадобится кислота). Давайте разберёмся, как проще и безопаснее паять — для новичка это очень важно!

Процедура пайки — самый простой способ!

Откройте форточку — помещение должно хорошо проветриваться!Очистите жало паяльника — оно должно быть чистым и блестящим. Проще всего сделать это надфилем или мелким напильником. Включите паяльник и подождите, пока он не начнёт плавить канифоль, после чего опустите в неё жало — флюс не даст жалу окислиться раньше времени.

Процесс лужения — смачивания детали припоем, после которого её пайка не составит труда!

Нанесите кисточкой на поверхности, которые нужно спаять, флюс. Для меди и латуни это канифоль в спирте, а для стали — кислота. Затем, поднесите к детали проволоку припоя и, прогревая её поверхность, добейтесь растекания припоя по нужному месту: его слой должен быть блестящим.

Совместите обе детали и, поднеся припой, прогрейте их жалом паяльника, пока они не окажутся соединены блестящим и прочным швом из припоя. Главная хитрость — хорошо прогреть детали, чтобы припой к ним «приклеился», в противном случае он попросту отвалится после остывания.

Заключение

Теперь вы знаете достаточно, чтобы успешно паять провода, медные трубки, латунные пружины, стальную проволоку и так далее. Пайка достаточно обширная тема — существуют разные припои, десятки флюсов со своими тонкостями, но эта информация нужна только для ускорения пайки и спаивания очень специфичных металлов, которые плохо берутся обычным флюсом. В обычной практике такие случаи большая редкость.

Удачной пайки!

основная информация по существу процедуры

Пайка меди, а также ее сплавов в наше время является достаточно распространенной процедурой, поскольку не редко некоторое домашнее оборудование выполняется именно из данного материала. Таким образом, могут пригодиться знания относительно пайки медных проводов электрической проводки, радиаторов отопления, каких либо мелких бытовых деталей. Медная пайка деталей – популярная услуга многочисленных компаний, занимающихся ремонтом, пайкой изделий из различных металлов.

Преимущества меди: краткий курс материаловедения

Технически чистая медь может похвастать отличной электропроводностью, а также теплопроводностью. Также огромным преимуществом владеет медь, владеющая высокой устойчивостью против воздействия коррозии. Медь – сравнительно прочный, а также пластичный материал. При уменьшении газов пластичность меди увеличивается до 62%. Во время повышенных температурных показателей прочность металла идет на спад, в то время как пластичность возрастает. Примечательным свойством меди есть то, что она способна оставлять в сохранности высокую пластичность до температуры жидкого гелия (-269 гр. С).

С целью повышения прочности меди, как материала, а также придания ей положительных свойств, она легируется всевозможными добавками. Стоит отметить, что сплавы на медной основе могут похвастать значительными механическими свойствами и многим другим.

Материалы, оборудование и методы

Безусловно, при соединении изделий из меди потребуются специальный, расходные и вспомогательные материалы, инструмент и оборудование. В большинстве случаев основной инструмент во время пайки – паяльник. Также может применяться газовое оборудование (горелка), либо использование специальных печей, а также погружение в припой (тиноль).

Низкотемпературный припой во время пайки используется благодаря общедоступности материала, а также простоте применения. Однако существует одно значительное ограничение во время работы паяльником, согласно которому использовать данное данный инструмент можно лишь по отношению к тонкостенным деталям при температуре до 350 гр. С. Массивные же металлические детали по причине высокой теплопроводности соединяются газовыми горелками.

Для трубчатых теплообменников используется пайка методом погружения в расплавы припоев и солей. Соли служат источником тепла, выступают в роли флюса, в связи с чем в применении флюса дополнительно нет необходимости. Во время пайки способом погружения в ванну, где находится припой, офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, заполняющим все зазоры.

Пайка в печах

Современная промышленность нуждается в применении пайки в печах, так как в процессе процедуры обеспечивается прогрев детали равномерно без деформации. В процессе пайки оловом или оловянно-свинцовым припоем используются зачастую канифольно-спиртовые флюсы, растворы хлористого аммония, хлористого цинка. Серебряный припой с достаточным успехом применяется вместе с использованием флюсов на основе фтористых соединений калия, бора. Стоит отметить, что данные флюсы способны очищать поверхность меди от оксидной пленки, тем самым способствуя отличному растеканию припоя.

Флюсовая пайка

Основной недостаток флюсовой пайки, используя серебряный припой, — проблематичность получения герметичного соединения. К тому же остатки флюса образуют по окончании пайки некие очаги коррозии, в связи с чем пайка данного металла наиболее часто производится в нейтральных или восстановительных средах газа. Пайка в азоте может проводиться при температуре от 750 до 800 гр. С. Однако недостатком данного метода является то, что применяемое оборудование для очистки азота достаточно сложно устроено. Также доступа пайка в среде аргона, при этом используется припой ЛС-59-1.

Вакуумная пайка

Вакуумная пайка меди применяется с большим успехом при соединении множества металлов, включая медь. Стоит отметить экономичность данного метода воздействия на металл, а также его безопасность применения. Пайка меди выполняется в специальных вакуумных печах, либо контейнерах, которые загружаются в печи. Опять-таки, вакуумная пайка – достаточно сложный процесс, поскольку требуется сложное оборудование. Однако подобный метод является эффективным практически по всем параметрам.

Сцепление меди во время низкотемпературной пайки выполняется путем применения стандартных припоев оловянно-свинцовых, а также чистым оловом. Также доступны серебряные припои ПСр 1,5, ПСр 2,5, ПСр3 с использованием флюсов на основе канифольно-спиртовых или хлористого цинка.

Применяя кадмиевый припой, стоит знать, что понадобится инструмент, а также специальный навык, поскольку технологичность их значительно меньше, чем у оловянно-свинцовых тинолей. Сцепление изделий из меди производится путем использования припоев ПСр8КЦН, ПСр5КЦН. Припой не хладостойкий, в то время как теплостойкость достигает 350 гр. С. Обратить внимание нужно на то, что соединения, полученные в результате обработки кадмиевыми припоями, выходят не слишком прочными вследствие образования в паяном шве хрупких интерметаллидов. Некоторые из припоев могут работать с латунью, соединять стали и другие металлы. Сегодня строительный рынок предлагает широкое разнообразие универсальных припоев.

Припой на основе цинка для соединения меди применяется по причине его растворения в тиноле (предел прочности не выше 15 МПа). Цинковые тиноли, легированные серебром и медью, также недостаточно растекаются по поверхности металла. Легирование оловом и кадмием улучшает растекание материала по поверхности меди, он в то же время швы остаются хрупкими.

Капиллярная пайка

Капиллярная пайка рассматриваемого материала при помощи низкотемпературных тинолей выполняется при зазорах от 0,05 до 0,5 миллиметров, а также при температурах от 650 до 900 гр. С в аргоне, либо вакууме. Капиллярная пайка соединений, полученных с помощью индия, галлия, лова, ПОС40 и ПОС61 не отличаются отличной прочностью, так как предел прочности их составляет от 40 до 70 МПа. В течение процедуры соединения меди посредством свинца, шов образуется мало прочный, но в то же время пластичный. Применяя припой системы Pb-Ag-Sn-Ni, становится возможным обеспечение соединения пределом прочности при растяжении 140 МПа с высокой пластичностью.

Пайка стали дома

Пайка различных металлов сегодня применяется во многих отраслях. Соединение большинства металлов происходит посредством оловянно-свинцовых припоев, он они по большей части пригодны для сцепления меди. Для пайки стали понадобится определенный инструмент, а также материалы и оборудование, которые мы будет использовать в домашних условиях. Таким образом, для соединения изделий из стали нужно в домашних условиях приготовить тугоплавкий припой.

Понадобится следующее:

  • Цинк;
  • Медь;
  • Кремний;
  • Никель;
  • Древесный уголь;
  • Графитовый тигель;
  • Газовая горелка;
  • Паяльный инструмент помощнее.

 

Порядок действий:

  1. Для приготовления первого вида тугоплавкого тиноля потребуется подготовить графитовый тигель, медь, цинк и древесный уголь. Далее нужно поместить емкость медь с цинк в соотношении 45% к 5% соответственно. Затем следует расплавить смесь под слоем древесного угля. С целью увеличения текучести тиноля добавляется 0,3% кремния. После расплавления смесь для соединения стали надо перемешать и перелить в небольшие формы. Подобный припой доступен для пайки стали в диапазоне температур от 850 до 880 гр. С.
  2. Для более высокой температуры пайки стали нужно изменить пропорцию состава меди и цинка и смешать 60% с 40% соответственно. В роли флюса может выступать преобразователь ржавчины, содержащий ортофосфорную кислоту или хлористый цинк. Применять флюс для обработки стали следует совместно с промывкой мыльным раствором.
  3. Для пайки стали больших размеров нужен ее предварительный разогрев. Для этого используется газовый инструмент (горелка).
  4. Поверхность стали очищается, после чего обрабатывается растворителем.
  5. Жало паяльника также очищается, после чего натирается кусочком алюминия. Пайка стали осуществляется нагретым пальником аккуратными движениями.
Похожие статьи

Пайка твёрдыми припоями. Часть 2. Оборудование и материалы.

Пайка твёрдыми припоями. Часть 1. О пайке.

Пайка твёрдыми припоями. Часть 3. Практика.

Оборудование для пайки

Инструментарий для пайки создан, чтобы решать главную задачу процесса – нагревание спаиваемых элементов до требуемой температуры плавления. Работа оборудования для пайки должна обеспечивать нагрев контактных площадок паяного шва, вне зависимости от физических принципов, положенных в основу работы этого оборудования, такой, чтобы обеспечивался диапазон температур в границах от 450 до 1200°C. Медно-цинковые припои или припои, содержащие серебро, обозначаются термином «среднеплавкие», и ими можно работать, если нагревательный элемент выдаёт температуру от 700 до 800°C. Категория же тугоплавких материалов припоя, к каковой относятся технически чистая медь и латунь, потребуют от оборудования нагрева свыше 1000°C.

Чаще всего для различных работ, связанных с высокотемпературной пайкой, применяют такой инструмент, как газовая горелка – вряд ли кто-то не в курсе, что это такое. К горелкам добавляются и другие более профессиональные виды оборудования: индукторы, печи и т.п.

Припои и их виды

Медь – вот краеугольный камень припоев, используемых для высокотемпературной пайки. Лидерство 29-му элементу таблицы Менделеева принадлежит потому, что он является составной частью, а зачастую и основой, большинства промышленных марок твёрдоприпойных сплавов.

Добавление же в основной состав различных металлов кардинально меняет физико-химические характеристики припоев, и, в свою очередь, даёт медьсодержащим сплавам технологические преимущества.  Самое очевидное из них – это понижение температуры плавления, показатели которой у меди в чистом виде составляют 1083C. Комбинированные же припои, такие как Cu-Sn (медь|олово), Сu-Zn (медь|цинк), Сu-Ag (медь|серебро), Cu-Si (медь|кремний), плавятся и текут в гораздо более низком диапазоне температур.

Об упомянутой технически чистой (без примесей) меди стоит сказать отдельно. При использовании в качестве припоя, она обладает уникальными свойствами, например способностью образовывать плотные швы без пористостей в силу специфики кристаллизации чистого металла. Она хорошо растекается и легко заполняет капиллярные зазоры, образуя соединение, более прочное, чем то, которым обладает сама. Этот факт кажется неочевидным, но он подтверждается измерениями – прочность на разрыв места пайки чистой медью минимум на 10% выше такого же показателя у самой меди.

Рассмотрим далее некоторые конкретные виды припоев, предназначенных для высокотемпературной пайки.

Для спаивания деталей из бронзы, меди, стали используют медно-цинковые припои. Каждый из стандартизированных их видов имеет прозрачную аббревиатурную маркировку: ПМЦ-35, ПМЦ-39, ПМЦ-50, ПМЦ-54, ПМЦ-57 и далее, где цифра обозначает содержание в сплаве меди в процентах. Платой за снижение температуры плавления до 900C становятся недостатки, проявляющиеся в слабом сопротивлении соединений при воздействии нагрузок изгиба, а также ударных и вибрационных. Улучшает положение дел с нагрузками введение в состав легирующих добавок (олова, кремния), доводящих свойства соединений до пригодности к пайке твёрдосплавных резцов. У этого инструмента припаянная к его телу твёрдосплавная режущая пластина испытывает все виды перечисленных нагрузок в весьма серьёзных значениях.

Далее назовём припои медно-фосфорные, маркируемые в промышленности, как, например, ПMФ-7, ПMФ-9, ПMФOЦp-6-4-0,03. Из букв в обозначении ясно, что перед нами припой — соединение Cu (меди) и P (фосфора). Цифра, продолжающая обозначение в маркировке сразу после букв, сообщает нам процентное содержание P, а в последней аббревиатуре мы видим «O» — олово в количестве 4%, и «Цp» — цирконий, 0,03%.

Фосфорсодержащие припои на основе меди уже классифицируются как среднеплавкие, они переходят в жидкое состояние в диапазоне температур 690-850C, хорошо растекаются, весьма коррозионностойки и нейтральны к агрессивным средам. К отличительным особенностям медно-фосфорных припоев относят их способность к самофлюсуемости. Т.е., при пайке с их помощью медных изделий, использование флюса становится необязательным.

Недостатки соединений, связанных припоями, имеющими в своём составе фтор, обуславливаются появлением на границе шва плёнки из фосфитов, солей фосфористой кислоты. Это критически повышает хрупкость места пайки, приводит к слабой переносимости изгибов, ударов и вибраций. Таким образом, из области применения этих припоев исключается соединение стальных и чугунных деталей, часто подверженных силовым нагрузкам. Сферой использования припоев с фосфором безраздельно остаются пайка меди, медьсодержащих сплавов (мельхиор, бронза, латунь) починка ювелирных украшений.

Медь, сталь и чугун рекомендуют паять припоями, изготовляемыми на основе сплавов меди и цинка, они широко распространены, и называются латунями. Обычно упоминают такие марки, как Л-62 и ЛOK-62-06-04, читаемые так: «Л» — латунь, «O» — олово, «K» — кремний. «62», «06», «04» — содержание соответствующих металлов в сплаве в процентах. Добавление олова обеспечивает припою дополнительную текучесть, снижая порог температуры плавления. Кремний выступает предохранителем от мгновенных окислительных процессов и затрудняет испарение.

Особого упоминания достойны серебряные припои, в реальности представляющие собой конечно же сплав, где кроме серебра присутствуют медь и цинк. Технологические свойства серебросодержащих припоев великолепны, они вне конкуренции по антикоррозионной стойкости, способности к смачиванию и растеканию, они прочны и универсальны, ими можно паять серебро, медь, сплавы меди, нержавеющую сталь. Одно «но» — припои эти чрезвычайно дороги и их применение требует экономического обоснования. Качество соединений, обусловленное превосходными физическими свойствами серебряных припоев, делает их лидерами при проведении ответственных и штучных работ, где оправдана дороговизна применяемого материала. Пример маркировки серебряного припоя – ПCp-45, т. е. припой серебряный, в котором 45% серебра.

Читайте продолжение в третьей части статьи.

Медные припои

Медь широко используют в качестве припоя при пайке ни низкоуглеродистых и углеродистых сталей, малолегированных и легированных сталей, коррозионностойких сталей, чугуна, никеля и никелевых сплавов, а также ряда других металлов и сплавов. Низкая упругость паров меди способствует ее применению при пайке деталей электровакуумных приборов.

Медь, как и любой другой чистый металл, не имеет интервала кристаллизации, что позволяет получать плотные паяные швы без пористости. Являясь прочным и высокопластичным металлом, медь дает возможность получать прочные и пластичные швы, в том числе и в случае спаев, несогласованных по коэффициентам термического расширения.

Для пайки обычно рекомендуют использовать медь марок М0 М0б, М1р, М2р по ГОСТ 8592001, не содержащих кислород, а пайку производить в восстановительной или защитной газовой атмосфере либо в вакууме.

В окислительной атмосфере кислород диффундирует в медь с образованием закиси меди Cu2О, что может привести к появлению межкристаллитных трещин и последующему водородному охрупчиванию в процессе отжига паяного соединения в водородсодержащей атмосфере. Аналогичным образом, при пайке в восстановительной атмосфере кислородсодержащей медью марок Ml, М2, М3 присутствующая в них закись меди Cu2О восстанавливается водордом с образованием большого количества водяных паров, приводящих к пористости и охрупчиванию паяного шва; при этом происходит потеря вакуумной плотности паяного соединения.

При температуре пайки 1100…1120 С медь хорошо растекается по паяной поверхности и легко поднимается в капиллярные зазоры на большую высоту. Это используется для получения паяного соединения большой протяженности (15 мм и более), которое трудно осушить другими припоями. Соединительные зазоры при пайке медью рекомендуется иметь порядка 0,05 мм и менее.

В случаях, когда пайка происходит без флюса в вакууме, в атмосфере инертного газа, либо в водороде, паяемые металлические поверхности должны быть подготовлены к пайке — протравлены и обезжирены. Растекаемость меди по такой поверхности улучшается с увеличением продолжительности процесса пайки (рис. 1). Обычно продолжительность пребывания паяемой конструкции при температуре пайки не превышает нескольких минут.

 

 Рис 1. Изменение угла смачивания меди М0 от времени выдержки: по молибдену (1), никелю (2), ковару (3 и железу (4). Вакуум 10-4 мм рт.ст.; температура 1100оС

 

 

Как правило, соединение, паяемое медью, более прочное, чем чистая медь (табл.1): если у меди величина временного сопротивления разрыву составляет около 200 МПа, то σb паяного медью соединения достигает 350400 МПа и более. Это обусловлено растворимостью паянного металла в меди.

 Таблица 1. Технологические свойства чистой меди при пайке в вакууме*

Свойства

Величина

Температура пайки, С

1100…1120

Угол смачивания**, град:

 

по ковару

10

по стали

9

по молибдену

35

по никелю

30

Временное сопротивление разрыву паяного встык соединения σb, МПа:

 

стальковар

390

сталь сталь

370

молибденкоррозионностойкая сталь

350

молибден-ковар

320

молибденмолибден

410

Относительное удлинение δ5, %:

 

сталь ковар

30

сталь сталь

33

молибден-ковар

2,5

  *Упругость паров меди при температуре 700 С менее 10-8 мм рт. ст.

**Угол смачивания угол, образуемый касательной к поверхности капли припоя и плоскостью твердого тела.

 

Следует отметить, что жидкая медь весьма активно взаимодействует с паяемыми металлами. Жидкая медь склонна к проникновению по границам зерен железа в низкоуглеродистых и конструкционных сталях. При пайке высоконикелевых сталей, никеля и никелевых сплавов медь в расплавленном состоянии взаимодейвует с основным металлом, образуя более тугоплавкий, чем медь сплав, который при температуре пайки плохо растекается и не падает в зазоры. При пайке молибдена необходимо строго  соблюдать режим пайки (температура 1100 С, выдержка не более 10 минут), так как увеличение температуры и выдержки приводят к увеличению хрупкой диффузионной зоны и к снижению прочности  паяного соединения. Подобное явление происходит и при пайке титана чистой медью; в этом случае при избытке меди могут образовываться легкоплавкие структурные составляющие.

При флюсовой пайке углеродистых и малолегированных сталей в контролируемых газовых средах самым распространенным способом является пайка медью в печах с восстановительной атмосферой (водород, диссоциированный аммиак, продукты цепочного сгорания смеси воздуха с газами: генераторным, бытовым, пропаном и другими). Окисная пленка на поверхности этих сталей химически неустойчивая, легко восстанавливается в газовых средах и растворяется флюсами № 200 и № 201 (ГОСТ 23178-78). При пайке малолегированных сталей, содержащих хром и алюминий, которые образуют на поверхности стали более химически стойкие окислы, следует применять более активный флюс № 209 (ГОСТ 23178-78).

При температуре пайки чистая медь достаточно хорошо растекается по паяемой поверхности коррозионностойких сталей; при этом происходит отжиг стали. Хорошие результаты получаются при пайке коррозионностойких сталей медью в среде аргона с трехфтористым бором (BF3).

При пайке медью конструкционных сталей можно совмещать процесс пайки с закалкой и последующим отпуском; при этом сохраняется прочность основного металла и повышается прочность паяного шва. Аналогичным образом можно поступать и при пайке медью инструментальных сталей.

При пайке чугуна медь в качестве припоя применяют сравнительно редко, так как высокая температура пайки приводит к графитизации чугуна. Кроме того, при перегреве выше 900 С в процессе охлаждения может выделяться хрупкий цементит.

Применению меди в качестве припоя способствует ее относительная дешевизна по сравнению с другими припоями.

 

 

 

ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ [алюминия, меди, стали]

[Припой для проведения пайки алюминия] используется не только в промышленности, но и в домашних условиях. Можно провести пайку мягким, твердым припоем в зависимости от вида металла.

Считается, что алюминий сложно паять. Если для пайки применять обычные припои, флюсы, которые используют для соединения нержавейки, латуни, меди, стали, то могут возникнуть сложности.

Причиной является образование оксидной пленки, которая отличается высокой стойкостью, тугоплавкостью. Она не дает возможности смачивания поверхности припоем, основной металл не растворится в нем.

После того как поверхность алюминия будет зачищена изделием из нержавейки, на ней появится оксидная пленка.

Перед пайкой ее обязательно нужно удалять, так как затрудняется процесс.

Не все знают, как это сделать в домашних условиях. Есть специальные составы, которые изготавливают для соединения алюминия.

Применяя их, сложности в пайке алюминия не будет.

Чем паять алюминий и его сплавы?

Чтобы пайка алюминия осуществлялась на качественном уровне, следует применять припои, в состав которых входит кремний, алюминий, серебро, медь, цинк.

В продаже можно найти состав, в котором различное соотношение данных составляющих.

При выборе припоя следует учесть, что наибольшую стойкость к коррозии, прочность имеет то соединение, которое паяли с помощью припоя с высоким содержанием цинка.

Чем больше его в составе, тем выше показатели.

Припои на основе олова и свинца применять для пайки алюминия можно.

При этом стоит хорошо подготовить поверхность материала, качественно зачистить щеткой из нержавейки и приобрести высокоактивные флюсы.

Все же специалисты не рекомендуют применять такой припой — алюминий в нем плохо растворяется.

Видео:

Кроме этого, соединение будет подвержено коррозии, оно нуждается в покрытии лакокрасочными составами.

Припои, которые применяются для пайки алюминия, являются высокотемпературными. Подходящими для работы можно считать алюминиево-кремниевый, алюминиево-медно-кремниевый состав.

Припой из серебра

Для пайки чистое серебро не используют. Чаще всего для соединения латуни используют сплавы, в состав которых кроме серебра входит цинк, кадмий, никель, другие металлы.

Медь с серебром хорошо расплавляется, шов, который остается от плавки, отличается высокой прочностью.

Если в составе припоя серебра 10%, то его можно использовать для соединения деталей из стали.

Латунные и другие поверхности имеют после спаивания аккуратный, чистый шов.

Флюсы

Выбирая флюсы, стоит оценивать их характеристики. Не все из них проявляют активность по отношению к алюминию, особенно, если применяются припои, состав которых содержит олово и свинец, составы с серебром.

При покупке стоит приобрести флюсы, которые так и называются «Для пайки алюминия».

Видео:

Также можно купить флюс: виды 34А, Ф61А, Ф59А (высокотемпературный), а можно проконсультироваться с продавцом.

Канифоль

Что делать, если под рукой отсутствует припой, флюс, предназначенный для работы с алюминием. Можно воспользоваться припоями, куда в состав входят олово, свинец.

При этом оксидную пленку нужно будет разрушать канифолью. Таким образом, новая пленка не будет образовываться при нанесении на поверхности канифоли.

Если образуется немного пленки, то ее необходимо потереть специальным скребком из нержавейки. Можно добавить немного металлических опилок.

Производя трение по поверхности элементами из нержавейки, пленка будет разрушаться. Канифоль защитит от воздействия алюминия с воздухом.

Вместе с этим, происходит воздействие припоем. Такой метод специалисты рекомендуют применять в крайнем случае.

Если есть возможность, лучше приобрести флюс, припой, изготовленный для работы с поверхностями из алюминия, его сплава.

Как подготовить детали к пайке?

Перед тем, как приступать к пайке своими руками, часть детали необходимо соответствующим образом подготовить. Поверхность материала следует обезжирить.

Для этого можно использовать бензин, ацетон, любой другой растворитель. Чтобы удалить оксидную пленку, нужно применить физическое воздействие.

Для этого можно использовать различные материалы: сетку из нержавейки, щетку, абразивные круги.

Для удаления оксидной пленки можно использовать кислоты, такой способ достаточно трудоемкий, чтобы использовать его в домашних условиях.

После обработки поверхности металла, применяя изделие из нержавейки, старая пленка удалится, но на ее месте образуется новая.

Она будет более слабая, тонкая. Флюс растворит ее намного быстрее, чем ту, что сняли предварительно. Поверхность из латуни, меди, стали зачищать намного легче.

Видео:

Прежде чем припаять одну деталь к другой, стоит их нагреть. Если предметы из стали отличаются большими размерами, для нагрева следует использовать паяльную лампу или специальные газовые горелки.

Нагревая  помощью горелки, нужно быть осторожным и все время следить за работой горелки. Основной материал перегреться не должен, так как расплавится и потеряет свою форму.

Необходим постоянный контроль температуры горелки. Для этого стержень припоя нужно кратковременно прикладывать к поверхности. Когда температура достигнет рабочей, припой расплавится.

Стоит обращать внимание на пламя горелки, которым нагреваются детали.

Газовые составы смеси для горелки должны быть сбалансированными и не иметь недостатка/переизбытка кислорода.

Если кислорода будет больше нормы, то поверхность металла будет окисляться. Подобная ситуация не случится, если работать с поверхностями из стали, латуни, меди.

Во время работы с маленькими деталями горелки не применяют, обычно пользуются паяльниками, работающими от электросети.

Если необходимо соединить несколько компонентов, применяется пайка волной припоя. На видео показано, как работать с мягкими, твердыми припоями.

Технология работы припоем алюминия, его сплавов

Детали необходимо очистить от пыли, жира, грязи и установить в то положение, в котором они будут подвергаться пайке. В место, где будет осуществляться пайка, нужно нанести флюс.

Место с флюсом нагревается. Для этого стержнем нужно прикоснуться к поверхности. Важно не перегреть место соединения, так как металл будет плавиться.

При работе с припоем без флюса стоит знать особенность: оксидную пленку на поверхности нужно разрушить, так как припой не сможет проникнуть через нее.

Разрушать ее можно с помощью нержавейки или прутком из стали, для этого нужно произвести чиркающие действия по поверхности. В результате оксидная пленка теряет целостность.

Если поверхность большая, то разрушить пленку поможет щетка из стали. Ею нужно водить по поверхности, затем соединить детали между собой.

Проблема работы алюминия — оксидная пленка образовывается мгновенно после того, как ее счистят. Она является инертной и расплавленным металлом смачивается с трудом.

Что же делать, чтобы такую пленку снять и прочно запаять деталь? Можно очищать поверхность, налив на нее слой масла. Металл в этом случае не будет контактировать с воздухом, соответственно пленка не сможет образоваться.

Видео:

Вода не должна входить в состав масла. Для этого его хорошо прогревают до температуры 180-200 градусов. Специалисты рекомендуют применять вакуумные, минеральные масла.

Есть еще способ снять оксидную пленку. Покрыть поверхность канифолью. Она, как и масло, будет препятствовать попаданию воздуха на металл.

Опилками из стали или щеткой из нержавейки нужно проводить чиркающие движения по алюминию, пленка утратит свою прочность.

Лучший метод удалить оксидную пленку своими руками — применить механические действия элементами из стали плюс воздействие активным флюсом.

Применяя пайку, можно восстановить предметы из алюминия любой конструкции, величины, сложности. Такой метод ремонта используется не только для предметов, используемых в быту.

К автомобилям, мотоциклам, прочей технике предъявляются повышенные требования прочности. Их также ремонтируют путем пайки.

Иногда такой способ соединения деталей является предпочтительнее, чем сварочные работы. Ведь он не деформирует металл, не меняет его состав.

При помощи спаивания можно отремонтировать кондиционеры, насосы.

В домашних условиях можно отреставрировать алюминиевый желоб водостока, сайдинг, лестницу, посуду. После ремонта сплав окажется очень прочным.

Как паять сплавы алюминия?

Сплавы алюминия своими руками можно спаять, если купить припой и флюс марки 34А.

Проще всего запаять авиаль, сплав Амц. А вот литейные сплавы, дуралюмин, АК4, В95 паять очень сложно, так как у них низкая температура плавления.

Видео:

Если возникла необходимость запаять какую-либо деталь из таких сплавов, действовать нужно крайне осторожно.

В противном случае можно получить пережог. Потеря прочности сплава составит при этом около 30 процентов в том месте, где производилась пайка. Иногда металл полностью плавится.

Сплавы дуралюмин, В95 при нагреве могут деформироваться, поэтому прогревать их с помощью горелки нельзя.

Мелкие изделия можно нагреть в специальной печи, так будет удобнее контролировать температуру.

Чтобы снять с поверхности сплава оксидную пленку нужно обработать ее флюсом, у которого активность повышенная. Широко известны такие марки — флюс 34А, НИТИ-18.

Их чаще всего применяют при работе с алюминиевыми сплавами. Важно знать, что флюс марки 34А может привести к сильной коррозии металла.

Чтобы этого не допустить, после проведения спаивания деталей, флюс, который остался на поверхности, нужно убрать.

Для этого необходимо провести ряд действий:

  • изделие нужно помыть водой около 20 минут, применяя щетку. Вода должна быть горячей — примерно 80 градусов;
  • около получаса промыть изделие в холодной воде;
  • сделать раствор хромового ангидрида и обработать в нем изделие;
  • после обработки поверхность должна просохнуть при высокой температуре около 25-30 минут.

Припои для других металлов

Если изделия, трубы состоят из меди, то специалисты не рекомендуют использовать сварочные работы.

В этом случае рекомендуется пайка медных труб твердым припоем, виды которых можно купить в любом специализированном магазине.

В отличие от алюминия, в припой для пайки медных труб может входить серебро, а также медно-фосфорный состав.

Спайка изделий из этого металла может осуществляться твердым, мягким припоем. Припой для пайки меди можете увидеть на видео ниже.

Видео:

Пайка твердыми припоями с серебром требует наличия специального оборудования — газовой горелки.

Популярностью пользуются припои с содержанием серебра. В составе припоя может находиться до 55 процентов этого металла.

Среди особенностей такого припоя можно отметить низкую температуру, при которой плавится металл. Серебро в составе вещества хорошо смачивает поверхности металла.

Серебро способствует хорошему заполнению щелей, которые образовываются между соединяемыми поверхностями. При использовании такого припоя образуются плотно-вакуумные швы.

Пайка меди твердым припоем отличается от пайки мягким. Применяя твердый припой, необходимо создать условия, при которых пайка волной припоя происходит при температуре, которая выше 420-425 градусов.

Стоит помнить, что при этом температура не должна превышать температуру, при которой соединяемые металлы плавятся.

Пайка, где используется мягкий припой для медных труб, должна происходить при температуре, которая составляет менее 425 градусов.

Флюс с составом серебра, который при этом используется, не дает возможности оксидной пленки образовываться.

Сплав меди и цинка называется латунный сплав. При пайке латуни есть свои особенности. Когда происходит термическое воздействие на латунный элемент, сплав выделяет цинк.

Видео: