Пайки металлов и сплавов .Припой, флюсы

Федеральное агентство  рыболовству по ФГОУ СРО ВЛАДИВОСТОКСКИЙ МОРСКОЙ

РЫБОПРОМЫШЛЕННЫЙ  КОЛЛЕДЖ

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Материаловедение

 

 

 

На тему: ,,Пайки металлов и сплавов .Припой, флюсы ,,

 

 

 

 

 

 

 

                                                           СТУДЕНТ: З-О

Выполнил                                                                                          13-ЭСЭ-16   Дубов В.В

 

 

 

Проверил                                                                                           Черкасов В.А                                                                         

  

 

 

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2014

 

Оглавление

 

1. Пайка
2. Припои
1. Пайка мягкими припоями
2. Пайка твердыми припоями
3. Флюсы
1. Кислотные флюсы
2. Антикоррозийные флюсы
3. Флюс ВТС
4. Бескислотные флюсы
5. Активированные флюсы
4. Подготовка деталей к пайке, лужение
5. Способы пайки
1. Газовая пайка
2. Пайка погружением в металлические ванны
3. Пайка погружением в соляные ванны
4. Дуговая пайка
5. Индукционная пайка
6. Контактная пайка
7. Пайка в печах
8. Ступенчатая пайка
9. Пайка соединений металлов с неметаллическими материалами
10. Способ вжигания
6. Обработка деталей после пайки
7. Особенности конструирования узлов с паянными соединениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайка

Пайка - процесс соединения металлов или неметаллических материалов посредством расплавленного присадочного металла, называемого припоем и  имеющего температуру плавления  ниже температуры плавления основного  металла (или неметаллического материала). Процесс пайки применяется либо для получения отдельных деталей, либо для сборки узлов или окончательной  сборки приборов. В процессе пайки  происходят взаимное растворение и  диффузия припоя и основного металла, чем и обеспечиваются прочность, герметичность, электропроводность и  теплопроводность паяного соединения. При пайке не происходит расплавления металла спаиваемых деталей, благодаря  чему резко снижается степень  коробления и окисления металла.

Для получения качественного  соединения температура нагрева  спаиваемых деталей в зоне шва  должна быть на 50-100° С выше температуры плавления припоя. Спаиваемые детали нагревают в печах, в пламени газовой горелки, токами высокой частоты, паяльниками. Прочное соединение припоя (сплавление припоя) с основным металлом можно образовать лишь в том случае, если поверхности спаиваемых деталей свободны от окислов и загрязнений. Для запиты поверхностей спаиваемых деталей от интенсивного окисления в результате нагрева место пайки покрывают флюсом, который образует жидкую и газообразную преграды между поверхностями спаиваемых деталей и окружающим воздухом.

Процесс пайки заключается  в следующем: при нагревании припой расплавляется и, соприкасаясь с  нагретым, но свободным от окисной  пленки основным металлом, смачивает  его, и растекается по его поверхности. Способность припоя заполнять швы  зависит от степени смачивания припоем  основного металла, его капиллярных  свойств и шероховатости поверхности  спаиваемых деталей.

↑ наверх

Припои для  пайки

К припоям предъявляются  следующие требования: высокая механическая прочность припоев в условиях нормальных, высоких и низких температур, хорошие электропроводность и теплопроводность, герметичность, стойкость против коррозии, жидкотекучесть при температуре пайки, хорошее смачивание основного металла, определенные для данного припоя температура плавления и величина температурного интервала кристаллизации. В зависимости от температуры плавления и прочности применяемых припоев различают пайку мягкими припоями (мягкую) и пайку твердыми припоями (твердую).

↑ наверх

Пайка мягкими  припоями

При пайке мягкими припоями используют припои с температурами  плавления ниже 400˚ С, обеспечивающие получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм².

Применяют следующие мягкие припои: оловянно-свинцовые, малооловянистые, легкоплавкие и специальные.

Припои оловянно-свинцовые (ПОС), имеющие температуру плавления = 183 ÷ 265˚С, представляют собой сплавы олова и свинца с добавкой 1,5-2,5% сурьмы и обозначаются (ГОСТ 1499-54) ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50, ПОС-61, ПОС-90 (цифра показывает процент содержания олова).

Малооловянистые и безоловянистые мягкие припои: свинцовые (t_пл = 327° С), свинцово-серебряные (2,5% серебра, t_пл = 304° С) и др.

Легкоплавкие припои (t_пл = 60,5 ÷ 145° С) - сплавы олова, свинца, висмута и кадмия. Их применяют в случаях, когда требуется понижение температуры пайки из-за опасности перегрева деталей, а также для «ступенчатых» (вторых) паек. Механическая прочность припоев незначительна, причем висмутовые припои обладают большой хрупкостью.

Специальные припои используют для пайки материалов, не поддающихся  качественной пайке стандартными припоями, причем чаще всего их используют Для пайки алюминия. Для пайки алюминия и его сплавов применяют специальные припои на оловянной основе, которые содержат цинк, кадмий и иногда алюминий, а также чистое олово (содержание олова 99,92%), причем лучшими являются оловянно-цинковые, оловянно-кадмиевые и кадмиево-цинковые сплавы (t_пл = 197 ÷ 310° С), так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминии. Мягкие припои поставляются в виде чушек, прутков, проволоки, ленты, а также трубок из оловянно-свинцового сплава, заполненных канифолевым флюсом. Применение трубчатых припоев значительно упрощает процесс паяльных работ и способствует его механизации. При пайке мягкими припоями флюсы, как правило, необходимы.

↑ наверх

Пайка твердыми припоями

При пайке твердыми припоями применяют припои с температурами  плавления выше 400° С: медные (t_пл= 1083° С), медно-цинковые (t_пл, = 845 ÷ 900° С), меднофосфористые (t_пл = 700 ÷ 830° С), серебряные (t_пл = 635 ÷ 870° С) и др.

Твердые припои подразделяются на тугоплавкие с температурой плавления  выше 875° С и легкоплавкие с температурой плавления ниже 875° С.

Чистая электролитическая  медь (марки М1 и М2) применяется в основном при пайке сталей в печах с защитной средой.

Медноцинковые припои мало распространены вследствие низких механических свойств. В качестве медноцинковых припоев используются также латуни марок Л62 и Л68.

Меднофосфористые припои применяются как заменители серебряных припоев и мягких припоев. Их можно использовать только для пайки медных и латунных деталей, не работающих на изгиб, вибрацию и удар. Пайка меди меднофосфористыми припоями осуществляется без флюса; при пайке сплавов на основе меди флюс необходим.

Меднофосфористые припои нельзя применять для пайки черных металлов, так как они плохо смачивают эти металлы и в пограничных диффузионных слоях образуются хрупкие фосфиды железа.

Наиболее высокое качество получается при твердой пайке  с серебряными припоями, которые  можно применять для пайки  черных и цветных металлов при  условии, если температура плавления  припоя ниже температуры плавления паяемого металла. При твердой пайке алюминия и его сплавов применяют припои на основе алюминия (t_пл = 525 ÷ 580° С).

↑ наверх

Флюсы применяемые для пайки

1. Флюсы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
2. Температура плавления флюса и его удельный вес должны быть ниже температуры плавления и удельного веса припоя.
3. Флюс должен полностью расплавляться и иметь хорошую жидкотекучесть при температуре пайки, но в то же время не должен быть слишком текучим, чтобы не «уходить» от места пайки.
4. Флюс должен своевременно и полностью растворять окислы основного металла, причем флюс должен действовать при температуре на несколько градусов ниже температуры плавления припоя.
5. Флюс не должен образовывать соединений с основным металлом и припоем, а также поглощаться ими.
6. Флюс должен равномерным слоем покрывать поверхность основного металла у места пайки, предохраняя его от окисления в продолжение всего процесса пайки. Однако для того, чтобы припой мог сплошным слоем покрывать поверхность основного металла, необходимо, чтобы адгезия флюса к основному металлу (т. е. силы сцепления между флюсом и основным металлом) была слабее, чем адгезия припоя (т. е. силы сцепления между припоем и основным металлом).
7. Флюс не должен испаряться и выгорать при температуре пайки, а продукты его разложения и окислы должны вытесняться припоем, легко удаляться после пайки и не вызывать коррозии.

Для пайки мягкими припоями применяют кислотные или активные, антикоррозийные, бескислотные, активизированные флюсы. Кислотные или активные флюсы - на основе хлористых соединений - интенсивно растворяют окисные пленки на поверхности основного металла и тем самым обеспечивают хорошую адгезию и, следовательно, высокую механическую прочность соединения.

Остаток флюса после пайки  вызывает интенсивную коррозию соединения и основного металла, а потому после пайки место пайки нужно  тщательно промывать. Для пайки  проводников при монтаже электрорадиоприборов применять кислотные флюсы категорически запрещается.

↑ наверх

Кислотные флюсы

К кислотным флюсам относятся  хлористый цинк (обычно в виде 30%-ного водного раствора с добавкой 0,6-0,7% свободной соляной кислоты;  составляет около 263˚ С), флюс-паста (хлористый цинк или хлористый аммоний с соответствующим наполнителем: ланолин, вазелин, глицерин и т. п.; t_пл = 263° С), флюс «Прима I» (раствор хлористого цинк-аммония в смеси воды и этилового спирта с добавкой глицерина, t_пл = 170˚ С).

↑ наверх

Антикоррозийные флюсы

Антикоррозийными флюсами  являются флюсы на основе фосфорной  кислоты с добавлением различных  органических соединений и растворителей, а также флюсы на основе органических кислот. Флюсы этой группы не вызывают коррозии черных металлов и поэтому  после пайки не нужно удалять  остатки флюса.

↑ наверх

Флюс ВТС

Флюс ВТС (смесь технического вазелина с салициловой кислотой, триэтаноламином и этиловым спиртом) применяется для пайки меди, латуни, бронзы, константана, серебра, платины и сплавов платиновой группы. Этот флюс особенно удобен для пайки электромонтажных соединений, так как он обеспечивает' чистоту и надежность пайки и не вызывает коррозии, даже если остается в местах пайки.

↑ наверх

Бескислотные флюсы

Пайка соединений при монтаже  электрорадиоприборов производится, как правило, бескислотными флюсами на основе канифоли.

Сосновая канифоль представляет собой в основном смесь смоляных кислот. При хранении на воздухе  канифоль поглощает кислород, причем поглощение тем больше, чем выше температура. Измельченная канифоль в  смеси с воздухом способна взрываться. Температура плавления (размягчения) канифоли колеблется в пределах от 52˚ до 83° С; при 125˚ С канифоль переходит в жидкое состояние. Основное достоинство канифоли состоит в том, что в расплавленном состоянии (при температуре 150° С) она способна растворять окислы, а после затвердевания на паяном соединении остаток флюса не вызывает коррозии. Остаток канифоли не гигроскопичен и является хорошим изолятором, что также относится к числу достоинств канифоли как флюса для пайки монтажных соединений. Являясь поверхностно-активным веществом, канифоль существенно улучшает растекание припоя.

Канифоль относится к  флюсам химически мало активным и может применяться при условии, если детали тщательно подготовлены к пайке, т. е. зачищены или залужены.

В качестве флюсов для пайки  монтажных соединений применяют  натуральную канифоль (ГОСТ 797-64), а  также растворы , канифоли в спирте (флюс КЭ и глицерино-канифолевый).