Припоями называются материалы, применяемые для заполнения зазоров между соединяемыми деталями с целью получения монолитного соединения. Эти материалы должны сплавляться с материалом деталей и быть по сравнению с ним более легкоплавкими. Припои с температурой плавления выше 500°С и обладающие большей прочностью относят к твердым или тугоплавким; припои с температурой плавления ниже 500° С — к мягким или легкоплавким. Мягкие припои применяются там, где от изделия не требуется высокой прочности, а нужны герметичность или электропроводность соединения. Применение твердых припоев обеспечивает получение высококачественных паяных соединений, которые по своей прочности близки к сварным швам, а иногда и прочнее их. К припоям относятся металлы и сплавы, способные в процессе пайки смачивать соединяемые поверхности металлов с образованием после кристаллизации полного неразъемного соединения. Назначение припоя в основном определяется его температурой плавления. На рис. 1-1 приведена шкала температур плавления (в градусах Цельсия), применяемых в промышленности припоев (указан основной металл припоя).
Припои на основе галлия с индием, оловом и цинком имеют температуру плавления, лежащую в пределах от 3 до 20° С. Эти припои используются в автоматических предохранительных установках и для других целей.
Припои на основе висмута с присадкой кадмия, индия, олова, ртути, таллия позволяют получать диапазон температур плавления от 15 до 167° С.
Эти припои используются в плавких предохранителях, в противопожарных автоматически действующих устройствах. Пайку соединений висмутовыми припоями производят с применением специальных флюсов или же соединяемые поверхности предварительно лудят, что обусловлено низкой смачивающей способностью висмутовых припоев.
Рис. 1-1
Припои на основе индия с температурой плавления от 90 до 143° С широко используются при пайке вакуумных соединений стеклянных, кварцевых и полупроводниковых изделий.
Медь как припой обладает высокой смачивающей способностью, хорошо растекается по поверхности конструкционных углеродистых и легированных сталей, никеля и его сплавов. Пайку преимущественно производят в печах с защитной и восстановительной атмосферой. Стали с присадками хрома, алюминия, кремния пайке медью подвергаются в атмосфере водорода. Сплавы типа «константан» паяются медью в атмосфере чистого водорода и диссоциированного аммиака. Швы, паянные медью, отличаются достаточной прочностью и пластичностью с пределом прочности при растяжении (18-:-25) · 107 Па.
Химический состав и физико-механические свойства латуней, используемых для пайки черных и цветных металлов, приведены в табл. 1-10.
Таблица 1-10
Медно-цинковые припои с присадками олова (5—10%), никеля (5—25%), марганца (6—32%) позволяют получать паяные швы повышенной прочности и пластичности.
Медно-никелевые припои относятся к жаростойким с температурой плавления от 1000 до 1250° С. В эти припои вводят присадки никеля (3—38%), хрома (3,0—3,5%), марганца (1,5— 5%), железа (2,5—14%), кремния (0,1—5%), алюминия (0,5— 5%).
Заменителями серебряных и медно-цинковых припоев при пайке меди и ее сплавов служат медно-фосфорные припои, обладающие высокой жидкотекучестью и пониженной температурой плавления от 670 до 960°С. Тройной сплав, содержащий 80% меди, 5% фосфора и 15% серебра, настолько пластичен, что его применяют в виде фольги, ленты, проволоки.
Серебряные припои используют при пайке всех металлов, кроме алюминиевых и магниевых сплавов. Эти припои обладают повышенной механической прочностью.
Таблица 1-11
Марка припоя | Химический состав, % | Температура полного расплавления, | Предел прочности при растяжении-107, Па | Удельное сопротивление, мкОм см | Плотность-103, кг/м | ||
ПСр25 | 25 | 40 | 35 | 775 | 28—35 | 6,9 | 8,9 |
ПСр45 | 45 | 30 | 25 | 745 | 37-51 | 9,7 | 9,3 |
ПСр 65 | 65 | 20 | 15 | 720 | 35—48 | — | 9,6 |
ПСр70 | 70 | 26 | 4 | 755 | 30—35 | 4,2 | 9,8 |
LiAg25 | 25 | 40 | 35 | 830 | 45 | — | 8,57 |
LiAg44 | 44 | 30 | 26 | 710 | 45 | — | 9,12 |
Таблица 1-12
Марка припоя для определенного случая в практике выбираем исходя из физико-химических свойств основного металла, требуемых условий прочности, коррозионной устойчивости, электропроводности, теплопроводности, специальных требований к плотности шва, жаропрочности, жаростойкости, технологии пайки и др. Применяемость припоев для пайки различных материалов приведена в табл. 1-12.
