Как и чем паять нержавейку в домашних условиях (советы эксперта)

Бессвинцовые припои

В связи с повышением внимания общества к вопросам экологии теперь при выборе припоев более серьёзно учитывают токсичность его компонентов. В электротехнике и электронике (особенно в бытовой) всё чаще используют бессвинцовые припои.

Уход от свинцовосодержащих припоев также обусловлен негативным влиянием свинца на прочность соединения с контактами, покрытыми золотом.

Импортные флюсы

IF 8001 Interflux – один из лучших флюсов для бессвинцовой пайки SMD компонентов, в том числе и работы с BGA чипами. Довольно дорогой. Не требует смывания.

IF 8300 BGA Interflux (30cc) – для пайки корпусов BGA. Представляет собой гель. Без вредного галогена.

IF 9007 Interflux BGA – паяльная безотмывочная паста для пайки свинцовым припоем. После работы оставляет едва заметный слой флюса с высоким удельным сопротивлением.

FMKANC32-005 – крем слабоактивированный безотмывочный. Показывает хорошие результаты при пайке BGA чипов и работе с инфракрасными паяльными станциями.

Классификация импортных флюсов

Нередко в маркировке импортных флюсов можно встретить маркировочные символы. Рассмотрим ниже их обозначение.

«R» — канифоль, которая идет либо в чистом виде, либо в виде раствора (спирто-канифоль). Химически пассивный флюс, поэтому перед применением требует ручной зачистки поверхности спаиваемых компонентов от окислов. После окончания работ требует отмывки спиртом или ацетоном.

«RMA» — флюс на основе канифоли с небольшим добавлением активаторов (органических кислот и их соединениями). При термической обработке кислотосодержащие активаторы испаряются. Для их применения необходима вытяжка. Оптимальная пайка достигается с использованием горячего воздуха.

«RA» — активированная канифоль. По заверению производителей из-за низкой активности кислот не оказывает коррозийных процессов на место пайки, поэтому не требует отмывки. Мы бы все таки рекомендовали после работы с ним использовать слабый раствор щелочи или спирт для отмывки, если речь не идет о BGA пайке!

«SRA» — кислотные флюсы активного действия для пайки нержавеющей стали, никеля. В электронике практически не используются из-за разрушающего действия кислот. После пайки таким флюсом изделие нуждается в тщательной отмывке спиртом или ацетоном.

Так же нередко к импортным флюсам к названию добавляют надпись «no clean», которая означает, что данный флюс не требует смывки. Такие флюсы нередко применяют при пайке радиокомпонентов, где очистка после пайки деталей затруднена физически. Например, при пайке BGA микросхем.

Можно ли спаять нержавеющую сталь с помощью меди?

Для начала нужно сказать, что данный процесс имеет повышенный уровень сложности выполнения. Но, несмотря на это, спаять нержавеющую сталь с помощью меди возможно. Чаще всего соединения подвергаются детали из одного металла, то есть если соединять детали только из нержавейки или только из меди качества шва будет высоко. Но рано или поздно возникнет ситуации, когда нужно спаять эти два материала между собой и в этом случае приходится уступать качеству итогового результата.

Для выполнения данной манипуляции были созданы специальные припои, с их помощью удается создать соединения достаточно высокой прочности и ее вполне хватает для того, чтобы использовать вещь в стандартном режиме. Если при пайке какого-либо другого материала отсутствует обязательная необходимость использования флюса, то здесь требуется полное проведения подготовительных процедур, вплоть до лужения.

Как и любой другой способ пайки, данный имеет свои преимущества и недостатки

. Для начала стоит рассмотретьплюсы применения :

• с помощью этого метода пайки моно решить достаточно сложные технологические задачи;
• альтернативы этому способу, которая бы позволяла соединить медь с нержавеющей сталью на таком же уровне, просто нет;
• непосредственно сам процесс пайки не занимает много времени, для его выполнение не требуется наличие инструментов узкой специализации, вполне достаточно будет обычной горелки;
• современные технологии позволяют создавать припои, которые достаточно хорошо справляются с соединением разнородных металлов;
• спаять нержавеющую сталь с медью можно как в промышленных масштабах, так и в бытовых условиях.

• качество итогового результата находится на достаточно низком уровне относительно других методов пайки;
• возникают определенные сложности при подборке нужного вида припоя;
• используемый флюс очень быстро подвергается процессу окисления, поэтому начинать паять нужно сразу же, не затягивая действие температурной обработки;
• в большинстве случаев для пайки используется «легкий» припой, что значительно повышает сложность процедуры из-за того, что появляется необходимость в четкой настройке используемого температурного режима.

Технические характеристики припоя ПОС-61

Обозначение припоя , как мы выяснили, довольно спорное, но против ГОСТа не попрешь. ПОС-61 применяют для пайки и лужения электронных компонентов и печатных плат точных приборов с высокогерметичными швами, для которых не допускается перегрев.

Состав припоя ПОС-61

Химический состав припоя ПОС-61 следующий:

• Олово 59 — 61 %;
• Сурьма — не более 0,1 %;
• Медь — не более 0,05 %;
• Висмут — не более 0,02 %;
• Мышьяк — не более 0,02 %;
• Железо — не более 0,02 %;
• Никель — не более 0,02 %;
• Сера — не более 0,02 %;
• Цинк — не более 0,002 %;
• Алюминий — не более 0,002 %;
• Свинец — все остальное — около 38,7 — 40,7 %.

Температура пайки припоя ПОС-61 составляет 220 градусов Цельсия. Солидус равен 183 градуса. Я даже снял видеоролик о плавлении этого припоя в замедленной съемке на свой Olympus Tough TG-860 с частотой 240 кадров в секунду.

• Плотность определяет вес и равна 8,5 г/куб. см.;
• Удельное электрическое сопротивление равно 0,139 Ом х кв.мм./м;
• Теплопроводность равна 0,12 ккал/см х с х град;
• Временное сопротивление разрыву составляет 4,3 кгс/кв.мм.;
• Относительное удлинение равно 46 %.

Достоинства припоя марки ПОС-61:

• наилучшее соотношение температуры плавления и прочности;
• хорошая адгезия к поверхности металлов;
• универсальный припой для пайки и большинства радиомонтажных работ;
• доступность и распространенность;
• низкая стоимость;
• часто выпускается в виде проволоки, например припой ПОС 61 Т2А.

Недостатки припоя типа ПОС-61:

• универсальность снижает характеристики в частных случаях, например при пайке цинка;
• температура плавления подходит не для всех устройств;
• пары припоя (свинца в нем) вредны для здоровья.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Основным компонентом при пайке электрическим паяльником является оловянно-свинцовый припой. Он выпускается в виде проволоки или трубки разных диаметров. Трубчатый припой внутри заполняется канифолью. Такой припой очень удобен при работе, так как не требует дополнительного брать на жало паяльника флюс.

Припой представляет собой сплав легкоплавких металлов. Как правило, в состав припоя входит олово. Можно паять и чистым оловом, но оно дорогое и поэтому в олово добавляют дешевый свинец. Олово является экологически чистым металлом и его можно применять в качестве припоя для пайки в чистом виде пищевой посуды и медицинских инструментов. Если согнуть или сжать трубочку из чистого олова, то она хрустит. Чем больше в составе припоя свинца, тем темнее поверхность припоя.

Припои маркируются буквами и цифрами. Например ПОС-61, что обозначает П – припой, О – оловянный, С – свинцовый, 61 – % содержания олова. ПОС-61 является самым распространенным, так как подходит для пайки в большинстве случаев. В народе ПОС-61 часто называют третник , так как в его составе третья часть свинца (Pb).

Припои бывают мягкие и твердые. Температура плавления мягких припоев ниже 450˚С. Твердые припои плавятся при нагреве свыше 450˚С и для пайки электрическим паяльником не используются.

Основные технические характеристики мягких припоев для пайки электрическим паяльником

Марка припоя	Состав % от общей массы	Температура плавления ˚С	Прочность при растяжении кг/мм	Область применения
Сплав Вуда	Олово — 12,5 Свинец — 25 Висмут — 50 Кадмий — 12,5	68,5	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей, токсичен
Сплавд Арсе	Олово — 6,9 Свинец — 45,1 Висмут — 45,3	79	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей
ПОСВ-50 Сплав Розе	Олово — 25 Свинец — 25 Висмут — 50	94	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву
ПОСВ-33	Олово — 33,4 Свинец — 33,3 Висмут — 33,3	130	–	Для пайки деталей из меди, латуни, константана с герметичным швом
ПОС-61 (третник)	Олово — 61 Свинец — 39	190	4,3	Для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом
ПОС-61М	Олово — 61 Свинец — 37 Медь — 2	192	4,5	Для лужения и пайки тонких медных проводов и печатных проводников
ПОС-90	Олово — 90 Свинец — 10	220	4,9	Для лужения и пайки посуды для пищи и медицинских инструментов
ПОС-40	Олово — 40 Свинец — 60	238	3,8	Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре и деталей из оцинкованной стали
ПОС-30	Олово — 30 Свинец — 70	266	3,2	Для лужения и пайки деталей из меди, ее сплавов и стали
ПОС-10	Олово — 10 Свинец — 90	299	3,2	Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре
Авиа — 1	Олово — 55 Цинк — 25 Кадмий — 20	200	–	Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен
Авиа — 2	Олово — 40 Цинк — 25 Кадмий — 20 Алюминий — 15	250	–	Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен

Удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцового припоя (проводимость) составляет 0,1-0,2 Ом/метр, алюминия 0,0271, а меди 0,0175. Как видите, припой проводит ток в десять раз хуже, чем медь или алюминий.

Наиболее распространенным припоем является ПОС-61, его еще называют третник. Он отлично подходит для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом и не дорогой. Подходит практически для всех случаев пайки в быту.

Припои для посуды из нержавейки

Так называемые «пищевые» припои не должны содержать таких токсичных металлов, как сурьма, кадмий, свинец. Обычно применяется олово с добавлением цинка, висмута или 10% меди. Технология такой пайки имеет единственную особенность: выполнять операцию следует как можно быстрее, поскольку используемая в качестве флюса ортофосфорная кислота через 10-15 секунд образует на поверхности соединяемых элементов фосфатную плёнку.

Рекомендации специалистов

Профессионалы утверждают, что паять изделия из нержавеющей стали несложно.

Главное — подобрать паяльник с необгораемым жалом и следовать нескольким несложным правилам:

• Мощность инструмента должна быть от 60 до100 Вт. Более низкий или высокий температурный режим может навредить надёжности шва.
• Лучше использовать оловянные или свинцово-оловянные прутки. Пищевую сталь паяют только оловом.
• Нельзя использовать канифоль, поэтому в качестве флюса обычно берут ортофосфорную кислоту.
• Жало паяльника следует постоянно очищать, а, при необходимости, затачивать.

Кроме всего, нельзя забывать о технике безопасности, средствах индивидуальной защиты и режиме проветривания.

Как правильно варить серебряный припой по старинной методике

Существует несколько способов создания серебряного сплава, но в совершенстве овладеть методикой можно лишь после длительной практики. Для получения сплава необходимо приготовить 2 монеты: полтинник 1924 г. и пятак 1962 г. Также для работы потребуются:

Нагревать припой удобнее всего на газовой горелке.

• серебро;
• ложка (не столовая);
• ингус;
• газовая горелка.

В начале работы в ложке расплавляют серебро. В полученный расплав добавляют пятикопеечную монету и покатывают смесь по ложке для лучшего перемешивания. Чем длительнее покатывают ложку, тем лучше происходит процесс перемешивания. Но есть один существенный недостаток: выгорает много составляющих, необходимых для припоя.

Затем мастер, который делает сплав своими руками, выливает его в ингус и раскатывает без отжига. Полученный припой имеет высокие качества: 10 г относятся к 900-й пробе.

Очень важно при пайке приготовить свежий флюс, который обеспечит качественную работу. Необходимо внимательно следить за величиной пламени в горелке: мягкий, не очень горячий огонь в виде метлы обеспечит получение качественного шва

Для работы используют жесткие припои, которые содержат: 80 Ag, 16 Cu, 4 Zn, 75 Ag, 22 Cu, 3 Zn. Мягкие припои включают в свой состав: 65 Ag, 20 Cu, 15 Zn.

Для получения легкого серебряного припоя, используемого в ремонте изделий, необходимо приготовить: 7 частей серебра, 2,8 – латуни, 0,35 -цинка

Важно перед началом работы произвести зачистку латуни от оксидной пленки. Для получения 10 г припоя расплавляют серебро 999 пробы

После получения жидкого состава добавляют латунь, перемешивают содержимое в ложке. Когда состав полностью расплавился, добавляют цинк, несколько раз покачивают ложку, затем начинают прокатывать получившийся состав. После его изготовления необходимо с помощью ножниц разрезать лист проката и взвесить на весах. Для успешной работы следует приготовить:

• наждачную бумагу;
• ложку;
• газовую горелку;
• лопатку для перемешивания;
• фальцы;
• ножницы;
• весы.

Не обойтись мастеру-любителю без таких материалов, как:

Чистое серебро не используют для припоя, так как это слишком дорогой металл.

• серебро;
• латунь;
• чистый цинк;
• бура, которая добавляется в расплавленный состав.

Иногда не подмешивают цинк в чистом виде: лучше использовать его сплав с латунью или медью. Цинк добавляют в припой, завернув в серебряную фольгу.

Чтобы сделать серебряный припой, можно брать серебро 96-й пробы, выжигу 94-й пробы. Ее получают, сжигая старые серебряные изделия: парчу, позументы, галуны.

Технология создания в домашних условиях

Приготовление припоя для пайки серебра своими руками позволяет сэкономить заметные суммы, но требует наличия плавильно-литейного оборудования и определенных навыков.

Сделать его можно в следующей последовательности:

• измельчить лом ножницами по металлу;
• измельчить присадочный материал;
• удалить из них железную пыль мощным магнитом;
• точными весами отвесить порции шихты по 20 граммов;
• добавить 10% буры и тщательно перемешать;
• положить навешенную порцию в плавильную ложку и нагревать горелкой до полного расплавления;
• прогреть литейную форму, называемую «ингус»;
• в один прием вылить ложку с расплавом в ингус;
• охладить форму под проточной водой;
• выколотить готовый припой из формы.

Во время работы следует соблюдать осторожность, пользоваться средствами индивидуальной защиты, вытяжкой и не оставлять горелку без внимания

Выбор флюса

Что касается флюса для пайки нержавейки, то оптимальный вариант здесь – бура. Она может быть использована в виде пасты или порошка. Порошок буры насыпают в зону пайки двух заготовок и нагревают до температуры +850 ℃. Это так называемая температура светло-красного каления.

Как только флюс расплавился, в зону вносят припой. Если следовать стандартам, то для работы с серебряными припоями берут флюсы № 209 или 284 согласно ГОСТ, а для припоев с содержанием меди и никеля – №200 или 201.

Остатки флюса после окончания пайки удаляют водой (холодной или горячей) или делают обдувку песком. Использовать для этого соляную или азотную кислоту не рекомендуется. Это сильнодействующий материал, который разъедает припойный слой и саму нержавейку.

Средний процент серебра

Серебряный припой марки ПСр 40 образует швы с хорошей прочностью и пластичностью. Его рекомендуют применять для работы с подвижными деталями. После застывания соединение может деформироваться без нарушения целостности и прочности.

Невысокая температура плавления позволяет проводить работу дома. Для спайки указанным серебряным припоем пригодны медно-никелевые, нержавеющие, жаропрочные сплавы, бронза, латунь, ковар.

Состав ПСр-45 позволяет прочно припаивать толстые стыки (до 3 мм включительно). Швы выдерживают удары, вибрацию, влияние окислительной среды, не образуют трещин.

Результат во многом обусловлен тем, что расплавленный серебряный припой хорошо обволакивает рабочую зону. Сплав используют для пайки деталей из меди, никеля, стали, бронзы.

Иностранные марки

Существуют и составы иностранного производства. Маркируются они по-разному, но в марке можно определить состав сплава. В качестве примера можно привести сплав Sb62Pb36Ag2, производимый американской .

В его составе 62% олова, 36% свинца и 2% серебра. Серебро в состав очень часто добавляют, чтобы увеличить текучесть после того, как припой расплавился.

Еще одним примером можно назвать продукт, производимый канадской . Маркировка его SN62/36/2 NC. Это материал в виде пасты и из маркировки следует, что состав его: 62% олова, 36% свинца, 2% серебра. NC (No Clean – безотмывочный) означает, что шарики припоя находятся внутри геля из флюса.

Полезные советы

Опыт специалистов со стажем позволил выработать список полезных рекомендаций. Соблюдая их, начинающий специалист сможет получить результат хорошего качества. Советы мастеров:

• Для работы лучше всего подходят паяльники, мощностью от 60 до 100 ватт. Самым лучшим выбором станет именно стоваттный инструмент. Габаритные конструкции, а также трубопроводы лучше соединять не электрическим паяльником, а газовой горелкой.
• При выборе электрического паяльника желательно отдавать предпочтение инструментам с необгорающими наконечниками.
• Расходные материалы из оловянно-свинцового сплава являются самыми удобными, экономичными и универсальными. С их помощью получается соединение хорошего качества. Для работы с пищевыми резервуарами, кухонными или столовыми емкостями следует брать припой из чистого олова без примесей свинца или других вредных добавок.

• Пайку металлических конструкций следует выполнять в хорошо проветриваемом помещении.
• При выполнении работ нужно пользоваться индивидуальными средствами защиты. В противном случае можно нанести непоправимый вред своему здоровью.

Серебряные

Для пайки нержавеющих сталей широко используются припои на основе серебра. Кроме благородного металла смесь включает цинк и медь. Иногда применяют припойные массы, в которые дополнительно введены никель, фосфор, кадмий, палладий.

Припой для пайки нержавейки с содержанием серебра от 25 % до 45 % при добавлении в зону пайки флюсов гарантирует образование прочного соединения.

Прибавление кадмия приводит к уменьшению температуры плавления массы, увеличивает ее текучесть, способствует образованию прочного и пластичного шва

Важно обратить внимание на процентное содержание серебра

Если в сплаве содержится кадмий, то минимальная концентрация благородного металла должна составлять 40 %. Иначе качество шва на нержавеющей стали будет плохим.

Добавление никеля и кадмия увеличивают текучесть расплава. Введение фосфора позволяет без флюсов паять омедненные поверхности нержавейки и жаропрочных материалов, используя любые способы нагревания.

Это удобный метод соединения деталей с ограниченным доступом в тех случаях, когда флюс применять сложно. Остатки флюсовой смеси невозможно удалять в труднодоступных местах.

Для особых видов пайки нержавеющей стали применяют серебряные припойные составы, включающие до 15 % марганца или до 28 % меди и 0,5 % лития. Пайка нержавейки твердым припоем, содержащим немного лития, проводится в среде инертных газов.

Жаропрочные сплавы паяют таким составом, используя газообразны флюсы. Прибавление лития в массу увеличивает ее смачиваемость и текучесть. Иногда для улучшения качества соединения при проведении процесса в атмосфере нейтральных газов применяют припойные смеси с добавкой палладия.

Особенности применения

Назначение серебряных припоев — широкое использование для цветных металлов и сплавов на их основе. Соединение таких изделий затруднено из-за физико-химических особенностей металлов, но серебряные припои в своей разновидности позволяют получить сцепление, эквивалентное по прочности со сварным швом, но без дефектов, которые ему присущи. К ним относятся сплавы:

• титано-никелевые;
• никель-вольфрамовые;
• железо-никелевые;
• медные;
• медно-никелевые.

Возможно соединение никеля, меди со стеклоэмалью, керамикой, поверхностей с гальваническим покрытием более 10 мм.

Температура плавления чистого серебра равна 962 °С, это не только нерационально, но также не оправдано технически, поскольку этот металл имеет высокую пластичность и низкую прочность. Оптимизация этих параметров достигается, если использовать медно-серебряный припой, температура плавления которого снижается до 425 °С, а прочностные свойства увеличиваются. Но в целом, соединение металлов отличается высокой t плавления (выше 400 °С), поскольку у чистой меди она равна 1085 °С.

Соединительный шов в данном случае выдерживает температуру до 800 °С, имеет широкий диапазон по параметрам и свойствам, в зависимости от используемых элементов.

Сплав на основе серебра отличается высокой экологичностью, поскольку входящие в состав элементы не активны с большинством окружающих их аналогов. В основном используется медно-серебряный припой для пайки меди или изделий на ее сплаве (латунь, бронза).

Характеристики

Отличается большим разбегом по свойствам, в зависимости от соотношения элементов. Вторым компонентом является медь, дополнительно могут присаживаться элементы железа, сурьмы, висмута, но их суммарное количество не превышает 0,1%. Свинец и олово содержатся в мягких сплавах. Температура плавления припоя снижается прямо пропорционально содержанию серебра в нем.

Процесс пайки медно-серебряным припоем

Эта категория сплавов определяется уровнем серебра в диапазоне 10-45%. Его стоимость самая низкая. Припой с малым содержанием этого драгоценного металла (10%) позволяет получить твердый шов, он активно используется в машиностроении.

Сплавы всего лишь с 2% содержанием серебра можно назвать свинцово-оловянными, поскольку Pb в них равен 36%, а Sn — 62%. Плавкость драгоценного металла сведена к минимуму, поэтому сплав отлично плавится, переходит из одного состояния в другое, идеально проводит ток. Используется в радиотехнике.

Сплав 40-62% обладает наилучшими сочетаниями прочности и пластичности, но также отличается низкими температурами плавления — 426 °С. Именно поэтому его применяют для соединений, которые не испытывают высоких температур.

Сплавы с содержанием серебра 50-72% характеризуются низким удельным сопротивлением, что идеально подходит для изделий с высокой электропроводностью.

Разновидности и популярные производители

Компаниями предлагается широкий ассортимент как по составу припоев, так и по флюсам, используемым с ними. Известные производители РФ:

• ООО «СнабТехмет»;
• ТОО «Специальная металлургия».

Припой серебросодержащий изготавливается по ГОСТ 19738-74. На рынке представлены изделия в ассортименте: проволока различного диаметра, прутки, лента. Маркируются они индексами ПСр, после которых указывается процентное содержание серебра: чем оно выше, тем большей пластичностью отличается состав.

Названия припоев содержат первые буквы входящих в них элементов:

• Ср — серебро;
• Су — сурьма;
• М — медь;
• Ф — фосфор;
• С — свинец;
• Кд — кадмий;
• Ц — цинк.

Цифровой индекс обозначает процентное содержание основного элемента — серебра.

Заключение

Состав припоя определяет его назначение, изменение химического состава, даже в незначительных количествах меняет его свойства. Для работы с паяльником используются исключительно «мягкие» сплавы, в то время как «твердые» можно расплавить только с помощью газовой горелки. Их основное назначение можно узнать в описаниях ГОСТ.

Полезные советы

Специалисты, которые не раз имели возможность проводить пайку нержавеющей стали, уверяют, что данный процесс не так сложен. Вот несколько рекомендаций от них в случае использования паяльника:

• использовать для пайки надо паяльник с необгораемым жалом;
• мощность инструмента варьируется в диапазоне 60-100 Вт, оптимально 100. Выше использовать не стоит, перегрев заготовок – это перегрев припоя, который начнет закипать. Ниже тоже не желательно, потому что не будут образовываться молекулярные связи между всеми металлами, которые участвую в процессе пайки;
• после каждой операции жало инструмента рекомендуется очищать. Иногда приходится его затачивать;
• паять лучше оловянными прутками или оловянно-свинцовыми. Второй вид для стыковки пищевой нержавейки не используются. Чисто оловянный припой придется хорошо разогреть, хотя бы до консистенции размякшего пластилина. Вообще, металл должен быть жидким, именно в таком состоянии он сможет прилипнуть к стали;
• в качестве флюса используется ортофосфорная кислота. Канифоль, в силу нейтральности, для нержавейки не применяют;

Обязательно надо придерживаться техники безопасности, тем более, если пайка проводится в домашних условиях. Надо применять средства индивидуальной защиты, а так же организовать проветривание помещения или его вентиляцию.

Как видите, предостережений немало. Но учитывая их, можно говорить о высоком качестве конечного результата.