Выбираем и правильно используем припой

1. Что такое припой?

Припой – это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой.

Ранее припой обозначали тремя буквами – ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показывающее содержимое олова в процентах, например ПОС – 40, ПОС – 60. Для радиолюбительских целей рекомендовался припой ПОС – 60.

Лучший припой – чистое олово. Однако оно дорогое и используется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще применяют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180-200 ⁰С.

2. Выбор припоя

Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов:

— от соединяемых металлов или сплавов;

— от способа пайки;

— от температурных ограничений;

— от размера деталей;

— от  требуемой механической прочности;

— от коррозийной стойкости и др.

Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.

В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм²/м, а свинца – 0,21 Ом х мм²/м ).

3. Разновидность припоев

Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и сверхлегкоплавкие.

Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не используют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления свыше 500 ⁰С, создающие очень высокую механическую прочность соединения (сопротивления разрыву до 50 кг/мм²). Недостатком их является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокий, интенсивный нагрев может привести к нежелательным последствиям:

— можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя (например, транзистор или микросхему);

— можно «опустить», например, стальную деталь (пружину).

Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400 ⁰С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивления разрыву до 7 кг/мм² ). При радиотехнических монтажных работах применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой ПОС – 61, который содержит 61 % свинца, 38% олова и 1% различных присадок.

Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят висмут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из них температура плавления менее 100 ⁰С. Механическая прочность соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят применение при ремонте печатного монтажа. Используются они также для пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомендуют паять припоем с температурой плавления, не превышающей 150 ⁰С.

Для пайки транзисторов можно применить так называемый сплав. Вуда с температурой плавления 75 ⁰С, в состав которого входят: олово – 13 %, свинец – 27 %, висмут – 50%, кадмий – 10%. Сплав Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в аптеке. Пайки ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса используется канифоль.

4. Свойства некоторых свинцово-оловянистых (мягких) припоев

Основные данные наиболее распространенных припоев приведены  в табл.

Марка	Примерный состав, %	Тплавл,0С	Прочн., кг/мм	Применение
ПОС-18	Олово (18%), сурьма (2,5%), свинец (79,5%)	277	2,8	Для пайки при пониженных требованиях к прочности шва, а также для лужения перед пайкой
ПОС — 30	Олово (30 %), свинец (60 %)	256	3,3	Для лужения и пайки деталей из меди и ее сплавов и стали
ПОС – 40	Олово (40%), сурьма (2%), свинец (58%)	235	3,2	Для пайки в электроаппаратуре и деталей из оцинкованной стали
ПОС — 46	Олово (4%), сурьма (6%), свинец (все остальное)	265	5,8	Для пайки с погружением в ванну с расплавленным припоем
ПОС-50	Олово (50%), сурьма (0,8%), свинец (49,2%)	222	3,6	Для пайки ответственных деталей, когда допустим более высокий нагрев
ПОС-60	Олово (60%), сурьма (0,8%), свинец (39,2%)	190	4,1	Для пайки высоко ответственных соединений, в том числе и в радиотехнике
ПОС-61	Олово (40%), свинец (60%)	190	4,3	Для лужения и пайки в аппаратуре, где недопустим перегрев
ПОС-61М	Олово (60%), медь (1-2%), свинец (38-39%)	192	4,5	Для лужения и пайки электропаяльников тонких медных проводов, печатных проводников и фольги
ПОС-90	Олово (90%),  свинец (10%)	222	4,9	Для пайки пищевой посуды и медицинских инструментов, деталей или узлов с последующим серебрением или золочением
ПОСК50-18	Олово (50%), кадмий (018%), свинец (31%)	145	6,7	Для пайки чувствительных к перегреву деталей
ПОССр-15	Олово (15%), цинк (0,6%), свинец (83%), серебро (1,25%)	276	8,1	Для пайки деталей из цинка и оцинкованной стали

5. Форма радиолюбительских припоев

В прошлом веке порекомендовали оловянный прут сечением 10 мм. Сейчас для пайки используются припойной проволочной сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5-2 мм многоканальные припои.

Многоканальность означает, что внутри оловянного проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки. Продается такой припой в мотках – на радиорынках, в колбах – в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватает не на один годоторых он находится свернутым в спираль, и в бобинах ()каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надеж).

Рекомендуется приобретать припой в виде проволочки, толщиной со спичку – удобнее паять.

При пайке монтажных проводов радиопаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутиков диаметром 2-2,5 мм.

Такие прутики можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие . сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.

Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса.

Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия:

— поверхности подлежащих пайке деталей должны быть защищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов;

— деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуры плавления припоя.

Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.

6. Самостоятельное приготовления припоя

Для самостоятельного приготовления припоя компоненты состава (олово и свинец) отвешивают на весах, расплавляют смесь в металлическом тигле над газовой горелкой и, перемешав расплав стержнем из стали, стальной пластинкой снимают пленку шлака с поверхности расплава. Затем осторожно разливают расплав в формы – желоба из жести, дюралюминия или гипса.

Плавку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помещении, надев защитные очки, перчатки и фартук из грубой ткани.