- Специфика работы с латунью
- Области применения
- Термические добавки (флюсы)
- Выбор марки
- Припои
- Наиболее широко распространены легкоплавкие припои на основе сплава олово-свинец
- Таблица 1 Припои на основе олово-свинец
- Примечание
- Из тугоплавких применяются припои на основе меди и серебра
- Таблица 2 Медно-цинковые и латунные припои
- Из тугоплавких (твердых) припоев наиболее примечательными являются припои на основе серебра
- Таблица 3 Основные марки серебряных припое
- Флюсы
- Отдельную группу составляют борсодержащие флюсы для пайки тугоплавкими припоями
- Таблица 4 Флюсы на основе канифоли
- Таблица 5 Флюсы на основе канифоли, глицерина и спирта
- Таблица 6 Флюсы на основе хлоридов металлов
- В отдельной таблице приводятся флюсы для пайки нержавеющих сталей
- Таблица 7 Флюсы для пайки нержавеющих сталей
- Как уже было сказано, флюсы для пайки тугоплавкими припоями сводятся в отдельную группу, состоящую из двух подгрупп:
- Таблица 8 Флюсы для пайки медными припоями
- Табица 9 Флюсы для пайки серебряными припоями
- Порядок изготовления флюса влияет на его качество
- Таблица 10 Приготовление флюса
- Пайка латуни – некоторые особенности
- Процесс пайки латуни
- Подготовка припоя
- Подготовка флюса
- Латунь – пайка паяльником
- Пайка латунью
Всем желающим заняться спайкой металлических изделий или заготовок обязательно потребуется соответствующий инструмент и подходящий для этих целей расходный материал.
В качестве последнего нередко используется специальный латунный припой, за счёт которого удаётся получить прочное и долговечное сочленение. Инструментом для работы с этим сцепляющим материалом может служить обычная газовая горелка.
Специфика работы с латунью
Сами латунные припои внешне напоминают обычный проволочный пруток, изготавливаемый из специальных тугоплавких сплавов.
При условии овладения всеми особенностями процесса соединения металлов, а также при наличии подходящих расходных материалов овладеть техникой пайки латунью в домашних условиях – вполне выполнимая задача.
В бытовой обстановке для этих целей может применяться обычная газовая горелка, питающаяся от баллона с пропаном. Паяльником расплавить латунный материал не получится.
Однако перед началом работ следует внимательно изучить все особенности процесса пайки латунью.
Специфика пайки состоит в необходимости применения расходного материала, точка плавления которого несколько ниже, чем тот же показатель для соединяемых металлических изделий.
При выполнении этого условия, являющегося обязательным для формирования надёжного неразъемного соединения, любой желающий сможет спаивать разнородные по своей структуре металлы.
В процессе проведения работ в зазор между заготовками засыпается припой для пайки, нарезанный до состояния мелкой стружки. И лишь после этого можно будет приступать к прогреву посредством газовой горелки (в её отсутствии можно воспользоваться паяльной лампой).
Не допускается путать пайку металла с близким ей по технике сварочным процессом, при котором расплаву подлежат обе сочленяемые заготовки.
Со схематическим представлением технологического процесса, при котором в качестве расходного материала используется латунная проволока, можно ознакомиться на фото.
Прямым следствием рассмотренных особенностей пайки латунным или оловянным припоем является возможность соединения небольших по размеру металлических деталей, которые в процессе обработки не будут сильно перегреваться.
На этом же принципе основаны технологии пайки заготовок из стали, при работе с которыми к латунному припою добавляются специальные активные добавки (флюсы). Последние существенно упрощают процесс соединения изделий за счёт повышения температуры в рабочей зоне и лучшего растекания расплава.
Области применения
Возможность пайки латунью обеспечивает надёжное соединение металлических изделий, что и определяет границы применения указанной технологии.
Без этого способа сочленения деталей невозможно было бы обойтись при выпуске продукции в таких отраслях промышленности, как:
- электронное производство;
- сборка холодильного и теплообменного оборудования (в этом случае латунным припоем пользуются при распайке тонких медных трубок);
- изготовление специального режущего инструмента (резцов и насадок к ним).
В электронной промышленности латунные припои могут использоваться для пайки элементов сложных схем и их соединения с металлическими проводниками.
Помимо этого латунные припои широко применяются при необходимости соединения различных по толщине металлических заготовок, а также при проведении операций лужения, обеспечивающих создание на поверхности металла надёжного защитного покрытия.
Термические добавки (флюсы)
Чаще всего латунные припои применяются при необходимости сочленения изделий, изготавливаемых из того же материала.
Поскольку латунь (сплав цинка и меди в пропорции два к трём) относится к категории тугоплавких припоев – при работе с ней невозможно обойтись без специальных добавок – флюсов.
Грамотный выбор активных материалов при работе с латунными изделиями не только позволяет получить достаточно прочное соединение, но и существенно упрощает сам рабочий процесс.
Помимо всего прочего, получающиеся при работе с флюсом паяные швы имеют вполне законченный и эстетичный вид и не нуждаются в дополнительной правке.
Для получения требуемого результата не подойдут обычные составы на основе спирта и канифоли, посредством которых не удаётся растворить плёнку из окислов, всегда имеющейся на латунных изделиях.
Вот почему при пайке латуни должны применяться более активные виды флюсовых добавок, приготавливаемые на основе хлористого цинка. С перечнем существующих модификаций хлористо-цинковых флюсов и сферами их применения можно ознакомиться в соответствующей таблице.
К числу наиболее распространённых наименований флюсовых компонентов также относятся такие известные активные добавки, как бура и её производные (фтороборат калия, например).
При работе с бурой и другими флюсами содержание активных составляющих в зоне пайки не должно превышать 5-ти процентов, что вполне достаточно для хорошей текучести латунного припоя и качественного заполнения имеющихся зазоров.
Выбор марки
Для образования прочной и надёжной конструкции из латунных изделий также важно правильно подобрать тип проволочного припоя для высокотемпературной пайки.
Так, для работы с деталями и заготовками, предназначенными для эксплуатации в газовых средах, как правило, применяются припои, изготавливаемые на основе соединений серебра с небольшим количеством фосфорной меди.
Указанные припои идеально подходят для паяного сочленения латунных заготовок с большим содержанием меди.
В качестве связующего вещества довольно часто используется и чистая латунь, но при работе с ней важно обеспечить нужную температуру плавления, которая не должна превышать тот же параметр для обрабатываемых деталей.
При необходимости получения посредством пайки надёжного соединения повышенной прочности рекомендуется выбирать тугоплавкие (так называемые «твердые») составы, обладающие повышенной температурой плавления.
Для правильного выбора типа латунного припоя, подходящего для конкретных условий спайки, следует воспользоваться той же таблицей, приведенной выше.
Пайка латунью не является чем-то недоступным для обычного пользователя, которому для проведения этой процедуры достаточно иметь подходящий припой и следовать приведённым выше рекомендациям.
Прочность пайки зависит, в первую очередь, от правильного подбора припоя и флюса и, во вторую очередь, от тщательности подготовки спаиваемых деталей.
Это значит, что их поверхности должны быть очищены от окислов, которые мешают проникать припою в спаиваемые детали (диффундировать).
При пайке надо всегда помнить, что температура плавления припоя должна быть ниже максимальной рабочей температуры флюса.
Там, где в тексте эта температура не приводится, дается разъяснение, какими припоями можно паять с данной маркой флюса.
Припои
Основные свойства, которыми должен обладать припой, можно сформулировать так:
- температура его плавления должна быть ниже температуры плавления спаиваемых металлов;
- он должен хорошо смачивать спаиваемый металл;
- припой должен быть относительно прочным;
- при пайке не должны образовываться пары (металл — припой), отрицательные в электрохимическом отношении, в противном случае паяный шов быстро разрушится;
- металлы, входящие в состав припоя, должны быть недефицитными и недорогими.
Припои по своим физическим свойствам делятся на две группы:
- легкоплавкие припои (их еще называют мягкими припоями) с температурой плавления до 500°
- и тугоплавкие (твердые) с температурой плавления выше 500°.
Наиболее широко распространены легкоплавкие припои на основе сплава олово-свинец
Таблица 1
Припои на основе олово-свинец
Марки припоя | Температура плавления о С | Применение |
Олово | 232 | Для лужения |
ПОС 90 | 220 | То же |
ПОС 61 | 185 | Для пайки меди и стали |
ПОС 50 | 210 | Для пайки меди, латуни, никеля, серебра и т.д. |
ПОС 40 | 235 | То же |
ПОС 30 | 256 | — |
ПОС 18 | 277 | Для пайки свинца, цинка, луженной жести |
ПОС 4-6 | 265 | Для пайки меди и стали |
Примечание
Все припои содержат небольшой процент примеси сурьмы. Последний припой содержит 5 – 6% сурьмы.
В (табл. 1) приведены припои на основе сплава олово-свинец, для сравнения сюда включено олово.
Цифра в марке припоя говорит о количестве (в %) олова в данном припое, остальное – свинец.
Из тугоплавких применяются припои на основе меди и серебра
Кроме припоев для пайки стальных и никельсодержащих сплавов пользуются иногда медью марок МО, Ml, M2, МЗ и М4.
Употребляется медь в виде:
Температура пайки медью лежит в пределах 1150—1200°.
Латуни (сплавы медь-цинк) и специальные медно-цинковые припои хороши тем, что температура их плавления несколько ниже, чем у меди. Соединения, спаянные латунью, более прочны, чем спаянные медью.
В (табл. 2) приведены три широко распространенных медно-цинковых припоя и некоторые марки латуней, применяемых в качестве припоев.
Таблица 2
Медно-цинковые и латунные припои
Марки припоя (латуни) | Температура плавления, о С | Применение |
ПМЦ 36 | 825 | Для пайки латуни марки Л 62 |
ПМЦ 48 | 865 | Для пайки медных сплавов |
ПМЦ 54 | 880 | для пайки меди и сплавов из стали |
Л 62 | 905 | Для пайки меди и стали |
Л 68 | 938 | То же |
Медно-фосфорные припои отличаются относительно низкой температурой плавления и хорошей затекаемостью в расплавленном состоянии. Наличие в припоях фосфора при пайке меди и ее сплавов позволяет иногда обходиться без флюса, так как фосфор обладает флюсующими свойствами.
При пайке медно-фосфорными припоями латуни Л62, нейзильбера * , алюминиевой бронзы и медно-никелевых сплавов необходимо применять борсодержащие флюсы.
По ГОСТу пайка стали медно-фосфорными припоями не допускается из-за хрупкости паяного шва. Однако при отсутствии медно-цинковых или серебряных припоев можно применять и медно-фосфорные.
К основным медно-фосфорным припоям относятся так называемые фосфористые меди марок МФ-1, МФ-2, МФ-3.
- Температура плавления первых двух – 750°
- третьего – 700°.
Из тугоплавких (твердых) припоев наиболее примечательными являются припои на основе серебра
Их универсальность (можно паять все металлы, кроме алюминия, магния и легкоплавких металлов),
- прочность,
- пластичность,
- коррозионная стойкость,
- высокая температура плавления
ставят их в первый ряд среди других припоев.
Даже относительная дороговизна нисколько не умаляет их достоинств.
Из припоев на основе серебра некоторые умельцы отливают мормышки!
В (табл. 3) приведены основные марки серебряных припоев. Цифра в марке припоя показывает количество (в %) серебра, остальное — в основном медь.
Таблица 3
Основные марки серебряных припое
Марка припоя | Температура плавления, о С | Марка припоя | Температура плавления, о С |
ПСр 72 | 779 | ПСр 44 | 800 |
ПСр 71 | 795 | ПСр 40 | 605 |
ПСр 70 | 755 | ПСр 37,5 | 810 |
ПСр 62 | 700 | ПСр 25 | 775 |
ПСр 50 | 850 | ПСр 12М | 825 |
ПСр 45 | 725 | ПСр 10 | 850 |
Флюсы
Назначение флюсов при пайке:
- защита зачищенных деталей от окисления,
- удаление с поверхности металла пленки окислов,
- улучшение смачивания припоем спаиваемых деталей.
Все многообразие флюсов можно разделить на три группы:
- некоррозионные
- слабокоррозионные
- и коррозионные.
Некоррозионные флюсы (их еще называют защитными)
не растворяют пленку окислов на металле, а лишь защищают при пайке тщательно зачищенную поверхность.
После окончания пайки остатки флюса можно не удалять с поверхности спаянных деталей, так как он не вызывает коррозии.
Слабокоррозионные флюсы
участвуют в разрушении пленки окислов. Остатки флюса необходимо удалять.
Коррозионные (активные) флюсы
энергично разрушают пленку окислов, поэтому иногда удается спаивать незачищенные металлические детали.
Удалять остатки флюса после пайки обязательно!
Отдельную группу составляют борсодержащие флюсы для пайки тугоплавкими припоями
К некоррозионным флюсам относятся неактивированные флюсы на основе канифоли (табл. 4).
Максимальная рабочая температура этих флюсов 300°!
Таблица 4
Флюсы на основе канифоли
Компоненты, % вес. | Что и чем паяется |
Канифоль-40, бензин-50 керосин – 10 |
Канифоль-30, Этиловый спирт – 70 |
Канифоль-24, стеарин -1, Этиловый спирт – 75 |
Канифоль-6,глицерин-16, Этиловый спирт (денатурат)-78 |
К слабокоррозионным флюсам относится большая группа активированных флюсов на основе канифоли, но есть и такие, где канифоль отсутствует (табл. 5).
- первые флюсы имеют максимальную рабочую температуру – 300°
- вторые – 350°
Таблица 5
Флюсы на основе канифоли, глицерина и спирта
Компоненты, % вес. | Что и чем паяется |
Канифоль – 30, Этиловый спирт – 60, уксусная кислота – 10 |
Канифоль – 38, Этиловый спирт – 50, ортофосфорная кислота – 12 |
Канифоль – 24, Этиловый спирт – 75, хлористый цинк – 1 |
Основу почти всех коррозионных (активных) флюсов составляют хлориды металлов и, в частности, хлористый цинк.
Максимальная рабочая температура этих флюсов до 400°! (табл. 6)
Таблица 6
Флюсы на основе хлоридов металлов
Компоненты, % вес | Применение |
Хлористый цинк – 40, вода – 60 |
Хлористый цинк – 30, хлористый амоний – 10, вода – 60 |
Хлористый цинк – 30, солянная кислота – 30, вода – 40 |
Хлористый цинк – 70, хлористый натрий – 15, хлористый амоний – 15 |
В отдельной таблице приводятся флюсы для пайки нержавеющих сталей
Максимальная рабочая температура этих флюсов 400°!
Таблица 7
Флюсы для пайки нержавеющих сталей
Компоненты, % вес | Применение |
Хлористый цинк (насыщенный раствор) – 100 |
Хлористый цинк (насыщенный раствор) – 75, соляная кислота – 25 |
Хлористый цинк (насыщенный раствор) – 90, уксусная кислота – 10 |
Ортофосфорная кислота – 100 |
Ортофосфорная кислота – 99, сернокислая медь – 50 |
Хлористый цинк – 30, хлористый амоний – 10, хлорная медь – 10, соляная кислота – 50 |
Хлористый цинк – 50, хлористый амоний – 5, соляная кислота – 1, вода – 44 |
стали
Как уже было сказано, флюсы для пайки тугоплавкими припоями сводятся в отдельную группу, состоящую из двух подгрупп:
– флюсы для пайки медными припоями (табл. 8)
Таблица 8
Флюсы для пайки медными припоями
Компоненты, % вес | Применение |
Бура (прокаленная) -100 | Пайка углеродистых сталей и меди медно-цинковыми припоями |
Бура (прокаленная) – 80, борная кислота – 20 | Пайка молоуглеродистых сталей и меди |
Бура (прокаленная) -50, борная кислота – 50, все разводится концентрированным раствором хлористого цинка | Пайка нержавеющих сталей, меди медными припоями |
Бура (прокаленная) – 12, борная кислота – 78, флористый кальций – 10 | Пайка нержавеющих сталей, меди медными припоями |
– флюсы для пайки серебряными припоями (табл. 9)
Табица 9
Флюсы для пайки серебряными припоями
Компоненты, % вес | Применение |
Хлористый кальций – 50, хлористый барий – 50 |
Бура (прокаленная) – 80, борная кислота – 20 |
Бура (прокаленная) – 50, борная кислота – 35, фтористый кальций – 15 |
Бура (прокаленная) – 30, тетрафторборат калия – 70 |
Порядок изготовления флюса влияет на его качество
Ниже (табл. 10) приводится порядок приготовления некоторых флюсов.
Взяв за основу приготовление одного флюса, можно правильно приготовить другой флюс с такими же компонентами или несколько отличными.
Таблица 10
Приготовление флюса
Компоненты | Порядок приготовления |
Бура | Расплавить буру, охладить и размолоть до порошкообразного состояния. Хранить в плотно закрывающейся стеклянной посуде. |
Бура, борная кислота | Прокаленую и размолотую буру смешать с нужным количеством борной кислоты. Хранить в плотно закрывающейся стеклянной посуде. |
Для изготовления припоя из отдельных компонентов пользуются правилом:
сначала расплавляют более тугоплавкий металл, а в нем остальные помере убывания температуры плавления.
Пайка является одним из способов соединения двух деталей, при котором плавится только соединяющий материал, а поверхности самих элементов полностью сохраняются. С помощью такого способа можно соединять разнородные материалы, довольно мелкие элементы, хрупкие микросхемы, соединять или нарастать провода, крепить пластины из твердых сплавов, осуществлять антикоррозийную обработку.
Чаще всего делать сплавку приходиться по латуни, которая является сплавом цинка и меди. Поэтому перед началом работ паяльником следует изучить особенности применения этого материала.
Пайка латуни – некоторые особенности
Чаще всего пайка латуни выполняется газовой горелкой, а в качестве припоя применяется бура, олово или другие аналогичные материалы. В домашних условиях для такой работы можно использовать паяльник или специальный графитовый электрод.
В принципе пайка латуни напоминает обработку чугуна, меди, стали. Однако она имеет свои тонкости и особенности, которые обязательно необходимо учитывать.
Для пайки латуни очень важно подобрать флюс. В процессе соединения с поверхности обрабатываемого сплава должна быть удалена оксидная пленка. Обыкновенный канифольно-спиртовый флюс этого сделать не способен, поэтому необходимо использовать более активные компоненты, содержащие в своей основе хлористый цинк.
Припой для пайки латуни следует подбирать особенно тщательно. Для работы со сплавом, в котором большое содержание меди, отлично подойдут медно-фосфорные и серебряные компоненты. Можно использовать и саму латунь, но при этом нужно учитывать, что ее температура плавления в качестве припоя должна быть ниже, чем у основного сплава. Довольно часто латунь соединяют с помощью твердого припоя, например, L — CuP 6. Такие соединения получаются очень прочными.
Процесс пайки латуни
Для максимальной эффективности работ необходимо подготовить следующие материалы и инструменты:
газовую горелку;
- медь;
- графитовый тигель;
- серебро;
- асбестовое основание;
- борную кислоту.
В некоторых случаях может понадобиться бронза.
Подготовка припоя
В первую очередь необходимо подготовить тенол, в состав которого будет входить две части серебра и одна часть меди. Для этого с помощью газовой горелки медь и серебро необходимо будет расплавить и отвесить нужное количество материала. Далее, сплавы помещаются в тигель и греются все той же газовой горелкой.
Расплавленные медь и серебро перемешиваются с помощью проволочки, и тигель ставится в холодную воду. Застывший припой расплющивается и нарезается. Затем крупным напильником из него натирается стружка.
Размеры графитового тигеля должны быть примерно 20х20 миллиметров. Изготовить его можно из графитовых углей (контактные троллейбусные элементы).
Подготовка флюса
Для этого берется 20 грамм порошка буры и 20 грамм порошка борной кислоты. Ингредиенты тщательно перемешиваются и заливаются 250 миллилитрами воды. Затем полученная смесь подвергается кипячению и остужается.
Для соединения латунных деталей можно применить и готовые составы. Среди отечественных хорошо зарекомендовали себя флюсы:
Из импортных можно отметить флюс-пасты немецкого производителя Chemet.
Припой и флюс готовы, теперь можно приступать непосредственно к пайке. Для этого подготовленные детали необходимо аккуратно положить на основание из асбеста и приступать к процессу пайки.
Поверхность соединяемых деталей обработать флюсом и очень аккуратно посыпать стружкой припоя.
- Теперь спаиваемые элементы нужно потихоньку греть. Делать это следует медленно и осторожно, чтобы они не перегрелись и не деформировались.
- Сначала нагреть надо чуть-чуть, чтобы припой немного расплавился и схватил детали. Потом примерно до 700 градусов. Припой будет затекать в щели и крепко спаивать элементы. На этом этапе особое внимание надо уделить температуре плавления. Разница плавления латунных деталей и припоя составляет всего 50 градусов, поэтому надо следить за тем, чтобы не перегреть обрабатываемые материалы. В противном случае можно получить один большой слиток.
Полученный в результате шов должен иметь один цвет со спаиваемым материалом. Происходит это из-за диффузии основного металла в припой.
- Последний этап – это очистка полученного изделия от остатков флюса в виде наплывов и стекловидных капель. Чтобы от них избавиться, изделие нужно промыть в трехпроцентной горячей серной кислоте. Для этого элементы следует опустить в нее на короткое время и затем тщательно промыть проточной водой. Нагреть серную кислоту можно в пробирке из кварцевого стекла, поместив ее на газовую плиту. Чтобы самим не взаимодействовать с кислотой, обработанные детали перед очисткой рекомендуется на что-нибудь подвязать.
Если сравнивать такой метод пайки с соединением элементов при помощи олова, то простотой он не отличается. Но время будет потрачено не зря, так как соединение будет иметь повышенную надежность и прочность.
Латунь – пайка паяльником
Латунь и медь или латунь и материалы, содержащие медь, можно соединять низкотемпературной пайкой с помощью паяльника мощностью в 100 Вт.
В качестве припоя необходимо использовать оловянно-свинцовый сплав ПОС60 или выше. Флюсом может послужить ортофосфорная или паяльная кислота.
Перед работой с латунью следует удалить окисную пленку и обезжирить поверхность. Пайка должна производиться при хорошем разогреве паяльника.
Кроме этого, перед пайкой необходимо уделять тщательное внимание обработке поверхности флюсом, которая проводится непосредственно перед поднесением разогретого паяльника с припоем.
С помощью паяльника можно соединять латуни с применением припоев из серебра (ПСр40 и выше). Однако мощность паяльника должна быть от 0,5 до 1 кВт, а температура разогрева — от 500С. Флюс рекомендуется использовать на основе буры или можно применить концентрированную ортофосфорную кислоту.
Таким способом можно заливать различные образовавшиеся в латунных массивных изделиях (радиаторах) дефекты.
Пайка латунью
Сплавы из латуни в качестве припоя довольно часто применяются в строительстве при работе с большинством металлов. С их помощью можно соединять детали из меди, стали и даже чугуна.
Так, например, чугунные элементы достаточно трудно сварить, так как для этого необходим специальный электрод, флюс и серьезный разогрев. В то же время их достаточно легко можно соединить с помощью латунного припоя.
Очень распространен способ пайки латунью при соединении труб встык, где очень важно, чтобы постоянным оставалось их внутреннее сечение. После применения такого метода внешние габариты остаются практически неизменными, внутреннее сечение сохраняется, а стык надежно герметизируется.
С помощью латунного припоя можно соединять различные детали систем охлаждения в электронных приборах, медные трубки жидкой системы охлаждения в мощных серверах.
Однако следует иметь в виду, что латунные швы по прочности уступают сварному соединению, поэтому относиться к ним следует бережно.
В некоторых случаях применяется лужение или пайка латунью стали. Ее используют для нанесения на поверхность деталей из стали антикоррозийного покрытия. Лужение чаще всего подходит для обработки небольших единичных изделий, в промышленных масштабах оно практически не применяется.
При соединении деталей из низколегированных и углеродистых сталей иногда используется твердая пайка, где латунный припой должен иметь температуру плавления выше 450 градусов.
В процессе пайки латунных сплавов следует иметь в виду, что могут выделяться ядовитые для человека пары цинка. Поэтому в помещении, где будут проводиться работы, должна быть хорошая вентиляция.
При наличии всех необходимых материалов и инструментов и строгом соблюдении рекомендаций, результаты пайки латуни будут самыми положительными. Всю работу можно сделать самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов, которая стоит весьма недешево.