Безсвинцеві припої: характеристики, технологія пайки

Припої на основі олова і свинцю протягом багатьох десятиліть використовують в самих різних галузях промисловості. Але останнім часом частка їх застосування значно зменшилася. На зміну їм прийшли безсвинцеві припої. Однак олово залишилося основним компонентом та в їх складі. А ось вміст свинцю зведено до нуля (звідси і назва).

Законодавча ініціатива або тенденція часу

Чому саме зараз безсвинцеві припої так швидко почали відвойовувати позиції у традиційних складів? Справа в тому, що директива Євросоюзу «Про обмеження використання небезпечних речовин» (прийнята в 2003 році і набула чинності 1 липня 2006 року) зобов'язала обмежити застосування свинцю (і ще п'яти речовин) при виробництві електричних та електронних пристроїв. Це обумовлено вимогами екологічної безпеки і збереження здоров'я людини. А свинець відноситься до групи важких металів, а його пари володіють високою токсичністю.


Хоча прихильникам звичного припою ПОС-40 засмучуватися не варто. Його досі виробляють і продають. У багатьох країнах припої олов'яно-свинцевим групи застосовують у транспортній, військовій і аерокосмічній промисловості.

Особливості та основні характеристики безсвинцевих припоїв

Основною перевагою таких складів є абсолютна екологічна безпека. До того ж обладнання і техніку, виготовлену з їх застосуванням, значно простіше утилізувати. Технологічна особливість цих припоїв – підвищена температура плавлення. В середньому вона на 50 ?З вище, ніж у олов'яно-свинцевих аналогів. Це дещо ускладнює процес пайки і підвищує вимоги до використовуваного устаткування.


За загальноприйнятою класифікацією ці сполуки відносяться до м'яких припоям. Межа міцності на розтягування не перевищує 100 МПа. Не можна не відзначити таку важливу характеристику цих припоїв, як висока електропровідність.

Різновиди

Для безсвинцевою пайки на сьогоднішній день застосовують чотири основних види припоїв, які складаються:

тільки з олова (Sn);

з олова і міді (SnCu);

з олова та срібла (SnAg);

з олова, срібла і міді (SnAgCu).

Останній склад найбільш широко застосовують для пайки з-за збалансованого співвідношення "ціна/якість". Основним компонентом у складі є, природно, олово. Процентний вміст інших інгредієнтів варіюється в різних межах і залежить від марки припою і області його застосування. Олов'яний припій (Sn-100) використовують досить рідко, так як він має найвищу температуру плавлення (232 ?З). Однак відома японська фірма Nihon Superior позиціонує саме його як один з найкращих припоїв, які не містять у своєму складі свинець. Є ще спеціальні склади, що містять вісмут і індій. Однак вони призначені для вузькоспеціалізованих цілей і досить рідко зустрічаються у вільному продажу.

Мідьвмісні припої

Спочатку був розроблений спеціальний припій Sn99/3Cu07 (з вмістом міді 07 %) для автоматизованої хвильової пайки друкованих плат в заводських умовах. До недоліків такого складу можна віднести відносно невисоку механічну міцність з'єднання. Під індексом ПОМ-07 його випускає російський «Завод припоїв» (Новосибірськ). Із зарубіжних виробників цієї різновиди припоїв найбільш відомими є Asahi (Сінгапур), Wyctin B&C (Китай) і Tamington (США).
Для пайки різних виробів із міді (особливо труб питного водопостачання), латуні, нікелю, сталі та сплавів на їх основі застосовують припій Sn97Cu3 (з вмістом міді 3 %). Шви, виготовлені із застосуванням такого складу, мають підвищену тепло - і холодостійкістю. Основними постачальниками цієї різновиди припоїв на російському ринку є німецькі виробники Rothenberger і Brazetec. З вітчизняних виробників таку продукцію випускає компанія «Скат» (Санкт-Петербург).

Серебросодержащие припої

Додавання срібла в безсвинцеві припої підвищує їх плинність і адгезію до з'єднуються елементів. Причому чим більше процентний вміст срібла в складі, тим вище ці показники (вартість, природно, теж підвищується). Сьогодні виробники пропонують припої з відсотковим вмістом олова/срібла: 97/3965/35 (найпопулярніший і найбільш широко застосовуване співвідношення), 96/4 і 95/5. Температура плавлення у таких складів (221 ?З) нижче, ніж у медьсодержащих виробів. До того ж вони відрізняються підвищеною надійністю з'єднання (облаштованого з їх допомогою), а за параметрами міцності навіть перевершують свинецсодержащие припої. Найбільш широко на російському ринку представлена продукція німецької фірми Felder і американської Kester.

Трикомпонентні припої

Чим паяють сьогодні електричні деталі і радіокомпоненти на сучасних підприємствах (а також численні любителі робити це своїми руками)? Трикомпонентними припоями SnAgCu. Саме такий склад поєднує в собі всі достоїнства безсвинцевих виробів, володіє хорошими експлуатаційними показниками, низькою температурою плавлення (217 ?З) і оптимальним співвідношенням "ціна/якість". Науковий спір про співвідношенні компонентів триває досить давно. На сьогоднішній день оптимальним (як на думку виробників, так і за відгуками численних споживачів) вважається вміст у такому припої 955 % олова, 38 % срібла і 07 % міді (Sn95/5Ag3/8Cu07). Він широко використовується на підприємствах з випуску радіоелектронної апаратури та електротехніки. До того ж з ним досить легко працювати в домашніх умовах. Досить успішно такі припої справляються зі старими, сильно окислившимися деталями. У Росії найбільшою популярністю користується продукція відомого німецького виробника Stannol.

Особливості технології пайки

Технологія виробництва робіт з використанням припоїв, які не містять у своєму складі свинцю, практично нічим не відрізняється від пайки звичними компонентами. Проте слід врахувати деякі особливості. На питання, що паяють, відповідь однозначна: паяльником. Проте краще всього використовувати пристрій з терморегулятором. Це дозволить проводити роботи в діапазоні робочих температур, зазначених виробником. А він значно менше, ніж у складів на основі свинцю. Для запобігання перегріву деталей і мінімізації теплового контакту необхідно підібрати оптимальну форму жала паяльника. До того ж слід враховувати, що звичайний мідний наконечник прослужить (при використанні таких припоїв) досить недовго. Краще використовувати спеціальні жала зі сталевим напиленням або з покриттям із хрому і нікелю. Вибір флюсу також відіграє важливу роль при роботі з припоями без свинцю. Зазвичай для цього використовують спеціальні склади (як правило, більш хімічно активні). Найбільш зручні в роботі рідини, гелі та пасти, що не потребують подальшого очищення місця пайки. В іншому все, як звичайно:

розігріваємо паяльник до необхідної температури;

при необхідності зачищаємо місця пайки;

наносимо флюс;

одночасно прикладаємо пруток припою і жало паяльника до місця з'єднання елементів;

даємо спаянным елементів охолонути природним шляхом.

На закінчення

Якщо ви не особливо замислюєтеся про здоров'я (своє і своїх близьких), то можете сміливо використовувати для ремонту улюбленої турки для варіння кави дешевий і доступний припій ПОС-40. Однак витративши трохи більше коштів на придбання безпечних витратних матеріалів, ви значно заощадите на ліки в майбутньому, а може бути, і значно збільшите тривалість свого життя. Природно, остаточний вибір залишається за вами.