Требования к припоям
Припоями называются различные сплавы или чистые металлы, при помощи которых в процессе паяния металлические детали соединяются в одно целое. В качестве припоев могут быть использованы только те металлы или сплавы, которые отвечают определенным требованиям, зависящим от условий пайки, эксплуатации паяного изделия и других факторов.
Эти требования следующие:
1. Припой должен состоять из компонентов, обладающих взаимной растворимостью с основным металлом, и хорошо смачивать паяемое изделие.
2. Припой должен обеспечивать высокую прочность, пластичность и коррозионную стойкость соединения.
Механические свойства шва зависят как от припоя, так и от основного металла. Поэтому пластичность самого припоя может быть относительно низкой, но в то же время достаточной для того, чтобы из него можно было получить проволоку или ленту для введения припоя в место пайки.
3. Важное значение имеет для пайки интервал между температурами плавления основного металла и припоя. Температура плавления припоя должна удовлетворять условиям, в которых осуществляется пайка и последующая эксплуатация паяного изделия.
Если температура плавления припоя близка к температуре плавления основного металла, то процесс пайки затрудняется. В этом случае при малейшем повышении температуры пайки происходит прожог изделия. Поэтому интервал между температурой плавления основного металла и температурой пайки должен быть по крайней мере не менее 50—60 градусов.
Если требуется сохранить свойства материала в исходном состоянии, то температура плавления припоя должна быть выбрана так, чтобы не происходило заметного изменения структуры основного металла (например, при пайке закаленных стальных изделий).
4. Припой должен отвечать условиям работы изделия и обеспечивать выполнение специальных требований, предъявляемых к конструкции (жаропрочность, кислотоупорность, электропроводность, теплопроводность, соответствие цвета паяного шва цвету основного металла и т. д.).
5. В состав припоя не должны входить легкоиспаряемые компоненты в концентрациях, при которых они легко испаряются. Это требование особенно важно для припоев, применяемых при пайке в газовых средах. При других видах пайки твердый флюс, создавая защитный покров, препятствует испарению таких компонентов, в то время как в газовых средах этого не происходит.
При этом следует иметь в виду, что температура кипения (испарения) элементов во многих случаях не зависит от температуры их плавления. Часто компоненты припоя с более низкой температурой плавления могут кипеть при более высоких температурах.
Так, например, олово с температурой плавления 232 градуса кипит при 2300 градусах, тогда как цинк, плавящийся при 419 градусах, кипит при 950 градусах.
6. Припой не должен обладать красноломкостью или хладноломкостью, так как это может привести к растрескиванию паяного шва в процессе нагревания или охлаждения.
7. Припой должен быть дешевым и простым в изготовлении.
8. Важное значение имеет близость коэффициентов теплового расширения основного материала и припоя, особенно если паяное изделие работает в условиях высокой температуры. В этом случае разница в коэффициентах теплового расширения изделия и шва может привести к появлению трещин при охлаждении изделия после пайки.