Pájky pro pájení: klasifikace, vlastnosti, kritéria výběru

Elektrické připojení rádiových prvků se provádí pájením, což umožňuje opravit mnoho domácích spotřebičů a zařízení. V některých situacích pájení spojuje ty prvky, které nelze spojit ani svařováním. Moderní technologie a zařízení pro pájení umožňují pokrýt poměrně širokou škálu materiálů. Jedno spojovací médium však nemůže splnit všechny pracovní podmínky, proto se v praxi používají různé pájky.

Co je pájka?

Pájka je směs kovů s nízkou teplotou tání, které jsou schopny zajistit dobrý kontakt mezi dvěma povrchy vzniklými při pájení. Při zahřátí přechází pájka z pevného do kapalného skupenství, což zajišťuje rozprostření po obvodu pájeného dílu nebo v místě jejich styku. V tomto případě dochází k fixaci na molekulární úrovni díky vysokému stupni adheze.

Podle složení mohou pájky obsahovat různé součásti, které jim poskytují potřebné výkonové vlastnosti. Převážnou většinu však tvoří směs olova a cínu, z nichž první zajišťuje tvrdost a žáruvzdornost a druhý lehkost a snižuje bod tání. Kompozice může také obsahovat další složky: stříbro, nikl, zinek, měď, kobold, vizmut, antimon a další.

Vzhledem k vícesložkovému složení prochází proces tavení také několika fázemi: nejprve jsou nejtavitelnější složky zředěny, zatímco žáruvzdorné zůstávají v tuto chvíli ve formě krystalů. Poté se také roztaví, směs se stává homogenní a poskytuje maximální plnění a kontakt. S pájkou se však používají tavidla, která poskytují lepší plnění a ochranu proti oxidaci.

Klasifikace

Všechna kritéria pro klasifikaci pájek představují poměrně rozsáhlou oblast, kterou mohou dělat snad jen úzkoprofiloví specialisté. Proto se pro zjednodušení výběru vyrábí jeho konkrétní značky pro konkrétní účely – pájení hliníku, šperků, měděných drátů, rádiových komponent atd. Hlavní věc, kterou byste měli věnovat pozornost, je parametr teploty. Protože například pájení mikroobvodu nemůže být provedeno stejnou značkou POS jako připojení žil kabelu, protože citlivá součást může vyhořet a selhat.

Pájky pro pájení jsou klasifikovány podle následujících kritérií:

• způsob dodávky tavidla – bez tavidla a samotavící, pro první je tavidlo dodáváno samostatně, druhé jej obsahuje ve svém složení;

• hlavním pájecím prvkem – cínové pájky, nikl, kobalt, mangan, titan, stříbro, zirkon, vanad, smíšené atd.
• podle způsobu získání – jsou hotové nebo vytvořené přímo při pájení;
• podle rozpustnosti složek – jsou zcela roztavené a částečně;
• formulářem propuštění – cínový drát, tyč, ingoty, plech, granule, pasta;

Formulář uvolnění pájky

• podle bodu tání – existují takové, které přecházejí do kapalného stavu při nízkých a vysokých teplotách.

Při výběru cíno-olověné pájky je ta druhá nejdůležitějším kritériem, takže se jí budeme věnovat podrobněji.

tavný (měkký).

Nízkotavitelné pájky zahrnují takové kompozice, které se stávají kapalnými při teplotách od 145 do 400 °C. Zároveň však poskytují relativně nízkou pevnost, u tavitelných slitin není pevnost v tahu větší než 7 kg / mm 2. Nejběžnější jsou cín-olovo. Nejčastěji se měkké pájky používají v rádiové elektronice pro desky plošných spojů nebo díly.

Žáruvzdorný (pevný).

Tvrdé pájky mají mnohem vyšší mechanickou pevnost, ale jejich bod tání je vyšší než 400 °C, což je pro většinu rádiových součástek nepřijatelné, protože mohou trpět i dotykem zahřátého hrotu páječky. Dvě největší skupiny v této kategorii jsou sloučeniny mědi a stříbra. Slitiny mědi mají tendenci se vázat se zinkem, ale jsou příliš křehké na to, aby byly vhodné pro tvrdé slitiny, které jsou pouze staticky zatíženy. Stříbrné pájky jsou univerzální a lze je použít pro pájení libovolných spojovacích bodů, avšak cena těchto druhů je také poměrně vysoká.

Pájecí pasty.

Pájecí pasty jsou také součástkou pro pájení rádiových součástek, ale používají se pro malé prvky z nízkotavitelného kovu. Složení pasty obsahuje rozdrcené kousky pájky v roztoku tekutého tavidla. Používají se v deskách nebo zařízeních, kde vystavení vysokým teplotám může zařízení poškodit. Pasty se obvykle pájejí fénem bez elektrické páječky, nebo je lze jednoduše aplikovat jako vodivé lepidlo.

Aplikace pájecí směsi do místa uchycení vývodů se aplikuje v dávkách a lze ji provádět pomocí speciální šablony, injekční stříkačky nebo inkoustové kazety.

Obr 3. Nanášení pájecí pasty tiskárnou, injekční stříkačkou, šablonou

Použití pájecí pasty však vyžaduje řadu požadavků, které musí být splněny:

• před otevřením nádoby musí být udržována při pokojové teplotě po dobu nejméně 2 hodin, k tomu je zakázáno používat prostředky nuceného ohřevu pájky;
• po otevření musí být směs míchána, dokud se nezíská homogenní látka, protože během skladování se může tavidlo oddělit od pájky;

Rýže. 4. Míchejte, dokud nevznikne homogenní směs

• před aplikací je nutné povrch očistit od případných nečistot a nečistot, při delším pájení se postup opakuje každých 45 minut;
• instalace elektronických součástek do nanesené pasty musí být provedena do 60 minut, jinak začne ztrácet své vlastnosti;
• po pájení se zbytky a přebytečná pasta smyjí, existují takové, které se omývají obyčejnou vodou, jiné vyžadují rozpouštědlo, některé se nemusí smýt.

Funkční vlastnosti takové pájky jsou extrémně negativně ovlivněny umístěním v prostředí s vysokou nebo nízkou teplotou a také vystavením vlhkosti.

Bezolovnaté pájky.

Zpočátku byla důvodem vzniku bezolovnaté pájky potřeba eliminovat škodlivé vlivy na životní prostředí a lidský organismus. Takové pájky jsou široce používány pro pájení hliníku nebo oceli v potravinářském průmyslu, pro potrubí pitné vody, laboratorní zařízení a nástroje.

Celkem existují tři nejběžnější skupiny bezolovnatých pájek:

• cín s mědí – používá se pro vysokoteplotní pájení, odkazuje na žárovzdorné pájky, vhodné pro práci na měděných výrobcích;
• cín se stříbrem – vhodné pro nízkoteplotní pájení, poskytují lepší kontakt než olovnaté pájky, ale mají vysokou cenu.
• cín a měď a stříbro – je také měkká varianta, která má nižší náklady než předchozí a prakticky v žádném případě není horší než kvalita připojení.
• cín s vizmutem a stříbrem – lze použít pro pájení mědi při nízkých teplotách;
• cín se zinkem a vizmutem – levnější verze předchozí verze, ale má řadu potíží při aplikaci.

Základní vlastnosti pájek

Při výběru konkrétní značky pájky pro pájení měděných drátů nebo hliníkových slitin se musíte řídit jejich technickými vlastnostmi.

U všech kompozic však lze rozlišit seznam základních vlastností:

• smáčivost – ukazuje, jak dobře se pájka obaluje a drží na pájených částech;
• síla – určuje schopnost vydržet mechanické namáhání a zatížení, k tomu lze do kompozice přidat bor, železo, nikl, zinek nebo kobalt;
• plastický – schopnost deformace, je dosažena přísadami z manganu, vizmutu, lithia atd.;
• vysoká teplotní odolnost – důležité pro pájení tvrdými slitinami, které jsou v kotelnách, pecích, potrubích, topných zařízeních, vlastnosti se dosahuje přidáním wolframu, zirkonia, vanadu, hafnia, niobu atd.
• odolnost proti korozi – zvýšené legováním mědí nebo niklem.

Kritéria výběru

Při výběru jakékoli kompozice pro pocínování měděných dílů nebo pájecích drátů je důležité vzít v úvahu řadu faktorů, které ovlivní jak kvalitu práce, tak získaný výsledek.

Mezi těmito kritérii v první řadě věnujte pozornost:

• druhy spojovaných prvků, z jakého materiálu jsou vyrobeny, jejich tloušťka a parametry spojovaných ploch;
• způsob pájení, pro který se volí pájka – měděným hrotem klasické páječky, fénem, ​​pájecí stanicí apod.;
• přípustný teplotní režim – bod tání pájky musí být nižší než bod tání spojovaných prvků;
• zjišťuje se přítomnost mechanického nárazu – statického nebo dynamického, případně vibračního;
• odolnost vůči agresivnímu prostředí – pro předčasné zničení pájky musí její typ poskytovat odolnost proti vlhkosti, teplotě, plynům, prachu a dalším faktorům, které ji ovlivňují během provozu.

Nejpoužívanější značky

Nejoblíbenějšími typy jsou POS pájky, jsou na bázi olova a cínu, značené POS-40, 60, 80 atd., zde číselné označení udává procento cínu. Vyrábějí se zpravidla ve formě pájecího drátu, v závislosti na procentuálním zastoupení hlavních složek je lze klasifikovat jak jako tavné, tak jako žáruvzdorné.

Používá se pro pájení mědi, hliníku, mosazi, bronzu a dalších kovů:

• POS-90 – vhodný pro potravinářský průmysl;
• POS-40 – používá se pro trubky a díly z mosazi, železa atd.;
• POS-30 – v kabelových spojích;
• POS-61 – pro práci s rádiovými komponenty.

Ze tříd obsahujících stříbro se často vyskytují pájky PSr-15, 25,45, 65, 70, číslo za písmenným označením udává procento stříbra. Tento typ pokrývá jak pájení mědi v přesných přístrojích, tak medicínu.

Slitina Rosé, nazývaná také POSV-50, je jednou z pájek s nejnižší teplotou tání, mezi 90 a 100 °C. Používá se ve šperkařství, při pájení desek plošných spojů, na tavné vložky atd.

Rýže. 5. Alloy Rosé

Pájení je metoda získávání jednodílných utěsněných spojů, široce používaná v různých průmyslových odvětvích a v každodenním životě. Je nepostradatelný pro instalaci rádiových komponentů a opravy elektroniky, domácích spotřebičů a různých zařízení. Pájka je jedním z nezbytných atributů pájení. Pojďme diskutovat o tom, co to je, jaké druhy existují a co určuje výběr značky materiálu.

Pájka a tavidlo: co jsou a k čemu jsou?

Pájka je kov z lehké nebo tvrdé slitiny nebo slitina na bázi cínu, mědi, olova, zinku, niklu, kadmia, antimonu a dalších složek, díky nimž kompozice získává určité vlastnosti. Při zahřátí přechází do tekuté formy. Pájka maže povrchy prvků, poté jsou vzájemně propojeny.

Smíchá se se základním materiálem a po vychladnutí vytvrdne a vytvoří pevný spoj. Teplota tavení pájky je nižší než u materiálu spojovaných dílů, takže se při zahřátí neroztaví. Slitiny pro pájení se vyrábí ve formě drátu, prášků, trubek, tyčí, pásků.

Důležitou podmínkou pro získání silného švu je vysoce kvalitní zpracování spojovaných povrchů. Měly by být bez tuků a oxidů kovů. Tavidlo – směs mastných a organických kyselin, olejů a parafinů, která odstraňuje nečistoty a zajišťuje spolehlivou přilnavost pájky k materiálům součásti. Zabraňuje také tvorbě oxidů přímo při pájení, přispívá k rovnoměrnému rozložení pájky, snižuje povrchové napětí při její aplikaci. Tavidlo také chrání spojované povrchy před vlivy prostředí.

Pájky a tavidla se liší účelem, chemickým složením, provozní teplotou a dalšími vlastnostmi, proto se vybírají v každém konkrétním případě zvlášť. Existují také speciální pájecí pasty – směsi, které kombinují pájku a tavidlo, dále změkčovadla a pojiva (organické pryskyřice, ředidla).

Odrůdy a značky pájek, jejich složení, účel a použití

Existuje mnoho druhů pájky s různým složením, vlastnostmi a účelem. Podle hlavní klasifikace se dělí na žáruvzdorné nebo tvrdé a tavitelné nebo měkké. Jejich hlavní rozdíl spočívá v teplotě tání, což je důvodem rozdílu v oblastech použití.

Žáruvzdorné pájky

Žáruvzdorné pájky, které se taví při 450–500 °C, umožňují získat velmi tvrdý spoj. Jsou to slitiny na bázi mědi, zinku, stříbra, mosazi, zlata, hliníku, hořčíku a niklu. Pájecí materiály se používají při pájení materiálů s vysokým bodem tání.

Z mědi a zinku (PMC-42, PMC-53 atd.)

Taková pájka se používá pro spojování slitin obsahujících měď vysokoteplotním pájením. Je vysoce plastický a odolný, odolný vůči korozi, má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost. Teplota tání je přímo úměrná obsahu zinku v něm. Nejběžnější typy takové pájky jsou: PMC-36, PMC-42, PMC-48, PMC-54. Jejich srovnávací charakteristiky jsou uvedeny v tabulce:

Ze stříbra (PSr-70, PSr-45, PSr-25 atd.)

Stříbrné pájky, vyznačující se vysokým bodem tání a dobrou smáčivostí, se používají k pájení oceli, mědi, stříbra a dalších žáruvzdorných kovů. Označují se zkratkou PSr a číslem odpovídajícím obsahu drahého kovu ve složení (1–72 %).

Čím větší číslo v označení, tím odolnější bude spojení. Na tom závisí také cena: vysoce koncentrovaná pájka bude stát hodně. Jako doplňkové komponenty se používají nikl, měď, zinek, olovo, cín. Většina těchto slitin se vyznačuje vysokou pevností, houževnatostí a tekutostí, odolností vůči korozi a oxidaci.

Pájky s nízkým obsahem stříbra (PSr-1–25) se používají k cínování a pájení různých kovových dílů. PSr30-45 umožňuje získat pevnější spojení prvků z mědi a jejích slitin, niklu, kovaru, bronzu. Vysoce koncentrované PSr-70 a PSr-72 mají zvýšenou vodivost, pevnost v tahu a ohyb. Jsou vhodné pro pájení pilových pásů.

Z mosazi (LOK-59-1-03, LOK 62-06-04)

Mosazná pájka umožňuje získat vysoce pevné spojení, které se nebojí teplotních změn, vlhkosti a organických kyselin, ale práce s ním vyžaduje profesionalitu a použití speciálních nástrojů, takže se doma nepoužívají. Je široce používán při pájení mosazi, nerezové oceli, oceli, mědi, niklu a dalších tvrdých kovů v různých průmyslových odvětvích. Vyznačuje se vysokým bodem tání (900°C) a tekutostí.

Nejžádanější jsou mosazné pájky LOK 59-1-03 a LOK 62-06-04. První obsahuje 58-60% mědi, asi 1% cínu a 0,2-0,4% křemíku, zbytek je zinek. Používá se pro plynové svařování mosazi, pájení karbidových desek, pájené řezné nástroje, tvrdonávary uhlíkových ocelí. Odrůda LOK 62-06-04 (čísla také odpovídají procentuálnímu podílu mědi, cínu a křemíku) je široce používána v různých průmyslových odvětvích. Je nenahraditelný při provádění svářečských prací, výrobě transformátorů, pro výrobu mosazné mřížky.

Nízkotavitelné pájky z cínu a olova: POS-61 a další

Ve srovnání s žáruvzdornými pájkami je mechanická pevnost pájek s nízkou teplotou tání nízká. Navzdory tomu se často používají při elektroinstalačních a rozhlasových pracích. Taví již při teplotě 183-280°C. Měkké pájky se vyrábějí na bázi cínu a olova v různých poměrech s přídavkem kadmia, vizmutu, antimonu, zinku, thalia a dalších kovů.

Cín-olověné pájky (nejběžnější) mají značku POS, pokud je ve složení přítomen i antimon (zvyšuje pevnost) – POSSU. Existují také pájky cín-olovo-kadmium (POSK), cín-zinek (OT) a bezolovnaté pájky. Nejběžnější značky:

• POS-10. Používá se k pájení a pocínování kontaktních ploch elektroniky (opravy elektrospotřebičů, relé).
• POS-40. Liší se v širokém rozsahu. Používá se pro operace, které nevyžadují vysokou přesnost. Používá se při práci s pozinkovaným kovem, elektrickými zařízeními a radioelektronikou, jejichž části nemohou být vystaveny vysokým teplotám. Pomocí POS-40 jsou odstraněny vady potrubí a radiátorů, jsou k nim připájeny měděné dráty.
• POS-61. Další populární typ pájky, která je široce používána jak v průmyslu, tak v každodenním životě. POS-61 je nepostradatelný pro opravy rádiových součástek, pájení desek plošných spojů a dalších dílů citlivých na přehřívání, opravy radiátorů. Ideální pro pájení drátů.
• POS-90. Má nejvyšší bod tání (220–265 °C). Používá se při opravách lékařského vybavení a potravinářského náčiní, pájení vinutí.

Jak nezávisle určit nebo dešifrovat značku pájky?

Ve většině případů není těžké rozluštit značku pájky. Písmeno P značí slovo „pájka“, ostatní jsou součásti v něm obsažené (Cp – stříbro, K – kadmium, M – měď, A – hliník, Kr – křemík atd.). Pokud materiál obsahuje drahé a vzácné kovy, značení začíná jimi, i když je jejich podíl jen 1 %. Poté následuje číslo odpovídající procentuálnímu podílu složky. Například PMC-36 obsahuje 36 % mědi, POS-61 – 61 % cínu.

V označení vícesložkových slitin se při značení často používá následující schéma: nejprve písmena označující součásti, poté čísla odpovídající jejich procentuálnímu zastoupení (dekódování značky MNMts 68-4-2: 63–68 % mědi, 4– 5 % niklu a 1,5–2,5 % manganu). Bezolovnaté slitiny, které si získávají na oblibě díky absenci toxického prvku, jsou označovány názvy složek v latině s uvedením jejich obsahu za odpovídajícími písmeny: Sn95,5Ag3,8Cu0,7 (třísložkový cín- slitina stříbra a mědi).

Přibližné složení můžete určit i podle vzhledu. Materiály s vysokým obsahem zinku, cínu nebo stříbra jsou lakovány světle stříbrnou barvou, olovo matnou šedou. Mosazné, zlaté a fosforové pájky jsou žluté, měď má červený podtón. Pokud má kovový lesk, obsahuje hodně cínu. Žáruvzdorné pájky vypadají matně.

Jak vybrat správnou pájku a tavidlo?

Při výběru slitiny pro pájení se řídí jejím bodem tání, typem spojovaných materiálů, velikostí dílů, požadovanými charakteristikami (pevnost, odolnost proti korozi atd.), způsobem spojování a jeho složitostí. Při pájení hliníku se používají slitiny na bázi stříbra, cínu, zinku, mědi a křemíku (TsOP-40, POS, 34A, AVIA-1, AVIA-2, VPT-4, 34-A, P250A, P300B atd.) .

Pokud potřebujete spojit ocelové díly, postačí mosaz (L-62, L-68), cín-olovo (POS-41) nebo čistá měděná pájka. Pro práci s nerezovou ocelí se doporučuje používat slitiny na bázi cínu a zinku s přídavkem olova a kadmia, například jakosti P-81 a HTS528.

Pro pájení měděných dílů se používají měkké i tvrdé pájky. Pro opravy rádiových součástek jsou vhodnější ty první, pro pájení vodičů, fitinků na potrubí lze použít jak lehkou slitinu (1S a Rosol 3), tak karbid (Rolot 2). Slitiny stříbra jsou vysoce kvalitní a používají se pro spojování při práci s mědí, mosazí nebo stříbrem. Používají se, když elektřina musí procházet švem.

Neméně důležitá je správná volba tavidla. Nejdostupnější možností je kalafuna. Nejlépe se hodí pro domácí pájení. Používá se při opravách rádiových součástek, desek, spojování drobných měděných, mosazných, železných, niklových dílů. Pro pájení těchto a větších prvků je také vhodné glycerin-hydrazinové tavidlo, aktivní kalafunový gel a LTI-120. Ten se aktivně používá při pájení vodičů.

Při práci s hliníkem je mimořádně důležitá kvalitní povrchová úprava tavidlem – rychle se na něm vytvoří oxidový film, který zabraňuje přilnavosti. Pro tento kov se používají nejaktivnější látky – pájení a kyselina fosforečná, F-64. Jsou také nejtoxičtější, způsobují silnou chemickou reakci.