При какой температуре плавится припой. Все о температуре плавления припоя

В данной статье рассматриваются свойства различных припоев, таких как ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М, ПОСК 50-18, ПОССу61-0,5, ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 35-0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25-0,5, ПОССу 18-0,5, ПОСу 95-5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1, ПОССу 4-6.

Все о температуре плавления припоя

Припой представляет собой специальный материал, который применяется в процессе пайки для соединения металлических деталей. Ключевая характеристика припоя заключается в том, что его температура плавления, то есть температура, при которой он переходит из твердого состояния в жидкое, ниже, чем температура плавления обрабатываемого металла. Важно отметить, что в точке плавления твердое и жидкое состояния сосуществуют в равновесии, обеспечивая тем самым надежность соединения.
Таким образом, каждая точка, на которой происходит плавление или разжижение, представляет собой важный момент в итоговом качестве технологии пайки.

Температура плавления вещества может варьироваться в зависимости от давления, которое обычно принято считать стандартным и равным 1 атмосфере или 100 кПа.

Как классифицируют?

Наиболее часто припой используется в сфере электроники, включая материнские платы и разные электросхемы. Среди сплавов, используемых в этих процессах, наиболее распространены:

Для выполнения технологических операций наилучшим образом подходит оловянно-свинцовый сплав, который характеризуется легкостью в плавлении и целым рядом уникальных свойств. Важно отметить, что в таблицах можно встретить как металлические, так и неметаллические припои. Срок службы проведенной работы во многом определяется тем, насколько точно мастер соблюдает технологию пайки.

Температура плавления всегда указана в градусах Цельсия.

Низкотемпературные припои

Низкотемпературные (или мягкие) припои плавятся при температурах, не превышающих 290–300 градусов Цельсия. К ним относятся следующие:

оловянно-свинцовые;
оловянно-цинковые;
оловянно-свинцово-кадмиевые;
сурьмянистые;
бессвинцовые.

Эти припои имеют меньшую прочность по сравнению с твердыми и могут выдерживать нагрузки от 16 до 100 МПа на растяжение. Кроме того, если говорить о таком важном параметре, как электропроводность, то у мягких припоев она составляет всего от 9 до 15% относительно максимального значения.

Важно понимать, что мягкий припой не предназначен для работы под сильными механическими нагрузками, поскольку он не способен их выдержать. Тем не менее, низкотемпературные припои активно используются в электротехнике.

Подбор мягких материалов для пайки должен осуществляться в соответствии со стандартами DIN EN ISO 9453 (2014) и DIN 1707-100 (2011).

Ранее свинцовые сплавы часто применялись для пайки медных труб, поскольку свинец значительно улучшал характеристики соединений. Это гарантировало создание однородных и гладких соединений, при этом температура плавления оставалась на умеренном уровне. Однако следует отметить, что свинец является опасным элементом для окружающей среды и был признан канцерогенным веществом. Поэтому с 1 июля 2006 года директивой RoHS 2002/95 / ЕС Европейского парламента было запрещено использовать свинец в сплавах для пайки.

Использование определенных опасных веществ в конструкции электронного оборудования считается неприемлемым. На сегодняшний день существует небольшой перечень исключений, когда разрешается использование свинца. Эти исключения касаются таких секторов, как медицина и аэрокосмическая отрасль. В электронной промышленности используются бессвинцовые материалы на основе олова, которые представляют собой отличную альтернативу, но при этом с ними существует риск образования трещин на поверхности.

Даже небольшие дефекты размером в несколько миллиметров могут стать причиной короткого замыкания и, следовательно, привести к повреждению электронных устройств. Практика показывает, что такие дефекты могут образовываться в течение нескольких лет. Факторы, способствующие их возникновению, включают остаточные напряжения в слоях покрытия, вызванные присутствием органических веществ, таких как посторонние включения и загрязнения. Бессвинцовые варианты мягкого сплава могут включать олово с добавлениями меди, серебра, а также комбинации олово-медь-серебро. Чем больше процент серебра в составе, тем выше стоимость материала.

Высокотемпературные припои

На противоположной стороне спектра находятся твердые (или высокотемпературные) припои, которые начинают плавиться при температурах выше 300 градусов Цельсия. Обычно это сплавы, содержащие серебро, а также медно-цинковые варианты с множеством добавок.

Это интересно: Как выбрать автомат и УЗО для тёплого пола.

На сегодняшний день производственные предприятия активно используют медно-фосфористые сплавы, которые содержат медь и олово с добавлением небольшого количества фосфора, что существенно улучшает их характеристики.

Оптимально такие сплавы применяют в работе с медными элементами, а также с изделиями из чугуна, серебра и прочих твердых материалов.

Марки

Промышленность предлагает следующие разновидности чистых металлов:

Из чистых металлургических продуктов выпускаются сплавы, отличающиеся по физическим характеристикам, которые включают температуру плавления, прочность и содержание примесей.

На заметку. Температура плавления свинца достаточно низкая и, благодаря этому, олово легко образует сплав с ним. Наиболее популярные и известные соединения свинца и олова — это ПОС 30, ПОС 60 и аналогичные припои, которые производят на рынке.

Сплавы на основе олова

Состав сплава напрямую зависит от сферы применения готового продукта. Сплавы делятся на две основные группы:

Низкотемпературные. Сюда входят комбинации олова с такими металлами как свинец, кадмий, цинк, сурьма. Температура плавления таких сплавов лежит в пределах до 300 градусов Цельсия.

Этот мягкий материал обычно применяется для соединений, которые не требуют динамических нагрузок на отрыв и растяжение.

Высокотемпературные сплавы начинают плавиться при температурах от 300 до 600 градусов Цельсия. Чаще всего это сплавы, содержащие серебро, медь и цинк. Тугоплавкие материалы характеризуются большей прочностью и требуют применения более сложных технологий для обеспечения качественной пайки.

На заметку. Для пайки мягкими сплавами в домашних условиях достаточно использовать паяльник мощностью от 40 до 80 Вт. В то время как для работы с твердыми сплавами потребуется специальное оборудование, такое как горелка или фен с нагревом в диапазоне 600-700 градусов.

Температура плавления припоев

Температура плавления припоя является ключевым показателем, который необходимо учитывать при выборе материала. В таблице, приведенной ниже, можно увидеть рекомендованные диапазоны температур для различных припоев, что позволит правильно подобрать прутки для выполнения работ, требующих определенных температурных условий. Например, в случае с микросхемами и печатными платами правильный выбор припоя может значительно увеличить срок службы устройств.

Температура плавления припоя указывается в двух диапазонах:

Солидус — температура, при которой начинают плавиться легкосплавные компоненты;
Ликвидус — температура, при которой плавятся более тугоплавкие добавки.

Свойства

Олово занимает важное место в периодической таблице элементов и обладает хорошо изученными свойствами. Для достижения оптимальных результатов при использовании необходимо знать все ключевые характеристики этого металла.

Химические свойства

Как представитель группы легких металлов, олово обладает следующими характеристиками:

температура кипения — 2630 градусов;
плотность — 7300 кг на кубический метр.

Данный материал имеет высокую теплоемкость, что позволяет эффективно передавать тепловую энергию.

Металлическое олово

При нахождении при комнатной температуре олово невосприимчиво к воздействию воды и воздуха. Однако процессы окисления начинают активизироваться при повышении температуры выше 150 градусов Цельсия.

В отношении кислоты данный металл не является стойким, так как реагирует или растворяется в зависимости от типа кислоты, что является важным моментом при его применении в агрессивных средах.

Олово II

При контакте с воздухом активизируются процессы окисления. Оксид олова, обладая высокой восстановительной способностью, широко используется в качестве сырья для получения различных соединений олова.

Олово IV

Это соединение образуется в результате окисления в кислородной среде.

Олово с валентностью 4 считается основой для создания многих типов оловоорганических производных, включая препараты для защиты растений — пестициды.

Физические свойства

К числу характерных черт олова можно отнести:

наличие металлического блеска, непрозрачность;
серо-белый оттенок;
признаки ковкости и пластичности;
высокая проводимость электричества и тепловая conductivity.

Серое и белое олово

Существует две разновидности олова, различающиеся своими физическими свойствами: серое олово является диамагнетиком, в то время как белое олово — парамагнетик.

Это интересно: Как точить ножи на точильном станке

Кристаллическая модификация, лежащая в основе деления на белое и серое олово, может изменяться. При охлаждении белого олова кристаллическая решетка преобразуется в серую форму.

Соприкосновение обоих видов приводит к ускорению процесса изменения кристаллов — белое олово быстрее переходит в серое. Это явление получило название «оловяная чума». Оно вызывает разрушение материала, что стало причиной множества исторических событий.

Среди исторических упоминаний можно найти факты, связанные с потерей оловянных пуговиц на форме солдат армии Наполеона. Страшная российская зима привела к «оловянной чуме», когда оловянные элементы одежды разрушались.

Изотопы олова

Олово обладает наибольшим количеством стабильных изотопов. Некоторые изотопы используются в спектроскопии для гаммо-резонансного анализа.

Оптические свойства

Олово демонстрирует умеренную анизотропию и не является флуоресцентным веществом, не обладая свойствами плеохроизма.

Кристаллографические свойства

форма кристаллической решетки — тетрагональная сингония;
пространственная группа — I 41/amd;
точечная симметрия — 4/mmm.

Температура плавления припоя

Следует отметить, что температура плавления может значительно варьироваться в зависимости от конкретного сплава. Например, известный сплав Вуда имеет температуру плавления около 70 градусов Цельсия. Как видно, такой тип припоя не может использоваться для соединения металлических элементов, так как соединение будет крайне хрупким и недолговечным.

Когда необходимо соединить детали из легкосплавных металлических элементов, температура плавления которых составляет 150—200 градусов, использование припоя иногда становится проблематичным из-за хрупкости соединения. В таких случаях более предпочтительным является сварка легкосплавных металлов, что обеспечивает соединение на молекулярном уровне. Тем не менее, если высокая прочность не является критически важной, можно с успехом выполнять пайку легкосплавных деталей в бытовых условиях.

Большинство производителей указывают температуру плавления на упаковке припоев, что упрощает выбор. Наибольшее распространение среди них получили сплавы типа ПОС, температура плавления которых варьируется от 190 до 299 градусов Цельсия в зависимости от индекса.

При необходимости соединения тугоплавких металлов используются специальные устройства для повышения температуры плавления и соответствующее профессиональное оборудование. Обычно такая пайка осуществляется высококвалифицированными сварщиками с использованием специализированных паяльных ламп, так как обычный паяльник зачастую не способен к нагреву до 500 градусов и выше. Это стало причиной популярности технологии пайки легкосплавных металлов, которая отличается простотой и надежностью соединений.

Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и коэффициент температурного расширения

В приведенных таблицах представлены теплофизические свойства некоторых припоев и баббитов, используемых для антифрикционных подшипниковых материалов при комнатной температуре. Рассмотрены такие характеристики, как плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность.

Это интересно: Классификация трубопроводов и схемы газоснабжения

Свойства, которые будут рассмотрены, включают припои и баббиты: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, эвтектический силумин; баббиты Б83, Б16, БКА, Б88, Б89 и Б6.

Следует учесть, что плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность как припоев, так и баббитов имеют схожие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.

Состав и теплопроводность припоев и баббитов при различных температурах

В представленной таблице показан состав и значения коэффициента теплопроводности алюминиевых антифрикционных сплавов, баббитов и припоев при температуре от 4 до 300 К (от -269 до 27 градусов Цельсия).

Обзор проведен по следующим припоев и подшипниковых материалам: АН2,5, АО6-1, БКА, Б16, Б83, Б88, ПОС61, ПОС18, ПОССу18-2, ПОССу40-2, сплав Вуда, сплав Розе, ПСр25, ПСр44, ПСр70.

Наибольшая теплопроводность среди антифрикционных сплавов представлена сплавом АО6-1, который имеет теплопроводность 180 Вт/(м·град). Среди припойных сплавов самый высокий уровень теплопроводности у серебряного припоя ПСр70 (основанного на серебре и меди), с показателем теплопроводности 170 Вт/(м·град).

Источники для дополнительного изучения:

Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
Цветные металлы. Справочник. — Нижний Новгород: Вента-2, 2001. — 279 с.

Что можно купить

В этом разделе перечислены несколько припоев с флюсом и без, отсортированных по стоимости.

Rexant 09-3493 — сплав Вуда, применяемый в радиотехнической промышленности, в частности для обработки чувствительных к нагреву деталей.

Состав включает 12,5% олова, 25% свинца, 50% висмута и 12,5% кадмия. Температура плавления данного припоя — 68 °С.

Где можно купить в магазинах-партнерах Халвы: например, в Xcom-shop, цена составляет 3274 рубля.

Данный товар будет более выгодно приобрести в рассрочку по карте Халва от Совкомбанка. С подпиской Халва.Десятка, рассрочка составит 10 месяцев без переплат и процентов. Банк сразу внесет всю сумму за вас, а вы будете возвращать ее частями. Таким образом, припой Rexant 09-3493 стоимостью 3274 рубля будет стоить всего 327 рублей в месяц.

Rexant 09-3094 — это ПОС-90, предназначенное для пищевых продуктов и медицинских аппаратов. Оно отлично подходит для пайки меди, латуни, алюминия и нержавеющей стали.

Согласно составу, в нем 90% олова и 10% свинца. Припой не содержит канифоли. Диаметр — 1 мм, температура плавления составляет 183 °С.

Где купить в магазинах-партнерах Халвы: например, в Xcom-shop, стоимость — 2970 рублей.

Rexant 09-3313 — предназначен для непищевой пайки, применим для медных, алюминиевых, латунных изделий и нержавеющей стали.

В составе содержится канифоль и флюс, содержание олова — 60%, свинца — 40%. Диаметр — 1 мм, температура плавления — 183 °С.

Где купить в магазинах-партнерах Халвы: например, в Xcom-shop, цена составляет 1423 рубля.

Rexant 09-3201 — от предыдущего варианта отличается только диаметром проволоки, который равен 0,5 мм. Также содержит канифоль и твердый флюс, содержание олова — 60%, свинца — 40%.

Где купить в магазинах-партнерах Халвы: например, в Xcom-shop, стоимость составляет 521 рубль.

Выводы

Правильный выбор сплава с учетом характеристик соединяемых материалов и их назначения обеспечивает качественную, надежную спайку, которая может прослужить долго сроком.

Некоторые из представленных сплавов содержат токсичные вещества, поэтому соблание мер предосторожности при их использовании крайне важно: тщательно ознакомиться с инструкциями, осуществлять работу в хорошо проветриваемых помещениях и использовать средства индивидуальной защиты.

Вся информация о ценах, партнерах и тарифах актуальна на момент публикации статьи. Все упомянутые магазины-партнеры Халвы предлагаются для удобства пользователей.