Для чего нужен припой с серебром
Зачем нужны SnPb припои c 2% серебра?
Расскажите, вот есть ПОС-61 (я о составе) с миллионом мелких вариаций и всякими примочками в виде флюсов.
А зачем в подобный (по составу) припой добавляют 2% серебра? Просто интересно. На температуру оно не влияет, механических и электрических свойств вроде радикально менять не должно. В чем смысл?
PS. Интересуюсь в разрезе пайки плат. Лудить кастрюли и чугунные унитазы не надо.
Температуру плавления снижает.
Ой ли? Серебро задолбаешься паять! Это ж — тугоплавкая зараза! В принципе, как и «безсвинцовые» припои, введенные дебилоидами гейропце-пиндосами!
Скажем, посеребряные провода лудятся очень тяжело. Надо паяльник где-то на 300°C выставлять, а на привычных 250 замучишься.
Sn62/Pb36/Ag2 — температура плавления 179 °С, Sn63/Pb37 — 183 °С.
Там не та разница, чтобы воспринимать ее как серьезную фичу.
Раньше серебро в припой добавляли для пайки посеребенных деталей, особенно у которых вместо выводов использовалось серебряное покрытие на керамике (обычно в ВЧ схемах), для уменьшения растворения в припое этих серебряных покрытий при пайке.
Еще у него чуть большая прочность и незначительно больше твердость и проводимость.
Данные по припоям французской фирмы Radiel Fondam. Смотри 5-ый столбец таблицы.
http://www.tech-e.ru/img/articles/2005_3_52-1.jpg
Sn62. Common in electronics. The strongest tin-lead solder. Appearance identical to Sn60Pb40 or Sn63Pb37. Crystals of Ag3Sn may be seen growing from the solder. Extended heat treatment leads to formation of crystals of binary alloys. Silver content decreases solubility of silver, making the alloy suitable for soldering silver-metallized surfaces, e.g. SMD capacitors and other silver-metallized ceramics.[7][30][34] Not recommended for gold.[22] General-purpose.
Случайно не в курсе, в SMD реально серебро используют? Первый раз слышу про конденсаторы.
Плюмбыча давно забанили в припоях.
Вообще без понятия. Возможно, какие-то конкретные модели и покрывают. Бывают же микросхемы в усиленных корпусах. Почему бы и конденсаторам не быть в вариации с покрытиями контактов?
Во, это очень правдоподобно. Осталось понять, действительно ли в SMD серебрят контакты, или это экзотика типа хитровыпусклых ВЧ компонент.
Текучесть возрастает в разы, а следовательно смачиваемость поверхности к которой паяем, например припаиваем пластину к толстой стальной дырке. Спаеные детали можно ковать, так как прочность соеденений на порядок выше чем у обычных оловянно свинцовых. Обычно такими припоями паяют либо крупные детали для крепкого соеденения или делали (трубки там всякие) у вауумных механизмов или наоборот работающих под давлением. В обиходе же, для обычных плат, лучше смачиваемость поверхности и крепче выходит соединения соотвецтвенно. Ну и небольшой, но всё же плюс, пайка может идти на чуть более низкой температуре (по аналогии с тем же составом но без серебра). Но главное это текучесть, спаивать детали с шершавой металической поверхностью например, если паять обычным внутри будут раковины и пузырьки с серебром мокропоры заливаются припоем и шов не деградирует.
А за подробности спасибо, не знал про ковку.
Ну не всегда, если плата стоит на вибрирующих компонентах типа там моторчики, ультразвуковые ванны и прочее всё в таком духе, где есть жёсткая такая тряска и вибрации то это имеет смысл, так как обычно часто бывает непропай приводит к отслоению контакта из за вибрации, а тут повышенная прочность соединения уже решает. Так что смысл есть. Тупо соединение более надёжнее, если в цене нет различий или она микроскопическая (с серебром или без) то ничего плохого нет взять с ним. Еще для крепости кремний добавляют и палладий. А для равномерного распределения составов ещё платину добавляют, но это уже космическая отрасль и ювелирка.
Популярные марки серебряных припоев
Результатом процесса паяния должно стать образование шва, прочного соединяющего детали и имеющего хорошие физические свойства, в частности, электропроводность.
Достичь такого эффекта позволяют припои на основе серебра. Существует много доступных составов, постоянно применяемых на практике.
Достоинства
Благородный металл в чистом виде имеет высокую пластичность и температуру плавления. Серебро без добавок применять в качестве припоя невозможно и нецелесообразно. Вкладывать энергию для достижения при 962 ℃ расплавленного состояния и получать в результате мягкий шов не имеет смысла.
Выгодно и удобно использовать сплав серебра с другими металлами. Чаще всего добавляют медь. Во многих составах присутствует цинк. В мизерных количествах, не превышающих доли процентов, в металлические композиты вводят железо, свинец, висмут.
Температура плавления серебряных припоев уменьшается пропорционально сокращению массовой доли благородного компонента. Следовательно, уменьшаются затраты энергии и времени на пайку.
Сплавы из группы серебряных припоев хорошо обволакивают рабочие детали, способствуя образованию прочных швов. Места соединений не окисляются; выдерживают механические и вибрационные нагрузки.
Серебросодержащий сплав может применяться для пайки металлических изделий самых разнообразных составов. Для каждой практической ситуации в имеющемся ассортименте можно найти подходящие марки серебряных припоев.
Они имеют разное соотношение компонентов; отличающиеся показатели плотности и удельного электрического сопротивления; могут содержать легирующие добавки, улучшающие технические характеристики.
Процентное содержание серебра
Состав всех применяемых для пайки серебряных сплавов регламентирует ГОСТ.
В маркировках рядом с понятным сокращением ПСр всегда присутствуют числа. Они указывают на процентное содержание серебра.
В целом наблюдается следующая тенденция: сплавы с большой концентрацией благородного металла (50%, 72%) имеют маленькие значения удельного сопротивления. Их используют для формирования соединений с большой электропроводностью.
Серебряные припои с относительно невысокой концентрацией серебра (40-62%) применяют для пайки деталей, которые не будут сильно нагреваться.
Характеристики серебряных припоев в таблицах:
Недорогие металлические сплавы с содержанием серебра от 10% до 45% широко используются в машиностроении. Металлические композиты с низкой концентрацией серебра позволяют получить твердый шов.
Практически все серебряные припои имеют в сплаве железо, свинец, висмут. Суммарное количество добавок составляет чуть более 0,1%.
Многие радиолюбители используют в работе оловянно-серебряные припойные составы, содержащие всего 2% дорогого металла, 62 % олова и 36% свинца. Сплав легко переходит из жидкого состояния в твердое, хорошо проводит электрический ток.
Помимо отечественных материалов поставщиками предлагается большое количество импортных серебряных припоев. Цена на них, естественно, выше, а качество вполне сравнимо с российской продукцией.
Применения недорогих марок
Самое низкое содержание серебра и высокую температуру плавления, равную 830 ℃, имеет припой ПСр-10. Помимо 10% серебра в сплаве содержится 53% меди и около 37% свинца.
Указанное содержание благородного металла является минимально возможным в средствах для твердого спаивания. Образующийся шов выдерживает нагревание до 800 ℃.
Данный серебряный материал предназначен для пайки стальных сплавов, композиций из цветных металлов. Им можно паять латунь с большой концентрацией меди (более 58%).
Важно помнить, что температура эксплуатации спаянных деталей, не должна быть больше температуры плавления данного серебряного припоя.
Сплав, содержащий 12 % серебра, рекомендуют применять для меди; латуни с содержанием меди, достигающем 58 %.
Пайка недорогим серебряным припоем ПСр-25 позволяет получить особо чистый шов. Содержание серебра, равное 25%, обуславливает не очень высокие прочностные характеристики соединения. В припое также присутствует 40% меди, около 35% цинка.
Для тонкой работы имеющихся показателей стойкости к ударам бывает достаточно. Если предстоит прочно припаять крупные детали, следует выбрать другой состав.
Средний процент серебра
Серебряный припой марки ПСр 40 образует швы с хорошей прочностью и пластичностью. Его рекомендуют применять для работы с подвижными деталями. После застывания соединение может деформироваться без нарушения целостности и прочности.
Невысокая температура плавления позволяет проводить работу дома. Для спайки указанным серебряным припоем пригодны медно-никелевые, нержавеющие, жаропрочные сплавы, бронза, латунь, ковар.
Состав ПСр-45 позволяет прочно припаивать толстые стыки (до 3 мм включительно). Швы выдерживают удары, вибрацию, влияние окислительной среды, не образуют трещин.
Результат во многом обусловлен тем, что расплавленный серебряный припой хорошо обволакивает рабочую зону. Сплав используют для пайки деталей из меди, никеля, стали, бронзы.
Высокий процент серебра
Припой ПСр-65, содержащий помимо обозначенного в маркировке количества серебра, 20% меди и около 15% цинка, имеет узконаправленное применение. Им спаивают полотна ленточных пил.
Серебряный сплав ПСр-70 имеет большую цену. Концентрация благородного металла в нем составляет 70%. Помимо этого в состав входит около 26% меди, приблизительно 3% цинка 0,1% железа, по 0,005 % свинца и висмута.
Этот серебряный припой имеет хорошую электропроводность, применяется при спаивании электрических узлов. Место соединения проводов, полученное данным методом, существенно не уменьшает способность всей системы проводить ток.
Близки по элементному составу сплавы ПСр-71 и ПСр 72. Они содержат 71% и 72%, соответственно, серебра. Чуть более 0,1% составляют железо, свинец и висмут. В припое ПСр-71 имеется 1% фосфора.
Состав с концентрацией серебра 70-80% применяются для ремонта ювелирных украшений. Другие направления использования ограничивает высокая стоимость припойных материалов с большим количеством благородного металла.
Какие флюсы подходят
Для образования качественного шва при пайке детали предварительно обрабатывают флюсами. Они убирают слой грязи, оксидов с рабочей поверхности; препятствует процессам окисления расплава; уменьшают поверхностную напряженность жидкого металла.
Благодаря флюсам припойная масса полностью обволакивает необходимые для пайки части деталей, способствует их прочному соединению.
В качестве флюсовой добавки часто применяют насыщенный раствор буры. Готовят его просто:
Полученный таким методом флюс можно использовать в диапазоне температур от 500 до 900 ℃.
Альтернативный вариант – готовое средство, содержащее около 35% ангидрида борной кислоты, 42% фторида калия, около 23% тетрабората калия.
При желании подобный флюс можно сделать самостоятельно. Сначала следует прокалить фторид калия на обычном противне. Для этого достаточно прогревания при температуре 250 ℃ на протяжении 4 часов.
Все компоненты нужно аккуратно взвесить, перемешать, расплавить, охладить.
Застывший сплав, расколов на куски, следует тщательно измельчить. Можно взять для этого мельницу. В конечном итоге должен образоваться мелкий порошок, типа пудры.
Для получения однородного флюса порошок нужно просеять и быстро закрыть герметично. Он может поглотить влагу из воздуха, потерять свойства.
При необходимости особо тщательного заполнения всех микрополостей в рабочей зоне применяют флюсы с тетрафторборатом калия, для приготовления которого нужна плавиковая кислота. Получение такого флюса требует специальных условий и навыков. Лучше приобрести готовую смесь.
Серебряный припой
Серебряный припой обладает уникальными качествами. С его помощью можно спаивать самые разнообразные металлы и сплавы. В зависимости от содержания серебра и других ингредиентов свойства припоя можно подобрать под требуемую задачу. Основным достоинством серебряных припоев является высокая прочность, долговечность и электропроводность получаемых соединений.
Разновидности
Серебряные припои делятся на несколько разновидностей в зависимости от содержания в них серебра.
Припои с низким содержанием — до 40% — используют для пайки заготовок из стальных и цветных сплавов. Такие составы обладают недостаточной прочностью для соединения деталей толще 3 мм.
Составы со средним содержанием — от 40 до 60% применяют для пайки медных, никелевых и стальных деталей, испытывающих значительные статические нагрузки, удары и вибрацию.
Серебряный припой с высоким процентом — от 65% используют при пайке особо ответственных швов, таких, как ленточные пилы и соединения проводов. Состав с высоким содержанием серебра позволяет обеспечить отличную электропроводность.
Физико-химические свойства и состав серебряного припоя
Свойства того или иного серебряного припоя определяются его составом. Серебряный припой, которым осуществляют многоэтапную пайку, должен иметь достаточно высокую температуру плавления. Это необходимо для того, чтобы во время наплавки следующего слоя предыдущий не расплавился и не вытек в паяльный зазор. Средняя температура плавления составляет 600 °С.
Чтобы создать такой припой, потребуется на 30 частей серебра взять 33 части кадмия, 16 частей цинка и 20 частей меди. Как и любой состав с низким содержанием основного элемента, он не отличается стойкостью к высоким нагрузкам, ударам и вибрации.
Повышение содержания серебра до 50% позволит повысить текучесть расплава и способность паяного шва выдерживать статические и динамические нагрузки. Его также можно будет применять для пайки в несколько слоев, однако потребуется особая аккуратность и осторожность.
Технические характеристики
В состав наиболее распространенных серебряных припоев входят такие элементы, как Ag, Cu, Zn, Sn, Mn, P, Cd.
Серебряные припои с содержанием выше 72% используются в ювелирном деле.
Особенности выбора
Выбор припоя, лучшим образом подходящего к конкретному сочетанию материалов, толщины и конфигурации заготовок, требований к механическим и тепловым нагрузкам на шов — непростое дело. Для создания прочных долговечных швов, устойчивых к статическим и динамическим нагрузкам, опытные мастера рекомендуют выбирать серебряный припой со средним или высоким содержанием благородного металла. В их состав могут входить Ni, Cu и Pb. Для пайки трубопроводов и емкостей, используемых в холодильниках и кондиционерах, подойдут только смеси с высоким содержанием Ag.
Пайка ювелирных изделий
При пайке ювелирных изделий высокая стоимость основного материала оправдывает применение припоев с содержание серебра от 85 до 100%, или чистого серебра. Такой припой для серебра выпускается в виде проволоки диаметром 1 мм.
При создании швов, предназначенных для эксплуатации при повышенных температурах, не подходят составы, содержащие свинец или олово. Из-за своей низкой температуры плавления они будут ослаблять все соединение. В этом случае выбирают серебряно-медные паяльные материалы.
Достоинства
Температура плавления чисто серебряного припоя составляет 962 °С, шов получается пластичным и мягким. Для экономии драгоценного металла и получения более прочных соединений в припой добавляют другие металлические элементы.
От состава и процентного содержания присадок зависят достоинства конкретного припоя.
Общими достоинствами серебряных припоев являются:
Рабочая температура состава тем ниже, чем меньше содержание Ag. Пропорционально уменьшаются трудоемкость и энергоемкость пайки.
Процентное содержание серебра
Содержание серебра в серебряном припое влияет также на другие физические характеристики, такие, как теплопроводность и электропроводность.
Низкое содержание
Составы с низким содержанием серебра широко используются в промышленности для пайки металлических заготовок.
Применяются они и в электротехнике — состав, содержащий всего 2% Ag, 62% Sn и 36% Pb весьма популярен при электро- и радиомонтаже.
Он отличается высокой проводимостью и повышенной жидкотекучестью, что облегчает процесс пайки.
Средний процент серебра
Составы с содержанием от 40 до 60% рекомендованы для швов, работающих при невысоких температурах.
Швы, паяные с применением ПСр40, отличаются не только высокой прочностью, и пластичностью, но и способностью выдерживать высокие динамические и периодические нагрузки.
ПСр45 применяется при работе со стыками толщиной до 3 мм. Также стоек к вибрации и агрессивным средам.
Высокий процент серебра
Припой ПСр65, в который добавлено 2% меди и 14% Zn, специально разработан для пайки лезвий ленточных пил. Он имеет повышенную прочность на разрыв и на изгиб.
Состав ПСр70 обеспечивает отличную проводимость, используется для пайки ответственных соединений электрокомпонентов и проводов. Минимальное сопротивление соединения важно как в микроэлектронике, так и в мощных электроустановках промышленного назначения и на генерирующих станциях. Высокая цена сдерживает его широкое применение.
Экономические соображения препятствуют также более широкому использованию составов с высоким содержанием серебра за пределами научных исследований, военного и ювелирного дела.
Какие флюсы подходят
Чтобы получить высококачественный и долговечный шов, требуется перед пайкой обработать поверхности заготовок флюсами. Эти вспомогательные материалы очищают поверхность от химических загрязнений и оксидной пленки, предотвращая ее повторное возникновение.
Флюсы также способствуют увеличению текучести расплава и смачиваемости поверхности заготовки серебряным припоем.
Один из наиболее популярных среди пайщиков флюсовых материалов — это бура.
Паяльную пасту можно приготовить следующим образом:
Паста подходит для серебряных припоев с температурой плавления от 490 до 910 °С.
Применяется также состав, содержащий:
Фторид калия прокаливают в течение 3-4 часов, далее все составляющие тщательно перемешивают, нагревают до расплавления. После охлаждения материал дробят и растирают до состояния мелкодисперсного порошка. Держать его следует в герметичной таре, поскольку он активно поглощает водяные пары, содержащиеся в воздухе, теряя при этом свои рабочие качества.
Для пайки пористых материалов применяют флюс на основе тетрафторбората калия. Для того чтобы получить такой состав, потребуется использовать чрезвычайно сильную и опасную плавиковую кислоту.
Если нет достаточных навыков обращения с сильнодействующими химикатами, состав надежнее купить в магазине.
Технология создания серебряного припоя в домашних условиях
При создании припоя своими руками потребуется сначала расплавить серебро и другие компоненты, а потом отлить получившийся расплав в специальную емкость — ингус.
Процесс начинают с подготовительной фазы. На дно плавильной ложки кладут картонный квадратик, на нем размещают лист таким образом, чтобы его края обернулись вокруг краев ложки. Это делается для ускорения процесса расплавления.
Нарезание серебряного припоя
С применением ювелирных или лабораторных весов навешивается шихта, ее делят на порции по 18-20 г. На одну порцию берут 6 г серебра 875 пробы и 40% чистого металла. Из смеси посредством сильного магнита удаляют железную пыль.
Далее следует добавить мелко нарезанную медь. Ее берут из расчета 1 часть меди на 3 части серебряной смеси. Флюсом будет служить порошок буры, его добавляют 10% от общего объема.
Следующий этап — плавление. Следует зажечь горелку и отрегулировать режим горения. Плавильную ложку помещают в верхнюю, самую горячую часть пламени горелки. Шихта начинает плавиться и скапливаться на дне плавильной ложки.
Ингус следует заранее покрыть тонким слоем воска, прогреть и держать наготове рядом с горелкой.
Как только вся шихта расплавилась, можно приступать к завершающему этапу — отливке.
Ложку снимают с огня и без малейшего промедления, не давая расплавленному металлу остыть, единым плавным движением выливают ложку в ингус. Ингус охлаждают струей воды. После того, как отливка окончательно остыла, и процессы кристаллизации завершились, ее извлекают из ингуса, перевернув его и постучав при необходимости.
При самостоятельном изготовлении припоя следует соблюдать следующие меры предосторожности:
Приготовление серебряного припоя своими руками работа не слишком сложная, но требующая сосредоточенности и определенного навыка.
Материалы и инструменты для создания припоя
Для самостоятельного изготовления серебряного припоя следует подготовить следующие материалы и оборудование:
Стол, на котором будут проводиться работы, должен иметь огнеупорное покрытие.