Как выбрать припой: свинцовый, бессвинцовый и серебряный
Припой – обязательный компонент качественного монтажа металлических деталей методом пайки, представляет собой сплав металлов с относительно низкой температурой плавления. Находит широкое применение везде, где требуется прочное, но аккуратное соединение без высокотемпературной сварки – в ювелирном деле, в авиации, в автомобильной, бытовой технике, в изготовлении музыкальных инструментов, в других сферах. И, конечно же, – в электронике, радиотехнике и электротехнике.
Основные функции, которые выполняет припой:
механическое соединение – скрепление деталей между собой, обеспечение прочности стыка;
электрическое соединение – создание проводящего пути между контактами и компонентами;
герметизация – предотвращение проникновения влаги и воздуха в соединение;
сохранность контакта – защита места соединения, покрытого припоем, от окисления и коррозии;
обеспечение долговечности – сохранение прочности и надежности соединения при вибрациях и перепадах температур.
Виды припоя
Припои различают по нескольким критериям – по составу, температуре плавления и назначению, чаще всего применяют классификацию по составу.
Существует несколько основных групп:
Свинцовые – представляют собой сплав олова и свинца (Sn-Pb, ПОС - припой оловянно-свинцовый).
Их преимущества – низкая температура плавления (183-190℃), хорошая растекаемость, высокая адгезивность, простота пайки, надежность – делают эти составы наиболее часто используемыми припоями в традиционной электронике.
К недостаткам этой группы можно отнести токсичность из-за высокого содержания свинца. Использование свинцовых припоев в бытовой электронике не рекомендовано директивой RoHS – директивой Евросоюза, которая ограничивает содержание опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании. Поэтому свинцовые припои чаще находят применение в ремонте старой радиотехники.
Бессвинцовые – основу составляет олово (Sn) с добавками меди (Cu), серебра (Ag), висмута (Bi), других элементов.
Эти припои соответствуют экологическим стандартам Евросоюза, находят свое применение в производстве современной бытовой техники и промышленной электроники. Обеспечивают высокую коррозийную устойчивость мест соединения.
По сравнению со свинцовыми припоями имеют более высокую температуру плавления (217-227°C), что объясняет их меньшую текучесть. Поэтому ручная пайка происходит сложнее, а особенностью соединений, несмотря на большую твердость, есть их хрупкость при вибрации.
Серебряные – сочетание серебра с оловом (Ag-Sn), серебра с медью и цинком (Ag-Cu-Zn), также высокотемпературные сплавы.
Температура плавления этих припоев от 221°C до 800°C и выше. Благодаря своим техническим характеристикам – крайняя прочность, коррозионная стойкость, высокая электропроводность – находят широкое промышленное применение, в том числе для пайки деталей, подвергающихся высоким механическим нагрузкам. Используются в авиа- и космотехнике, медицинских приборах и инструментах, ювелирном деле, холодильной технике, высокотехнологичной сантехнике.
К недостаткам таких сплавов относят высокую стоимость.
Как правильно выбрать припой?
Рассмотрим применение припоя в электронике и алгоритм выбора состава, который будет соответствовать вашим целям. Скорее всего, потребуется легкоплавкий состав, температура плавления которого будет лежать в пределах до 300°C.
Самый популярный припой среди электронщиков, профессионалов и любителей, – оловянно-свинцовый, ПОС. Эти составы различаются между собой соотношением свинца и олова, имеют небольшой разбег в температурах плавления. Их маркировка содержит цифровое обозначение, которое соответствует процентному содержанию олова в сплаве: ПОС-40, ПОС-60, ПОС-90, другое.
Припои с большим количеством олова имеют яркий металлический блеск, обеспечивают жесткость и прочность соединения. Чем больше олова в составе, тем выше его температура плавления. Используются, если нужна повышенная прочность шва и коррозионная стойкость – для монтажа радиоэлементов, лужения и пайки печатных плат радиоаппаратуры.
Свинец придает сплаву матовость и своеобразный серый оттенок, такие составы имеют более низкую температуру плавления. Чем выше содержание свинца в припое, тем пластичней будет шов. Такой состав будет предпочтительней в случае пайки соединений, которые будут подвергаться вибрации.
Особенность припоя ПОС-63 (эвтектический состав) – это одноточечная температура плавления и мгновенное застывание без пастозной фазы, обеспечивает ровный надежный шов.
В случае необходимости обязательного соответствия директиве RoHS следует выбирать бессвинцовые припои (SAC).
Для пайки высококачественных электронных устройств и аудиотехники могут быть использованы серебряные припои, обеспечивающие высокую электропроводность и прочный, надежный шов.
Правильно подобранный припой обеспечивает надежное и долговечное соединение.
Понимание свойств различных сплавов помогает не только улучшить качество пайки, но и сделать работу быстрее и более точно.