Як вибрати припій: свинцевий, безсвинцевий та срібний
Припій – обов’язковий компонент якісного монтажу металевих деталей методом паяння, сплав металів із відносно низькою температурою плавлення. Має широке застосування всюди, де потрібне міцне, але акуратне з’єднання без високотемпературного зварювання – в ювелірній справі, авіації, автомобільній, побутовій техніці, у виготовленні музичних інструментів та в інших сферах. І, звичайно ж, – в електроніці, радіотехніці та електротехніці.
Основні функції, які виконує припій:
механічне з’єднання – скріплення деталей між собою, забезпечення міцності стику;
електричне з’єднання – створення провідного шляху між контактами та компонентами;
герметизація – запобігання проникненню вологи та повітря в з’єднання;
збереження контакту – захист місця з’єднання, покритого припоєм, від окиснення та корозії;
забезпечення довговічності – збереження міцності та надійності з’єднання при вібраціях і перепадах температур.
Види припою
Припої розрізняють за кількома критеріями – за складом, температурою плавлення та призначенням. Найчастіше використовується класифікація за складом.
Існує кілька основних груп:
Свинцеві – являють собою сплав олова та свинцю (Sn-Pb, ПОС – припій олов’яно-свинцевий).
Їхні переваги – низька температура плавлення (183–190℃), хороша текучість, висока адгезія, простота паяння, надійність – роблять ці склади такими, що найчастіше використовуються в традиційній електроніці.
До недоліків цієї групи належить токсичність через високий вміст свинцю. Використання свинцевих припоїв у побутовій електроніці не рекомендовано директивою RoHS – директивою Євросоюзу, що обмежує вміст небезпечних речовин в електричному та електронному обладнанні. Тому свинцеві припої частіше застосовують у ремонті старої радіотехніки.
Безсвинцеві – в основі олово (Sn) з домішками міді (Cu), срібла (Ag), вісмуту (Bi) та інших елементів.
Ці припої відповідають екологічним стандартам Євросоюзу та застосовуються у виробництві сучасної побутової техніки й промислової електроніки. Забезпечують високу корозійну стійкість місць з’єднання.
У порівнянні зі свинцевими мають вищу температуру плавлення (217–227°C), що зумовлює меншу текучість. Тому ручне паяння складніше, а особливістю з’єднань, попри більшу твердість, є їхня крихкість при вібрації.
Срібні – поєднання срібла з оловом (Ag-Sn), срібла з міддю та цинком (Ag-Cu-Zn), а також високотемпературні сплави.
Температура плавлення цих припоїв – від 221°C до 800°C і вище. Завдяки своїм технічним характеристикам – надзвичайна міцність, корозійна стійкість, висока електропровідність – вони широко використовуються у промисловості, зокрема для паяння деталей, що зазнають значних механічних навантажень. Використовуються в авіа- та космічній техніці, медичних приладах та інструментах, ювелірній справі, холодильній техніці, високотехнологічній сантехніці.
До недоліків таких сплавів належить висока вартість.
Як правильно вибрати припій?
Розглянемо застосування припою в електроніці та алгоритм вибору складу, який відповідатиме вашим завданням. Найімовірніше, знадобиться легкоплавкий склад із температурою плавлення до 300°C.
Найпопулярніший припій серед електронників – професіоналів і любителів – олов’яно-свинцевий, ПОС. Ці склади відрізняються співвідношенням свинцю та олова, мають невеликий розбіг у температурах плавлення. Їхнє маркування містить цифрове позначення, що відповідає відсотковому вмісту олова в сплаві: ПОС-40, ПОС-60, ПОС-90 тощо.
Припої з більшим вмістом олова мають яскравий металевий блиск, забезпечують жорсткість і міцність з’єднання. Чим більше олова, тим вища температура плавлення. Використовуються, якщо потрібна підвищена міцність шва та корозійна стійкість – для монтажу радіоелементів, лудіння та паяння друкованих плат.
Свинец надає сплаву матовість і сірий відтінок, а температура плавлення у таких сплавів нижча. Чим вищий вміст свинцю в припої, тим пластичніший шов. Такий склад кращий для паяння з’єднань, що піддаються вібрації.
Особливість припою ПОС-63 (евтектичний склад) – це одноточкова температура плавлення і миттєве застигання без пастоподібної фази, що забезпечує рівний і надійний шов.
У випадку необхідності відповідності директиві RoHS слід обирати безсвинцеві припої (SAC).
Для паяння високоякісних електронних пристроїв та аудіотехніки можуть застосовуватися срібні припої, що забезпечують високу електропровідність і міцне надійне з’єднання.
Правильно підібраний припій гарантує надійне й довговічне з’єднання.
Розуміння властивостей різних сплавів допомагає не лише покращити якість паяння, а й зробити роботу швидшою та точнішою.