Класификация на спойки за запояване, технически характеристики и препоръки за избор
Когато избирате спойка, трябва да се ръководите от следните принципи:
1) температурата на топене на споените части трябва да бъде по -висока от температурата на топене на спойката,
2) трябва да се осигури добра омокряемост на основния материал,
3) стойностите на коефициентите на термично разширение на основния материал и спойката също трябва да са близки,
4) най -ниската токсичност на спойка,
5) спойката не трябва да нарушава механичните свойства на основния материал и да образува галванична двойка с нея, което води до интензивна корозия по време на работа,
6) свойствата на спойката трябва да отговарят на техническите и експлоатационни изисквания за конструкцията като цяло (якост, електропроводимост, устойчивост на корозия, студоустойчивост и др.),
7) припоите с ограничен интервал на кристализация изискват качеството на подготовката на повърхността за запояване и осигуряват точна капилярна междина, с големи празнини е по -добре да се използват композитни спойки,
8) самополиващи се спойки, без цинк и други метали с високо налягане на парите, са най-подходящи за вакуумно спояване и спояване в защитна газова среда,
9) за запояване на неметални части се използват спойки с добавки на елементи с най -висок химически афинитет (за керамика и стъкло — с цирконий, хафний, индий, титан).
Припоите се класифицират по няколко критерия:
1. Чрез точка на топене:
а) нискотемпературни (Tm до 450 градуса, на базата на галий, индий, калай, бисмут, цинк, олово и кадмий): особено топене на светлина (Tm до 145 градуса), ниско топене (Tm = 145 .. 450 градуса);
б) високотемпературен (Tm повече от 450 градуса, на базата на мед, алуминий, никел, сребро, желязо, кобалт, титан): средно топящ се (Tm = 450 … 1100 градуса), високотопящ се (Tm = 1100 … 1850 градуса.), Огнеупорен (Tm повече от 1850 градуса.).
2. По вид топене: напълно и непълно топящ се (композитен, от твърд пълнител и ниско топяща се част).
3. По метода за получаване на спойка -готови и оформени в процеса на запояване (контактно-реактивно запояване). При контактно реактивно спояване спойката се получава чрез топене на основния метал, дистанционери (фолио), покрития или изместване на метала от флюса.
4. По основния химичен елемент в състава на спойката (съдържание над 50%): индий, галий, калай, магнезий, цинк, алуминий, мед, сребро, злато, никел, кобалт, желязо, манган, паладий, титан, ниобий, цирконий, ванадий, смесени спойки от два елемента.
5. По метода на образуване на поток: флюсиране и самопоточване, съдържащо литий, бор, калий, силиций, натрий. Потокът се използва за отстраняване на оксиди и защита на ръбовете от окисляване.
6. По технологията на производство на спойка: пресовани, изтеглени, щамповани, валцувани, отливани, спечени, аморфни, настъргани.
7. По вид спойка: лента, тел, тръбна, лента, лист, композитна, прахообразна, пастообразна, таблетирана, под формата на вградени части.
Сред нискотемпературните спойки най-разпространени са оловни спойки за калай (Tm = 183 градуса със съдържание на калай 60%).Съдържанието на калай може да се колебае в рамките на 30 … 60%, Tm = 145 … 400 градуса. При по -високо съдържание на този елемент температурата на топене намалява и течливостта на сплавите се увеличава.
Тъй като сплавът на калай и олово е склонен към разпадане и не взаимодейства добре с металите по време на запояване, в състава на тези спойки се внасят легиращи добавки от цинк, алуминий, сребро, кадмий, антимон, мед.
Кадмиевите съединения подобряват свойствата на спойките, но те имат повишена токсичност. Припои с високо съдържание на цинк използва се за запояване на цветни метали — мед, алуминий, месинг и цинкови сплави. Калайните спойки са топлоустойчиви до температура от около 100 градуса, оловни — до 200 градуса. Оловото също корозира бързо в тропически климат.
Най-нискотемпературните спойки са формулировки, съдържащи галий (Tm = 29 °). Калай-галиевата спойка има Tm = 20 градуса.
Бисмутови спойки имат Tm = 46 … 167 градуса. Такива спойки увеличават обема си по време на втвърдяване.
Точката на топене на индия е 155 градуса. Индиеви спойки Те се използват при спояване на материали с различни температурни коефициенти на разширение (например, устойчива на корозия стомана с кварцово стъкло), тъй като има свойството на висока пластичност. Индийът има устойчивост на окисляване, устойчивост на алкална корозия, добра електрическа и топлопроводимост и омокряемост.
Сред високотемпературните спойки най-разтопяемите са съединения на медна основа… Медните спойки се използват при спояване на стомана и чугун, никел и неговите сплави, както и при вакуумно спояване. Медно-фосфорни спойки (съдържание на фосфор до 7%) се използва за спояване на мед като алтернатива на сребърните спойки.
Те имат по -висока пластичност медни спойки със сребърни и манганови добавки… За да се подобрят механичните свойства, се въвеждат и добавки от никел, цинк, кобалт, желязо, алкални метали, бор и силиций.
Медно-цинкови спойки по -огнеупорен (Tm повече от 900 градуса. С количество цинк до 39%), използван за спояване на въглеродни стомани и различни материали. Загубата на цинк под формата на изпарение променя свойствата на спойката и е вредна за здравето, както и парите на кадмий. За да се намали този ефект, в спойката се въвежда силиций.
Медно-никелови спойки подходящ за спояване на части, изработени от устойчиви на корозия стомани. Никеловият компонент увеличава Tm. За да се намали, в спойката се вкарват силиций, бор и манган.
Сребърни спойки са направени под формата на «медно-сребърна» система (Tm = 600 … 860 градуса). Сребърните спойки съдържат добавки, които намаляват Tm (калай, кадмий, цинк) и увеличават здравината на фугата (манган и никел). Сребърните спойки са универсални и се използват за спояване на метали и неметали.
При запояване на топлоустойчиви стомани използвайте спойки за никел от системата «никел-манган»… В допълнение към мангана, такива спойки съдържат и други добавки, които повишават топлоустойчивостта: цирконий, ниобий, хафний, волфрам, кобалт, ванадий, силиций и бор.
Извършва се алуминиево спояване алуминиеви спойки с добавяне на мед, цинк, сребро и силицийнамаляване на Tm. Последният елемент образува най-устойчивата на корозия система с алуминий.
Запояване на огнеупорни метали (молибден, ниобий, тантал, ванадий) се извършва с чисти или композитни високотемпературни спойки на базата на цирконий, титан и ванадий. Запояване с волфрам произведени от сложни спойки на системите „титан-ванадий-ниобий“, „титан-цирконий-ниобий“ и др.
Свойствата на спойките и техният химичен състав са показани в таблици 1-6.
Таблица 1. Припои с изключително леко топене
Таблица 2. Свойства на някои нискотемпературни сплави
Таблица 3. Свойства на спойки на калай с добавяне на сребро / мед
Таблица 4 (част 1) Свойства на спойки за калай и олово
Таблица 5. Свойства на спойки на базата на индий, олово или калай със сребърни добавки
Безоловни технологии за запояване: SAC спойки и електропроводими лепила