Пайка металлов

Пайкой металлов называют процесс соединения посредством припоя (расплавленного сплава).

Температура плавления припоя ниже температуры плавления деталей, которые подлежат соединению. Пропой соединяет детали (после затвердевания), смачивая их поверхности, за счет диффузии и межатомной связи, которая между ними возникает. 

Эксплуатационная надежность, прочность и качество паяного соединения зависят, в первую очередь, от выбора правильного припоя. Припои должны плавиться при меньшей температуре, чем спаиваемые детали; хорошо смачивать материал в расплавленном состоянии, легко растекаться по поверхности деталей; обеспечивать высокие герметичность, пластичность, прочность и сцепляемость паяного соединения.

Припой и спаиваемые поверхности в процессе спайки окисляются, поэтому с деталями припой не сцепляется. 

Применение флюсов (химических веществ) предохраняет припой и детали от окисления,  создает благоприятные условия для спаивания. Кроме флюсов и припоев нужны паяльники, электрические или внешнего нагрева. Электрические паяльники нагревают при помощи металлической спирали с высоким электросопротивлением. Паяльники внешнего нагрева, изготовленные из высококачественной меди, нагревают на огне паяльной лампы или газовой горелки. Современная промышленность предоставляет массу электропаяльников разной мощности. Как правило, это паяльники непрерывного нагрева. Многие модели электрических паяльников оснащены паяльными стержнями, которые отличаются по площади сечения и длине. Жало паяльника перед паянием нужно подготовить: тщательно очистить при помощи напильника от окисления, придать нужную клиновидную форму, подвергнуть лужению. Для операции лужения жало паяльника, предварительно разогретое, нужно опустить во флюс (раствор хлористого цинка) и после этого сразу коснуться куска припоя. В результате поверхность жала должна покрыться слоем припоя.

Также спаиваемые детали требуют обработки, заключающейся в очищении от слоя окислов и лужении. Припои разделяют на мягкие (малопрочные и легкоплавкие) и твердые (высокопрочные и тугоплавкие).

Флюсы по степени активности бывают коррозионными (очень активные, их применяют для паяния цветных и черных металлов с достаточно стойкой окисной пленкой), слабокоррозионными (обладают средней активностью, но после паяния нужно удалить их остатки, чтобы не произошла коррозия изделия; глицерин, минеральные масла, органические кислоты) и некоррозионными (растворяют пленку окислов только на меди и сплавах меди, например, канифоль).

Коррозионные флюсы могут привести к коррозии вокруг паяного соединения. После пайки нужно тщательно очистить изделие, промыть спиртом и водой. К самым распространенным коррозионным флюсом считается хлористый цинк.

Флюсы-пасты очень удобны в работе, потому что они о поверхности изделия не растекаются и в хранении крайне удобны. Основным компонентом таких паст является, в зависимости от требуемой активности, хлористый цинк или канифоль, как загуститель применяется вазелин. Флюс-пасту высокой активности можно приготовить из канифоли, олеиновой кислоты, стеариновой кислоты, пальмитиновой кислоты.

Флюс для паяния оцинкованных изделий и цинка можно приготовить из серной кислоты концентрированной, которая разбавлена двумя частями воды. Часто вместо кислоты применяют раствор калия или едкого натра.

Паяние алюминия производят с помощью высокоактивных флюсов. Связано это с тем, что на поверхности алюминия и сплавов алюминия образуется очень прочная пленка окислов, которая препятствует соединению с основным металлом припоя. Такие флюсы готовят на основе хлористого лития и фтористых солей.

Алюминий паяют припоями, содержащими кадмий, цинк, алюминий и олово. В домашней мастерской в первую очередь плавят  цинк, только потом добавляя остальные ингредиенты. Чтобы цинк в процессе припоя не выгорал, на расплав насыпают древесный порошкообразный уголь.

Паяние твердыми припоями нужно производить при нагревании в месте спаивания свыше 350°С. Такую операцию, как правило, производят при помощи горелки (бензовоздушного паяльника), ацетиленового или газового паяльника. Твердые припои существуют на серебряно-медной основе, медной основе, алюминиевой основе и цинково-оловянной основе.

Существуют специальные флюсы для работы с твердыми припоями. Их основой является бура, которую при работе с твердыми припоями можно применять в чистом виде, без каких-либо дополнительных компонентов. Бура применяется, в основном, для паяния стали. Перед применением буру нужно прогреть при температуре до 450°С, после чего растереть ее в порошок. Это делают для того, чтобы удалить кристаллизационную воду, которая в буре содержится в обилии.