Паяння

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Паяння SMD—резистора 0805 типорозміру за допомогою паяльного пінцета.
З'єднання припоєм провідника із контактом на друкованій платі.
Типовий варіант «третьої руки», що використовується для паяння

Пая́ння (лютува́ння)[1] — процес формування з'єднання з міжатомними зв'язками шляхом нагрівання матеріалів, що лютуються, нижче за температуру їх плавлення, подальшого змочування їх розплавленим припоєм, затікання припою в зазор між деталями з наступною його кристалізацією.

Переваги лютування

  • Дозволяє з'єднувати метали в будь-якому сполученні;
  • З'єднання можливо за будь-якої початкової температури металу, що його лютують;
  • Можливе з'єднання металів із неметалами;
  • Паяні з'єднання легко роз'ємні;
  • Точніше витримується форма й розміри виробу, бо основний метал не топиться;
  • Дозволяє одержувати з'єднання без значних внутрішніх напружень і без короблення виробу;
  • Підвищена продуктивність процесу дозволяє лютувати за один прийом велику кількість виробів;
  • Культура виробництва; можлива повна механізація та автоматизація.

Терміни й означення

Припій – метал або стоп, що вводиться в зазор між деталями, або утворюється між ними в процесі паяння, і має нижчу температуру початку автономного плавлення ніж паяні матеріали.

Паяне з'єднання – елемент паяної конструкції, що складається з:

  • паяного шва й дифузійних зон при загальному нагріванні;
  • паяного шва зі ЗТВ при локальному нагріванні.
  • Галтель паяного шва – ділянка паяного шва, що утворилася в результаті дії капілярних сил біля краю зазору на зовнішніх поверхнях деталей, що з'єднуються.
  • Дифузійна зона – ділянка паяного з'єднання, що характеризується зміненим хімічним складом основного матеріалу, що утворився в результаті дифузії компонентів припою.

Обладнання та матеріали

Паяльники та паяльні станції

Припої

Флюси

Метали, окрім благородних, зазвичай вкриті плівками окиснів, які не змочуються припоєм. Флюси застосовуються для видалення поверхневого окиснення з поверхні деталей, що підлягають зпаюванню, та її захисту від окиснення при нагріванні. Найбільш популярним флюсом є каніфоль, яка застосовується при зпаюванню мідних деталей. При зпаюванню виробів зі сплавів заліза, нікеля, алюмінію, цинку та інших металів використовують активні флюси, здатні ефективно розчиняти поверхневі плівки: спиртовий розчин каніфолі, ортофосфорну кислоту, розчин хлориду цинку (паяльна кислота) тощо.

Види паяння

Види капілярного паяння

  1. Паяння готовим припоєм, при якій використовується готовий припій і формування шва відбувається при його охолодженні.
  2. Контактно-реактивне капілярне паяння, при якому припій утвориться в результаті контактно-реактивного плавлення матеріалів, що з'єднуються і прокладок.
  3. Реактивно-флюсове капілярне паяння, при якому припій утворюється в результаті виділення металу із флюсу.
  4. Дифузійне капілярне паяння, при якому затвердіння паяного шва відбувається вище температури солідуса припою без охолодження.
  5. Металокерамічне капілярне паяння, при якому наповнювач металу керамічного припою утворить розгалужений капіляр, що втримує при паянні рідку частину припою поза капілярним зазором.

Види некапілярного паяння

  1. Паяння-зварювання здійснюється без розплавлювання деталей.
  2. Сварко-паяння застосовується при паянні металів з різною температурою плавлення, при цьому метал з найменшою температурою плавлення виконує функцію припою.

Способи паяння

За фізичними, хімічними, електрохімічними ознаками, що визначають процес видалення оксидів з поверхні металу, що паяється
  1. флюсове;
  2. ультразвукове;
  3. в активному газовому середовищі;
  4. у нейтральному газовому середовищі;
  5. у вакуумі.
За видом нагрівання
  1. 450 °С для низькотемпературного паяння;
  2. при підвищенні температури будь-які джерела нагрівання.
За відсутністю або наявністю тиску на деталях, що паяються
  1. без тиску;
  2. під тиском.
За часом нагрівання
  1. одночасно;
  2. неодночасно.

Утворення паяного з'єднання супроводжується спаєм між припоєм і паяним матеріалом. Спай – перехідний шар, що утворився в результаті змочування при температурі паяння й наступної взаємодії на границі «основний метал – припій».

Класифікація спаїв

  1. Бездифузійний – коли атоми не переходять через границю контакту.
  2. Розчинно-дифузійний – коли основний метал розчиняється в припої і розчиняє елементи припою.
  3. Контактно-реакційний – виникає без припою за рахунок контактного розплавлювання основного металу.
  4. Диспергований – виникає між металами, які не утворюють між собою хімічного з'єднання, не розчинними один в іншому, за рахунок сильного зниження поверхневого натягу під дією припою й диспергованих твердих часток.

Вимоги до припоїв та паяльних сумішей

  1. Температура плавлення припою повинна бути нижче температури плавлення металу, що паяється;
  2. Припій повинен володіти гарною текучістю, змочувати поверхні металів, розтікатися, проникати у вузькі зазори;
  3. Припій повинен утворювати із з'єднаннями матеріалами сплав, забезпечувати міцний зв'язок;
  4. Корозійна стійкість паяних швів у матеріалу повинна бути однаковою, щоб уникнути електрокорозії;
  5. Температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) припою й основного металу повинні бути однакові щоб уникнути залишкових напруг і тріщин;
  6. Припій не повинен у значній мірі знижувати міцність і пластичність матеріалів, що з'єднуються;
  7. Електропровідність, теплопровідність і інші фізико-хімічні властивості припою та основного металу не повинні сильно відрізнятися.

Див. також

Примітки

  1. Російсько-український та українсько-російський словник з радіоелектроніки / Б. Рицар, К. Семенистий, І. Кочан ; за ред. Б. Рицара. — Львів : Логос, 1995. — С. 258, 558. — ISBN 5-7707-7696-X.

Література

  • Технология и оборудование сварки плавлением / А. И. Акулов и др. — М. : Машиностроение, 1977. – 432 с.
  • Технология и оборудование сварки плавлением / под ред. Г. Д. Никифорова. — М. : Машиностроение, 1978. – 320 с.