Физико-химические свойства и температура плавления серебряного припоя

Разновидности

Серебросодержащие припои подразделяются на группы, исходя из доли содержащегося в них серебра.
Составы, содержащие до 40% основного металла, применяют при соединении деталей из сталей и цветных сплавов. Прочностные характеристики такого материала позволяют паять заготовки не толще 3 мм.

Припои, в которых присутствует 40-60 % Ag, годятся для паяния меди, никеля и стали в конструкциях, подвергающихся сильным постоянным и переменным нагрузкам.

Высокое содержание основного металла позволяет применять припой с серебром для ответственных высоконагруженных соединений, контактов в электротехнике и электронике, ленточные пильные полотна и тому подобные.

Физико-химические свойства и состав

Химический состав паяльного материала определяется ГОСТ и влияет на его физико-химические параметры. Для изменения свойств в состав включают такие элементы, как медь, цинк, олово, сурьма и другие.

Норматив содержания добвако в различных марках припоев.

Для снижения стоимости состава при пайке менее ответственных соединений серебро разбавляют дешевыми относительно серебра оловом, свинцом, цинком.

Особенности выбора

Правильный подбор паяльного материала является залогом высокой прочности и долговечности паяного шва. При выборе марки следует учитывать также технические и эксплуатационные требования:

• статические и динамические нагрузки на соединение;
• температурный режим;
• химическая активность среды, в которой будет работать шов;
• плановая себестоимость шва.

Так, для создания высокотемпературных швов в состав добавляют медь, поскольку олово и цинк имеют низкую температуру плавления и ослабят соединение.

Высокая цена соединяемых ювелирных заготовок позволяет сохранять экономическую эффективность производства при использовании припоев с высоким содержанием серебра, вплоть до чистого металла.

Паяльный инструмент

Практически у любого человека может возникнуть необходимость запаять ювелирное изделие из серебра, например, серебряное кольцо с трещинкой или разорванную цепочку.

Конечно, можно обратиться к ювелиру-профессионалу, но подобные услуги могут стоить довольно дорого.

Гораздо экономней провести пайку своими силами. Это достаточно тонкая работа, но при должной аккуратности и минимальных навыках в пайке, выполнить её вполне реально.

Обычно в подобных случаях пользуются электрическим паяльником или газовой горелкой. Качество пайки серебра будет зависеть от той температуры, которую сумеет обеспечить рабочий инструмент.

Интересно, что не все электропаяльники обеспечивают достаточную для пайки припоями из серебра температуру плавления.

Например, если электропаяльник предназначен для припоев с температурой плавления до +350 градусов, то он не подойдёт, здесь нужна гораздо более высокая температура.

Кроме того, ювелиры, чтобы припаять украшения из серебра той или иной пробы, применяют специальные электропаяльники с тонкими жалами (хотя для разовой пайки подойдёт и жало стандартных размеров).

Достоинства

Серебро плавится при 962оС. Чистый серебряный припой позволяет создавать соединения с высокой пластичностью. Основными их преимуществами считаются:

• отличная текучесть в расплавленном состоянии;
• прочность;
• устойчивость к коррозии;
• возможность соединять разные металлы и сплавы;
• высокая электропроводность и теплопроводность.

Температура плавления понижается с понижением доли серебра. Параллельно снижается время и затраты энергии на единицу расплавляемого объема.

Процентное содержание серебра

Доля основного металла в серебряном припое определяет тепло- и электропроводность материала.

Низкое

Такие оловянно-серебряные припои, содержащие от 1,5% Ag, популярны в электротехнической отрасли, производстве трубопроводов и сосудов, они позволяют быстро и эффективно соединять заготовки, контакты и другие детали. Низкое сопротивление, высокая текучесть и доступная цена позволяют широко применять состав.

Среднее

Доля серебра в 40-60% позволяет паять высоконагруженные соединения. Однако материалы, содержащие олово и серебро не рекомендованы для работы в условиях высоких температур. Они пригодны для работы в условиях вибрационных нагрузок и химически активных сред.

Высокое

Эти составы используют для самых сложных и ответственных соединений. Так, состав ПСр65, содержащий 2% Cu и 14% Zn, используется для напайки пильных полотен. Он способен противостоять разрывным и изгибающим усилиям.

ПСр70 применяется в производстве мощных генераторов, где сопротивление играет решающую роль.

Область применения

ПОС 40 применяется при проведении низкотемпературной пайки с непосредственным применением припоя. Она является более экономичной, по сравнению с высокотемпературной или композиционной. Обеспечивает достаточно надёжное и долговечное соединение.

Данная присадка применяется для решения следующих задач:

• термического соединения металлических деталей, в основном латуни, жести;
• соединения элементов электрической и радиоэлектронной аппаратуры, не имеющей высоких термических показателей;
• устранение трещих и пробоев в медных и оцинкованных ёмкостях, которые не будут подвергаться нагреву.

Сварка припоем ПОС 40

Широкое применение он получил на предприятиях электрической и радиоэлектронной промышленности для закрепления деталей на печатных платах, аппаратурных корпусах. Он позволяет обеспечить надёжное соединение и прекрасную электропроводность. С его помощью осуществляют пайку и лужение выводов деталей (резисторов, конденсаторов, ножек микросхем и транзисторов), соединительных проводов. Производят пайку медных жил многожильных проводов и кабелей. Облуживают медные наконечники и припаивают к оболочке кабеля (стальной или свинцовой). Не смотря на различие металлов соединение получается достаточно прочным.

Он позволяет осуществлять герметизацию швов в различных сосудах и устранения герметичности в трубопроводах по которым проходят не реактивные жидкости. Благодаря своей невысокой температуре плавления он широко применяется для лужения участков металла, который необходимо подготовить для последующей пайки. Наличие в составе присадки только олова и свинца позволяет после остывания получить надёжное соединение. Для пайки изделий из латуни, железа или меди применяют именно прутки диаметров 8 миллиметров.

Технологически процесс лужения и последующей пайки не вызывает трудностей и не отличается от технологий работы с другими припоями. Для получения качественного соединения целесообразно провести подготовительные работы. Они заключаются в обезжиривании поверхности пайки и предварительному лужению. Паяльник или паяльная станция выбирается таким образом, чтобы можно было обеспечить температуру плавления припоя. То есть температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления спаеваемых деталей, иначе произойдет не спайка, а полная диффузия. В этом случае не удастся получить надёжного соединения. Для припоя ПОС 40 также необходимо учитывать температуру солидуса (точка плавления самого легкоплавкого компонента присадки) и температуру так называемого ликвидуса (наименьшая температура при которой припой становиться жидким – для ПОС 40 это 238 °С).

Этой температуры достаточно для полного расплавления присадки, хорошего прогрева металлической детали и обеспечения надёжного соединения за счёт присущей текучести и прекрасной смачиваемости.

Кроме нагревательных аппаратов, для обеспечения качественной пайки необходимо подобрать флюс для ПОС 40. При выборе флюса следует учитывать следующие параметры совместимости: вид флюса, температурный интервал пайки, агрессивности и агрегатному состоянию. На практике с ПОС 40 применяют два вида флюса: активные или пассивные. Первый вид позволяет удалять с поверхности металла любые окислы. Это происходит за счёт их растворения. Однако растворяется и поверхностный слой самого металла. Такими флюсами является соляная кислота, хлористый цинк и хлористый аммоний. Пассивные флюсы лишены этого недостатка. С их помощью только защищают место будущей пайки от возможной коррозии. Яркими представителями этого класса является хорошо известные воск и канифоль.

Какие флюсы подходят?

Для создания прочного соединения необходимо правильно подготовить поверхности к пайке. Для этого их зачищают механическим способом. Серебряный припой используют с флюсом для пайки — жидкостью или пастой, разрушающей пленку окислов и облегчающей пайку, повышая жидкотекучесть расплава.
Широко применяется бура в порошке. Ее разводят в небольшом количестве воды, нагревают и перемешивают до образования паяльной пасты.

С таким составом можно паять от 490 до 910оС

Широко представлены на рынке и готовые паяльные жидкости и пасты. Начинающему мастеру лучше использовать покупные материалы. Самостоятельное приготовление флюсов требует навыков обращения с сильнодействующими химикатами.

Процесс пайки

При наличии соответствующего инструмента провести пайку можно самостоятельно. Больше всего трудностей возникает при работе с нержавейкой. Рекомендации следующие:

1. Для начала проводится зачистка поверхности от различных загрязнений, может применяться любой механический метод. Чаще всего краска и загрязнения удаляются щеткой, после чего поверхность обезжиривается при применении специального состава.
2. На зону будущей пайки выкладывается подобранный флюс. Технология нанесения во многом зависит от того, какой материал применяется. Флюс должен распространяться равномерно, так как в противном случае качество соединения может быть низким.
3. Для обработки большой площади применяется специальная горелка, которой металл нагревается до нужной температуры. Первый признак того, что материал готов к пайке — изменение его температуры.
4. После достижения требуемого состояния заготовки подается выбранный припой. Он должен быть распространен по поверхности равномерным слоем.
5. Весь шов проходится от начала до конца. Для остывания материала дается немного времени, после чего заготовка еще немного подогревается для постепенного снижения температуры.

Если площадь соединения небольшая, то можно использовать небольшой паяльник. В этом случае нет необходимости в предварительном подогреве основания.

Технология создания в домашних условиях

Приготовление припоя для пайки серебра своими руками позволяет сэкономить заметные суммы, но требует наличия плавильно-литейного оборудования и определенных навыков.

Сделать его можно в следующей последовательности:

• измельчить лом ножницами по металлу;
• измельчить присадочный материал;
• удалить из них железную пыль мощным магнитом;
• точными весами отвесить порции шихты по 20 граммов;
• добавить 10% буры и тщательно перемешать;
• положить навешенную порцию в плавильную ложку и нагревать горелкой до полного расплавления;
• прогреть литейную форму, называемую «ингус»;
• в один прием вылить ложку с расплавом в ингус;
• охладить форму под проточной водой;
• выколотить готовый припой из формы.

Во время работы следует соблюдать осторожность, пользоваться средствами индивидуальной защиты, вытяжкой и не оставлять горелку без внимания.

Плавка припоя

Если вы решили обойтись без старинных рецептов, запасайтесь вот какими материалами:

• емкость с водой;
• древесная смесь с углем;
• бура;
• тигель и железный крюк.

Состав припоя и его температура плавления.
Металлы плавим в тигле, который нужно поместить в горн или нагревать его паяльной лампой. Во время расплавки обязательно добавляем буру. Важно знать и выполнять четкую очередность процесса. Главное – плавить первым делом тугоплавкие металлы, и только потом – легкоплавкие.

Жидкие металлы постоянно перемешиваются в тигле крюком или деревянной палкой. Процесс лучше разделить на два этапа. Тигель с расплавленными металлами вынимают из горна, а металл соединяют с водой. Образующиеся при этом мелкие капли металла высушивают и снова переплавляют, добавив буры.

После окончательного расплавления припой переливаем в форму. Когда он застынет, прокатываем его в полосы.

Важнейшая часть процесса пайки серебром в домашних условиях – переход сплава из жидкого состояние в твердое. Сначала смесь плавится, а затем отливается в ингус.

Подготовка ложки заключается в следующем: на ее дно кладется картон прямоугольной формы, поверх него – пластина, чтобы ее края обворачивали края ложки. Картонные листы тщательно обжимаются, образуя ложе вогнутой формы.

Сортировка шихты проводится на специальных ювелирных весах, проверяется и взвешивается серебряный лом разных проб: 916 и 875, чистое серебро, металл, бура. Шихта делится на равные кучки примерно по двадцать грамм, ее чистят с помощью магнита от примесей железа и стали.

Лом с пробой 875 смешивается с остальными частями. В качестве флюса выступает бура.

Пропорция серебра пробы № 875 и меди составляет ровно 4:1 (три медных пятака и один полтинник), буру добавляют из расчета одна часть на десять частей шихты.

Ингус или другую форму смазывают воском и ставят рядом с горелкой. Дело в том, что расплав ни в коем случае не должен остывать. Поэтому его выливают в хорошо нагретый ингус. Затем форму отправляют под холодную воду для охлаждения. Остывший брусок вынимается.

Старинный рецепт варки

В рецептуру входит советский серебряный полтинник чеканки 1924 года и медный пятак чеканки 1961 года.

Последовательность действий следующая:

• измельчить монеты ножницами;
• расплавить в ложке серебро;
• добавить в плавильную ложку медь;
• плавными кольцевыми движениями руки перекатывать расплав по ложке до полного перемешивания;
• вылить расплав в ингус и охладить.

Поученный припой для пайки серебра будет приблизительно 900 пробы. Точная проба зависит от степени износа монет.