Применение высокотемпературных и низкотемпературных припоев

Согласно классификации, приведенной в государственном стандарте, припои разделяются на группы по нескольким признакам, одним из которых является температура плавления. В процессе пайки при температуре, превышающей 450 ℃, могут применяться только высокотемпературные припои.

Другие составы такой термической нагрузки не выдержат. Высокотемпературная пайка осуществляется в разных режимах. При проведении процесса до 1100 ℃ пригодны к использованию составы со средней плавкостью.

В интервале от 1100 ℃ до 1850 ℃ следует применять высокоплавкие смеси. При более высоких температурных показателях годятся только тугоплавкие композиции.

Общие свойства

Удивительно, что, несмотря на классификацию ГОСТа, даже в учебниках существует разная подача материалов.

Так, некоторые авторы в качестве минимальной температуры, рекомендуемой для применения высокотемпературных припоев, называют 500 °С.

Существует большое количество готовых композиций, рекомендуемых к применению при повышенных температурах. Часто в состав высокотемпературных припоев входит:

• медь;
• серебро;
• цинк;
• фосфор.

Для изменения свойств в высокотемпературные сплавы добавляют кремний, германий и некоторые другие элементы. Низкотемпературными считаются припои:

• на основе свинца;
• олова;
• с добавлением сурьмы.

Выбор конкретных припоев определяется видом сплава, из которого сделаны детали, и условиями пайки.

Иногда в низкотемпературные припои вводят цинк для повышения коррозионной стойкости шва, и разрабатывают специальные низкотемпературные сплавы для конкретных условий использования. В быту низкотемпературную пайку проводят с применением паяльника, а высокотемпературную – газовой горелкой.

Для жаропрочных сплавов

Высокотемпературные припои применяют для нержавеющих и жаропрочных стальных сплавов. Пайку таких сплавов проводят с применением припоев на основе меди, меди с цинком, серебра.

Процесс осуществляется в печах в окружении водорода или паров раствора аммиака. При пайке с помощью меди, медно-цинковых композиций в качестве флюсовой добавки используют буру.

Серебряные высокотемпературные припои можно применять только в сочетании с активными флюсами. Полученные таким методом швы выдерживают нагревание до 600 ℃. Соединения, полученные с медьсодержащими составами, высокие температуры переносят хуже.

В качестве альтернативы иногда применяют никель-хромовые припои с платиной или палладием. Такие высокотемпературные материалы стоят дороже. Швы обладают большой термической и коррозионной устойчивостью.

При наличии на стальных изделиях из нержавеющих и жаропрочных сплавов больших зазоров, хорошее соединение дают порошковые припои, содержащие компоненты, идентичные химическим элементам сплавов.

Полученные швы выдерживают нагревание до 1000 ℃. Процесс проводят в вакуумированной среде, наполненной аргоном и газообразным флюсом.

Для алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы – материалы, с которыми работать сложно. Низкотемпературная пайка алюминия усложняется наличием тугоплавкого поверхностного слоя оксидов.

Помочь могли бы активные флюсы, но их применение чревато усиленным образованием продуктов коррозии на месте шва. Разработаны специальные технологические приемы проведения спаивания по предварительно нанесенным покрытиям.

Помимо этого для алюминия используют низкотемпературные составы с добавками дорогостоящего галлия.

Высокотемпературную пайку проводят посредством применения высокотемпературных припоев на основе алюминия с добавками меди, цинка, кремния.

Чаще всего для спаивания алюминиевых деталей используют составы 34А, а также силумин. Для каждого из этих припоев предназначен соответствующий флюс. Припой 34А способствует образованию шва, устойчивого при 525 ℃.

Высокотемпературная припойная масса из алюминия и кремния позволяет получить соединение, выдерживающее 577 ℃. При проведении работы применяют флюсы, сделанные из хлоридов щелочных металлов. Прочность образованных швов не всегда соответствует требованиям производства.

При необходимости получения соединений высокой термической и коррозионной стойкости пайку проводят в глубоком вакууме в окружении паров магния.

Процесс выполняется без флюсов по сложной технологии. В качестве припоя применяют силумин. Полученный таким методом шов выдерживает значительные нагрузки.

Работа с медью

В системах водоснабжения, отопления и некоторых производственных схемах осуществляется монтаж медных труб, не предназначенных для повышенной термической нагрузки. В таких ситуациях для пайки допустимо применение низкотемпературного припоя.

Трубопроводы большого диаметра, сделанные из медных сплавов, иногда подвергаются большому нагреванию. В таких случаях для меди и сплавов на ее основе нужны специальные тугоплавкие композиты.

Обычно применяют высокотемпературные припои на медной, серебряной основе, содержащие другие металлы, а также кремний или фосфор.

Составы из меди и цинка обозначают сочетанием букв ПМЦ и числами, указывающими на процентное содержание меди. Такие высокотемпературные припои обладают многофункциональным действием, пригодны для работы с другими сплавами.

Образующиеся швы обладают умеренной стойкостью к механическим нагрузкам. Для улучшения прочностных качеств соединений припойные средства легируют различными добавками.

На основе меди и фосфора

Высокотемпературные составы на основе меди и фосфора обозначаются буквосочетанием ПМФ и числами, указывающими на концентрацию фосфора в общей массе.

Средство переходит в жидкое состояние при температуре 850 ℃, позволяет получать швы хорошей коррозионной стойкости. Припой применим не только для медных, но и ювелирных изделий из благородных металлов.

Только стали нельзя паять таким методом. В результате на стальных швах образуются фосфиты, которые уменьшаю механическую прочность шва, приводят к образованию хрупкого соединения. Достоинство медьсодержащих припоев с фосфором заключается в возможности проведения пайки без флюсов.

Для работы с медными, некоторыми стальными, чугунными деталями также рекомендуются высокотемпературные припои на основе латуни. Это может быть чистый латунный сплав или композит с оловом и кремнием. Средства обладают текучестью, достаточной для образования прочного, стойкого шва.

На основе серебра

Очень хорошие свойства имеют высокотемпературные припойные средства на основе серебра. Они подходят практически для всех металлических изделий. Единственный недостаток – цена благородного металла лимитирует возможности частого применения.

Существуют сплавы (ПСр-15) с невысокой концентрацией серебра. Они стоят меньше, чем концентрированные композиции, могут применяться чаще.

Составы (ПСр-45) с содержанием серебра – 45 %, меди – 30 %, цинка – 25 % обладают очень хорошими свойствами: вязкостью, текучестью, ковкостью, стойкостью к окислению и механическим воздействиям. Эти сплавы применяются по необходимости, при наличии финансовой возможности.

Варьируя соотношение указанных компонентов, можно изменять максимальные температурные значения, которые выдержит будущий шов. Еще лучшие качества демонстрирует высокотемпературная композиция с содержанием серебра 65 %, но стоит она очень дорого.

Работа с титаном

Для пайки тугоплавких металлов и сплавов возможностей большинства описанных припоев недостаточно. Нужны совершенно другие высокотемпературные компоненты. Таким химическим элементом является титан, имеющий температуру плавления около 1700 °С.

Он образует прочные швы даже на изделиях с остатками оксидов. Процесс нужно проводить в атмосфере чистого аргона или гелия при значительном понижении давления в рабочей зоне.

Высокотемпературные составы из титана и меди, никеля, кобальта, других металлов проявляют свойства эвтектических систем. Сами по себе они обладают хрупкостью, применяются в виде порошков, паст.

Проволоку, ленты, полосы их этих сплавов изготовить не удается. Работать паяльником с тугоплавкими композитами невозможно.

В некоторых случаях на практике реализуют технологию контактного плавления. В зазор изделия, подлежащего пайке, помещают фольгу из титана или его сплавов.

При достижении температуры 960 ℃ начинается, а при показаниях 1100 ℃ заканчивается образование эвтектического сплава, играющего роль припоя.

Изделия, подлежащие эксплуатации при очень высоких температурах, подлежат спайке при помощи сплавов с добавками кремния, железа. Для реализации таких технологических процессов нужны мощные источники энергии.

Требуемой температуры достигают в вакуумных печах, плазменными горелками. Можно применять с этой целью электроконтактный способ или воздействие электронным лучом.

Высокотемпературное спаивание деталей – трудоемкий процесс, требующий специальных знаний и квалификации. Располагая хорошими вспомогательными средствами, оборудованием можно справиться с производственной задачей любой степени сложности.

Высокотемпературные припои. Alex рекомендует! — mAlexa.ru — Мануфактура Алекса

Alex рекомендует!   

К сожалению, далеко не все работающие с металлами, оборудованием, отоплением, знакомы с высокотемпературной пайкой и высокотемпературными припоями, а зря.

Высокотемпературные припои имеют ряд преимуществ перед низкотемпературными.

Использование высокотемпературных припоев

Высокотемпературные припои используются при создании высокопрочных и высоко ответственных соединений, а так же при пайке не спаиваемых или плохо спаиваемых металлов и сплавов. При пайке не спаиваемых или плохо спаиваемых металлов и сплавов используются припои с высоким содержанием серебра, в ряде случаев, для узко специфических задач пайки используются припои с содержанием редкоземельных металлов. При необходимости работы соединения в широком диапазоне температур, с явными перепадами температуры по изделию, используют припои с высоким сродством материалов припоя материалам изделия и близким коэффициентом температурного расширения.

 

Преимущества высокотемпературных припоев

Все описанное ниже является верным при правильном выборе припоя для каждой конкретной задачи.

Основным преимуществом твердых припоев является высокая контактная и итоговая прочность соединения (например спайка стволов у охотничьего оружия, пайка медных труб отопления и проч.). 

Выполнение соединения работающего при высоких температурах (200-600 гр С).

Возможность соединения не соединяемых материалов, например с помощью припоя Harris-40 (40% содержание серебра) можно с легкостью спаять медную и нержавеющую арматуру, что иногда бывает крайне необходимо.

пример спая нержавеющего теплообменника с медными фитингами:

 

высокотемпературный припой — высокотемпературный припой

В большинстве случаев высокотемпературный припой не требует флюса, а содержит флюсующие добавки в своем составе. Например медно-фосфористый припой с 5% содержанием фосфора обладает очень хорошими смачивающими свойствами и не требует флюса, очень удобен при монтаже систем отопления с медной трубой. При пайке припой очень хорошо затекает во все щели между трубой и фитингом.

пайка медно-фосфористым припоем водопровода — пайка медно-фосфористым припоем водопровода

 

Заблуждения о высокотемпературных припоях

Бытует устойчивое заблуждение, что работа с высокотемпературными припоями является сваркой.  Несмотря на частое использование при пайке оборудование для газовой сварки, главное отличие от сварки — разная температура плавления присадочного прутка припоя и спаиваемого материала. Температура плавления присадочного прутка высокотемпературного припоя обычно ниже температуры плавления спаиваемого материала на 50-150 гр С, что делает процесс пайки намного удобнее сварки.

 

Важно! пайка высокотемпературными припоями ведется восстанавливающим пламенем.

p.s. Высокотемпературные припои часто называют твердыми припоями, что не совсем верно. 

 

Припой Harris-52 высокотемпературной для пайки алюминия. Alex рекомендует !

Медно-фосфористый высокотемпературный припой Harris-0. Alex рекомендует!

 

 

Высокотемпературный припой — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Высокотемпературный припой

Cтраница 3

Колпаковые печи применяются для пайки высокотемпературными припоями различных деталей сложной формы.  [31]

Для этого способа наиболее часто применяют высокотемпературные припои, более редко — низкотемпературные.  [32]

Тугоплавкие металлы относятся к разряду труднопаяемых высокотемпературными припоями. Трудности пайки обусловлены следующими особенностями их физико-химических свойств.  [33]

При пайке меди и ее сплавов высокотемпературными припоями зазоры задают в пределах 0 076 — 0 38 мм. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0 05 — 0 08 мм, для пайки медью в среде защитного газа — не более 0 012 мм. Зазоры между деталями при сборке под пайку низкотемпературными припоями задают в пределах 0 05 — 0 2 мм. В этих же пределах нужно выдерживать зазоры при пайке припоями магниевых ( иногда до 0 3 мм) и алюминиевых сплавов.  [34]

Пайку деталей осуществляют низко — и высокотемпературными припоями, температура плавления которых соответственно до 280 и выше 500 С.  [35]

Для улучшения смачивания чугуна при пайке высокотемпературными припоями иа бронзовой основе ( 84 % Си; 11 — 14 % Sn; 0 5 % Мп; 0 5 % Si; 0 1 % Р), на медной основе ( 98 % Си; 1 % Sn; 0 5 % Мп; 0 5 % Si) или на латунной основе ( 60 — 63 % Си; 3 5 % Zn; 0 5 % Si, 0 1 % P) предложен электрохимический способ окисления включений графита в поверхностном слое чугуна. Для этого деталь из чугуна погружают в расплавленную соляную ванну ( например, содержащую Na2CO3), нагретую до температуры 450 С, и включают в качестве анода в цепь постоянного тока. Тигель, содержащий соляную ванну, служит катодом. В процессе электролиза происходит окисление графита доС02, который удаляется из ванны. При изменении направления тока чугун служит катодом, а тигель — анодом; окисел железа восстанавливается. После обработки чугуна и удаления с его поверхности графита остатки соли смывают сырой горячей водой.  [36]

В качестве расплавляющихся прокладок наиболее часто используют высокотемпературные припои. Их применение позволяет уменьшить давление сжатия и пластические деформации, облегчает удаление оксидных пленок, повышает эксплуатационные свойства соединений.  [37]

Палладий, вводимый в качестве компонента для высокотемпературных припоев, значительно повышает их коррозионную стойкость, пластичность, а также способность растекаться и смачивать паяемую поверхность. Припои с палладием применяют для пайки самых разнообразных металлов: никелевых сплавов, золота, молибдена циркония, титана, вольфрама, бериллия, коррозионно-стойких сталей, жаропрочных сплавов.  [39]

В зависимости от характера нагрева при пайке высокотемпературными припоями различают газовую, погружением в металлические ванны, погружением в соляные ванны, дуговую, индукционную и контактные пайки.  [40]

При пайке алюминия и его сплавов с применением высокотемпературного припоя на основе алюминия рекомендуются специальные флюсы, состоящие из смеси хлористых солей калия, лития, натрия и цинка. Эти флюсы активно растворяют тугоплавкие окислы алюминия и способствуют получению прочного соединения.  [41]

Техническая характеристика конвейерной электропечи КВП-60Б для пайки деталей высокотемпературными припоями в защитной атмосфере приведена ниже.  [42]

Пайка в печах является весьма прогрессивным способом пайки высокотемпературным припоем. Она может осуществляться в воздушной, нейтральной и активной средах. При этом способе пайки соединяемые детали помещают в печь с предварительно нанесенными припоем и флюсом.  [44]

Конструкционная пайка выполняется низко -, средне — и высокотемпературными припоями. Низко — и среднетемпературная пайка применяется в производстве прецизионных паяных соединений, так как уменьшение нагрева существенно снижает деформацию деталей, а высокотемпературная — при изготовлении крупногабаритных конструкций, обладающих высокой механической прочностью и термостойкостью.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Припой ПОС 5, 10, 40, 63, 90 — Свердловский металлургический завод

Марка припоя	Содержание, %		Область применения
	Sn	Pb
ПОС 90	89-91	11-9	Медицинская аппаратура, пищевая посуда
ПОС 61	59-61	41-39	Точные приборы, радиоэлектроника, печатные плиты
ПОС 40	39-41	61-59	Электроаппаратура, элементы из латуни железа, медные провода
ПОС 30	29-31	71-69	Продукция машиностроения, гибкие шланги и бандажная проволока электромоторов
ПОС 10	9-10	91-90	Контактные поверхности реле, электроприборов, аппаратов

Припои для пайки – сплавы или чистые металлы, которые используются для введения в полости/зазоры или швы между соединяемыми деталями. Припой полностью заполняет пустоты, образовавшиеся в процессе диффузии. Сплавы и металлы имеют более низкие температурные показатели, чем элементы пайки. И чем меньшую температуру нагрева имеет припой ПОС 30, 60 или 61, тем больше прочность в области пайки.

Используемые в процессе работ материалы/сплавы должны равномерно растекаться по области пайки, хорошо смачивать детали, заполнять зазоры и быстро отвердевать, формируя прочные и стойкие к коррозии соединения. При пайке может использоваться медный, оловянный, латунный, золотой, серебряный, оловянно-свинцовый припой. При правильном подборе металлы/сплавы имеют аналогичный с деталью коэффициент температурного расширения. При работе со сложными изделиями необходимо подбирать материалы в соответствии с требованиями к жаропрочности, теплопроводности, стойкости к химической агрессии.

В зависимости от специфики работы могут использоваться сплавы с разными характеристиками:

• мягкий припой (плавление происходит при температуре до 4000°С) – материалы, которые используются в процессе пайки отдельных элементов аппаратов и машин, которые не имеют токоведущих конструкций;
• твёрдые припои, которые плавятся при температуре выше 5000°С, используются при работе с материалами/конструкциями, подвергающимися высокому нагреву с постоянными существенными нагрузками.

Выполненный по ГОСТ 21931-76 припой ПОС 5, 10, 40, 63, 90 имеет высокий предел прочности – до 50-70 МПа. Соединение деталей/элементов осуществляется методом погружения всего изделия в металл или забора порции нужного размера жалом паяльника.

Твердый сплав (припой ПСР) – это материал, предел прочности которого превышает 500 МПа. В процессе работ используется электроконтактный способ с использованием графитовых или медных электродов, дуговой и аргонной сварки (пайка мелких деталей).

Высокотемпературные материалы содержат в своем составе серебро, никель, медь и цинк. Можно купить медный, серебряный припой для пайки, который предназначен для работы со всеми металлами, кроме алюминия, магния.

Низкотемпературные сплавы, такие как припой ПОССУ 40 или ПОСК 50-18 состоят из олова, свинца и сурьмы. Эти материалы не могут использоваться при пайке легких сплавов, так как при контакте со свинцом происходит окисление и коррозийное разрушение деталей.

С учетом химического компонентного состава, купить припой можно в нескольких видах:

• Припой ПОС (без сурьмы) применяется при пайке с повышенными требованиями к пластичности и герметичности шва (лужение и пайка аппаратуры, посуды). На выполненный по ГОСТ припой ПОС цена незначительно выше других сплавов, так как материал не токсичен, не опасен для человека.
• Припой (45, 60 ,61) с содержанием сурьмы до 0,5%. Материал отличается пластичностью и используется для пайки цинковых изделий.
• Сурьмянистый припой оптом можно купить для абразивной пайки в машино- и авиастроении, холодильной промышленности и других областях, где нужна гарантия прочности/герметичности швов.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИПОЕВ

Марка припоя для пайки		ПОС 90	ПОС 61	ПОС 40	ПОС 10	ПОС 61М	ПОСК 50-18	ПОССу 61-0,5	ПОССу 50-0,5
t плавления, С°	Солидус	183	183	183	268	183	142	183	183
	Ликвидус	220	190	238	299	192	145	189	216
Плотность, г/см3.		7,6	8,5	9,3	10,8	8,5	8,8	8,5	8,9
Удельное электро-сопротивление Ом*мм2/м		0,12	0,139	0,159	0,2	0,143	0,133	0,14	0,149
Теплопроводность, ккал /см*с*град		0,13	0,12	0,1	0,084	0,117	0,13	0,12	0,112
Времен. сопротивление разрыву, кгс/мм2		4,9	4,3	3,8	3,2	4,5	4	4,5	3,8
Относит. удлинение, %		40	46	52	44	40	40	35	62
Ударная вязкость, кгс/см 2		4,2	3,9	4	3,2	1,1	4,9	3,7	4,4
Твердость по Бринеллю, ПВ		15,4	14	12,5	12,5	14,9	14	13,5	13,2
Марка припоя для пайки		ПОССу 40-0,5	ПОССу 35-0,5	ПОССу 30-0,5	ПОССу 25-0,5	ПОССу 18-0,5	ПОСу 95-5	ПОССу 40-2	ПОССу 35,2
t плавления, С°	Солидус	183	183	183	183	183	234	185	185
	Ликвидус	235	245	255	266	277	240	229	243
Плотность, г/см3.		9,3	9,5	8,7	10	10,2	7,3	9,2	9,4
Удельное электро-сопро-тивление Ом*мм2/м		0,169	0,172	0,179	0,182	0,198	0,145	0,172	0,179
Теплопро-водность, ккал /см*с*град		0,1	0,1	0,09	0,09	0,084	0,11	0,1	0,09
Времен. сопротивление разрыву, кгс/мм2		4	3,8	3,6	3,6	3,6	4	4,3	4
Относит. удлинение, %		50	47	45	45	50	46	48	40
Ударная вязкость, кгс/см 2		4	3,9	3,9	3,9	3,6	5,5	2,8	2,6
Твердость по Бринеллю, ПВ		13	13,3	13,2	13,6	-	18	14,2	-
Марка припоя для пайки		ПОССу 30-2	ПОССу 25-2	ПОССу 18-2	ПОССу 15-2	ПОССу 10-2	ПОССу 8-3	ПОССу 5-1
t плавления, С°	Солидус	185	185	186	184	268	240	275
	Ликвидус	250	260	270	275	285	290	308
Плотность, г/см3.		9,6	9,8	10,1	10,3	10,7	10,5	11,2
Удельное электро-сопро-тивление Ом*мм2/м		0,182	0,185	0,206	0,208	0,208	0,207	0,2
Теплопро-водность, ккал /см*с*град		0,09	0,09	0,081	0,08	0,08	0,081	0,084
Времен. сопротивление разрыву, кгс/мм2		4	3,8	3,6	3,6	3,5	4	3,3
Относит. удлинение, %		40	35	35	35	30	43	40
Ударная вязкость, кгс/см 2		2,5	2,4	1,9	1,9	1,9	1,7	2,8
Твердость по Бринеллю, ПВ		-	-	11,7	12	10,8	12,8	10,7

Марки ПОС припоев	Сферы применения
ПОС 90	Для паяния внутренних швов пищевой посуды, медицинской аппаратуры.
ПОС 61	Точные приборы, радиоэлектроника, печатные плиты
ПОС 40	Электроаппаратура, элементы из латуни железа, медные провода.
ПОС 10	Контактные поверхности реле, электроприборов, аппаратов.
ПОС 61М	Для пайки тонких фольги, медных проволок, печатных проводников.
ПОСК 50-18	Для пайки деталей, чувствительных к перегреву, для ступенчатой пайки конденсаторов, металлизированной керамики,
ПОССу 61-0,5	Для пайки элементов печатных плат, электроаппаратуры, обмоток электромашин.
ПОССу 50-0,5	Для пайки пищевой посуды, авиа радиаторов.
ПОССу 40-0,5	Для пайки обмоток электромашин, жести, монтажных элементов, радиаторных трубок, кабельных и моточных изделий, оцинкованных деталей холодильных устройств.
ПОССу 35-0,5	Для пайки свинцовых кабельных оболочек изделий электротехники не ответственного назначения, тонколистовой упаковки.
ПОССу 30-0,5	Для пайки радиаторов, листового цинка, в цинковом прокате
ПОССу 25-0,5	Для пайки радиаторов.
ПОССу 18-0,5	Для пайки электроламп, трубок теплообменников.
ПОСу 95-5	Для пайки трубопроводов, эксплуатируемых в условиях повышенной t°, в электро-промышленных областях.

Чтобы уточнить цены на оловянный, оловянно-свинцовый или серебряный припой, выполненный по ГОСТ, свяжитесь с нами удобным для вас способом – обратный звонок, письмо на электронную почту или сообщение менеджеру. Мы поможем вам подобрать сплавы/материалы с учетом специфики деятельности вашего предприятия и по доступной цене купить припой ПОС 40, 30, 61 и другие марки для работы с любыми металлами, изделиями и деталями.

Назад к каталогу продукции

Виды припоя и флюса

В процессе радиоконструирования и ремонта электроники очень важен элемент аккуратной и качественной пайки изделий и радиодеталей. От этого фактора сильно зависит долговечность изделия и его время наработки на отказ. Решающим моментом качественной пайки является выбор подходящего припоя и флюса, способных оптимальным способом произвести соединение металлических и металлизированных частей с тем условием, чтобы на место пайки внешние факторы оказывали наименьшее влияние, как например: деформация, большие токи, токи высокой частоты, внешние окислители, температура и т.д. В то же время пайка элементов не должна быть излишне перегружена припоем, так как в данном случае могут быть образованы кольцевые трещины, элементы «холодной пайки» (когда визуально припой на месте, но контактирующая область металлов отсутствует), а так же замыкания соседних дорожек или контактов. Чрезмерное применение припоя может не только вывести аппаратуру из строя, но и усугубить процесс настройки и наладки изделия. В этой связи особое внимание необходимо уделить довольно важному аспекту в радиоэлектронике как выбор припоя и флюса, о чем пойдет ниже речь в этой статье.

Из определения известно, что процесс пайки представляет собой соединение двух металлизированных или металлических твердых поверхностей с помощью припоя, температура плавления которого значительно ниже величины разрушения (плавления) соединяемых изделий. Основной функцией припоя является хорошая диффузия с контактируемой металлической поверхностью или, выражаясь простым языком, расплавление припоя на металле (лужение). Кроме того, припой должен иметь оптимальную температурную вязкость, позволяющую ровным слоем распределиться ему по поверхности металлов. Данный фактор качественного лужения возможен только при отсутствии жировых отложений и окислов на спаиваемых поверхностях, удалением которых занимаются флюсы. Флюсы также могут служить катализаторами диффузии припоя для возможности его проникновения в верхний микронный слой металлов в предполагаемом месте пайки. За счет низкой вязкости и ее уменьшения в зависимости от повышения температуры плавление флюсов происходит при гораздо меньших температурных показателях, чем припой.

Припои и их разновидности

Припой состоит большей частью из олова с добавлением различных материалов. В структуру припоя могут входить следующие компоненты:

Олово (Sn) – представляет собой мягкий металл с температурой плавления + 231,9 С градусов. Олово растворяется в соляной и серной кислоте. Большая часть органических кислот на него не действуют. При воздействии комнатных температур олово не подвергается окислению, однако при ее снижении ниже +18 С и особенно ниже -50 С происходит разрушение кристаллической решетки металла, в результате чего олово приобретает серый оттенок.

Свинец (Pb) – очень популярный металл в изготовлении припоя за счет легкоплавкости. В чистом виде металл очень мягкий, легко обрабатываемый. У свинца окисляется только верхняя часть, контактируемая с воздухом. Металл легко растворяется в щелочи и кислотах, содержащих азот и органику.

Кадмий (Cd) – применяется для изготовления легкоплавких припоев в малых дозах совместно с оловом, висмутом или свинцом. В чистом виде – токсичен, температура его плавления + 321 С. Зачастую кадмий применяется в антикоррозийных целях.

Висмут (Bi) – один из самых легкоплавких металлов при использовании его в составе припоя с температурой плавления + 271 С. Висмут хорошо растворим в азотной кислоте, а так же в подогретом растворе серной кислоты.

Сурьма (Sb) – тугоплавкий металл с температурой плавления + 630,5 С. Не подвержен воздействию воздуха. Не окисляется. В припое дает эффект глянца. Металл токсичен.

Цинк (Zn) – хрупкий металл синевато-серого цвета с температурой плавления + 419 С. Быстро окисляется на воздухе. Используется в припоях аппаратуры, работающей во влажных условиях, за счет того, что покрывает под воздействием влаги пленкой окиси, защищающей места пайки. Цинк легко растворим в кислотах. Цинк вместе с медью применяется для твердых припоев, а так же кислотных флюсов.

Медь (Cu) – металл с самой высокой температурой плавления в изготовлении припоя + 1083 С. Не поддается воздействию воздуха, однако верхним слоем окисляется при попадании влаги. Медь применяется в тугоплавких припоях.

Припои разделяют на легкоплавкие и тугоплавкие.

Легкоплавкие припои нашли широкое применение при конструировании радиоаппаратуры и пайке радиоэлектронных компонентов, а так же при лужении дорожек радиомонтажных плат. Температура плавления легкоплавких припоев не выше + 450 С. В основу таких припоев обычно входит олово, свинец, кадмий, висмут или цинк. В радиоэлектронике большое применение получили припои с температурой плавления до + 145 С градусов. В процессе лужения обезжиренных и очищенных плат применяется сплав Розе или сплав Вуда. Температура плавления этих сплавов 70 – 95 градусов, поэтому они равномерно залуживают плату, опущенную в кипящую воду. В отечественной промышленности список легкоплавких материалов большей частью составляют припои оловянно-свинцовые или ПОС. В случае добавления в припой кадмия или висмута к окончанию добавляются буквы К или В. Цифра в окончании маркировки соответствует процентному содержанию олова в припое по отношению к свинцу (большей частью) и сурьме (в мелких количествах). Чем меньше цифра, тем припой более тугоплавкий но и более прочный. Буква Ф означает, что в состав припоя включен флюс. В последнее время из-за европейских экологических стандартов в фирменной аппаратуре применяется в основном бессвинцовый припой с относительно высокой для радиокомпонентов температурой плавления + 220 градусов. Ниже приведен список распространенных отечественных припоев:

ПОС-18 – состоит из олова (17 – 18%), сурьмы (2 – 2,5%) и свинца (79 – 81%). Применяется при низких требованиях прочности пайки, в основном для лужения металлов. Температура плавления +183 +270 градусов (начало плавления / растекаемость).

ПОС-30 – состоит из олова (29 – 30 %), сурьмы (1,5 – 2%), свинца (68 – 70%). Лужения и пайка меди, стали и их сплавов. Температура плавления +183 +250 градусов.

ПОС-50 – олово 49 – 50%, сурьма 0,8%, свинец 49 – 50%. Применяется для качественного спаивания различных металлов, в том числе и в радиоэлектронике. Плавление +183 +230 градуса.

ПОС-90 – олово 89 – 90%, сурьма 0,15%, свинец 10 – 11%. Высокопрочный припой с температурой плавки +18 + 222 градуса, применяемый в лужении деталей с последующим золочением и серебрением. Не применяется в установках с повышенной рабочей температурой.

Припои ПОС-40 и ПОС-60 в радиоэлектронике наиболее популярны. Для спаивания латуни или пластин для экранирования стоит применять ПОС-30. При поверхностном лужении дорожек на платах лучше всего использовать припои с содержанием кадмия или висмута ПОСК-50 или ПОСВ-33. Припои с флюсами и без их содержания для монтажа радиодеталей выпускаются в виде проволоки с толщиной 1 мм для пайки SMD элементов до 3 мм. для радиокомпонентов в обыкновенном корпусе. Для пайки металлов из стали или пайки крупных площадей, припои идут без флюса в трубках диаметром 5 мм. В импортной промышленности так же выпускают свинцово-оловянные шарики диаметром от 0,2 до 0,8 мм., предназначенные для пайки BGA чипов.

Тугоплавкие припои большей частью используются в промышленной пайке твердых металлов. Их температура плавления от + 450 до + 800 С. В состав таких припоев входят медь, серебро, никель или магний. Отличительной особенностью этих припоев является их прочность. Из-за высокой температуры плавления тугоплавкие припои в бытовых условиях для радиомонтажных работ не используются. Большей частью они используются для спаивания латуни, стали, меди, бронзы, чугуна и других металлов с высокой температурой плавления. Припои марки ПМЦ (припой медно-цинковый) применяется для спаивания латуни с содержанием меди (ПМЦ-42), бронзы и меди (ПМЦ-52). Данный припой выпускается в виде слитков определенных форм.

ПМЦ-42 – состоит из меди (40 – 45%), цинка (52 – 57%). Также в его состав входят сурьма, свинец, олово и железо. Его температура плавления + 830 градусов.

ПМЦ-53 – медь 49 – 53%, цинк 44 – 49%. Температура плавления +870 градусов.

В производстве припоев особое место занимают, пожалуй, самые дорогие тугоплавкие припои, основу которых составляет медь с добавлением серебра. Маркируются они как ПСР. Припои с серебром обладают высокой прочностью. Место пайки гибко и легко обрабатываемо. Температура таких припоев от +720 до +830 градусов. Высокотемпературные припои ПСР-10 и 12 используют для спаивания сплавов латуни и меди, ПСР-25 и 45 необходимы для работы с медью, бронзой и латунью. ПСР-70 – припой с максимальным содержанием серебра применяют в пайке высокочастотных элементов: волноводов, защитных контуров и т.д.

Существуют припои, применяемые для пайки алюминия на основе олова, цинка и кадмия. Главная проблема пайки алюминия заключается в его быстром окислении на воздухе, поэтому алюминий паяют в масле с использованием ультразвуковых паяльников.

Флюсы

От правильно выбранного флюса довольно сильно зависит качество пайки, ровность шва и его аккуратность. Флюс при нагреве должен образовывать тонкую растекающуюся пленку на поверхности припоя, которая усиливает сцепление припоя с металлом. Чем меньше температура плавления флюса, тем качество пайки лучше. Так же температура его плавления должна быть ниже температурных режимов плавки припоя. Промышленность сегодня изготовляет флюсы двух типов.

— Химически активные флюсы, в состав которых входит, как правило, кислотосодержащие реагенты (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк, хлористый аммоний). Данные флюсы прекрасно справляются с жирными налетами и окислами, однако, недостаточная промывка места пайки со временем приводит к «выеданию» металла и его коррозии, где остался кислотосодержащий флюс. На практике кислотосодержащие флюсы стараются в быту использовать как можно реже, особенно в радиоэлектронике, поскольку они ведут к разрушению текстолита, к тому же, при попадании на кожу человека такие флюсы вызывают ожоги, а их пары при вдыхании человеком особо токсичны. К наиболее популярным активным флюсам относится паяльная кислота, ортофосфорная кислота, хлористый цинк, бура, нашатырь, представляющий собой хлористый аммоний.

— Химически пассивные флюсы помогают удалить жировые отложения, а так же в меньшей степени удаляют окислы. Примером может быть канифоль, стеарин, воск. Сами по себе это органические вещества, не вызывающие коррозии, которые служат не только важной сост авляющей при пайке радиокомпонентов, но и выполняют защитную функцию от окисления. Новомодной тенденцией стало использование флюсов ЛТИ, для пайки легкоплавкими припоями. С их помощью можно осуществлять пайку оцинкованных контактов, свинец, очищенное железо, нержавеющую сталь и т.д. В их состав входит спирт, канифоль, малая доза кислоты, триэтаноламин. Для подобной пайки применяют ЛТИ флюс совместно с паяльной пастой. Единственный их минус заключается том, что под действием температуры в месте спайки остаются темные пятна. Пары флюса вредны для человека. Исключение только составляет флюс ЛТИ-120, который не содержит нежелательных компонентов: солянокислотного анилина и метафенилениамина.

Наименования флюсов и их применение

Канифоль сосновая – самый простой, дешевый и доступный вид флюса с низким током утечки. Относится к классу химически пассивных флюсов. На рынке она доступна в свободной продаже из-за популярности. Применяется практически широком спектре радиомотажных работ. Умеренно растворяется в спирте с добавлением глицерина, благодаря чему стали популярны среди радиолюбителей спирто-канифольные флюсы.

Ортофосфорная и паяльная кислота – опасные химически активные флюсы. Применяется при паке сильно окисленных металлов, низколегированных сталей, никеля, а так же их сплавов. После пайки обязательным условием является очистка места спаивания 5% раствором соды, чтобы погасить кислотную активность и выедание металла. Паяльная кислота особо эффективна при температуре 270 – 330 градусов.

Паяльная кислота ПЭТ – оптимальная температура процесса пайки с ее применением 150 – 320 градусов. Применяется при спаивании углеродистых сталей, латуни, меди, никеля.

Паяльный жир – существует в двух видах: активный и нейтральный. Применяется для окисленных деталей, состоящих из черного или цветного металла. Активный паяльный жир в радиоконструировании не применяется. Нейтральный паяльный жир не содержит активных компонентов, поэтомуможет использоваться для пайки радиодеталей.

БУРА – необходима при высокотемпературной пайке высокоулеродитсых металлов: чугуна, меди, стали и т.д.

ТАГС – флюс на глицериновой основе для радиомонтажа. Из-за остаточного сопротивления нуждается в отмывке спиртом.

Флюсы ЗИЛ – хорошо подходят спаивания стали, латуни, меди легкоплавкими припоями на основе висмута.

Ф-38Н ПЭТ – сильно химически активный флюс. Применяется для пайки быстро окисляемых на воздухе металлов при температуре выше 300 градусов. Им паяют нихром, манганин, бронзу. Обязательное применение при его использовании средств индивидуальной защиты. Промывка щелочью так же обязательна

Активные флюсы ФИМ — пайка окисленного серебра, платины. Требует отмывки водном раствором с содержанием соды. В составе флюса фосфорная кислота.

ФКДТ и ФКТ ПЭТ – популярный неактивный флюс широкого применения для лужения проводов и медных контактов в РЭА.

ФТС – бесканифольный пассивный флюс без дыма. Предназначен для пайки радиодеталей.

Паяльная паста «Тиноль» — специальный химический флюс для пайки SMD радиодеталей термофеном паяльной станции.

Флюс-гель ТТ – флюс с индикатором химической активности красноватого оттенка для широкого спектра пайки. При воздействии температурой обесцвечивается, указывая на отсутствие активных компонентов. Не требует отмывки.

СТ-61 – паяльная паста пассивная. А – температура плавления +200 градусов, В – для компьютерных и мобильных радио запчастей, С – канифоль.

Импортные флюсы

IF 8001 Interflux – один из лучших флюсов для бессвинцовой пайки SMD компонентов, в том числе и работы с BGA чипами. Довольно дорогой. Не требует смывания.

IF 8300 BGA Interflux (30cc) – для пайки корпусов BGA. Представляет собой гель. Без вредного галогена.

IF 9007 Interflux BGA – паяльная безотмывочная паста для пайки свинцовым припоем. После работы оставляет едва заметный слой флюса с высоким удельным сопротивлением.

FMKANC32-005 – крем слабоактивированный безотмывочный. Показывает хорошие результаты при пайке BGA чипов и работе с инфракрасными паяльными станциями.

Классификация импортных флюсов

Нередко в маркировке импортных флюсов можно встретить маркировочные символы. Рассмотрим ниже их обозначение.

«R» — канифоль, которая идет либо в чистом виде, либо в виде раствора (спирто-канифоль). Химически пассивный флюс, поэтому перед применением требует ручной зачистки поверхности спаиваемых компонентов от окислов. После окончания работ требует отмывки спиртом или ацетоном.

«RMA» — флюс на основе канифоли с небольшим добавлением активаторов (органических кислот и их соединениями). При термической обработке кислотосодержащие активаторы испаряются. Для их применения необходима вытяжка. Оптимальная пайка достигается с использованием горячего воздуха.

«RA» — активированная канифоль. По заверению производителей из-за низкой активности кислот не оказывает коррозийных процессов на место пайки, поэтому не требует отмывки. Мы бы все таки рекомендовали после работы с ним использовать слабый раствор щелочи или спирт для отмывки, если речь не идет о BGA пайке!

«SRA» — кислотные флюсы активного действия для пайки нержавеющей стали, никеля. В электронике практически не используются из-за разрушающего действия кислот. После пайки таким флюсом изделие нуждается в тщательной отмывке спиртом или ацетоном.

Так же нередко к импортным флюсам к названию добавляют надпись «no clean», которая означает, что данный флюс не требует смывки. Такие флюсы нередко применяют при пайке радиокомпонентов, где очистка после пайки деталей затруднена физически. Например, при пайке BGA микросхем.

Соединяем несочетаемое. Прочно и технологично

Отечественный высокотемпературный ленточный припой соединит «несочетаемые» элементы.

Трудно поспорить с тем, что прошедший год по большей части запомнится нам не самыми радостными событиями, одно из которых пандемия планетарного масштаба. Однако можно отметить и значительный рост количества разнообразных изобретений. По всему миру в новостях рассказывают о новых методах, помогающих сохранять дистанцию, организовать удалённое взаимодействие и держаться друг от друга подальше. Но в то время, как одни учёные размышляют об увеличении дистанции, другие ломают голову над процессами эффективного и прочного соединения. Правда, речь, в данном случае, идёт о различных компонентах и материалах, совмещение которых какое-то время назад казалось невозможным. Компонент реактивного двигателя – сотовое уплотнение с ленточным припоем. Фото предоставлено АО «РОТЕК».

‹

›

Руководитель дивизиона «Компоненты и покрытия» АО «РОТЕК» Валерий Иванов рассказал редакции журнала о новом российском продукте, появившемся на стыке технологий и имеющем все шансы изменить подход многих отраслей промышленности к материалам и материаловедению как таковому.

– В сентябре 2020 года наша компания приступила к разработке нового высокотемпературного припоя на органических связующих и уже в декабре мы открыли автоматизированную линию по его производству. Казалось бы, что может быть необычного в знакомом всем мальчишкам с детства слове «припой»? Но всё не так просто, когда нужно надежно соединить, казалось бы, несовместимые материалы и производить изделия, способные выдерживать колоссальные нагрузки и экстремальные температуры. Несмотря на то, что пайка является одним из древнейших процессов соединения деталей, долгое время данный процесс был не затронут научно-техническим прогрессом. Однако развитие самолётостроения, газотурбинной техники дало новую жизнь этому процессу. Например, с его помощью можно соединять несвариваемые или плохо свариваемые металлы, такие как железо и молибден, соединять металлы с неметаллами, многократно снизить уровень внутренних напряжений в соединении, по сравнению со сваркой.

Надо отметить, что пик разработки припоев и технологии пайки позади, но остаются весьма специфичные ниши, в которых появляются уникальные по своим свойствам продукты. Классическое определение, данное металловедами гласит: «По своей природе пайка – процесс соединения материалов в твердом состоянии с применением нагрева с целью образования между паяемыми материалами жидкой прослойки, которая после затвердевания скрепляет их. Как физико-химический процесс пайка отличается особой многогранностью и охватывает собой широкий круг явлений, протекающих в твердой, жидкой и газовой фазах: окисление и восстановление, флюсование, смачивание и капиллярное течение, адсорбцию, растворение и диффузию, плавление и кристаллизацию и др. Поэтому проблемы пайки разрабатываются на основе металловедения, теории металлургических процессов, физической химии, термодинамики, учения о прочности и др.»

В русском языке монтаж электронных компонентов и соединение деталей турбины с температурой процесса более 1100 °С имеют одно и то же наименование – «пайка». Но в английском это два разных понятия: soldering – низкотемпературная пайка мягким припоем и brazing – пайка высокотемпературным припоем. В данном случае мы сфокусируемся на новом продукте для высокотемпературной пайки, который, помимо соединения деталей, открывает дополнительные возможности для многих отраслей промышленности – авиа- и энергетического двигателестроения, добывающей промышленности, производства режущего инструмента, сельского хозяйства и многих других.

Высокотемпературная вакуумная пайка с использованием универсального припоя даёт возможность соединять твёрдые компоненты. Различные по своей природе, размерам и морфологии детали могут превращаться в одну, объединяя в себе качества таких разных по своим характеристикам структур как сталь и керамика, алмаз и титан и пр. Подобных сочетаний может быть множество, в зависимости от задач, стоящих перед компонуемым узлом. Уникальные свойства каждого из материалов могут значительно отличаться, а их вакуумное спаивание открывает целый ряд новых возможностей и значительно удешевляет технологические процессы. Используя различные характеристики спаиваемых элементов, можно увеличить износостойкость и прочность материалов в несколько раз. Введение в припой упрочняющих элементов позволяет получить универсальный материал, который, кроме всего прочего, значительно снижает стоимость готовой детали, которую теперь необязательно выполнять целиком из редкого, дорогостоящего компонента, ограничившись наплавлением рабочей поверхности, занимающей крайне малый объем по отношению к общему объему детали.

Фактически, мы даём отраслям универсальный инструмент, предоставляющий возможность не только выполнять классические соединения, но и существенно менять свойства поверхности материалов. Мы придали новую форму припоям, теперь припой как лента, которую можно легко приклеить к поверхности паяемых деталей, и остаётся  только поместить их в печь. Далее за счет капиллярного эффекта и хорошего смачивания паяемых поверхностей, припой равномерно растекается сам.

Применение высокотемпературного ленточного материала существенно упрощает этот процесс и повышает количество упрочняющей фазы. На широко применяющиеся PDC-долота (Polycrystalline diamond compact – поликристаллический алмазный композит, прим.ред.) наносится износостойкая наплавка с высоким содержанием карбидов вольфрама. К примеру, в нефтегазовой отрасли используются PDC-долота, поверхности которых упрочняются различными наплавками с высоким содержанием карбидов.

Приводя примеры, можно также отметить, что высокотемпературный ленточный припой может служить альтернативой сверхзвукового напыления, когда нужно создать на детали твёрдое покрытие небольшой толщины (0,3-0,5 мм) с хорошими антифрикционными свойствами и с адгезией более 200 МПа (пример – защитные втулки центробежных насосов использующихся повсеместно в разных отраслях промышленности: АЭС, водоподготовка, перекачка нефти и тд.).

Как было сказано выше, высокотемпературный ленточный припой рассматривается как альтернатива напылению и наплавке, но при этом он обладает уникальными свойствами. Например, количество упрочняющих карбидов в наплавляемых слоях может быть увеличено с традиционных 60% до 85%. Толщины слоёв составляют от 0,15 до 2 мм. Подчеркну, комбинация высокой доли карбидов и малых толщин с адгезией более 200 МПа доступна крайне ограниченным и дорогостоящим методам плакирования, таким как лазерная порошковая наплавка. Отдельно стоит отметить, что получаемый поверхностный слой обладает высокой прочностью и устойчивостью к ударному воздействию и скалыванию, что критично для многих компонентов, работающих в условиях ударных и знакопеременных нагрузок.

Работающий реактивный двигатель на испытательном стенде. Фото предоставлено АО «РОТЕК».

В авиастроении такой припой имеет широкое применение. Детали авиационной турбины работают при высоких температурах, следовательно, рабочая температуры припоя и основных материалов должна быть выше температуры газа в турбине. Именно по этой причине используются высокотемпературные припои, их ещё иногда называют твёрдыми припоями. В этой сфере все операции, выполняемые по традиционной технологии, трудоёмки из-за небольшого срока хранения полуфабрикатов используемых припоев (в отечественном авиастроении ленты и пасты из порошков припоев на органическом связующем применяются рядом предприятий). Так же при данной методике невозможно организовать эффективное производство из-за небольшого срока хранения полуфабрикатов, где счёт идёт на часы (!).

Эти ограничения, а также нестабильность качества и дозирования припоя при каждом применении, затрудняют массовое применение технологии – «человеческий фактор» тут продолжает оставаться слабым звеном. В новом продукте решена проблема срока хранения (теперь он составляет более 1 года). Удобство применения и планирования обеспечивается полной готовностью этого продукта и отсутствием необходимости расчёта дозировки компонентов. Качество паяных соединений соответствует российским и международным стандартам, применяемым в газо-турбостроении (ГОСТ Р 53542-2009). Однородность и повторяемость характеристик достигается автоматизированной технологией производства, запущенной в конце 2020 года. Применение нового припоя упростило и ускорило процесс производства компонентов для газовых турбин, включающий в себя высокотемпературную вакуумную пайку. Нам удалось исключить характерные риски при работе с материалами, изготовленными по традиционной методике – испарение связующего аналогичных лент происходило с активным, лавинообразным, газовыделением, что негативно сказывалось на качестве паянного соединения.

Мы стали первыми и пока единственными в России, кто сумел запустить автоматизированную линию по производству высокотемпературного ленточного припоя на органических связующих с рабочими температурами от 800° С до 1350° С. Являясь производителем компонентов для авиадвигателей и энергетических турбин, мы уже применяем данный припой для пайки сотовых уплотнений и других компонентов газовых турбин.

О качестве российских сварных сотовых уплотнений «РОТЕК» быстро стало известно и на мировом рынке. В 2019 году сварные сотовые уплотнения «РОТЕК» нашли применение при ремонте турбин Rolls-Royce, обеспечивающих электроэнергией инфраструктурные объекты в Индонезии. А в текущем году они стали устанавливаться в России в рамках сервисного обслуживания энергетических газовых турбин General Electric. С запуском автоматизированной линии по производству нового ленточного припоя появилась возможность быстрого и надежного соединения высокотехнологичных компонентов (кольца турбин, втулки турбокомпрессоров и шраудов наземных газовых турбин и сотовых уплотнений паровых турбин) с сохранением стабильного качества и исключением «человеческого фактора». Кроме этого, теперь у производителей оборудования появилась возможность заказывать этот универсальный припой заранее и в любом объеме.

Появление на рынке отечественного ленточного высокотемпературного припоя даёт все основания полагать, что новый продукт найдёт широкое применение не только в турбостроении, но и во многих других отраслях промышленности. Тем не менее, перед современной наукой о материалах и их взаимодействии стоит бесчисленное множество нерешенных задач. Работая в жёсткой конкурентной среде, российским технологическим компаниям не выжить без автоматизации процессов, новых разработок и постоянных инвестиций в исследования.

Исследование порошков высокотемпературного припоя для технологий пайки антенных конструкций Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Список литературы

1. Вайнштейн В. Э., Трояновская Г. И. Сухие смазки и самосмазывающиеся материалы. — М.: Машиностроение, 1968.

2. Брейтуэйт Е. Р. Твердые смазочные материалы и антифрикционные покрытия. — М.: Химия, 1967.

3. Landsdown A. R. Lubrication. — Oxford; N. Y.: Pergamon Press, 1982.

4. Стефановский Б. С., Скобцев Е. А., Кореи Е. К. и др. Испытания двигателей внутреннего сгорания. — М.: Машиностроение, 1972.

5. Лебедев О. Н., Сомов В. А., Калашников С. А. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. — М.: Транспорт, — 1990.

УДК 621.3.049 Лю Чжао Цзюнь,

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОРОШКОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРИПОЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПАЙКИ АНТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

RESEARCH OF POWDERS OG HIGH-TEMPERATURE SOLDER FOR TECHNOLOGIES OF THE SOLDERING OF ANTENNA DESIGNS

Приведены результаты исследования фракционного состава порошковых припоев для высокотемпературной пайки антенных конструкций из алюминиевых сплавов. Обоснованы процедуры нормализации отечественного припоя на основе порошка Нетрамм-12.

Results of research of fractional structure of powder solders for a high-temperature soldering of antenna designs from aluminium alloys are resulted. Procedures of normalisation of domestic solder on the basis of a powder of Netramm 12 are proved.

Ключевые слова: порошковый припой, высокотемпературная пайка, антенные конструкции

Key words: powder solder, high- temperature soldering, antenna designs

ФГОУ ВПО «Государственный университет аэрокосмического приборостроения»

НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ существует устойчивый интерес к переходу от пайки сложнопрофильных волно-

сплава АКД12-2С (ТУ 48-0106-66-88) — 30-40;

— флюс — 30-40;

— порошок алюминиево-кремниевого

водных конструкций в солевых ваннах к ресурсосберегающей технологии высокотемпературной пайки в электропечах.

Установить более конкретные значения для компонентов пасты ППС-600, а также рецептуру органической связки по имеющимся данным невозможно, поставки пасты практически не производятся, организации, располагающие учтенными экземплярами ТУ ИМАВ 017-001, неизвестны.

— связка органическая — остальное.

В действующем отраслевом стандарте

[1] допускается применение высокотемпературной печной пайки с использованием пасты ППС-600 (паста припойная силуминовая, температура пайки 600 °С).

Паста ППС-600 имеет следующий состав (в массовых долях) [2]:

Одним из основных компонентов высокотемпературных припойных паст для пайки

сложнопрофильных волноводных конструкций являются порошковые припои на основе силумина [3, 4]. На качество паяного соединения существенное влияние оказывает размер частиц припоя, что и потребовало количественной оценки фракционного состава порошков припоев.

Исследование высокотемпературных припоев было проведено на примере порошка Нетрамм-12 отечественного производства.

Порошковый припой Нетрамм-12 изготавливается методом электроимпульсного распыления расплава. Метод электроимпуль-сного распыления позволяет получать чистые порошки и гранулы с размерами частиц 100— 500 мкм, а также порошкообразные окислы металлов с размерами частиц 0,01-30 мкм.

Характеристики порошка высокотемпературного припоя на основе АКД-12 сведены в табл. 1, химический состав — в табл. 2.

Таблица 1

Свойства порошка высокотемпературного припоя

Наименование Состав металлической составляющей % (вес.) Размер частиц, мкм Интервал плавления, °С Температура пайки, °С Прочность на срез (20 °С), МПа

Нетрамм-12 (АКД-12-2С) А1-88 й-12 < 100 575-585 590 90-140

Для оценки фракционного состава по- бор сит (рис. 1), характеристики которых све-

рошка припоя Нетрамм-12 использовался на- дены в табл. 3.

Таблица 2

Химический состав порошка высокотемпературного припоя

Сплав Химический состав, % Температуры, °С

Си 8п А§ 2п Р А1 & N1 солидус ликвидус

Нетрамм-12 88 12 575 585

Рис. 1. Набор сит для оценки фракционного состава порошка припоя

Таблица 3

Характеристика набора сит

№ Диаметр, мм Глубина, мм Размер ячейки, мм

1 130 35 0,5

2 130 35 0,4

3 130 35 0,315

4 130 35 0,2

5 130 35 0,094

Оценка фракционного состава прове- навливались требования по размеру частиц,

дена для двух партий порошка Нетрамм-12 для партии № 2 определена предпочтитель-

(АКД-12-2С) в исходном состоянии (табл. 4, ность размеров частиц порошка от 200 до

5). Для партии № 1 изготовителю не уста- 300 мкм.

Таблица 4

Состав порошка Нетрамм-12 в исходном состоянии (партия № 1)

№ сита Вес сита, г Вес порошка с ситом, г Вес порошка, г

1 122,39 123,81 1,42

2 119,31 120,30 0,99

3 123,38 124,15 0,77

4 115,06 144,72 29,66

5 111,14 175,03 63,89

дно 139,91 151,03 11,12

После удаления мелкой фракции (<100 ние порошка АКД-12-2С по размеру частиц

мкм) установлено относительное распределе- припоя (рис. 2).

Таблица 5

Состав порошка Нетрамм-12 в исходном состоянии (партия № 2)

№ сита Вес сита, г Вес порошка с ситом, г Вес порошка, г

1 122,29 122,91 0,62

2 119,28 120,06 0,78

3 123,34 123,85 0,51

4 115,01 152,42 37,41

5 111,12 116,56 5,44

дно 139,90 140,88 0,98

0,1-0,2

0,2-0,3

Рис. 2. Фракционный состав порошка АКД-12-2С в исходном состоянии

Смещение максимума распределения на рис. 2 относительной доли порошка припоя с размерами частиц с 0,1… 0,2 мм (для исходной партии № 1) до 0,2.. .0,3 мм (для исходной партии № 2) указывает на необходимость согласования с изготовителем порошка по конкретным

требованиям к фракционному составу либо дополнительной обработки порошка со значительными отходами (до 50 % от исходной массы).

Размер частиц порошка из состава партии № 2 порошка Нетрамм-12 находился в пределах 100-300 мкм (рис. 3, а).

V

т * ■

Л, г

б

а

Рис. 3. Частицы исходного порошка припоя Нетрамм-12 фракции +100-300 мкм: а — в исходном состоянии; б — после обработки в торовой мельнице

Порошок местами имел темно-коричневую окраску, в некоторых местах — темносерую. Следовательно, имелось определенное загрязнение на поверхности порошков, которое тратится на работу флюса при нагреве и предотвращает растекание порошка по поверхности металла.

Частицы порошка имели округлую форму и разветвленную поверхность, что приводило к общему повышению удельной поверхности порошка, а следовательно, к повышению его реакционной способности с кислородом воздуха. На порошке наблюдались мелкие частицы, сцепленные с большой основной частицей.

Основной причиной плохой растекае-мости порошкового припоя явилось наличие пылевидной фракции частиц силумина на поверхности крупных частиц порошка, что приводило к повышенному содержанию кислорода и снижению из-за этого активности флюса и изменению его свойств.

Основной задачей дальнейших исследований явилась очистка порошка припоя от мелких загрязнений.

Для удаления загрязнения порошка мелкой фракцией рассмотрены: мокрая обработка в аттриторных мельницах в среде керосина и сухая обработка в вибрационных торовых мельницах с последующим просевом.

Мокрая обработка приводит к усложнению технологии отмывки и просева мелкой фракции. Заметно было ее проявление в виде взвешенных в керосине темных частиц, одна-

ко при попытке отмыть порошок и на сите 100 мкм отделить мелкие частицы от основного порошка не представилось возможным.

В связи с этим в основу был положен сухой метод. Эксперименты проводили в 5-литровой торовой мельнице со стальными шарами ШХ15 размером 15 мм. Проверялась различная загрузка порошка в мельницу и разное время обработки. Разная загрузка приводила к изменению интенсивности воздействия шаров на порошок. Загрузка принималась 100 и 50 % от номинальной. Время обработки выбиралось от 1 до 10 мин.

В результате проведенных экспериментов установлено, что отделение частиц мелкой (пылевидной) фракции происходит при очень небольшом воздействии на частицы и при малом времени обработки.

Увеличение времени обработки порошка из партии № 1 привело к появлению следов начала измельчения основного порошка и увеличению количества мелкой фракции. Лучший результат соответствовал 1 мин обработки порошка из партии № 2, не считая времени выгрузки при номинальной загрузке мельницы (рис. 3, б).

После обработки порошок просеивался на вибросите через сито 100 мкм, и та часть, которая прошла через сито 100 мкм, в дальнейшем не использовалась. Эта фракция составляла около 10 % по массе порошка.

Изменение фракционного состава порошка припоя после механической обработки для партий № 1 и 2 приведено в табл 6.

Таблица 6

Состав порошка Нетрамм-12 после обработки (партия № 1)

№ сита Вес сита, г Вес порошка с ситом, г Вес порошка, г

партия № 1

1 122,40 122,75 0,35

2 120,01 121,21 1,2

3 123,41 124,70 1,29

4 115,08 145,84 30,76

5 111,16 177,51 66,35

дно 140,01 149,51 9,5

Таблица 6 (Окончание)

партия № 2

1 122,39 122,39 0

2 119,31 119,31 0

3 123,38 123,39 0,01

4 115,06 122,33 7,27

5 111,13 125,21 14,08

дно 139,91 139,95 0,04

Относительное распределение порошка припоя определено по партиям № 1 и 2 соответственно: уточнен фракционный состав в исходном состоянии порошка и по окончании механической обработки и удалении пылевидной фракции (<100 мкм).

Механическая обработка для порошка по партии № 1 проводилась в течении 10 с, а для порошка партии № 2 — в течение 1 мин.

Изменение фракционного состава порошка припоя (для партии № 2) подтверждает эффективность механической обработки (рис. 4).

0,2-0,315

0,315-0,4

— — — — исх. сост.

———после обработки

Рис. 4. Изменение фракционного состава порошка силумина (партия № 2) после механической обработки

Выводы

1. В качестве припоя рекомендуется припойная паста на основе порошка силумина АКД-12 (11-12,6 % 8І) в смеси с сухим флюсом марки 16 ВК. Порошок припоя дол-

жен иметь фракционный состав в пределах +100-300 мкм. Порошок Нетрамм-12 требует доработки: нормализации и рассева.

2. Для нормализации порошка Нетрамм-12 необходимо проводить обработку в

вибрационных торовых мельницах в течение сных пылевидных фракций. Последующее

короткого времени (1-5 мин) для очистки по- удаление пылевидной фракции осуществля-

верхности частиц порошка от мелкодиспер- ется просевом через сито 100 мкм.

Список литературы

1. ОСТ 4Г 0.054.317-84. Пайка конструкционная в производстве радиоэлектронной аппаратуры. Типовые технологические процессы.

2. Кургузов Н. В. Совершенствование технологии пайки конструкций из алюминиевых сплавов // Обмен производственно-техническим опытом. — 1987. — Вып. 5.

3. Балашов В. М., Семенова Е. Г., Трефилов Н. А. Технология производства антенн и устройств СВЧ. — М.: Изд-во МПИ «Мир книги», 1992.

4. Сторчай Е. И. Флюсовая пайка алюминия. — М.: Металлургия, 1980.

УДК 656.61.052.02 А. В. Саушев,

СЕТОЧНЫЙ МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ОБЛАСТЕЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМА СИМПЛЕКСНОГО ПОИСКА NET METHOD OF CONSTRUCTION OF AREAS OF WORKING CAPACITY TECHNICAL OBJECTS ON THE BASIS OF ALGORITHM OF SIMPLEX SEARCH

Рассматривается дискретный метод определения границы области работоспособности для технических объектов различной физической природы. Метод предполагает поиск первой граничной точки и обход области работоспособности по контуру. В основу метода положен адаптивный алгоритм симплексного поиска, позволяющий существенно сократить затраты времени на поиск искомого массива граничных точек и обеспечивающий возможность решения задачи для многомерного случая.

The discrete method of definition of border of area of working capacity for technical objects of the various physical nature is considered. The method assumes search of the first boundary point and detour of area of working capacity in a contour. The adaptive algorithm of simplex search allowing essentially to reduce an expense of time for search of a requiredfile of boundary points and providing possibility of the decision of a problem for a multidimensional case is put in a method basis.

Ключевые слова: область работоспособности, граничные точки, симплекс, алгоритм, адаптация, параметр, технические объекты

Key words: working capacity area, boundary points, a simplex, algorithm, adaptation, parametre, technical objects

канд. техн. наук, доц., СПГУВК

ЕОБХОДИМЫМ условием для ре- работоспособности в виде множества гра-

шения широкого круга задач синте- ничных точек. Области работоспособности

за и диагностирования технических определяются в пространстве внутренних

объектов является определение их областей (первичных) параметров объектов, к которым

Какие материалы лучше всего подходят для высокотемпературной пайки

Пайка — это, несомненно, деликатная операция, удивительно сложная по своей сути. Успех зависит от понимания и контроля определенных термодинамических процессов, включая окисление поверхности, образование интерметаллидов и свободную энергию поверхности. Процесс может быстро пойти не так, если под его руководством не будет руководить опытный оператор или профессионал. Более того, после завершения процесса пайки обстоятельства, в которых должны работать паяные соединения, часто можно рассматривать как экстремальные ситуации — среды, характеризующиеся особенно высокими или низкими температурами, интенсивным давлением в верхних слоях атмосферы или на глубинах океана и электрическими напряжениями в верхних слоях атмосферы. верхний киловольтный диапазон.

Как опытные металлурги подразделения металлообработки AMETEK ECP на основании многолетнего опыта хорошо знают: высокая температура может создать одну из самых опасных сред, в которой используются спаянные электрические компоненты или микроэлектронные корпуса. Из-за этого риска выбор лучшего чистого сплава принесет дивиденды промышленным потребителям, которым требуются преформы припоя, предназначенные для работы при температурах до 300 градусов Цельсия. Сегодня мы подробнее рассмотрим некоторые из этих материалов и выясним, что делает их идеальными для самых жарких сред.

Преодолевая исторический прецедент

На протяжении большей части истории современной пайки свинец служил основным металлом как для соединения преформ, так и для припоя. Фактически, AMETEK ECP по-прежнему использует свинец для производства паяльной и соединительной проволоки. Обычно металлурги-чеканщики создают эту проволоку, используя не менее 85 процентов свинца, а затем заполняя все незавершенные места серебром и оловом, чтобы обеспечить максимально прочный компонент.

Известной причиной этого является высокая температура плавления свинца.Например, сплав № 1000 для чеканки, который полностью состоит из свинца (за исключением незначительного количества примесей), может выдерживать температуру до 326 градусов по Цельсию (чуть ниже 620 градусов по Фаренгейту) до его плавления.

Однако, поскольку широкая общественность стала хорошо осведомлена о том, насколько токсичным может быть свинец в определенных контекстах — из-за испарений, выделяемых при плавке или во время других этапов производственного процесса, если назвать только два примера — использование свинца было сведено к минимуму. или устраняется во многих сделках, за исключением ситуаций, когда это абсолютно необходимо.Правила, применяемые Агентством по охране окружающей среды (и, в меньшей степени, Управлением по охране труда), строго контролируют применение элемента.

В ответ на такое развитие правил AMETEK ECP и Coining были вынуждены мыслить нестандартно. Этот спрос привел к разработке более 200 уникальных сплавов, которые в настоящее время составляют каталог преформ для припоя Coining. Некоторые из этих материалов содержат свинец, но многие — нет. Как мы вскоре коснемся, другие металлы лучше подходят для экстремально высоких температур.

Выбор сплава

При просмотре списка вариантов сплава преформ для припоя AMETEK ECP становится ясно, что доступные варианты — это сплавы на основе золота или свинца. Сплавы на основе золота полезны в приложениях с высокой надежностью, например, в аэрокосмической сфере, где стоимость меньше учитывает качество и надежность. Сплавы на основе свинца полезны в промышленных приложениях, где стоимость является основным фактором.

Несмотря на опасность для окружающей среды и здоровья, создаваемую его использованием, свинец по-прежнему используется во многих промышленных приложениях, где альтернативных вариантов замены свинца еще не существует.RoHS имеет исключение — исключение 7a — для свинца, используемого в высокотемпературных припоях, где содержание свинца составляет> 85% по весу.

Сплавы на основе серебра и меди

С учетом всего вышесказанного, оптовые закупки преформ из чистого золота или золотых сплавов могут быть не идеальными или реалистичными для бюджета каждой компании. Таким образом, компания Coining выступила с инициативой разработки сплавов на основе других прочных металлов, чтобы предоставить клиентам AMETEK ECP вариант, предлагающий аналогичные характеристики по более скромной цене.

В культурном отношении серебро часто занимает второе место после золота по показателям, включая его долларовую стоимость на мировых товарных весах и переносную стоимость в глазах простых людей и оценщиков ювелирных изделий. А по стандарту температур плавления он также занимает второе место, поскольку его чистая форма превращается из твердого вещества в жидкость при температуре 961 градуса по Цельсию (примерно 1762 градуса по Фаренгейту). Но для многих применений преформ для припоя 961 градус — вполне приемлемый порог. Например, большинство применений заготовок из серебряного припоя с герметичными уплотнениями, таких как радиочастотные передатчики и приемники или даже в аэрокосмических технологиях, не будут подвергаться воздействию температур выше 900 градусов Цельсия.

В большинстве заготовок для высокотемпературных припоев, изготовленных из серебра, используются сплавы, содержащие от 45 до 90 процентов серебра, а остальная часть состоит из меди, цинка, олова и кадмия. Они могут выдерживать температуру от 700 до 950 градусов по Цельсию. Сплавы, состоящие в основном из меди, такие как сплав Coining No. 40489, смесь меди и фосфора, имеют аналогичную прочность, при этом температура плавления этого металла составляет 905 градусов.

Coining, AMETEK ECP предлагает клиентам, нуждающимся в преформах и деталях для высокотемпературной пайки, широкий выбор вариантов.Но на случай, если потребность клиента не будет точно соответствовать одному из существующих вариантов, сотрудники AMETEK ECP и Coining всегда готовы создать совершенно новые смеси металлов.

Даже когда клиентам требуются точные спецификации для работы в высокотемпературных средах нишевых приложений, металлурги будут работать с клиентами, чтобы создать идеальный запатентованный сплав. Это одновременное стремление к инновациям на лету и высокому уровню обслуживания клиентов является ключевым фактором, лежащим в основе десятилетий успеха AMETEK и ее дочерних компаний в области электронных компонентов и упаковки.

Проволока для припоя HMP 0,8 мм с флюсовым сердечником

Проволока для припоя HMP 0,8 мм с сердечником из флюса

Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Паяльная проволока HMP от Qualitek в 0.Калибр 81 мм. Используется для высокотемпературной пайки и для экстремально низких температур.

• Активный канифольный флюс
• Для работы электроники в высокотемпературной среде
• Олово Свинец Серебряный сплав с интервалом плавления 296-301 ° C

ДАННЫЙ ПРОДУКТ СОДЕРЖИТ СВИНец (Pb). ТОЛЬКО ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Стандартная поставка

Обычная доставка в течении 2-5 дней

Следующий день

Услуга доступна.Отключение до 12.30

Припой с высокой температурой плавления (HMP) с активным флюсом с канифольным сердечником для высокой активности и смачивания поверхности. Паяльная проволока HMP, производимая Qualitek International, доступна с толщиной 0,81 мм. Припои HMP могут использоваться при очень низких температурах до -200 ° C, оставаясь пластичными, в отличие от припоев с высоким содержанием олова, которые могут стать хрупкими.

Свинец Олово Сплав серебра с диапазоном плавления 296-301 ° C

Толщина проволоки для припоя 0,81 мм

Поставляется на катушках по 500 г с сердечником из флюса 2,2 %

Очистка от остатков флюса не требуется но при необходимости можно очистить

Дополнительная информация

Марка	Qualitek
Настроить	№
Получить в магазине	№
Сечение провода припоя	0.81 мм
Спецификация	Флюс: RA300 Канифольный флюс. Классификация: ROM1 Содержание флюса в сердечнике 2,2% Калибр: 0,81 мм (0,032 дюйма) Стандартное сечение проволоки: 21 Сплав: Свинец 93,5% Олово 5,0% Серебро 1,5% Диапазон плавления: 296-301 ° C Удаление остатков: Не требуется . При необходимости используйте омылитель Qualitek Everkleen
MPN	HMP RA300
Сплав припоя	HMP 5S
Температура плавления	296-301 ° С

© 2021 Somerset Solders.Все права защищены. Номер компании 07556658 Номер плательщика НДС GB 869 5039 79

Юридический адрес: 124 High Street, Midsomer Norton, Radstock, Somerset, BA3 2DA.

Amazon.com: Высокотемпературная пайка EXSO для тяжелых условий эксплуатации для большого заземления, заземляющего провода и стальной пластины, сварочный инструмент с регулируемой температурой 200 Вт, 300 Вт, 500 Вт, 110 В. (СДЕЛАНО В КОРЕЕ) (JY-21300 (300 Вт) (ручного типа)): Инструменты & Товары для дома

5.0 из 5 звезд Это большой, серьезный, профессиональный утюг!
Пользователь продуктов и товаров 4 ноября 2018 г.

Я ошибся и купил паяльник на 200 Вт примерно за половину цены здесь, на Amazon.Я подключил его, и он взорвался! и было закончено. Это была более дешевая версия, и она не стоила моего времени. Потом я нашел это железо. Да, это вдвое дороже, и оно того стоит.

В прошлой жизни я был профессиональным электриком, поэтому хорошо знаю утюги. Мало кто из электриков нуждался бы в таком чудовищном железном чудовище, но сейчас моя жизнь — это работа по металлу и скульптура. Следовательно, мне понадобился здоровенный и прочный утюг для склеивания листового металла и плавления воска для монтажа литников, направляющих, ворот и вентиляционных отверстий для литья по выплавляемым моделям.Утюг на 125 Вт, хотя и большой, был недостаточно мощным для действительно больших плавок и работ. Поскольку мне нужно было точно контролировать температуру, я также добавил блок управления паяльником (отсюда на Amazon), который вы увидите на фото. В этом случае убедитесь, что мощность источника питания достаточна.

Сначала негативы, а их всего два. Поставляемая в комплекте подставка из гнутой проволоки жалка и может быть опасна; Я предполагаю, что если вы используете этот большой утюг, вы сделаете специальную тяжелую подставку (вроде той, что я сделал на фотографиях), чтобы удерживать его на скамейке.Единственное, что у меня есть, это то, что светодиодный индикатор питания настолько тусклый, что практически бесполезен. Однако вы будете знать, что это утюг включен, из-за излучаемой энергии, которую вы почувствуете, если окажетесь рядом с ним!

Плюсы: большой, мощный, качественный, профессиональный паяльник. Рукоятка большая и удобная, она держит руку на достаточном расстоянии от горячего кончика. В утюге есть серьезный керамический нагревательный элемент, а в прилагаемом наконечнике долота есть карман, в котором находится нагреватель при установке (см. Фото).В течение десяти минут на полной мощности он превышает 600 градусов и мгновенно воспламеняет бумагу. Наконечник долота огромен; около 5 дюймов в длину и более 3/4 дюйма в диаметре. Было очень приятно, что кончик долота был предварительно залужен; если бы я регулярно использовал его для обработки листового металла, это определенно помогло бы.

Не могу сказать достаточно об этом утюге; С нетерпением жду долгих лет использования. Если бы производитель просто поставил немного более яркого светодиода и стоящую подставку, это было бы абсолютно идеально!

Магазин на берегу озера | Международный

Онлайн-заказ в настоящее время недоступен для вашего региона.Просмотрите наш каталог здесь и для заказа обратитесь к местному торговому представителю.

Гауссметры / Тесламетры Измерение магнитных полей постоянного и переменного тока и управление полями постоянного тока.		Зонды Холла Аксиальные, поперечные, многоосевые, гамма и тангенциальные датчики Холла для измерения плотности магнитного потока.
Датчики Холла (магнитные) Небольшие компактные осевые и поперечные генераторы Холла для измерения плотности потока.		Флюксметры Измерение общего потока в промышленных установках и системах измерения.
Гельмгольца и поисковые катушки Стандартные полевые катушки Гельмгольца, катушки Гельмгольца для измерения магнитного момента и поисковые катушки.

Инструменты MeasureReady ™ Приборы для определения характеристик материалов, которые так же просты в использовании, как и ваш смартфон.		Системы VSM Измерение петель гистерезиса M (H), кривых крутящего момента и температурно-зависимых магнитных свойств широкого диапазона образцов, включая объемные, порошковые, тонкопленочные, жидкие и магнитные структуры.
Криогенные зондовые станции Микроманипуляционные зондовые станции, используемые для неразрушающего контроля устройств на полных и частичных пластинах. Идеально подходит для измерения магнитотранспортных, электрических, электрооптических, параметрических, высоких Z, DC, RF и микроволновых свойств.		Системы на эффекте Холла Измерение эффекта Холла при переменном / постоянном токе и AHE в спинтронике, прозрачных оксидах, DMS и сложных полупроводниках. Определите мобильность и плотность отдельных перевозчиков с помощью нашего программного пакета QMSA.
Электромагнитные платформы Интегрированные компоненты аппаратного и микропрограммного обеспечения образуют переменное магнитное поле для приложений магнитных измерений, разрабатываемых пользователем.		Электромагниты Создает магнитные поля выше 3 Тл.Идеально подходит для интеграции в магнитные испытательные платформы, разработанные заказчиком.
Электромагнитные источники питания Линейные биполярные источники питания постоянного тока с магнитами обеспечивают истинный 4-квадрантный выходной сигнал, устраняя необходимость во внешнем переключении или вмешательстве оператора для изменения полярности тока.		Источник питания сверхпроводящего магнита Истинный 4-квадрантный, малошумящий, стабильный источник питания сверхпроводящего магнита. Идеально подходит для сверхпроводящих магнитов малых и средних размеров.
Рециркуляционные чиллеры Водоохладители для работы на 50 или 60 Гц, различных размеров и холодопроизводительности.

(PDF) Высокотемпературный бессвинцовый припой для микроэлектроники

20 JOM • Июнь 2001 г.

Таблица VII. Пакеты, используемые в оценке надежности бессвинцовой пайки BGA

Корпус шарик-шарик

Размер корпуса Размер подложки Размер шага матрицы

Тип (мм) Материал ввода / вывода (мил) (мм) (мм)

PBGA 27 ¥ 27 256 ВТ 30 1.27 10 ¥ 10

FleXBGA ™ 12 ¥ 12 144 Лента 18 0,8 6,4 ¥ 6,4

Таблица VIII. Сравнение надежности бессвинцовых сплавов для fleXBGA Package

(TC1 циклический, от –40∞∞

∞∞

∞C до + 125∞∞

∞∞

∞C)

1-й средний ранг по

№ сплава на № Срок службы до отказа по 1-му среднему значению

Код

Не удалось выполнить испытание состава сплава (цикл) (цикл) Срок службы при отказе

A1 Sn3.5Ag 12 12 1,282 2,100 8 8

A11 Sn4Ag1Cu 14 14 2340 2,860 3 3

A14 Sn4Ag0.5Cu 14 14 2,108 2,816 5 4

A21 Sn2,5Ag0,8Cu0,5Sb 14 14 2378 2,980 2 1

A32 Sn4,6Ag1,6Cu1Sb1Bi 15 15 2161 2930 4 2

A62 6 Sn3.4Ag1Cu3.3Bi 6

A66 Sn3.5Ag1.5In 14 14 2387 2805 1 5

B63 Sn / Pb Control 13 13 1845 2240 7 7

Таблица IX. Сравнение надежности бессвинцовых сплавов для пакета fleXBGA

(циклический переход TC2, от 0∞∞

∞∞

∞C до + 100∞∞

∞∞

∞C)

1-й средний ранг по

№ сплава на № Срок службы при отказе по 1-му среднему значению

Код

Сбой испытания состава сплава (цикл) (цикл) Срок службы при отказе

A1 Sn3.5Ag 15 6 6,288 10,300 5 3

A11 Sn4Ag1Cu 15 6 6,967 9,456 4 4

A14 Sn4Ag0,5Cu 15 11 6,073 8,861 6 6

A21 Sn2,5Ag0,8Cu0,5Sb 14 6 8,089 9,2382 3 5

6Ag1.6Cu1Sb1Bi 14 0 N / AN / A 1 1

A62 Sn3.4Ag1Cu3.3Bi 15 0 N / AN / A 1 1

A66 Sn3.5Ag1.5In 15 13 5,630 6,448 7 7

B63 Sn / Pb Контроль 14 14 3,418 4,465 8 8

Таблица X. Сравнение надежности бессвинцовых сплавов для корпуса PBGA

(цикл TC1, –40∞∞

∞∞

∞C до + 125∞∞

∞∞

∞C)

1-й 2-й средний ранг по

№ сплава по количеству отказов Срок службы до отказа по 1-му среднему значению

Код

Испытание состава сплава не выполнено (цикл) (цикл) (цикл) Срок службы до отказа

A11 Sn4Ag1Cu 14 11 4,476 4,686 5,428 5 6

A14 Sn4Ag0.5Cu 14 3 5,195 6,054 Н / Д 3 3

A21 Sn2.5Ag0.8Cu0.5Sb 14 6 3450 4621 6734 6 4

A32 Sn4.6Ag1.6Cu1Sb1Bi 15 0 Н / П / А / А 1 1

A62 Sn3 .4Ag1Cu3.3Bi 14 1 5,875 N / AN / A 2 2

A66 Sn3,5Ag1,5In 14 9 5,102 5,207 5,784 4 5

B63 Sn / Pb Control 14 14 3,395 3,462 3,710 7 7

Это было результатом низкая производительность в процессе сборки платы

в результате неправильного размещения компонентов

, а также перемычки стыков припоя

.Относительное сравнение

на основе сплава A1 показано на рисунке 5.

Анализ Вейбулла не проводился для сплава

A11, поскольку для этого сплава было только два отказа

.

При сравнении среднего срока службы все сплавы

показали лучшие результаты, чем сплав A1, для этого компонента

. Хотя средний срок службы для

A11 не рассчитывался, он также должен был быть выше

на основе данных первого отказа

, приведенных в таблице VI.Такую же тенденцию

можно наблюдать при использовании критерия первого отказа —

ria, за исключением A14, у которого срок службы до первого отказа

был ниже, чем у A1.

Прочие компоненты

Отказы наблюдались во всех сплавах

для пакета с решеткой из пластмассовых шариков.

Однако данные показали множественные отказы —

режимов и ранние отказы, которые не ожидались от этого пакета, а анализ данных

был непрактичным. Другие компоненты на испытательной машине RTV имели

гибких выводов

, и, как и ожидалось,

не показали никаких повреждений паяных соединений, когда

термоциклирование завершилось при

5000 циклов.

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ

ПАКЕТОВ BGA

Изучение семи бессвинцовых сплавов

с двумя типами массивов шариковых решеток (BGA)

корпусов (Таблица VII) было выполнено с

более распространенными условиями ускоренных испытаний.

тион. Пакеты были собраны с использованием стандартных процессов —

до ступени крепления шара —

. Во избежание отказов упаковки

возрастного уровня, все упаковки

были запечены не менее 4 часов при 125 ° C перед прикреплением шара

.После обжига шары

были прикреплены с использованием стандартного оборудования и процессов с шаровой оплавкой

, при этом использовалась пиковая температура оплавления

, равная 240 ° C. Пакеты

были установлены на материнских платах и ​​протестированы

в двух отдельных условиях испытаний: от

от –40 ° C до + 125 ° C в течение 1 ч циклов и от 0 ° C до

+ 100 ° C в течение 30 мин. циклы.

В настоящее время в промышленности используются различные условия ускоренных испытаний

для оценки надежности теплового цикла

паяных соединений.Эти циклические условия

различаются по скорости нарастания, времени задержки и частоте

, все из которых

существенно не влияют на надежность измерения. Чтобы

сравнить и установить надежность системы из сплава

, важно использовать

как можно больше различных условий

, чтобы исследовать влияние условий испытаний

на относительную надежность. В этом исследовании

были использованы следующие ускоренные температурные

циклические испытания: TC1: от –40 ° C до

125 ° C, 15 мин.подъемы и выдержки, 1 цикл /

ч, и TC2: от 0 ° C до 100 ° C, 10 мин. пандусы,

5 мин. жилая, 2 цикла / час.

Хотя размер выборки из 30–45 частей

обычно используется для оценки надежности второго уровня

, следует отметить, что

только 15 единиц были использованы здесь из-за сравнительного характера данного исследования

.

Кроме того, поскольку для монтажа платы использовался только флюсовый процесс (без паяльной пасты

) —

, некоторые компоненты показали очень ранние отказы

.Такие ранние отказы не учитывались при анализе данных.

Сравнение надежности для

FleXBGA Package

TC1 Condition, –40

∞

C до 125

∞

C

Пакеты fleXBGA в сочетании с

испытание TC

9 представляют собой наиболее суровый тепловой цикл

9. комбинация тестов BGA.

В таблице VIII представлена ​​сводка отказов —

единиц, наблюдаемых в конце 4850 циклов,

, когда все единицы вышли из строя для каждой системы из сплава

.В таблице также показано ранжирование

всех сплавов в отношении первого отказа

и среднего срока службы. Данные показывают, что все сплавы

работают лучше, чем эвтектический припой оловянно-свинцовый

для этого корпуса, и условия испытаний

, за исключением эвтектического сплава олово-серебро A1

. Однако анализ исходных данных

и график Вейбулла

показали, что режимы двойного отказа

для A1 с семью компонентами

выходят из строя намного раньше, чем другие.Анализ

самых ранних отказов не показал

признаков растрескивания припоя. Хотя

не удалось определить точную причину отказа

, ранние отказы, вероятно, связаны с процессом поверхностного монтажа, в котором

не использовалась паста.

Сравнивая средний срок службы других бессвинцовых сплавов

, пять лучших сплавов демонстрируют увеличение срока службы

как минимум на 25% по сравнению с

эвтектики олово-свинец.Более того,

этих пяти сплавов показали очень похожие

; Разница в надежности

в пределах

этих сплавов составляет всего 6%. Сравнение

для первого отказа также указывает на аналогичное поведение для пяти ведущих сплавов.

Интересно отметить, что два высокотемпературных припоя

на основе Zn-Sn — краткий обзор

[1] А.Кроупа, Д. Андерсон, Н. Ху, Дж. Пирс, А. Уотсон, А. Динсдейл и С. Макледжон, ASM International, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 21 (2011), стр 629-637.

[2] ГРАММ.Цзэн, С. Макдональд и К. Ногита, Надежность микроэлектроники, 52 (2012), стр.1306-1322.

[3] Р.Гурфи и К. Уокер, ASM International, Американское сварочное общество, (2012), стр. 188–195.

[4] С.-J. Ким, К. -С. Ким, С. -С. Ким, С. -Й. Канг, К. Суганума, Материальные операции, Том. 49 (7), (2008), стр. 1531-1536.

[5] Дж.Карл, Путтлиц и А. Кэтлин и Сталтер, Марсель Деккер, Inc., (2004), стр.716.

[6] М.А. Хьюк, С. К. Ислам, Б. Дж. Блалок, К. Су, Р. Виджаярагхаван и Л. М. Толберт, факультет электротехники и информатики, Университет Теннесси, Ноксвилл. (2008).

[7] А.Хак, Б. Х. Лим, А. С. М. Хасиб и Х. Х. Масьюки, J Mater Sci: Mater Electron, (2011), стр. 115-123.

[8] Дж.Драпала, А. Крупа, Б. Сметана, В. Водарек, Д. Петлак и Р. Буркович, Академия наук Чешской Республики, (2011).

[9] Л.Ли, Ю. Лю, Х. Гао, З. Гао, J Mater Sci: Mater Electron, (2012).

[10] Дж.-Е. Ли, К. -С. Ким, К. Суганума, Дж. Такенака и К. Хаджио, Materials Transactions, Vol. 46 (11) (2005), стр. 2413-2418.

[11] Дж.-Е. Ли, К. -С. Ким, К. Суганума, М. Иноуэ и Г. Изута, Materials Transactions, Vol. 48 (3) (2007).

[12] К.Suganuma, патент Японии 2004-237375 (26 августа 2004 г.).

[13] Р.Махмуди, М. Эслами, Journal of Electronic Materials, Vol. 39 (11) (2010).

[14] С.Ким, К. -С. Ким, С. -С. Ким, К. Суганума и Г. Изута, Журнал электронных материалов, Vol. 38 (12) (2009).

[15] Т.Такахаши, С. Комацу, Х. Нисикава и Т. Такемото, Journal of Electronic Materials, Vol. 39 (8) (2010).

[16] Р.Махмуди и М. Эслами, J Mater Sci: Mater Electron, 22 (2011), стр.1168-1172.

[17] С.Ким, К. -С. Ким, С. -С. Ким, К. Суганума, Журнал электронных материалов, Vol. 38 (2) (2009).

[18] С.Ким, К. -С. Ким, К. Суганума и Г. Изута, Журнал электронных материалов, Vol. 38 (6) (2009).

[19] Дж.Р. Дэвис. ASM International, Материальное информационное общество, (1993), стр. 370–380.

[20] М.М. Аведесиан и Х. Бейкер, ASM International, The Materials Information Society, (1999), стр. 314.

[21] Р.Г. Бухайт, Р. Келли, Н. А. Миссерт и Б. А. Шоу, Электрохимическое общество, Vol. 2003 (2004), с.490.

Исследование микроструктуры и смачиваемости выбранных бессвинцовых припоев для более высоких температур применения

Исследовательская статья

• Словацкий технологический университет в Братиславе, факультет материаловедения и технологий в Трнаве, Jána Bottu č.2781/25, 917 24 Трнава, Словацкая Республика

• Поступило: 18 июля 2018 г. Принято: 22 августа 2018 г. Опубликовано: 11 сентября 2018 г.

Работа посвящена исследованию термических свойств и смачиваемости бессвинцовых припоев при более высоких температурах применения.Для исследований использовались экспериментальные припои SnSb5, ZnAl4, ZnAl6Ag6 и BiAg11. Для исследования смачиваемости использовались подложки из серебра, меди и никеля. Для измерения интервалов плавления припоев и их термических свойств был проведен анализ ДСК. Измерение смачиваемости проводилось в контролируемой атмосфере тригонометрическим методом. Припои на основе цинка не смачивают ни одну из исследованных подложек. Припой SnSb5 смачивает только медную подложку с углом смачивания 54 °. Паяльный сплав BiAg11 смачивает все подложки, при этом лучший результат (23 °) был достигнут на подложке из Ag.Прочность на сдвиг соединений BiAg11 и SnSb5 достигла более высокого значения, чем у классического припоя PbSn5.

Образец цитирования: Роман Колеляк, Игорь Костольный.Исследование микроструктуры и смачиваемости выбранных бессвинцовых припоев для более высоких температур применения [J]. AIMS Materials Science, 2018, 5 (5): 889-901. DOI: 10.3934 / matersci.2018.5.889

Аннотация

Работа посвящена исследованию термических свойств и смачиваемости бессвинцовых припоев при более высоких температурах применения.Для исследований использовались экспериментальные припои SnSb5, ZnAl4, ZnAl6Ag6 и BiAg11. Для исследования смачиваемости использовались подложки из серебра, меди и никеля. Для измерения интервалов плавления припоев и их термических свойств был проведен анализ ДСК. Измерение смачиваемости проводилось в контролируемой атмосфере тригонометрическим методом. Припои на основе цинка не смачивают ни одну из исследованных подложек. Припой SnSb5 смачивает только медную подложку с углом смачивания 54 °. Паяльный сплав BiAg11 смачивает все подложки, при этом лучший результат (23 °) был достигнут на подложке из Ag.Прочность на сдвиг соединений BiAg11 и SnSb5 достигла более высокого значения, чем у классического припоя PbSn5.

Список литературы

[1]	Чидамбарам В., Хаттель Дж., Халд Дж. (2011) Альтернативы высокотемпературным бессвинцовым припоям. Microelectron Eng 88: 981–989. DOI: 10.1016 / j.mee.2010.12.072
[2]	Ким С., Ким К.С., Ким С.С. и др. (2009) Повышение надежности крепления Si кристалла с помощью высокотемпературного бессвинцового припоя на основе Zn – Sn с использованием диффузионного барьера TiN. J Electron Mater 38: 2668–2675. DOI: 10.1007 / s11664-009-0928-7
[3]	Суганума К., Ким С.Дж., Ким К.С. (2009) Высокотемпературные бессвинцовые припои: свойства и возможности. JOM 61: 64–71.
[4]	Джонсон Р.В., Ван Ч., Лю Й. и др. (2007) Технологии упаковки силовых устройств для экстремальных условий. Электронный пакет IEEE T 30: 182–193. DOI: 10.1109 / TEPM.2007.899158
[5]	Лю В., Ан Р., Ван С. К. и др.(2015) Влияние образования и морфологии КМС Au – Sn на сдвиговые свойства микропаяных соединений, оплавленных лазером. Solder Surf Mt Tech 27: 45–51. DOI: 10.1108 / SSMT-07-2014-0016
[6]	Лалена Дж. Н., Дин Н. Ф., Вайзер М. В. (2002) Экспериментальное исследование Bi – 11Ag, легированного Ge, в качестве нового бессвинцового припоя для крепления силовых кристаллов. J Electron Mater 31: 1244–1249. DOI: 10.1007 / s11664-002-0016-8
[7]	Spinelli JE, Silva BL, Garcia A (2014) Микроструктура, морфология фаз и твердость эвтектического сплава Bi – Ag для высокотемпературной пайки. Материнский дизайн 58: 482–490. DOI: 10.1016 / j.matdes.2014.02.026
[8]	Ким С., Ким К.С., Ким С.С. и др.(2009) Межфазная реакция и свойства прикрепления к матрице высокотемпературных припоев Zn – Sn. J Electron Mater 38: 266–272. DOI: 10.1007 / s11664-008-0550-0
[9]	Haque A, Lim BH, Haseeb ASMA и др. (2012) Прикрепляемые свойства высокотемпературного бессвинцового припоя на основе Zn – Al – Mg – Ga на медной выводной рамке. J Mater Sci Mater Electron 23: 115–123.DOI: 10.1007 / s10854-011-0511-x
[10]	Такаку Ю., Фелиция Л., Охнума И. и др. (2008) Межфазная реакция между подложками Cu и высокотемпературными бессвинцовыми припоями на основе Zn – Al. J Electron Mater 37: 314–323.
[11]	Alibabaie S, Mahmudi R (2012) Микроструктура и характеристики ползучести сверхвысокотемпературных бессвинцовых припоев Zn – 3Cu– x Al. Материнский дизайн 39: 397–403. DOI: 10.1016 / j.matdes.2012.03.005
[12]	Цзэн Г., Макдональд С., Ногита К. (2012) Разработка высокотемпературных припоев: Обзор. Microelectron Reliab 52: 1306–1322. DOI: 10.1016 / j.microrel.2012.02.018
[13]	Song JM, Chuang HY, Wen TX (2007) Термические свойства и свойства при растяжении сплавов Bi – Ag. Metall Mater Trans A 38: 1371–1375. DOI: 10.1007 / s11661-007-9138-1
[14]	Song JM, Chuang HY, Wu ZM (2007) Растворение подложки и свойства сдвига в соединениях между сплавами Bi – Ag и подложками Cu для высокотемпературной пайки. J Electron Mater 36: 1516–1523. DOI: 10.1007 / s11664-007-0222-5
[15]	Koleák R, Martinkovič M, Koleáková M (2013) Анализ прочности на сдвиг и ДСК высокотемпературных припоев. Arch Metall Mater 58: 529–533. DOI: 10.2478 / AMM-2013-0031
[16]	Махмуди Р., Геранмайе А.Р., Резаи-Баззаз А. (2007) Ползучесть бессвинцового припоя Sn – 5Sb при вдавливании. Mat Sci Eng A-Struct 448: 287–293. DOI: 10.1016 / j.msea.2006.10.092
[17]	Ли Х.Т., Лин Х.С., Ли С.С. и др. (2005) Надежность бессвинцовых паяных соединений Sn – Ag – Sb. Mat Sci Eng A-Struct 407: 36–44. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт