Что можно паять оловом

Если в советское время существовала игра для школьников, сутью которой было спаять «на коленке» радиоэлектронную микросхему самому, что они успешно делали, то сейчас многих вопрос о том, как правильно пользоваться паяльником, ставит в затруднительное положение. Хотя научиться паять паяльником не так уж сложно и, освоив основы для «чайников», можно будет самостоятельно проводить несложные работы, не обращаясь к специалистам.

Пайка паяльником

Для того чтобы начать пайку, необходимо подготовить рабочее место и необходимый инструмент. Независимо от вида предполагаемых работ, к рабочему месту предъявляются следующие требования:

  • Наличие хорошего освещения позволит не только с комфортом работать, но и заметить небольшие огрехи в спаянных деталях, что затруднительно при недостатке света;
  • Отсутствие легковоспламеняющихся предметов;
  • Свободное рабочее пространство, на котором можно легко разместить спаиваемую деталь;
  • Наличие вентиляции сделает работу не только комфортнее, но и безопаснее, вдыхание расплавленной канифоли отрицательно сказывается на дыхательной системе;
  • Увеличительное стекло дает возможность работать даже с маленькими деталями и тонкими проводами;
  • Простая подставка решает проблему с размещением нагретого паяльника.

Следующим этапом подготовки будет выбор инструмента, и перед новичком всегда встает вопрос, что нужно для пайки паяльником.

Выбор паяльника

Основой качественной пайки является прогревание металлических деталей до температуры спаивания, соответственно, для каждого вида работ рекомендуется использовать паяльники разных мощностей:

  • Для пайки радиодеталей и микросхем лучше всего использовать паяльник мощностью не более 60 Ватт, в противном случае можно перегреть деталь или просто расплавить ее;
  • Детали толщиной до 1 мм будут лучше прогреваться при использовании инструмента мощностью 80−100 Ватт;
  • Детали со стенкой до 2 мм требуют больших мощностей и определенного опыта в работе, поэтому в данной статье пайка таких деталей рассматриваться не будет.

После выбора мощности паяльника следует подготовить его к работе, точнее, подготовить наконечник. Есть паяльники со сменными жалами, которые подходит для разных видов работ. Выпускаются также модели с медным жалом, которое можно заточить или с помощью молотка придать любую нужную форму. Серьезным минусом таких наконечников является необходимость постоянно их лудить, чтобы на поверхности не появлялась пленка окиси, мешающая приставать припою. Также производители выпускают более дорогостоящий вариант с никелированным покрытием, но оно боится перегрева и требует бережного обращения.

Что еще нужно для пайки

Помимо самого паяльника для пайки необходимо следующее:

  • припой;
  • канифоль;
  • паяльные кислоты или флюсы.

Припой является связующим материалом между спаиваемыми деталями, и работать без него не получится никак. Сейчас в магазинах продаются специально подготовленные припои в виде скрученных в спираль проволочек различного диаметра, от которых удобно «отщипывать» нагретым жалом необходимый кусочек, но можно и по старинке использовать в качестве припоя кусочек олова, но работать будет не так удобно.

Канифоль используется для подготовки поверхности к нанесению припоя. Припой с канифолью распределяется равномерно, при отсутствии последней скатывается в капли, а к некоторым поверхностям вообще не пристает.

Паяльная кислота, или флюс необходима для подготовки контактов к спаиванию. Новичку следует знать, что флюс для каждого спаиваемого материала отличается, и нельзя применять кислоту для пайки алюминия на медном проводе, иначе припой просто не ляжет.

Технология пайки

Основой любой пайки является качественное прогревание спаиваемых деталей с последующим закреплением их с помощью припоя. Технологически можно выделить два вида пайки: с использованием флюса или с канифолью.

Пайка с канифолью

Научиться паять паяльником с канифолью сложнее, но, овладев этим умением, возможно будет выполнить 90 процентов работ.

Рассмотрим на примере пайки провода к плате. Сначала необходимо прогреть провод, для этого жало нагретого паяльника прикладываем плоскостью (лучше, если это будет жало в форме отвертки), максимально прижимая. Через несколько секунд провод с прижатым к нему жалом опускается в канифоль, которая, закипая, равномерно распределится по всем жилам провода. Так провод подготовлен к нанесению припоя. Жалом паяльника берем небольшую часть припоя и тонким слоем наносим его на провод. При этом не должно получиться никаких капель или незатронутых участков, в идеале получается тот же провод, но в олове.

Очищаем жало паяльника с помощью металлической губки или тряпочки и, коснувшись жалом канифоли, проводим пальником по плате, при этом остается тончайший слой канифоли на поверхности. Поверхности подготовлены. Обеспечивая максимальный контакт провода и платы, прижимаем к проводу жало с тонким слоем припоя и несколько раз «поглаживаем» место спайки паяльником для лучшего прогрева. После этого даем остыть и проверяем контакт на прочность.

Если пайка проведена правильно, то поверхность блестит, и соединение имеет максимальную прочность. Если же поверхность будет выглядеть матовой и рыхлой, значит, правила пайки паяльником были нарушены и соединение не такое прочное. Но в некоторых случаях и такой результат устраивает.

Пайка с флюсом

Для пайки с флюсом нужно всего лишь взять флюс, окунуть в него кисточку и нанести на спаиваемую поверхность. После этого можно наносить припой или сразу паять. Несмотря на кажущуюся простоту, работа с кислотой имеет много нюансов:

  1. Для каждого материала существует свой флюс и они не взаимозаменяемы, а в некоторых случаях даже дают противоположный эффект;
  2. Нельзя использовать слишком активные флюсы на микросхемах, поскольку они могут прожечь металл дорожки;
  3. Если после работы не удалить флюс с поверхности или сделать это неправильным реагентом, он будет продолжать разрушать металл;
  4. Медное жало паяльника, особенно если оно остро заточено, разрушается под воздействием кислоты, и приходится постоянно его подтачивать.

Помимо знаний, работа с паяльником требует аккуратности и точности, а, научившись паять простые детали, нетрудно будет переходить к пайке более тонких плат микросхем, или, наоборот, толстых проводов, различных элементов, страз, а впоследствии даже припаять между собой пластины.

Припой – это сплав олова и свинца. Пайка – процесс создания электрического или механического соединения 2 металлических частей при помощи химической реакции, происходящей между расплавленным припоем и металлом, без повреждения припаиваемых частей.

Читайте также:  Что называется индуктивностью проводника

Процесс пайки

Печатные платы

  1. Прикоснитесь паяльником к припаиваемым элементам на несколько секунд.
  2. Когда они разогреются, примените припой.
  3. Убедитесь, что припоя достаточно, но не слишком много.
  4. После распространения припоя уберите его и паяльник. Не трогайте элементы до затвердевания припоя.

Тонкая листовая сталь

  1. Уберите стружку и посторонние материалы при помощи наждачной бумаги или металлической щётки.
  2. Примените флюс goot BS-35 (для листовой стали) или goot BS-45 (для нержавеющей стали)
  3. Нагревая детали паяльником, примените припой.
  4. Тщательно промойте соединение водой, чтобы смыть остатки флюса*

*Флюс содержит хлорид. Если флюс не смыть водой, то на месте пайки образуется ржавчина.

Какие металлы можно паять?

Металлы, которые можно паять (в порядке возрастания сложности пайки):

  1. Олово
  2. Серебро
  3. Медь
  4. Латунь
  5. Цинк
  6. Никель
  7. Железо
  8. Нержавеющая сталь

Металлы, которые нельзя паять:

  1. Ржавый металл
  2. Алюминий
  3. Хромированные объекты
  4. Части отлитые под давлением

ПАЙКА: 3 ШАГА

1. Очистка:

Снимите оксидную плёнку с детали:

  • Механический метод. Отполируйте деталь при помощи надфиля илинаждачной бумаги.
  • Химический метод. Примените флюс.

2. Нагрев:

Нагрейте материал до температуры, превышающей температуру плавления припоя.

3. Пайка:

Когда материал нагреется до температуры выше температуры плавления ррипоя, примените его.

ОСНОВЫ

Пайка – несложная процедура. Просто выберите подходящие для выполнения вашей задачи элементы:

Паяльники

Паяльник – это инструмент, используемый для нагрева основы и припоя. Существует большое количество различных паяльников. Очень важно выбрать паяльник, подходящий для вашей задачи.

Рекомендуемые паяльники, в зависимости от целей использования:

  • KS-30R : для любительского использования (хромоникелевый нагреватель)
  • CXR-31: Для любительского и точной пайки (керамический нагреватель)
  • RX-802AS : Для точной пайки (температурный контроль)

Типы нагревателей

Для пайки используют два типа нагревателей:

  • Никельхромовый нагреватель (20-300Вт) состоит из наконечника, обмотанного никельхромовой проволокой, для внешнего нагрева. Они используются для низкобюджетного производства или в любительских целях.
  • Керамический нагреватель (15-50Вт) обладает отличной изоляцией, благодаря вольфрамовому нагревателю, установленному в керамическую основу. Он нагревается гораздо быстрее, чем никельхромовые нагреватели. Отличная рекуперация температуры и быстрый нагрев делают его подходящим для пайки микрочипов или электрических элементов.

Температурно-управляемые Паяльники 1

С таким типом паяльника можно контролировать температуру жала во время пайки при помощи встроенного в жало датчика. Быстрый нагрев, и мгновенная стабилизация температуры в месте пайки. Подходит для пайки печатных плат и электрочипов.

Температурно-управляемые Паяльники 2

Температура нагревателя контролируется высокочувствительным датчиком, встроенным в жало паяльника. Такие паяльные станции предназначены для бессвинцовой пайки.

Жала
Выберите форму жала, которая подходит к припаиваемым деталям. Есть два вида жал: медные и долговечные.

Медные жала
Медные жала необходимо стачивать напильником, поскольку они портятся под воздействием припоя и окисляются.

Долговечные жала
Покрытие меди железом замедляет эрозию, причиняемую припоем, что продлевает пригодность наконечника.

Удалите окисление во время работы. Воспользуйтесь очистителем ST-40. Чтобы убрать излишнее количество окисления с наконечника, используйте наждачную бумагу (#600) после охлаждения наконечника. После удаления оксидов, погрузите наконечник в припой.

Также после использования не забудьте покрыть жало припоем (залудить). Это защитит жало. Наконечники, покрытые припоем, обладают более широким диапазоном теплопередачи, что повышает эффективность прибора.

Традиционные припои (Свинцовые)

Традиционный припой – это сплав олова и свинца. Вязкость и температура плавления зависит от пропорций сплава. Выберите припой, в зависимости от работы, которую следует проделать.

Олово (Sn) % Свинец (Pb) % Температура плавления Назначение Вязкость
63% 37% 183 Точность Низкая

Высокая
60% 40% 183..190 PCB
50% 50% 183..215 Электронные части
45% 55% 183..227 Листовая сталь
40% 60% 183..238 Листовая сталь
(сварка)

Существует два типа проволочного припоя: с флюсом и без. Для листовой стали следует применять безфлюсовый припой. Флюс, используемый при пайке листовой стали следует использовать отдельно.

Специальные припои

В некоторых случаях, припой может содержать некоторое количество металла кроме олова и свинца.

Например: Припой с содержанием меди

При пайки медной проволоки, олово, содержащееся в припое, может повредить медь и привести к разлому проволоки. Медь, содержащаяся в припое, соединившись с контактной медью, замедляет порчу и повышает надёжность проволоки.

Бессвинцовый припой

Бессвинцовый припой – это припой, который не содержит свинца(Pb).

Действие директив RoHS распространяются на Евросоюз и другие страны, с целью защиты окружающей среды. Эти директивы запрещают использование свинца в электроприборах, поскольку незаконное выбрасывание домашних приборов, по данным исследований, было причиной загрязнения свинцом водных ресурсов.

Если поверхность металла загрязнена или окислена, смачиваемость металла понижается, и он перестаёт быть надёжным материалом для пайки. Для решения данной проблемы используют флюс.

Категории флюсов

Есть 3 категории флюсов.

Категории флюсов Уровень активации Остаточный материал Применение
Поглощение влажности Коррозия Очистка
Неорганический Сильный Применение Высокий Необходимо Листовая сталь
Органический Средний Меньше неорганического Низкий Необходимый, в зависимости от применения PCB
Смола Слабый
  1. Флюсы удаляют жир, чуждые элементы и окисление. Флюс улучшает пайку, удаляя окисление, которое появляется на металле и припое.
  2. Флюс предотвращает повторное окисление. Когда металл нагревается и подвергается действию воздуха, его окисление проходит в ускоренном темпе. Флюс покрывает и защищает соединение от воздуха, тем самым предотвращая окисление.
  3. Флюс повышает смачиваемость*. Понижает поверхностное натяжение припоя.
Читайте также:  Мини оборудования для домашнего производства

*Смачиваемость – уровень равномерного распространения припоя по поверхности.

Искусство пайки нужно постигать постепенно. Начиная от спаивания проводов и переходя к печатным платам — каждый из способов имеет свои тонкости как в подборе расходников для пайки, так и в технике. Сегодня мы поделимся с читателями азами паяльного дела и базовыми навыками работы.

В чём суть пайки

В паяльном деле используется способность одних металлов в расплавленном состоянии эффективно растекаться по поверхности других под действием гравитации и умеренного поверхностного натяжения. Соединение пайкой неразъёмное: две соединяемые детали как бы обволакиваются слоем припоя и остаются неподвижными после его застывания.

Поскольку мы будем рассматривать пайку именно в контексте пайки металлов, то наиболее важными параметрами будут прочность механического и проводимость электрического соединения. В большинстве случаев это прямо пропорциональные величины и если две детали плотно схвачены, то и проводимость между ними тоже будет высокой. Однако припой имеет удельное сопротивление выше, чем даже у алюминия, поэтому его слой должен быть как можно более тонким, а укрывистость — максимально высокой.

Для того чтобы пайка была возможна в принципе, существует два условия. Первое и важнейшее — чистота деталей в месте спайки. Припой присоединяется к поверхности металла на атомном уровне и наличие даже малейшей оксидной плёнки или загрязнений сделает надёжное прилипание невозможным.

Второе условие — температура плавления припоя должна быть значительно ниже температуры спаиваемых деталей. Это кажется очевидным, но существуют припои с температурой плавления выше, чем у алюминия, к примеру. Кроме того, если реальная разница в температурах плавления недостаточно высока, при застывании припоя температурная усадка деталей может помешать нормальному формированию кристаллической решётки припоя.

Флюсы и припои — как правильно подобрать

По описанным выше причинам правильный выбор флюса и припоя — это практически половина успеха в паяльном деле. К счастью, имеются вполне универсальные марки, подходящие для большинства задач. Отрасль применения почти всех флюсов и припоев вполне доходчиво указывается на этикетках, но некоторые аспекты их применения всё же нужно знать.

Начнём с флюсов. Их применяют для протравливания деталей, снятия и растворения оксидной плёнки с дальнейшей защитой металла от коррозии. Пока поверхность покрыта флюсом, можно быть уверенным в её чистоте, как и в том, что расплавленное олово будет хорошо её смачивать и растекаться.

Флюсы различают по типу металлов и сплавов соединяемых деталей. В основном это смеси металлических солей, кислот и щелочей, активно вступающих в реакцию при нагреве паяльником. Ну а поскольку оксидных форм и загрязнений существует достаточно много, коктейль должен специально подбираться под конкретный тип металлов и сплавов.

Активный флюс для пайки

Условно флюсы для пайки делятся на два типа. Активные флюсы создаются на основе неорганических кислот, в основном хлорной и соляной. Недостаток их в необходимости смывки сразу по завершении пайки, иначе остатки кислот вызывают довольно сильное корродирование соединения и сами по себе обладают достаточно высокой проводимостью, способной вызвать замыкание. Зато активными флюсами можно паять практически что угодно.

Второй тип флюсов создаётся, преимущественно, на основе канифоли, которая может использоваться и в чистом виде. Жидкий флюс гораздо удобнее в нанесении, в него также входят спирт и/или глицерин, полностью испаряющиеся при нагреве. Канифольные флюсы наименее эффективны при пайке стали, однако для цветных металлов и сплавов используют преимущественно их или другие соединения органической химии. Канифоль также требует смывки, ибо в долгосрочной перспективе она способствует корродированию и может становиться проводимой, набирая влагу из воздуха.

Жидкая и твёрдая канифоль

С припоями всё несколько проще. В основном для пайки используются свинцово-оловянные припои марки ПОС. Цифра после маркировки означает содержание олова в припое. Чем его больше, тем выше механическая прочность и электропроводность соединения и при этом ниже температура плавления припоя. Свинец используется для нормализации процесса застывания, без него олово может растрескаться или покрыться иглами.

Припой ПОС-61 с канифолью внутри

Существуют специальные типы припоев, прежде всего — бессвинцовые (БП) и прочие нетоксичные, в них свинец заменён индием или цинком. Температура плавления у БП выше, чем у обычных, но соединение прочнее и более устойчиво к коррозии. Есть также легкоплавкие припои, растекающиеся уже при 90–110 ºС. К таким относятся сплавы Вуда и Розе, используют их для пайки компонентов, чувствительных к перегреву. Специальные припои находят главное применение при пайке радиоаппаратуры.

Сплав Розе

Мощность и виды паяльников

Главным отличием паяльного инструмента является тип источника его питания. Для обывателей наиболее знакомы сетевые паяльники, питающиеся от 220 В. Их используют главным образом для пайки проводов и более массивных деталей, ибо перегреть медный провод практически невозможно за исключением, разве что, оплавления изоляции.

Плюс сетевых паяльников в их высокой мощности. За счёт неё обеспечивается качественный и глубокий прогрев детали, плюс не требуется громоздкого блока питания для работы. Из недостатков можно выделить невысокое удобство работы: паяльник довольно тяжёлый, жало расположено далеко от ручки и для тонкой работы такой инструмент не годится.

Читайте также:  Самодельные насадки для гравера своими руками

Паяльные станции используют термоконтроль для поддержания стабильного уровня температуры. Такие паяльники не обладают значительной мощностью, обычно 40 Вт — это уже потолок. Однако для чувствительной к перегреву электроники и пайки мелких деталей этот инструмент подходит наилучшим образом.

Выбор жала и уход за ним

Жала для паяльников различают по форме и материалу. С формой всё просто: самым примитивным и в то же время универсальным является шиловидное жало. Возможны вариации в форме лопаточки, конуса с затуплённым концом, со скосом и прочие. Главная задача при выборе формы — добиться максимальной площади соприкосновения с конкретным типом спаиваемых деталей, чтобы нагрев был мощным и при этом непродолжительным.

Медные жала для паяльника

По материалу почти все жала медные, однако бывают с покрытием и без него. Покрывают медные жала хромом и никелем для увеличения жаростойкости и устранения окисления поверхности меди. Жала с покрытием очень долговечные, но несколько хуже смачиваются припоем и требуют бережного отношения. Для их чистки используют латунную стружку и вискозные губки.

Жала с никелевым покрытием

Жала без покрытия можно по праву отнести к расходникам для пайки. Такое жало при работе периодически покрывается слоем окислов и припой перестаёт к нему прилипать. Рабочую кромку нужно заново зачистить и залудить, поэтому при интенсивном использовании жало стачивается достаточно быстро. Для замедления обгорания жала его рекомендуется предварительно отковать, а затем обточить для придания нужной формы.

Пайка проводов

Провода паять наиболее просто. Концы жил окунаем в раствор флюса и проводим по ним паяльником, жало которого обильно смочено во флюсе. В процессе лужения излишки расплавленного припоя желательно стряхивать. После нанесения полуды из проводов формируют скрутку, а затем тщательно прогревают её с небольшим количеством припоя, заполняя свободное пространство между жилами.

Возможен и иной способ, когда перед скручиванием провода просто тщательно смачивают флюсом и паяют без предварительного лужения. Особенно такой метод популярен при пайке многопроволочных жил и проводков небольшого диаметра. Если флюс качественный, а паяльник обеспечивает достаточно сильный прогрев, даже скрутка из 3–4 «пушистых» жил по 1,5 мм 2 хорошо пропитается оловом и будет надёжно спаяна.

Обратите внимание, что в электромонтаже, то есть внутри распределительных коробок, паять проводку не принято. В первую очередь по причине неразъёмности соединения, плюс ко всему спайка обладает значительным переходным сопротивлением и всегда есть высокий риск её корродирования. Провода паяют исключительно при соединениях внутри электроприборов или для лужения концов многопроволочных жил перед их затяжкой винтовыми клеммами.

Работа с электронными компонентами

Пайка электроники — наиболее обширная и сложная тема, требующая опыта, навыков и специального оборудования. Однако заменить неисправный элемент на печатной плате сможет и дилетант даже при наличии одного лишь сетевого паяльника.

Выводные элементы (которые с ножками) паять проще всего. Они предварительно неподвижно фиксируются (пластилином, воском) выводами в отверстиях платы. Затем с обратной стороны паяльник плотно прижимается к хвосту для его прогрева, после чего в место спайки вводится проволочка припоя, содержащего флюс. Слишком много олова не нужно, достаточно чтобы оно затекло в лунку со всех сторон и образовало некое подобие вытянутого колпака.

Если выводной элемент болтается и его нужно придерживать руками, то место спайки сперва смачивается флюсом. Его нужно очень небольшое количество, здесь оптимально использовать флаконы от лака для ногтей, предварительно промытые ацетоном. Олово при такой технике пайки набирается на паяльник в небольшом количестве и его капелька аккуратно подносится к выводу элемента в 1–2 мм от поверхности платы. По ножке припой стекает, равномерно заполняя лунку, после чего паяльник можно убирать.

Очень важно, чтобы соединяемые детали оставались неподвижными до полного остывания припоя. Даже малейшее нарушение формы олова при кристаллизации приводит к так называемой холодной спайке — дроблению всей массы припоя на множество мелких кристаллов. Характерный признак такого явления — резкое помутнение припоя. Его нужно разогреть заново и дождаться равномерного остывания в полной неподвижности.

Некачественная, холодная пайка

Для поддержания олова в жидком состоянии, достаточно чтобы паяльник контактировал залуженной поверхностью жала с любой точкой увлажнённого участка. Если паяльник буквально прилипает к спаиваемым деталям, это свидетельствует о недостатке мощности для нагрева. Для пайки чувствительных к нагреву полупроводниковых элементов и микросхем обычный припой можно смешивать с легкоплавким.

Пайка массивных деталей

Наконец, кратко расскажем о пайке деталей с высокой теплоёмкостью, таких как кабельные муфты, баки или посуда. Требование к неподвижности соединения здесь наиболее важно, крупные детали предварительно соединяют струбцинами, мелкие — комками пластилина, перед пропайкой соединения его прихватывают точечно в нескольких местах и снимают скрепы.

Паяют массивные детали как обычно — сперва полуда на месте соединения, затем заполнение шва жидким припоем. Однако припой в этих целях используют специальный, обычно тугоплавкий и способный сохранять высокую герметичность, а также хорошо выдерживающий частичный нагрев.

При такой пайке крайне важно поддерживать детали хорошо прогретыми. Для этих целей паяльный шов непосредственно перед местом спаивания подогревают газовой горелкой, а вместо обычного электрического паяльника используют массивный медный топорик. Его также постоянно подогревают в пламени горелки, попутно смачивая припоем, а затем заполняют соединение, частично расплавляя предыдущий шов на несколько миллиметров.

Подобная техника пайки с подогревом может использоваться и при работе обычным паяльником, например, при спайке толстых жил кабеля. Жало в этом случае выступает лишь оперативным инструментом для тщательного распределения олова, а основным источником нагрева служит газовая горелка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector