Паяння
Пая́ння,[1] рідше лютува́ння[2][3][4] (пол. lutowanie від нім. Löten) — процес формування з'єднання з міжатомними зв'язками шляхом нагрівання матеріалів, що паяються, нижче за температуру їхнього плавлення, подальшого змочування їх розплавленим припоєм, затікання припою у проміжок між деталями з подальшою його кристалізацією.
| Паяння | |
| Продукція | solder jointd |
|---|---|
 Паяння у Вікісховищі | |
Переваги паяння
ред.- Дозволяє з'єднувати метали в будь-якому сполученні;
- З'єднання можливо за будь-якої початкової температури металу, що його лютують;
- Можливе з'єднання металів із неметалами;
- Паяні з'єднання легко роз'ємні;
- Точніше витримується форма й розміри виробу, бо основний метал не плавиться;
- Дозволяє одержувати з'єднання без значних внутрішніх напружень і без короблення виробу;
- Підвищена продуктивність процесу дозволяє паяти за один прийом велику кількість виробів;
- Культура виробництва; можлива повна механізація та автоматизація.
Терміни й означення
ред.Припій – метал або сплав, що вводиться в зазор між деталями, або утворюється між ними в процесі паяння, і має нижчу температуру початку автономного плавлення ніж паяні матеріали.
Паяне з'єднання – елемент паяної конструкції, що складається з:
- паяного шва й дифузійних зон при загальному нагріванні;
- паяного шва зі ЗТВ при локальному нагріванні.
- Галтель паяного шва – ділянка паяного шва, що утворилася в результаті дії капілярних сил біля краю зазору на зовнішніх поверхнях деталей, що з'єднуються.
- Дифузійна зона – ділянка паяного з'єднання, що характеризується зміненим хімічним складом основного матеріалу, що утворився в результаті дифузії компонентів припою.
Обладнання та матеріали
ред.Паяльники та паяльні станції
ред.Цей розділ статті ще не написано. |
Припої
ред.Для різних застосувань як припій переважно використовуються сплави металів (олова, свинцю, цинку, міді, срібла, кадмію, бісмуту та інших). При складанні електроніки довгі роки кращим припоєм був евтектичний сплав з 63 % олова і 37 % свинцю (або 60/40, який практично ідентичний за температурою плавлення). Інші сплави використовуються для сантехніки, механічного збирання та інших застосувань. Деякими прикладами м'якого припою є олов'яно-свинцевий загального призначення, олов'яно-цинковий для з'єднання алюмінію, свинцево-срібний для міцності при температурі вище кімнатної, кадмієво-срібний для міцності при високих температурах, цинково-алюмінієвий для з'єднання алюмінію і корозійної стійкості, і олов'яно-срібний і олов'яно-бісмутовий для електроніки.
Евтектична формула має переваги при застосуванні: температури ліквідусу і солідусу однакові, тому відсутня пластична фаза, і температура плавлення припою найнижча. Наявність максимально низької температури плавлення зводить до мінімуму теплове навантаження на електронні компоненти під час паяння. А відсутність пластичної фази забезпечує швидше змочування при нагріванні припою і швидшу кристалізацію при охолодженні припою. Не евтектичний припій повинен залишатися нерухомим, оскільки температура падає через температури ліквідусу і солідусу. Будь-який рух під час пластичної фази може привести до появи тріщин, що призведе до втрати з'єднання.
Звичайні склади припою на основі олова і свинцю:
- 63/37: плавиться при 183° C (евтектичний припій)
- 60/40: плавиться між 183—190° C
- 50/50: плавиться між 183—215° C
З екологічних причин (і введенню нормативних актів, таких як Європейська директива RoHS (про обмеження використання небезпечних речовин)), припої без свинцю використовуються все ширше.
Флюси
ред.Види паяння
ред.Види капілярного паяння
ред.- Паяння готовим припоєм, при якій використовується готовий припій і формування шва відбувається при його охолодженні.
- Контактно-реактивне капілярне паяння, при якому припій утвориться в результаті контактно-реактивного плавлення матеріалів, що з'єднуються і прокладок.
- Реактивно-флюсове капілярне паяння, при якому припій утворюється в результаті виділення металу із флюсу.
- Дифузійне капілярне паяння, при якому затвердіння паяного шва відбувається вище температури солідуса припою без охолодження.
- Металокерамічне капілярне паяння, при якому наповнювач металокерамічного припою утворить розгалужений капіляр, що втримує при паянні рідку частину припою поза капілярним зазором.
Види некапілярного паяння
ред.- Паяння-зварювання здійснюється без розплавлювання деталей.
- Паяння-зварювання застосовується при паянні металів з різною температурою плавлення, при цьому метал з найменшою температурою плавлення виконує функцію припою.
Способи паяння
ред.- За фізичними, хімічними, електрохімічними ознаками, що визначають процес видалення оксидів з поверхні металу, що паяється
- флюсове;
- ультразвукове;
- в активному газовому середовищі;
- у нейтральному газовому середовищі;
- у вакуумі.
- За видом нагрівання
- До 450 °С для низькотемпературного паяння;
- при підвищенні температури будь-які джерела нагрівання.
- За відсутністю або наявністю тиску на деталях, що паяються
- без тиску;
- під тиском.
- За часом нагрівання
- одночасно;
- неодночасно.
Паяне з'єднання характеризується утворенням паяного шва (спай) між припоєм і паяним матеріалом.
Спай – перехідний дифузійний шар, що утворився в результаті змочування при температурі паяння й наступної взаємодії на границі «основний метал – припій».
Класифікація спаїв
ред.- Бездифузійний – коли атоми не переходять через границю контакту.
- Дифузійний – коли на границі «основний метал – припій» формується перехідна зона зі взаємним градієнтом.
- Зварений – виникає внаслідок локального розплавлювання основного металу (не належить до паяння)
- Диспергований – виникає між металами, які не утворюють між собою хімічного з'єднання, не розчинними один в іншому, внаслідок сильного зниження поверхневого натягу під дією припою й диспергованих твердих часток.
Вимоги до припоїв та паяльних сумішей
ред.- Температура плавлення припою повинна бути нижче температури плавлення металу, що паяється;
- Припій повинен мати гарну текучість, змочувати поверхні металів, розтікатися, проникати у вузькі щілини;
- Припій повинен утворювати зі з'єднаннями матеріалами сплав, забезпечувати міцний зв'язок;
- Корозійна стійкість паяних швів у матеріалі повинна бути однаковою, щоб уникнути електрокорозії;
- Температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) припою й основного металу повинні бути однакові, щоб уникнути залишкових напруг і тріщин;
- Припій не повинен значною мірою знижувати міцність і пластичність матеріалів, що з'єднуються;
- Електропровідність, теплопровідність і інші фізико-хімічні властивості припою та основного металу не повинні сильно відрізнятися.
Див. також
ред.Примітки
ред.- ↑ Паяння // Словник української мови : в 11 т. — Київ : Наукова думка, 1970—1980.
- ↑ Лютування2 // Словник української мови : у 20 т. / НАН України, Український мовно-інформаційний фонд. — К. : Наукова думка, 2010—2022.
- ↑ ВУЕ:Український класифікатор нормативних документів ДК 004:2008 — ВУЕ. vue.gov.ua. Процитовано 26 серпня 2020.
- ↑ Російсько-український та українсько-російський словник з радіоелектроніки / Б. Рицар, К. Семенистий, І. Кочан ; за ред. Б. Рицара. — Львів : Логос, 1995. — С. 258, 558. — ISBN 5-7707-7696-X.
Література
ред.- Технология и оборудование сварки плавлением / А. И. Акулов и др. — М. : Машиностроение, 1977. – 432 с.
- Технология и оборудование сварки плавлением / под ред. Г. Д. Никифорова. — М. : Машиностроение, 1978. – 320 с.
Посилання
ред.- Паяння // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 147. — ISBN 978-966-7407-83-4.