Что такое лужение при пайке

Техника пайки

Пайка — это соединение металлов с помощью другого, более легкоплавкого металла. В электронике, как правило, используют припой, содержащий 60% олова и 40% свинца. Этот сплав плавится уже при 180 °C. Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т.д., если выполнены следующие условия:

• Поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов.
• Деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае болших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.
• Во время процесса пайки место пайки необходимо защитить от воздействия кислорода воздуха. Эту задачу выполняет флюс (колофоний), образующий защитную пленку над метом пайки. Флюс содержится в припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла.

Лужение — процесс покрытия металлических поверхностей оловом или специальным сплавом на оловянной основе (полудой). Лужение производится для защиты металла от коррозии или для подготовки к пайке (лужёная поверхность лучше смачивается припоем).

Применение свинцово-оловянных припоев только тогда может дать хорошие результаты, когда работающий правильно представляет процесс пайки и знает основные правила работы.

В зависимости от назначения спаиваемых деталей или изделий швы пайки подразделяются на :

• прочные швы (должны выдерживать механические нагрузки);
• плотные швы (не должны пропускать жидкостей или газов, находящихся под слабым давлением);
• прочные и плотные швы (должны выдерживать давление жидкостей и газов, находящихся под большим давлением).

Припой в процессе паяния в результате смачивания образует с поверхностью спаиваемой детали зону промежуточного сплава, причем качество пайки в таком случае при наличии чистых металлических поверхностей будет зависеть от скорости растворения данного металла в припое: чем скорость растворения больше, тем качество пайки лучше. Иначе говоря, качество паяния зависит от скорости диффузии.

Увеличению степени диффузии способствуют:

наличие чистых металлических поверхностей спаиваемых деталей. При окисленной поверхности степень диффузии припоя значительно уменьшается или полностью отсутствует;

предотвращение окисления расплавленного припоя в процессе пайки, для чего применяются соответствующие паяльные флюсы;

пайка при температуре, близкой к температуре плавления спаиваемой детали;

медленное охлаждение после пайки (в горячем песке, горячих углях).

Замечено, что при пайки деталей, покрытых гальваническим путем другими металлами, шов не получается такой прочности, как при спаивании чистых металлов или сплавов. Это наблюдается при всех гальванических покрытиях (никелем, хромом, оловом, кадмием). Наоборот, пайка по горячему лужению оловом или оловянно-свинцовыми сплавами дает всегда более прочное соединение, чем по чистому металлу. Этот пример подтверждает влияние степени диффузии на прочность шва при пайке.

Пайка является причиной наибольшего числа затруднений, которые испытывают как начинающие радиолюбители. Она требует величайшей аккуратности. Всего лишь один плохо припаянный контакт — и вся схема будет работать неправильно или неустойчиво. Процесс же поиска и устранения неисправности может оказаться очень длительным из-за необходимости перепайки всех соединений. Всего этого легко избежать — просто не надо жалеть времени, чтобы все пайки выполнять аккуратно и придерживаться следующих правил:

Все проводники, которые должны быть спаяны, следует тщательно осмотреть, чтобы убедиться, что на них нет масел, загрязнения или остатков изоляции. Посторонние частицы должны тщательно удаляться, пока поверхность не станет чистой и блестящей.

Рис. 1 — Проводники очищены

Рис. 2 — Залуженные проводники

Рис. 3 — Соединение проводников скруткой

Рис. 4 — Хорошо пропаянное соединение

Некоторые компоненты (полупроводниковые приборы) могут быть повреждены из-за перегрева даже маломощным паяльником, если их нагреть слишком сильно. При пайке важно действовать быстро, чтобы избежать нагрева компонентов выше допустимой температуры.

Технологический процесс пайки

Для получения наилучших результатов технологический процесс паяния должен состоять из следующих операций:

Очистку спаиваемых поверхностей от окислов производят напильником или шабером так, чтобы промежуток между двумя поверхностями был везде одинаков и не превышал 0,1—0,3 мм. Такой небольшой промежуток необходим для образования капиллярных сил, которые способствуют засасыванию припоя на значительную глубину от кромки. Если спаиваемые поверхности имеют следы жира или масла, то их обрабатывают горячим раствором щелочи. Обычно берут 10 %-ный раствор соды. Если механически очистить детали по какой-либо причине нельзя, то применяют травление деталей в кислотах. Обычно берут 10 %-ный раствор серной кислоты для меди и ее сплавов, а для деталей из черных металлов — 10 %-ный раствор соляной кислоты, причем раствор должен быть подогрет до 50—70 °С.

После очистки и подготовки деталей места спайки должны быть облужены. Предварительное лужение имеет весьма важное значение, так как а этом случае достигаются повышенные прочность и плотность спая. В случае невозможности предварительного лужения паяние ведут и по чистой поверхности, но результаты, конечно, будут более низкими.
Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется и для последующего паяния. Если, например, паяние производится припоем марки ПОС 30, то и предварительное лужение должно быть осуществлено тем же припоем.

Перед пайкой детали скрепляют, чтобы места соединений не расходились при небольших механических воздействиях, например при наложении паяльника. Самый простой способ скрепления — обвязка мягкой проволокой, лучше железной, но, конечно, не исключены и другие способы, например сжатие струбцинами, загиб шва с образованием «замка».

Метод пайки в значительной мере зависит от типа применяемого припоя. Наиболее характерные случаи пайки:

• паяльником с применением мягких припоев;
• ручной паяльной лампой с применением обычно твердых припоев;
• электрическое паяние (место спая служит сопротивлением, через сопротивление пропускается ток низкого напряжения).

При пайке паяльником обычно применяют припои, температура плавления которых не выше точки плавления свинца (327°С). Такое паяние производят тогда, когда детали не подвергаются большим нагрузкам или требуют в дальнейшем распаивания. Если детали подвергаются в процессе работы нагреванию до высоких температур, паяние паяльником с применением мягких припоев исключается.

Подготовку паяльника для работы производят одновременно с подготовкой деталей. Паяльник слегка проковывают (частично для удаления нагара и окислов), зажимают в тиски и опиливают так, чтобы рабочая часть его была полукруглой. Если опиливать паяльник без предварительной проковки, то он скоро изнашивается. Конец паяльника делают полукруглым потому, что в этом случае он не так быстро охлаждается, как острый, лучше прогревает места спайки и равномернее разъедается жидким припоем.

После механической подготовки паяльник облуживают, для чего нагревают его не выше 400 °С, конец паяльника опускают в водный раствор хлористого цинка, после чего горячим паяльником трут о кусок припоя до тех пор, пока вся рабочая часть не покроется слоем полуды.

При работе паяльник должен иметь температуру, удовлетворяющую следующему требованию: если паяльник приложить рабочим местом к прутку припоя, часть припоя, прилегающая к паяльнику, должна расплавиться через 0,5—1 с. Во время работы температура паяльника должна быть такова, чтобы полуда или капли припоя, приставшие к паяльнику, были в жидком состоянии.

Более удобный способ облуживания паяльника заключается в следующем: в куске нашатыря (хлористого аммония) делают небольшие углубления и туда кладут кусочки припоя. Проводя горячим паяльником вперед и назад по твердому нашатырю, одновременно касаются и припоя. Таким образом паяльник облуживается быстрее.

Если нагретым паяльником коснуться шва и одновременно к шву подложить кусок припоя в виде прутка, ленты или проволоки, то припой расплавится и проникнет в шов. Излишек припоя разглаживают по шву паяльником. Припой также наносят на шов паяльником, так как к паяльнику всегда прилипают капли припоя, и если концом паяльника проводить по шву, жидкий припой всасывается в шов. Чтобы новые капли припоя перешли на паяльник, его снова отнимают от шва и прикладывают к куску припоя.

Лужение

Технологический процесс лужения состоит из следующих операций:

• очистки поверхности от посторонних веществ металлической щеткой, песком, известью или наждачной бумагой;
• обезжиривания бензином или горячим водным раствором соды или едкого натра;
• промывки в воде;
• химической чистки от окислов травления в кислотах;
• покрытия флюсами (хлористым цинком) кистью или погружением в водный раствор флюса;
• подогревания до температуры плавления полуды;
• лужения.
  Лудят небольшие предметы паяльником, в случае надобности рабочей части паяльника придают формы облуживаемого предмета (например, полукруга при лужении трубок и проволоки).

Лужение больших предметов — баков и других емкостей — производят методом натирания. Для этого изделие смачивают раствором хлористого цинка и нагревают (на горне, углях и т. п.) до температуры плавления олова, после чего посыпают порошкообразной смесью олова с хлористым аммонием (нашатырем). Олово при этом плавится и, растертое паклей, образует на поверхности ровный слой полуды. После лужения остатки флюса отмывают горячей водой.

При лужении пищевой посуды старую полуду проверяют на содержание свинца, для чего часть луженой поверхности смачивают 10—15 %-ным раствором уксусной кислоты. Через 2—3 мин на это же место наносят 5—6 капель 8—10%-ного раствора йодистого калия, добавляют воды и растирают оба раствора по поверхности. При наличии свинца в полуде на смоченной поверхности появляется характерное желтое окрашивание раствора. В случае обнаружения свинца поверхность изделия протравливают смесью азотной и соляной кислот или же очищают пескоструйным аппаратом до полного удаления полуды.

Способы пайки некоторых металлов и сплавов

Свинец. При нагревании свинец настолько быстро окисляется, что пайка его приходится вести в восстановительной атмосфере, которая предохраняет спаиваемые места от окисления и дает возможность припою легко соединяться с основным металлом. Восстановительная атмосфера образуется в результате применения для нагревания горелки, в которую поступает водород и ‘кислород воздуха, причем водород всегда должен быть в избытке. В качестве припоя применяют свинец.

Применение свинцово-оловянных припоев нежелательно, так как шов тогда начинает коррозировать в кислотах.

Цинк. Для паяния цинка применяют обычные свинцово-оловянные припои. Рекомендуем применять припой ПОС 30 в смеси с хлористым флюсом.

Если цинк чистый, то при пайке его обычно применяют насыщенный раствор хлористого цинка или разбавленную соляную кислоту. Если паяется загрязненный цинк или цинковый сплав, то при использовании в качестве флюса соляной кислоты в месте травления образуется черное отложение (поэтому рекомендуют применять соляную кислоту с хлористым аммонием).

Заметим, что двойные флюсы в большей степени предохраняют металл от коррозии, чем обыкновенный флюс. При пайке свинцово-оловянными припоями лучше применять флюс, содержащий хлористый аммоний и насыщенный раствор хлористого цинка, взятые в соотношении 1:5 (по массе). Для оловянно-кадмиевых припоев в качестве флюса рекомендуют брать едкий натр. При пайке цинковых сплавов, содержащих свыше 2 % алюминия (детали, изготовленные способом литья под давлением), применяют те же методы, что и при пайке алюминия или сплавов. В этом случае применяют припои оловянно-цинковые, а в качестве флюсов берут соляную кислоту, вазелин или стеарин. Иногда применяют флюс, состоящий из 85 % стеариновой кислоты и 15 % хлористого натрия.

Чугун. Чтобы запаять трещину или иной дефект в чугунной детали мягким припоем, производят тщательную механическую очистку места паяния и хорошо смачивают его соляной кислотой. Затем это место обрабатывают водным раствором хлористого цинка, посыпают порошком нашатыря (хлористого аммония) и подогревают паяльником или паяльной лампой. Нагревать место пайки надо до тех пор, пока не станет плавиться поднесенный к нему припой. Тогда натирают припоем место спайки и сейчас же протирают его порошком нашатыря, нанесенного на густую металлическую щетку или паклю. Эта операция —- предварительное лужение перед паянием. Пока деталь еще горячая, запаивают трещины или иные дефекты паяльником, перемещая его от одного конца трещины к другому. Если припой не проходит в трещину, надо острым зубилом снять с обоих краев ее небольшую фаску, вылудить это место и снова произвести пайку. Излишек припоя снимается шабером или напильником.

Припаивание металлов к стеклу, кварцу, фарфору. При припаивании металла к стеклу и другим подобным материалам необходимо на место паяния осадить гальваническим способом слой металла и далее производить паяние обычным способом.

Припаивание стеклянных изделий к металлу (например, при соединениях стеклянных трубок с металлическими фланцами и т. п.) производят так: предварительно поверхность стекла шлифуют наждачной бумагой, затем тряпкой в шероховатую поверхность втирается графит, и на это место осаждают медь в гальванической ванне. Далее производится паяние и вторичное осаждение меди (или никеля).

Кварц. Кварцевую деталь тщательно очищают и обезжиривают последовательной промывкой в азотной кислоте, щелочи и воде. На очищенную деталь наносят слой серебра с помощью двух растворов (содержание компонентов дано в граммах).

Раствор 1 (серебрильный)

• Вода 200
• Азотнокислое серебро 2
• Аммиак до растворения осадка

Раствор 2 (восстановительный)

• Вода 1000
• Азотнокислое серебро 10
• Сегнетова соль 3,3
• Сахар-рафинад 3,3

Растворы 1 и 2 сливают вместе и наносят на поверхность детали с таким расчетом, чтобы вся подлежащая серебрению площадь была покрыта раствором. Непосредственно перед серебрением деталь следует обработать в течение 1—2 мин. 1%-ным раствором хлористого олова и промыть дистиллированной водой. Процесс серебрения длится 20—30 мин до получения осадка золотистого оттенка. Посеребренную деталь ополаскивают и просушивают при 50—70 °С. После просушки на полученный слой серебра электролитически наращивают слой меди требуемой толщины из кислой медной ванны. Точно так же производят серебрение и меднение на фарфоре.

Алюминий. Для паяния алюминия на паяльник надевают рифленый наконечник (рабочая часть его пропилена трехгранным напильником). Насадку изготовляют из стали марки У-7 и закаливают, с тем чтобы зубцы не срабатывались. Насадку вытачивают токарном станке, и ее конец спиливают. Трубку насадки пропиливают ножовкой на четыре части, это создает пружинистость насадки, и она плотно вставляется в рабочую часть обычного паяльника. Диаметр отверстия в насадке высверливают в соответствии с диаметром рабочего конца паяльника.

Места спая тщательно очищают до блеска, на зубчики насадки берут расплавленную канифоль и наносят на спаиваемое место. Когда в процессе облуживания канифоль начнет покрывать алюминий, паяльник короткими движениями передвигают взад и вперед, и зубцы будут скоблить металл. Таким методом очищают всю поверхность места спая, после чего облуживают очищенные места. Затем приступают к паянию. Для этого берут на паяльник каплю олова, предварительно посыпанную канифолью, и подносят к облуженному месту. Если облуженное место шероховатое, то паяльником снимают эту шероховатость, которая представляет собой пористое олово, смешанное с частичками окиси алюминия, образующейся из-за недостатка флюса. Предварительно на место спая насыпают канифоль, берут на паяльник каплю олова и наносят на спаиваемый шов. Как только олово смочит место спая, паяльник снимают с металла. Затем паяние производят вторично, для этого место спая снова посыпают канифолью.

При пайке алюминия, особенно в процессе его лужения, паяльник следует хорошо разогреть и длительное время держать на одном месте и после прогрева металла медленно водить по спаиваемому шву.

Для паяния алюминиевых сплавов рекомендуются припои ПОС 50 и ПОС 90. Флюсом служит минеральное масло (особенно рекомендуется оружейное). Предварительно на спаиваемые швы наносят флюс и затем зачищают места пайки. Паяние ведут мощным, хорошо прогретым паяльником. Перед началом паяния металл следует хорошо прогреть. Для паяния алюминиевых сплавов выпускается и специальный припой П250А, он состоит из 80% олова и 20% цинка. Флюсом служит смесь йодида лития (2-З г) и олеиновой кислоты (20 г). Перед работой паяльник необходимо облудить указанным припоем, пользуясь канифолью. Спаиваемые поверхности очищают от остатков флюса марлевым тампоном, смоченным в ацетоне.

Пайка изделий с тонкими швами.

Для паяния таких изделий (например, цепочек, колец или иных ювелирных изделий) применяют специальный припой, состоящий из смеси равных частей — борной кислоты, цинка (тонкого цинка), меди, фосфора, которые замешивают на касторовом масле. В этот припой изделия окунают, и припой проникает в стык изделия. Затем изделия присыпают тальком для удаления лишнего припоя, оставшегося на поверхности изделия, после чего изделие интенсивно нагревают на газовой горелке с температурой 1000°С. При быстром нагревании припой дает микровспышку, при этом температура повышается до 1200 °С.

Пайка твердыми припоями. Для паяния изделий из меди и латуни, при пайке наиболее ответственных швов, применяют твердые припои, состоящие из сплава меди и цинка. К таким припоям относится латунь марки Л-63, которая содержит меди от 62 до 65 %, остальное цинк, а также припои с содержанием меди — 51 %, цинка — 44 и олова — 5%. Добавка олова придает припою пластичность и улучшает растекаемость по металлу. Температура плавления припоя Л-63—950 °С, припоя с оловом — 860 °С. Для паяния тонких изделий применяют припои в виде опилок, на одну часть припоя берут одну часть флюса — прокаленную буру. Пайка производят в струе пламени от паяльной лампы,

Паяемость

Какие металлы паяются?

• Отлично паяются: Олово (белая жесть), кадмий, палладий, золото, серебро, родий.
• Хорошо паяются: медь, бронза, латунь, свинец, нейзильбер, беррилиевая бронза.
• Удовлетворительно паяются: Углеродистые стали, низколегированные стали, цинк, никель.
• Плохо паяются: Алюминий, алюминиевая бронза, высоколегированная сталь, нержавеющая сталь.
• Очень плохо паяются (требуется промежуточное покрытие из паяемого металла): чугун, титан, хром, тантал, магний.

Лужение проводов

Вариант для медного жала

Ножом аккуратно надрезаем и снимаем изоляцию. Надрезать изоляцию, ставя нож перпендикулярно к проводу не рекомендуется – можно надрезать сами жилы провода, что при изгибах вызовет поломку жилы. Изоляцию лучше надрезать под углом к проводу – так же как затачивают карандаш. Можно использовать специальные клещи для съемки изоляции. Самый лучший вариант – снятие изоляции горячим предметом (не жалом! Оно покроется остатками сгоревшей изоляции и им будет плохо паять), для чего есть специальные приспособления.

После снятия изоляции посмотреть на жилы провода. Если жилы тёмного цвета, не блестят – на них толстая пленка окислов которую нужно снять механически. Если жилы блестят медным или серебристым блеском – скручиваем их.

Рис. 6 — С провода снята изоляция. Жилы блестят.

Рис. 7 — С провода снята изоляция. Жилы темного цвета без блеска – требуется механически их зачистить от окислов.

Рис. 8 — Жилы скручены, готовы к облуживанию

Набираем на жало немного припоя и окунаем в канифоль. Канифоль при этом расплавится. Быстро, пока не выгорела канифоль на жале, проводим жалом по проводу. Если всё сделано правильно то припой растечется по скрученным жилам. Если припой не смачивает жилы то нужно их зачистить и/или предварительно покрыть жидким флюсом, например ЛТИ-120.

Рис. 9 — Хорошо облуженный провод. Припой затек во все пространство между жилами

Вариант для необгораемого жала

Зачищаем провод также как и в варианте для медного жала.

Так как к необгораемому жалу припой не пристает то его необходимо подавать в момент пайки виде проволочки. Держа паяльник в правой руке, проводим жалом вдоль провода (тепло должно передаваться жилам, иначе припой их не смочит) одновременно подавая левой рукой проволочку припоя. Если необходимо – можно предварительно покрыть жилы жидким флюсом.

Пайка проводов

Кладем их параллельно друг другу на длину не менее 15-20 диаметров (это обеспечит механическую прочность соединения). Иногда провода перед пайкой соединяют механически – скручивают. Встык паять нельзя – прочность соединения крайне низкая. Нужно паять внахлест.

Снова покрываем поверхность флюсом. Берем немного припоя и просто прогреваем соединенные провода. При этом важно, чтобы во время процесса и некоторое время после того, как убрали паяльник (пока припой не остынет), они не смещались друг относительно друга.

Рис. 9 — Хорошая пайка. Провода соеденены внахлест. Поверхность соединения гладкая и блестящая

Рис. 10 — Брак – нет смачивания припоем. Причины: недостаточное количество флюса, слишком толстая пленка окислов на проводе

Рис. 11 — Плохая пайка – поверхность припоя матовая и в окислах. Причины: недостаток флюса, смещение деталей во время пайки

Демонтаж пайки

Вариант для медного жала

Если провод или вывод не загнуты то достаточно разогреть припой и вытянуть провод. Если припоя слишком много и крепление не видно, то стряхнем с жала лишний припой (паяльниками с керамическими нагревателями стучать нельзя). И приложим к месту пайки. Часть припоя перетечет на жало. Далее аккуратно расшатываем соединение пока провод не отпаяется. Если расшатывание невозможно то придется использовать оловоотсос и оплетку. Разогреваем жалом припой, быстро накрываем место пайки носиком оловоотсоса и нажимаем на спуск (учитывайте отдачу оловоотсоса при работе с хрупкими вещами!) Так мы удалим большую часть припоя. Если необходимо еще удалить припой – то прикладываем к месту пайки оплетку и прижимаем жалом. Припой перетечет в оплетку.

Важно учитывать, что печатные платы долго греть нельзя – начнет отслаиваться фольга дорожек, неговоря о перегреве отпаиваемого элемента.

Вариант для необгораемого жала

Точно так же как и для медного, кроме возможности собрать лишний припой на жало.

Пайка печатных плат (вариант для медного жала)

Пайка радиодеталей в плату требует меньших усилий, чем соединение свободных проводов, так как отверстия в плате служат хорошим фиксатором припаиваемой детали .Перед пайкой радиодетали, ее следует подготовить. С помощью узких плоскогубцев согните выводы детали таким образом, чтобы они входили в отверстия платы. Полезно иметь специальное приспособление для гибки выводов деталей под определенные расстояния между монтажными отверстиями.

Концы выводов радиоэлементов при пайке печатных плат загибают для фиксации элемента на плате. Если предполагается демонтаж элемента – то загибать выводы нельзя, фиксируют другими способами.

Рис. 7 — Типы монтажных соединений:
а — соединение с заливной формой пайки штырьковых выводов навесных элементов,
б — соединение со скелетной формой пайки штырьковых выводов

Вставьте деталь в отверстия на плате. При этом следите за правильным размещением (полярностью) детали, например, диодов или электролитических конденсаторов. После этого слегка разведите выводы с противоположной стороны платы, чтобы деталь не выпадала из своего места. Не следует разводить выводы слишком сильно.

Рис. 7 — Положение жала паяльника относительно вывода элемента

Жало разогретого паяльника с припоем подносятся к месту пайки. Припой наносится на выводы детали и контакты платы тонким ровным слоем.

Разогретый паяльник жалом должен соприкасаться с самой платой и с контактами детали одновременно. Его нельзя отводить до тех пор, пока место пайки не покроется ровным слоем припоя. На это требуется не более секунды.

Не сдвигая деталь, жало паяльника быстро отведите от места пайки. Не сдвигая деталь, подождите несколько секунд, пока место пайки не остынет окончательно.

Теперь можно отрезать излишки выводов с помощью бокорезов. При этом следите за тем, чтобы не повредить место пайки.

Проверьте место пайки:

• качественное место пайки соединяет контактную площадку и вывод детали и имеет гладкую и блестящую поверхность.
• если место пайки имеет сферическую форму или имеет связь с соседними контактными площадками, разогрейте место пайки до расплавления припоя и удалите излишки припоя. На жале паяльника всегда остается небольшое количество припоя.
• если место пайки имеет матовую поверхность и выглядит исцарапанным, то говорят о «холодной пайке». Разогрейте место пайки до расплавления припоя и дайте ему остыть, не сдвигая детали. При необходимости добавьте немного припоя.

После этого можно удалить остатки флюса с платы с помощью подходящего растворителя. Эта операция не является обязательной — флюс может оставаться на плате. Он не мешает и ни в коем случае не влияет на функционирование схемы.

Пайка печатных плат (вариант для необгораемого жала)

	1. Припой и жало паяльника подводятся к монтажной точке одновременно. Жало паяльника должно касаться как обрабатываемого вывода, так и платы.
	2. Положение жала паяльника не изменяется, пока припой не покроет равномерным слоем все место контакта. В зависимости от температуры паяльника это продолжается от полусекунды до секунды. За это время происходит достаточный нагрев места пайки.
	3. Теперь жало паяльника следует обвести по полукругу вокруг обрабатываемого контакта, одновременно перемещая припой во встречном направлении. Таким образом на место пайки наносится еще около 1 мм припоя. Место пайки нагрето настолько, что расплавившийся припой под действием сил поверхностного натяжения равномерно распределяется по всей контактной площадке.
	4. После того, как необходимое количество припоя нанесено на место пайки, можно отвести проволоку припоя от места пайки.
	5. Быстро отведите жало паяльника от места пайки. Пока еще жидкий и покрытый тонким слоем флюса припой обретает свою окончательную форму и застывает.

Если жало паяльника имеет оптимальную температуру, весь процесс продолжается не более одной секунды.

Типичные ошибки начинающих и способы их исправления

• Начинающие монтажники касаются места пайки только кончиком жала паяльника. При этом к месту пайки подводится недостаточно тепла. Опытный монтажник обладает чувством оптимальной теплопередачи. Он прикладывает жало паяльника таким образом, чтобы между ним и местом пайки образовалась как можно большая площадь контакта. Кроме того, он очень быстро вводит между жалом и деталью немного припоя в качестве теплопроводника.
• Начинающие монтажники расплавляет немного припоя и с некоторой задержкой подводит его к месту пайки. При этом часть флюса испаряется, припой не имеет защитного слоя и на нем образуется оксидная пленка. Профессионал, напротив, всегда касается места пайки одновременно паяльником и припоем. При этом место пайки обволакивается каплей чистого расплава еще до того, как флюс успеет испариться.
• Начинающие монтажники часто не уверены, не перегрето ли место припоя. Они слишком рано отводят жало паяльника от места пайки, затем вынуждены опять подводить его для подогрева, вновь отводят, и т.д. Результатом является серое место пайки с неровными границами, так как соединяемые детали были нагреты недостаточно сильно, а сам процесс длился слишком долго и колофоний успел испариться. Мастер, напротив, нагревает место пайки быстро и интенсивно и завершает процесс резко и окончательно.

Cоветы по пайке

Удаление старого припоя

Включите паяльник в розетку и смочите губку водой. Когда паяльник нагреется и начнет плавить припой, покройте жало паяльника припоем, а затем протрите его о влажную губку. При этом не держите жало слишком долго в контакте с губкой, чтобы не переохладить его. Протирая жало о губку, Вы удаляете с него остатки старого припоя. И в процессе работы для поддержания жала паяльника в чистоте время от времени протирайте его о губку.

Как паять алюминий

Покрываете место пайки тонким слоем канифоли и сразу же натираете таблеткой анальгина. Далее облуживаете поверхность припоем ПОС-50, прижимая к ней с небольшим усилием жало сильно нагретого паяльника. Ацетоном смываете остатки флюса. Снова осторожно прогреваете поверхность и смываете флюс. Теперь можете начать пайку обычным образом.

Чтобы жало паяльника не подгорало

Чтобы защитить стержень от обгорания, его нужно обмазать тонким слоем смеси силикатного клея и сухой минеральной краски (окись железа, цинка и магния). Перед включением паяльника покрытие нужно хорошо просушить, иначе клей вспенится и покрытие будет осыпаться.

Как зачистить проводники печатной платы

На ватный тампон наносят несколько капель технической соляной кислоты и протирают им поверхность фольги. Кислота хорошо удаляет слой окиси меди, практически не затрагивая металл. После этого плату надо промыть под проточной водой, сначала в горячей, а потом в холодной. Отверстия под выводы деталей лучше просверлить после этой обработки. При работе с кислотой необходимо соблюдать меры безопасности.

Лужение и пайка, или почему их выводят из оборота ⁠ ⁠

Дратути. Я тут шарился по интернету, чтобы разобраться в самой простой теме — как соединять проводочки. Стало вдруг интересно. И много слышал и видел разных мнений по этому поводу. Всё-таки если вы имеете дело с электричеством — то нужно понимать всю глубину наших глубин, и что часто пожары возникают из-за плохих контактов и плохих скруток. Так что этот навык можно сказать — один из фундаментальных во всей работе с электрикой.

Особенно меня заинтересовала судьба старого доброго метода — лужение и пайка. Соединение проводов посредством покрытия припоем. На скорую руку для наглядности два коротких огрызка длинной с палец соединил, чтобы наглядно было. Это облуженная скрутка — провода скручены вместе а потом покрыты припоем.

Примерно так делали все в старые добрые времена, когда колбаса была вкуснее, но дефицитнее. Как я выяснил из ГОСТа, лужение и пайку признали нежелательным методом соединения проводов — то есть говоря грубо — при капитальном ремонте проводки грамотный электрик не будет делать так, как на фото.

Недостатков у этого метода оказалось очень много.
1. Химическая коррозия от флюса
2. Низкая температура плавления — при перегреве провода расплавленный припой может стать причиной травматизма и прочих страшных слов.
3. Низкая механическая прочность — прочность припоя сравнительно невелика.
4. Со временем увеличивается проходное сопротивление. Сопротивление припоя выше чем у меди, так что в целом неудачный выбор.

Но постойте, как же, как же, а деды так делали, и мы будем делать, мы не модные хипстеры, нам запах канифоли сладок и приятен.

Оно конечно верно, что деды так делали, но не от хорошей жизни и не выбирая между вагами, СИЗами, и прочим. За неимением вообще каких бы то ни было методов обработки многопроволочных жил, пропаивание скруток и соединение пайкой — безусловно самый простой и доступный метод. И опять же, в промышленности намного легче осваиваемый относительно инертной советской экономикой, которая между простым и удобным часто выбирала простое. Да и вообще, в хрущёвках в 60х по-моему было около 2-3 киловатт на одну квартиру. Сегодня это курам на смех — тут 10-15квт обычно. А это совсем другие нагрузки и совсем другие риски.

Лужение и пайка потеряли своё применение как метод соединения силовых кабелей и проводов, метод оконцевания многопроволочных жил, и остались в основном как метод точечного соединения или антикоррозийной защиты — в этом смысле применение канифоли как слабоагрессивного флюса и покрытие конца жилы — может быть не только правильным, но и необходимым, особенно если проводка проложена где-то в сыром и гадком месте, в подвале, например, и может подвергаться коррозии. Наконечники разные — тоже лужёные все.

А теперь в качестве бонуса для тех, кто вообще не в курсе, что заменило всю эту паяльную движуху, отмечу современные и главное — проверенные и одобренные методы соединения. По крайней мере те, которые я применяю в ремонте:

1. Это основной — НШ(ВИ).
Кончики НШ(ВИ) выполнены из лужёной меди. Простое лужение в какой-то мере давало такой же эффект — превращение многопроволочной жилы в штифт, но припой обладает текучестью, при соединении с винтовой клеммой, например в автомате, это может привести к ухудшению контакта. Помимо НШВИ на фото есть наконечники с любым удобным вам интерфейсом — штифтовые плоские и круглые, кольцевые, вилочные, которые удобно соединять с болтовым соединением или вставлять в клеммы. Богатый выбор на все случаи жизни. И надёжный.

2. Колпачки СИЗ
До сих пор встречаются люди, уверенные что СИЗ и прочие способы — это всё хлам, а вот паять — это надёжно. Если не умеешь ездить на мотоцикле — пешком тоже надёжней, но сами понимаете. СИЗ — это Соединительный Изолирующий Зажим, и его главная рабочая часть — спиральная пружина внутри. Провода вставляются в СИЗ, а потом на них туго накручивается колпачок с пружиной внутри, пружина крепко сжимает провода, тем самым делая скрутку прочной. Это не для красоты, чтобы потом накрутить на скрутку, и не для того, чтобы не развалилась, а именно соединитель. Скручивать перед вставкой не надо, пружина должна обвиться вокруг проводов, закрутив их в скрутку и плотно обжать снаружи. Электрики, которые намного лучше меня, убогого, разбираются в теме, предпочитают СИЗ, соединения применяются, это я точно знаю, в разных отраслях промышленности, в том числе на крупных госпредприятиях, часто другие виды соединений вообще не проходят приёмку, если докопаются. Под СИЗ можно залудить провод тонким слоем припоя — даже если он вытечет — всё равно в итоге пружина будет сжимать провода, зато коррозии не будет.

3. Гильзы ГМЛ
Простейшая вещь — медная лужёная трубочка. Вот вам и метод соединения, значительно лучше чем просто скрутить и пролудить. Гильза обладает бОльшей внешней площадью, то есть при перегреве, например если мы имеем аварию — она будет давать больший теплоотвод и провод расплавится быстрее, чем гильза. Не ржавеет, крайне прочная, монолитное неподвижное соединение, к тому же разорвать такое соединение практически нереально — гильза практически не занимает места и может быть соединение внутри гофры или кабель-канала, не важно. Соединённый и изолированный термоусадкой провод можно считать цельным — потому что его качества ничем от цельного не будут отличаться.

4. Последний — клеммник ВАГО.
Часто можно услышать недовольство и бурчание по отношению к клеммникам. Мол, они плохие, но пытался разобраться почему — никто не сумел дать внятный ответ. «потому что пошёл нахуй, вот почему». Залезал на ютубе, смотрел результаты годового использования клеммы на стройке, и результаты испытаний на перегрузку — сначала выгорает изоляция провода, потом плавится корпус ваги и отпадает, а клеммник не разъединяется, и температура у него не сильно больше чем у остального провода. То есть можно считать клеммник — достаточно электротехнически надёжным соединением проводов, иначе бы они не производились и не продавались, верно? Но механически они всё же прочным соединением не являются и натяжения не любят, так что в качестве основного соединения использовать невозможно.

Они стоят дороже, но у них есть плюсы. Главное — это их легкосъёмность. При необходимости, скажем, снять люстру — одно дело это стоять на табуретке и отвёрткой откручивать крохотные винтики в винтовой клемме, или раскручивать скрутку, и совсем другое — поднять язычок ваги и отсоединить устройство. В данном случае это более чем оправданно.

Как я уже говорил — лужение и пайка в электрике оправданы были экономически, и широко применялись, так же, как и алюминиевые провода в старой советской проводке — не от хорошей жизни. Сегодня применение лужёных скруток — это скорее индикатор хуёвого электрика, который делает не по госту, а как дедушка научил, потому что затраты времени на этот процесс — абсолютно неоправданны для любого более-менее грамотного специалиста. Час дополнительной работы со скрутками и спайками — стоит дороже, чем кошерные заводские расходники на это же количество скруток и пайки.

Так что, если увидите электрика, который в нормальных рабочих условиях зачищает провода ножом и зубами, а не стриппером, и соединяет провода с пайкой, пользуется изолентой вместо термоусадки — скорее всего перед вами шарашмонтажник, который никакой ответственности в случае чего не несёт, поэтому ему похуй, он сделает как он хочет, а не как надо, сделает так, чтобы работало, а не так, чтобы не сгорело когда-нибудь потом. Гостов и пуэв разных не знает, образование имеет девять классов и три коридора, и ещё посмеётся над «дураками», убеждая вас, что раз дед так делал — то и он внукам своим накажет канифолью дышать.
Я тоже гостов и пуэв особо не знаю, и ни в одном месте не электрик, просто если взялся разобраться в теме — стараюсь это сделать достаточно хорошо, чтобы и хуёвого электрика поймать на нарушениях гостов и нормативных требований, и самому если что понадобится по-мелочи, можно было сделать и не накосячить.

Тем не менее, кое-где всё же до сих пор пайка в электрике актуальна, я об этом уже говорил — прежде всего — это подсоединение различных устройств, которые допускают пайку, антикоррозийная защита — особенно для проводки в тех местах, где условия не комнатные, и в качестве соединения в реально слаботочных цепях. Разные там лампочки, светодиодные ленты и их блоки питания, маленькие релюшки, и прочее, что не подразумевает даже теоретическую возможность перегрузки.

На этом сегодня всё, все кто дочитал — молодец. Вам тоже не помешает всё это знать если не для того, чтобы самому сделать — так хоть для того, чтобы проконтролировать работу электриков и сразу отсеять шараш-монтажников, которые вам натворят делов и ещё слупят впятеро больше денег чем стоит работа.

Пайка и лужение

Пайкой называют процесс соединения двух металлических частей с помощью расплавленного металла или сплава, называемого припоем и имеющего более низкую температуру плавления, чем соединяемые части. Пайку применяют для создания неразъемных соединений деталей из стали, цветных металлов и их сплавов, а также их сочетаний. Пайка распространена при выполнении электромонтажных работ, монтаже контрольно-измерительной аппаратуры, радио7 и электроприборов, изготовлении сосудов, радиаторов, твердосплавного режущего инструмента и т.п.

Процесс пайки состоит из прогрева спаиваемых частей до температуры плавления припоя, расплавления последнего, растекания и заполнения зазоров под действием капиллярных сил, диффундирования в металл с последующей кристаллизацией в паяном шве. При этом соединение деталей достигается без расплавления их кромок в результате смачивания поверхностей более легкоплавкими жидкими металлами.

Очистку поверхностей перед пайкой от окалины, оксидов, грязи и жира проводят с помощью напильников, металлических щеток, шаберов и химическими способами (травлением). После травления детали промывают и сушат. Обезжиривание осуществляют протиркой поверхности бензином, ацетоном, растворителем. Перед пайкой детали плотно подгоняют одну к другой, используя струбцины или другие приспособления.

При нагреве деталей, соединяемых пайкой, их поверхности окисляются. Для удаления оксидной пленки применяют паяльные флюсы и травильные вещества, которые растворяют оксиды, образуют легко удаляемые шлаки, способствуют лучшему смачиванию спаиваемых поверхностей расплавленным припоем и затеканию его в зазоры. При пайке деталей из стали, бронзы и латуни используют хлористый цинк, деталей из латуни — нашатырный спирт, деталей из цинка и чугуна — соляную кислоту. После травления соляной кислотой деталь промывают в содовом растворе, а затем в чистой воде. Хлористый цинк (травленая соляная кислота) представляет собой смесь из 50 % соляной кислоты и 50 % воды, в которую добавлены небольшие кусочки и стружка цинка. Чтобы хлористый цинк был коррозионно-стойким, его разбавляют нашатырным спиртом в количестве, равном 1/3 взятого объема.

По назначению припои подразделяют на мягкие и твердые с температурой плавления соответственно 180…300 и 700…1000 °С. Мягкие припои состоят в основном из свинцово-оловянных сплавов с σ_в = 28…47 МПа. Кроме высокой температуры плавления твердые припои характеризуются более высокими механическими свойствами; временно’е сопротивление разрыву паяных швов 260…300 МПа. Химический состав и область применения твердых припоев приведены в табл. 19–21, а составы флюсов — в табл. 22.

Для нагрева места пайки до рабочей температуры применяют паяльники периодического и непрерывного подогрева, паяльные лампы, газовые горелки, установки ТВЧ.

Таблица 19. Химический состав (ГОСТ 21930–76) и область применения оловянно-свинцовых припоев

Таблица 20. Химический состав (ГОСТ 23137–78) и область применения медно-цинковых припоев

Таблица 21. Химический состав (ГОСТ 19738–74) и область применения серебряных припоев

сплавов цветных металлов,

Таблица 22. Составы флюсов

Компонент	Содержание, %	Пайка деталей
Пайка мягкими припоями
Канифоль	100	Из меди и медных сплавов
Насыщенный раствор хлористого цинка в соляной кислоте	–	Из коррозионно-стойкой стали
Хлористый цинк	95	Из алюминия алюминиевым припоем
Фтористый натрий	5
Паста (насыщенный раствор цинка)	34	Паяльной лампой из меди и стали
Метанол	33
Глицерин
Пайка твердыми припоями
Бура	100	Из меди, бронзы и стали
Бура плавленая	72	Из латуни, бронзы, а также пайка серебром
Поваренная соль	14
Поташ кальцинированный
Бура плавленая	90	Из меди, стали и других металлов
Борная кислота	10
Бура плавленая	50	Из титанокарбидных твердых сплавов на режущий инструмент
Фтористый калий	40
Борная кислота	10
Бура плавленая	50	Из коррозионно-стойкой и жаропрочной сталей
Борная кислота (разведенная в растворе хлористого цинка)
Бура	60	Из чугуна
Хлористый цинк	38
Марганцево-кислый калий	2
Хлористый литий	26…35	Из алюминия и его сплавов алюминиевыми припоями
Фтористый калий	12…16
Хлористый цинк	8…15
Хлористый калий	40…59

Паяльники периодического подогрева молоткового и торцового типов изготовляют из красной меди как наиболее теплопроводной. Такой паяльник периодически подогревают паяльной лампой, газовой горелкой или в горне. К паяльникам непрерывного подогрева относятся электрические паяльники, позволяющие осуществлять пайку непрерывно; температура их рабочей части достигает 400 °С. Паяльная лампа дает возможность нагревать изделие до 700…900 °С.

Пайку низкотемпературными припоями используют для создания герметичного шва, а также соединения деталей, не требующего большой прочности. Пайку проводят следующим образом.

Поверхность очищают от грязи и коррозии шабером, напильником или надфилем до металлического блеска. Шлифовальную шкурку не применяют, так как содержащийся в ней клей загрязняет поверхность пайки. Поверхность подгоняют до плотного соединения путем гибки, правки и опиливания. Кисточкой наносят тонкий слой жидкого флюса. Твердый флюс (канифоль) наносят на поверхность, предварительно нагретую паяльником. Деталь при пайке должна быть расположена швом вверх. Как только место прикосновения паяльником прогреется и припой растечется, медленно и равномерно перемещают паяльник без отрыва вдоль шва, давая возможность припою заполнить зазор. Припой наносится тонким и равномерным слоем без пропуска. После окончания пайки выступающие приливы опиливают напильником и поверхность зачищают шкуркой.

Пайку твердыми припоями применяют, когда необходимо получить прочный теплоустойчивый шов. Для пайки твердосплавного инструмента, когда требуется высокая прочность соединения, используют индукционный нагрев и порошковый припой ПАН-21. Место пайки нагревают до температуры плавления припоя, добавляя буру, которая, расплавляясь, способствует лучшему разливу припоя.

Пайку заканчивают, когда припой полностью зальет все места соединения. Охлаждение проводят медленно, не применяя воды. Места пайки очищают от буры, припоя и промывают. Качество пайки проверяют внешним осмотром мест соединения, обращая внимание на отсутствие раковин и пропусков в местах соединения. Прочность шва контролируют легким постукиванием соединенных деталей о металлический предмет.

Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно-свинцовыми сплавами (припоями). Лужение осуществляют для защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей к пайке легкоплавкими припоями перед заливкой подшипников баббитом. Поверхность очищают от грязи и коррозии механическим или химическим способом. Химическую очистку применяют как для обезжиривания, так и для очистки детали от оксидов.

Лужение проводят натиранием и погружением. После механической зачистки поверхность промывают в кипящем 10 % — ном растворе каустической соды и в воде. Непосредственно перед лужением поверхность покрывают флюсом (хлористым цинком) с помощью кисти, куска войлока или пакли и посыпают порошком нашатыря, затем нагревают до температуры плавления олова или другого сплава, который наносят на поверхность в виде кусочков или порошка. Когда припой от соприкосновения с нагретой поверхностью начнет плавиться, его растирают паклей или холщовой тряпкой, пересыпанной порошком нашатыря. Припой должен распределяться равномерным слоем по всей поверхности. При лужении погружением очищенную и протравленную деталь погружают на 1 мин в ванну с раствором хлористого цинка, затем на 2…3 мин в ванну с расплавленным припоем, после чего деталь извлекают из ванны. Качество лужения проверяют внешним осмотром на равномерность распределения полуды, отсутствие вздутий и т.п.

Лужение оловом

Олово – химически устойчивый элемент. Во влажной воздушной среде олово не окисляется, для него характерна слабая реакция с растворами кислот (серной, соляной, азотной). Продукты его коррозии безопасны для человека. Покрытия, содержащие олово, обладают пластичностью, выдерживают механические воздействия, обладают защитными свойствами.

Лужение — это технология нанесения на поверхность изделий и деталей тонкого слоя олова. Лужение выполняет две функции:

1. Защита от коррозии.
2. Подготовка поверхности к пайке. Поверхности, покрытые полудой, лучше смачиваются при пайке припоем.

Особенно актуально лужение для медных проводов. Меди свойственно быстрое окисление на воздухе, что является причиной нарушения соединения контактов. А это, в свою очередь, приводит к перегреву и возгоранию электропроводки. Поэтому перед пайкой зачищенные жилы проводов лудят.

Нанесение защитных металлических покрытий, в том числе из олова, применяется в приборо- и машиностроении. Информация об операции лужения отражается на чертеже детали. Правила обозначения на чертеже сведений о толщине покрытия, технологии лужения регламентируются ГОСТами:

• ГОСТ 9.306-85;
• ГОСТ 3.1704-81;
• ГОСТ 2.310-68.

Применение технологии

При лужении применяется олово или сплавы на его основе. Оловянное покрытие применяется для:

• нанесения на латунные детали, которые подвергаются пайке;
• защиты поверхностей стальных изделий при азотировании;
• отделения металлических изделий способом нанесения слоя олова при сопряжении медных поверхностей со стальными или алюминиевыми с целью выравнивания электродных потенциалов;
• защиты от воздействия серы, содержащейся в изоляционном слое резины необходимо лудить кабель;
• нанесения коррозионностойкого покрытия на жесть, которая используется для изготовления консервной тары;
• защиты различных металлических изделий от появления ржавчины.

Оловянно-свинцовое покрытие (ПОС) используется в случае:

• подготовки радиодеталей к пайке и защиты их от коррозии;
• лужения проводов с целью улучшения способности к пайке.

Рекомендуемая толщина слоя полуды приведена в таблице.

Назначение	Толщина, мкм
Защита стальных деталей:
от коррозии	21-24
при азотировании	9-12
при гуммировании	12-15
Улучшение способности к пайке:
пружинящие детали	3-9
стальные детали	6-15
детали из меди и медных сплавов	3-9
детали из алюминия и его сплавов	6-15

Методы лужения

Технология лужения реализовывается путем плавления припоя, смачивания поверхности припоем и его дальнейшей кристаллизации на поверхности. Согласно ГОСТ 17325-79 под припоем следует понимать материал с более низкой температурой плавления по сравнению материалом, из которого сделана деталь. Лужение меди, алюминия и стали осуществляется оловом. Для справки в таблице приведены температуры плавления этих металлов.

Металл	Температура плавления, градусы Цельсия
Олово	232
Алюминий	660
Медь	1085
Сталь	1300-1500

Существуют два вида лужения:

1. Гальваническое. Этим методом в производственных условиях лудятся изделия различной формы и размера. При наличии специального оборудования можно лудить радио- и электротехнические детали в домашних условиях.Гальваническое лужение выполняется в электролите:
   • щелочном;
   • кислом.
2. Горячее. Самый древний метод нанесения полуды. Применяется для крупных деталей простой формы или проводов и кабелей при их подготовке к пайке. Виды горячего лужения:
   • лужение методом натирания;
   • лужение методом погружения.

Гальваническая технология

Процесс базируется на использовании электрического тока и протекании электрохимических реакций. Лужение происходит методом погружения деталей в ванну со щелочным или кислым электролитом.

Основные достоинства гальванического нанесения полуды:

• обеспечение прочного сцепления полуды с металлической поверхностью;
• равномерность наносимого слоя;
• возможность контроля толщины покрытия, в том числе на изделиях сложной формы;
• получение слоя с низкой пористостью;
• экономное расходование полуды и припоя.

Основной недостаток заключается в высокой стоимости, обусловленной потреблением электрического тока. Этот процесс требует специального оборудования и высокой квалификации исполнителя. Лужение с использованием электролита связано со сложностью приготовления раствора. В ходе процесса должен вестись постоянный контроль концентрации щелочи или кислоты в электролите, а также состояния анодов и поверхности ванны.

Это гальваническая технология. Суть ее заключается в том, что в ходе протекания электрохимической реакции, ионы меди на поверхности замещаются ионами олова из оловосодержащего раствора. Чтобы осуществить такое лужение в домашних условиях понадобится паяльная ванна для лужения (лудилка). Ванны доступные по цене, компактные (диаметром около 80 мм, глубиной 35-40 мм), мощностью 150-300 Вт. Их можно применять для подготовки к пайке медных плат путем их погружения в припой, для нанесения полуды на электронные компоненты, для демонтажа радиоэлектронных элементов.

Раствор при гальванической обработке

Для лужения применяется два вида электролитов:

• кислые, содержат олово в форме Sn 2+ ;
• щелочные, олово содержится в виде аниона SnO₈ 2- .

Из-за того, что в этих электролитах олово имеет разную валентность, отличаются скорости его осаждения. В щелочном электролите олово осаждается в два раза медленнее, чем в кислом. Из кислых электролитов наибольшее распространение получили:

• хлоридный;
• борфтористоводородный;
• сульфатный.

В кислых электролитах должны присутствовать поверхностно-активные вещества (ПАВ). Это могут быть клей, фенол или желатин. Если ПАВ не добавлять, то олово на катоде будет выделяться в виде кристаллов и не образует сплошной слой. Также в них должно быть достаточно свободной кислоты, чтобы подавлять гидролиз солей олова. В противном случае возникнут основные соли олова или труднорастворимые гидраты. Дополнительно для повышения электропроводности в состав раствора надо вводить проводящие соли (например, в сернокислом электролите — это сульфат натрия). Если учесть все эти требования, то можно повысить рассеивающие способности кислого электролита.

Щелочные электролиты имеют лучшую рассеивающую способность. Их целесообразно использовать для лужения некрупных деталей и деталей сложной формы.

Способов приготовления щелочных растворов много. Простым в приготовлении считается электролит, полученный из соли станната натрия. Он не содержит хлор-ионов, что снижает опасность корродирования стальных стенок лудильной ванны. Если при работе ванн возникают неполадки, то их легко устранить корректировкой свойств электролита.

Достоинства и недостатки электролитов приведены в таблице.

• большой выход металла по току
• низкая стоимость;
• безопасность.

• слабая рассеивающая способность;
• использование для лужения деталей простой формы;
• необходимость введения в электролит дополнительных веществ для получения качественного покрытия.

• использование для лужения изделий любой формы;
• высокая рассеивающая способность;
• получение плотного не пористого мелкокристаллического покрытия;
• процесс можно проводить в ваннах без особой футеровки.

• низкий выход металла по току;
• невысокая плотность тока;
• необходимость дополнительного оборудования для подогрева и вентиляции.

Раствор для химического лужения меди называют «жидкое олово». Его готовят таким образом. В 1 л дистиллированной воды добавляется 20 г хлористого олова, 40 г концентрированной Н₂SO₄, потом для снижения мутности 80 г тиомочевины. Для предотвращения образования кристаллов олова на поверхности, дополнительно в 200 мл воды растворяют 5 г вещества ОС-20. Затем растворы смешивают. Дают выстояться около трех часов. Потом в раствор погружают подготовленное и очищенное медное изделие, например, плату. После того, как на поверхности появится блестящий слой олова, раствор сливают.

Часто применяют метод кислотной пайки медных или алюминиевых проводов разного сечения. При этом в качестве флюса используется паяльная кислота. Благодаря ей создается надежное соединение металла и припоя, снимаются с поверхности изделий налеты и окислы. Самая распространенная кислота – водный раствор хлорида цинка.

При необходимости заменить паяльную кислоту можно:

• аспирином, растворенным в воде (1 таблетка на стакан воды);
• концентрированной уксусной или лимонной кислотой;
• концентрированной соляной кислотой (не подходит для пайки тонких деталей, так как может их повредить);
• паяльным жиром;
• ортофосфорной кислотой.

Горячее лужение

Горячее лужение может осуществляться одним из двух способов.

1. Лужение погружением. Процесс лужения следующий:
   • подготовить деталь;
   • погрузить ее в емкость с раствором хлористого цинка;
   • клещами вынуть деталь из емкости;
   • не удаляя с поверхности слой хлористого цинка, переместить в ванну с расплавом олова;
   • выдержать деталь в ванне пока она не прогреется до 270-300 градусов;
   • вынуть изделие из лудильной ванны, встряхиванием удалить лишнюю полуду;
   • дать остыть;
   • для удаления хлористого цинка промыть деталь в растворе извести или в воде;
   • просушить в опилках.

   

2. Лужение натиранием. Провода и небольшие детали можно лудить с помощью паяльника. Последовательность действий:
   • покрыть поверхность флюсом;
   • перенести на поверхность немного припоя;
   • прогреть поверхность паяльником;
   • передвигая паяльник в разных направлениях выровнять толщину слоя полуды.

   Для равномерного нагрева поверхности паяльник надо держать так, чтобы он прилегал к ней и концом, и рабочей боковой гранью. Если нанести полуду требуется на крупные детали простой формы, то можно использовать другой метод:

   • предварительно подготовить изделие (очистить поверхность, промыть, протравить);
   • нанести на поверхность хлористый цинк, прогреть его паяльной лампой до закипания;
   • после закипания посыпать поверхность припоем, дождаться его расплавления;
   • насыпать на поверхность порошковый нашатырь;
   • растереть жидкое олово по поверхности с помощью щетки или холщовой ветоши, удаляя при этом излишнюю полуду;
   • дать детали остыть;
   • протереть влажным песком, после промыть водой, высушить.

   

В случае некачественной подготовки поверхности изделия, толщина слоя олова может различаться, в некоторых местах слой может не припаяться. Тогда это место следует зачистить напильником, подогреть и повторить лужение.

Материалы и инструменты

Материалами служат олово и флюсы.

1. Олово и сплавы. При лужении используется олово марки 01 (Sn 99,1 %, примеси 0,1 %) и марки 02 (Sn 99,5 %, примеси 0,5 %). Чистое олово служит основой защитного покрытия для посуды.В качестве припоя при пайке олово не применяется, потому что при низкой температуре оно становится хрупкими. Долговечность обеспечивается добавлением к олову других компонентов, в основном свинца. Используются сплавы олова со свинцом: ПОС-18, ПОС-30, ПОС-50, ПОС-90. Цифра в обозначении показывает содержание олова в процентах.
2. Флюсы. Облегчают очистку поверхностей от загрязнений, жиров и окислов, снижают температуру плавления. Самые распространенные флюсы – нашатырь (хлористый аммоний) и паяльная кислота (хлористый цинк). Часто при паянии меди и сталей используется их смесь.

В качестве инструментов применяются:

• измерительные приборы (линейка, рулетки, штангенциркуль);
• лудильные клещи для поддерживания и перемещения деталей;
• шаберы для соскабливания загрязнений с покрываемых поверхностей;
• кисти для нанесения смазки и очистки поверхностей;
• паяльные лампы для нагрева изделий перед нанесением полуды.

Выбор технологической оснастки определяется методом лужения и пайки. Применяется вспомогательное и основное оборудование:

1. Ванны для гальванического лужения:
   • стационарные;
   • вращающиеся ванны-колоколы.
2. Лудильные аппараты и установки. Это сложные системы, состоящие из последовательно соединенных ванн для подготовки и лужения. Обычно они помещаются в кожух, оснащенный аспирационными зонтами, что улучшает условия труда.
3. Верстаки для лужения и выполнения вспомогательных работ.< Верстаки бывают деревянные со столешницами из листовой стали или досок. Обязательно в столешнице должны быть отверстия для стекания жидкостей, используемых при лужении. Под верстаком устанавливают ванну для сбора жидкости.
4. Ванны для обезжиривания. Для химического обезжиривания поверхности используют различные емкости. Это может быть котел с крышкой или металлическая ванна, оснащенная змеевиком для подогрева раствора. Обязательное условие – вся применяемая посуда должна содержаться в чистоте.
5. Ванны для промывки поверхности. Рекомендуется промывать изделия перед и после процесса лужения. Ванны могут быть выполнены из металла или дерева. Следует обеспечить в них непрерывное горячее и холодное водоснабжение.

Подготовка изделий

Качество подготовки поверхности детали к лужению определяет прочность ее сцепления с покрытием. Метод подготовки зависит от состояния поверхности.

1. Обработка щетками. Этот метод используется, если на поверхности изделия есть окалина или сильные загрязнения. Перед обработкой изделие рекомендуется тщательно вымыть. Для лучшего эффекта можно использовать абразивное вещество: песок, известь, пемзу.
2. Шлифование. Так подготавливаются поверхности, имеющие неровности. При шлифовании можно воспользоваться абразивным кругом или наждачной бумагой.
3. Химическое обезжиривание. Проводится специальными растворами: 5-10 % раствор едкого натра, 10-15 % раствор углекислого натрия; 10-15 % раствор фосфорнокислого натрия. Их необходимо подогреть до 60-80 градусов. Могут использоваться растворители жира: венская известь, бензин, керосин. При использовании бензина и керосина следует учитывать, что они взрыво- и пожароопасные.После удаления жира изделия следует промыть водой. Определить, удален жир с поверхности или нет, можно визуально. Если вода равномерно растекается по поверхности изделия, а не собирается на ней каплями, то поверхность обезжирена.
   
4. Травление. Этим методом подготавливаются изделия из железа, меди, латуни. Травление происходит подогретым 20-30 % раствором H₂SO₄ (серная кислота). Продолжительность травления 20-30 мин. Затем поверхность изделий промывается холодной водой, протирается влажным песком, промывается горячей водой с температурой 80-100 °С.

После подготовки можно проводить лужение деталей.

Правила безопасности труда при лужении

Основные правила безопасного проведения лужения металла:

1. К работам допускаются совершеннолетние лица, обученные и прошедшие инструктаж по безопасности.
2. В ходе работ могут возникнуть такие вредные и опасные факторы, как выделение паров, разбрызгивание флюсов и припоев, повышенная температура, может повыситься взрыво- и пожароопасность среды. Поэтому работники обеспечиваются респираторами, спецодеждой, защитными очками.
3. В помещениях необходима общеобменная и местная вентиляция. Освещенность должна соответствовать категории выполняемых работ.
4. Выполнение работ разрешается только при наличии исправного инструмента и оснастки, а также качественных материалов.

При лужении в домашних условиях обязательно выполнять такие требования:

1. Не вдыхать пары нашатыря и кислот. При возможности использовать респиратор.
2. Избегать попадания кислот на одежду и кожу.
3. Работать в защитных перчатках.
4. Для работы с нагретыми элементами пользоваться клещами.

Таким образом, лужение – доступный способ защитить металлические изделия от коррозии или подготовить их к пайке. Несмотря на затратность и трудоемкость, выполнение операций лужения доступно в домашних условиях.