Припой для пайки: правила выбора для меди, алюминия, стали и радиодеталей

Чем паять трубы и провода, ювелирные изделия и микросхемы? Собрали рекомендации в одной статье.

Какой припой использовать для пайки меди и алюминия, стальных и ювелирных изделий? Собрали главное, что нужно знать о выборе расходных материалов.

Все о выборе припоя

 
—  
—  
—  
—  
 
—
—  
—  
—  
—  
 

Виды припоя 

Составы для пайки отличаются содержанием металлов, температурой плавления, формой выпуска.

По температуре плавления 

Самая важная характеристика. Припой должен расплавиться до текучести раньше, чем от высокой температуры начнут разрушаться жилы проводов или детали. Мощности паяльника, горелки или печи должно хватить для нагрева материала до перехода в жидкую фазу. Температура плавления зависит от металлов, входящих в состав. А они влияют на прочность и термостойкость соединения.

По температуре плавления припой делят на:

• тугоплавкий — становится текучим при температуре свыше 450 градусов Цельсия, после застывания выдерживает давление от 50 до 500 МПа (точные цифры зависят от состава);
• легкоплавкий — до 450 градусов, от 16 до 100 МПа.

Для пайки проводов достаточно бытового паяльника и легкоплавкого состава.

Ювелирные изделия паяют составами с золотом и серебром, требующими температуры свыше 600 градусов, медные трубы — свыше 425 градусов. Для соединений, которые должны выдерживать вибрацию, сильное давление, обычно используют тугоплавкие составы. После застывания шов из них выдерживает большую нагрузку, чем из легкоплавких. Но есть решения для соединения алюминиевых труб, рассчитанные на нагрузку свыше 140 МПа, при этом относящиеся к легкоплавким.

Производитель может указывать две температуры плавления:

• солидус — начало перехода из твердой в жидкую фазу;
• ликвидус — нагрев для полного расплавления.

Разница между солидусом и ликвидусом может составлять от 10 до 30 градусов. Для тугоплавких сплавов она обычно больше. Сравнивайте температуру плавления поверхности с ликвидусом, убедитесь, что разница составляет как минимум 30-50 градусов.

По форме выпуска 

В магазинах можно найти припой в виде: 

• тонкой проволоки на катушке или брусков, напоминающих грифель для карандаша, фольги или лент — для работы отрезают небольшой кусок, подносят к нему паяльник, а потом аккуратно переносят каплю сплава на соединение;
• пасты — она достаточно жидкая, поэтому ее набирают специальным шприцем-дозатором и равномерно покрывают рабочую зону;
• порошка — его чаще используют в промышленных печах; для ручной пайки его смешивают с жидкостью;
• преформ — заготовок определенной формы, например, повторяющей контуры светодиодной ленты.

Паста, проволока или бруски — самые популярные решения для домашней мастерской. Попробуйте несколько форм, и поймете, с чем удобнее работать с мелкими деталями, чем — заделывать длинные трещины.

С флюсом или без 

Для качественной пайки нужно предварительно обработать поверхности канифолью или другим флюсом. Он не даст кислороду помешать процессу. Некоторые припои уже содержат флюс: 

• проволока или прутки с флюсовым сердечником — так называемый трубчатый припой;
• паяльные пасты с добавками.

Для высокотемпературной пайки, создания нагруженных соединений, микросхем опытные мастера советуют бесфлюсовый припой и флюс по отдельности. Прутки с сердечником и паяльные пасты недостаточно тщательно очищают поверхность. Из-за этого сцепление металлов ухудшается, шов становится хрупким.

При выборе отдельного флюса смотрите на рабочую температуру и состав. Канифоль не подходит для высокотемпературной пайки, так как начинает выгорать. Составы с кислотами, например, ортофосфорной, токсичны, поэтому работать с ними нужно в помещении с хорошей вентиляцией, в респираторе. После застывания шов обрабатывают водой с растворенной содой, чтобы кислота не разъедала металл.

По составу 

Если вы спросите у опытных мастеров, какой припой лучше для пайки радиодеталей или труб, вам наверняка порекомендуют одну из марок ПОС. Аббревиатура означает «припой оловянно-свинцовый». Цифры после нее, например, ПОС-41, говорят о содержании олова в процентах. Высокая концентрация олова повышает надежность соединения и снижает температуру плавления, но увеличивает цену.

Свинец — токсичный металл, поэтому ПОС нельзя использовать для пайки: 

• посуды;
• водопроводных труб.

В бессвинцовых припоях обычно увеличено содержание олова. А вместо свинца используют медь, серебро, кремний. Такие составы дороже, но по надежности шва уступают ПОС.

Оловянно-свинцовые припои отличаются не только концентрацией олова. Их свойства зависят от добавок, концентрация которых иногда меньше процента.

• Кадмий. Снижает температуру плавления без ущерба для прочности шва. Токсичная добавка с канцерогенными свойствами. Работать с ней нужно в респираторе и хорошо проветриваемом помещении. Подходит для пайки меди. Со сталью можно работать только при соседстве кадмия с цинком.
• Никель. После застывания образует тугоплавкий шов, который сохраняет прочность при нагревании до 1 000 градусов. Добавка также защищает соединяемые поверхности от коррозии. Для максимального эффекта используйте никелевый припой с бескислотным флюсом, например, ЛТИ.
• Алюминий и цинк. Позволяют паять алюминиевые трубы и провода без предварительного меднения поверхности. Создают соединение, устойчивое к отрицательным температурам, поэтому подходят для монтажа и ремонта холодильных установок и климатического оборудования.

Припой может содержать от одного до 3+ компонентов. Обязательно проверяйте состав и рекомендации производителя перед работой. С токсичными компонентами, даже если их концентрация невелика, работайте в респираторе и под вентиляционной установкой.

Как выбрать припой для пайки

В магазинах доступен выбор сотен припоев для меди или стали. Собрали рекомендации опытных мастеров, чтобы вам было проще определиться.

Для медных проводов 

Какой припой взять для медных проводов? Большинство мастеров советуют ПОС-61 и сосновую канифоль как флюс. Это универсальная и относительно недорогая комбинация. Очищенная от окислов медь хорошо соединяется с оловом. Место фиксации хорошо сопротивляется разрыву, при этом сохраняет гибкость.

Для кабеля подойдет и припой с высоким содержанием меди, например, медно-фосфорный. Он бессвинцовый, но температура его плавления выше, а гибкость соединения ниже. К тому же он дороже универсального ПОС-61, требует мощного инструмента.

Алюминиевые и медные жилы кабеля соединять пайкой нельзя: риск пожара слишком высок.

Для медных труб 

Какой припой подойдет для пайки медных труб? По физическим свойствам — ПОС-61 или даже ПОС-40. Но применение материала со свинцом запрещено при монтаже водопроводных труб.

Альтернативы — медь с фосфором или серебром, олово с медью, например, ПОМ-3. Они дорогие, с высокой температурой плавления. Но обеспечивают надежное соединение, выдерживающее высокое давление в водопроводе.

Для пайки медным припоем подойдет недорогая канифоль или ее спиртовой раствор, например, ЛТИ-120.

Для микросхем и других радиодеталей 

Какой припой подойдет для пайки микросхем? В топе рекомендаций — универсальный ПОС-61 с сердечником из канифоли или отдельным флюсом из нее.

При выборе составов для других радиодеталей смотрите на следующие характеристики:

• температура нагрева при работе — для предохранителей нужен жаростойкий состав, например, сплав Вуда — ПОС с 50%-м содержанием висмута, сплав Розе — ПОС с добавлением висмута и кадмия;

• металлы, из которых сделаны корпус/контакты — детали с содержанием тантала, алюминия, золота могут потребовать специальных припоев. Так, танталовые конденсаторы советуют паять ПОСК — оловянно-свинцовым сплавом с кадмием.

Не менее важен выбор флюса. Он должен быть влагостойким и надежно защищающим от окислов, но бескислотным. Подойдет чистая канифоль, ее спиртовой раствор или нейтральный паяльный жир — смесь канифоли со стеарином и вазелином.

Для нержавейки 

Какой припой нужен для пайки нержавейки? Для несложных бытовых работ, например, ремонта трещины на корпусе техники, подойдет и ПОС. Но помните о токсичности свинца: для бака с водой его использовать нельзя.

Работающие под большим давлением или при высокой температуре элементы из стали нельзя паять ПОС. Припой для них подбирают с учетом состава нержавейки. Универсальный вариант — смесь меди, серебра, цинка и олова, иногда — с марганцем. Подходящие марки — HTS-528, Castolin 157 или EcoBraz 38245F. Подходит для нержавейки и серебро с кадмием. Но для стали с большим содержанием никеля и хрома опасен нагрев свыше 650 градусов, поэтому температура плавления припоя должна быть чуть ниже. А серебряно-медные материалы обычно плавятся от 700 градусов.

В качестве флюса для пайки нержавейки советуют буру в виде порошка, разбавленного борной кислотой, или пасты.

Для алюминия  

Какой припой выбрать для пайки алюминия? Универсальный состав содержит цинк и алюминий, иногда с добавлением олова и кадмия. Отзывы на маркетплейсах хвалят импортный Castolin-192 только с алюминием и цинком. Аналоги — АВИА-1 или АВИА-2. Но они содержат токсичный кадмий, поэтому требуют особой осторожности при работе.

Алюминиево-цинковый припой универсальный: подходит для работы с кабелем, трубками и корпусами различных устройств. Безопасный состав без свинца и кадмия можно использовать и для ремонта мисок, котелков, другой туристической посуды.

Для работы с алюминиевыми рамами, оборудованием подходит и алюминиево-кремниевый припой AluFlam 190 или аналоги.

Припой для алюминиевых сплавов подбирают с учетом добавок в них. Так, для металла с большим содержанием магния не подходит кремниевый состав. Серебристая поверхность шва быстро потемнеет.

Производители предлагают для работы с алюминием прутки с флюсом и без. Опытные мастера советуют использовать отдельный флюс. Алюминий очень быстро окисляется на воздухе, поэтому его нужно тщательно зачистить от окислов, которые не вступают в реакцию с припоем. Лучшие флюсы — активные кислотные, например, с муравьиной кислотой. 

Для соединения между собой алюминиевых и медных труб или деталей используют припой с серебром, кадмием и цинком. Строгие требования к очистке поверхности действуют и здесь. Можно предварительно покрыть алюминий слоем меди с помощью электролиза и паять как два медных изделия. Но прочность такого соединения будет ниже.

Проверка качества: на что смотреть при покупке

• Твердый припой — цельный, однородной окраски. 
• Паста не расслаивается, сохраняет консистенцию эмульсии или жидкости.
• Концентрацию олова и свинца в ПОС можно проверить по цвету. Большое содержание олова делает материал светлым и серебристым, свинца — темным и матовым.

Перед началом работы проверьте реальную температуру расплавления, растекаемость и скорость застывания на ненужной заготовке.