Что такое лужение при пайке

Как правильно лудить провода?

Практически во всех сферах электромонтажных работ, моделирования, робототехники, радиоэлектроники используются токоведущие провода, как соединительный элемент электрической цепи.

Среди огромного разнообразия методов соединений для получения качественного электрического контакта может выполняться пайка, клеммное обжатие, болтовое соединение, гильзовая обжимка. Но ни один контакт не может длительно сохранять электрические параметры без предварительного покрытия проводника слоем олова. Поэтому в данной статье мы рассмотрим, как лудить провода и для чего выполняется эта процедура.

Зачем нужно лудить провода?

Не смотря на то, что большинство проводников изготавливается из цветных металлов, особо не подверженных коррозионному разрушению, их поверхность, со временем, все же окисляется. Это приводит к возникновению полупроводникового слоя с довольно большим показателем омического сопротивления, значительно превышающим сопротивление металла. Из-за чего в местах окисления алюминиевых и медных проводов будет возникать чрезмерный нагрев и металла, и окружающих его элементов – изоляции, деталей, конструктивных частей. Перегрев, в свою очередь, может, как вывести со строя оборудование, так и привести к воспламенению горючих частей.

Процесс лужения подразумевает под собой нанесение защитного проводящего слоя на проводник. Такой слой должен равномерно распределяться по контактной поверхности и прочно закрепляться на ней, для чего разработана специальная технология.

Материалы и инструменты, чтобы лудить провода

Для того чтобы лудить провода вам понадобятся специальные вещества, слесарный и электрический инструмент. Их желательно заготовить заранее, чтобы вам не пришлось отвлекаться от работы и переделывать определенные этапы по-новому.

Сюда относятся:

Перечень необходимых материалов и инструментов подбирается непосредственно перед тем, как лудить провода исходя из конкретных задач и особенностей обрабатываемой детали. А о назначении, применении и типах наиболее распространенных припоев и флюсов вы можете узнать из таблиц ниже.

Таблица 1: Наиболее распространенные флюсы для пайки

Таблица 2: Наиболее популярные припои для пайки паяльником

Пошаговая инструкция

Наиболее простым и распространенным способом, чтобы лудить поверхность, является обработка паяльником, поэтому рассмотрим детально такой способ. После того, как вы подготовили все необходимое, чтобы лудить провода, выполните следующие операции:

Соблюдайте осторожность при удалении слоев диэлектрика, чтобы не повредить жилу, что особенно актуально для многожильных проводов, так как это существенно уменьшит их поперечное сечение.

Дождитесь плавления флюса и аккуратными движениями проверните провод под жалом. Добейтесь равномерного распределения канифоли по поверхности. Если вы не будете лудить канифолью, а используете какие-либо специальные флюсы, технология их применения может отличаться.

Поверните провод у жала паяльника, чтобы слой олова попал на всю площадь электрического контакта.

В виду большого разнообразия медных и алюминиевых проводов, типов электрических соединений лудить такие элементы нужно по-разному, соблюдая определенную технологию. Такие знания доступны опытным радиолюбителям, но мы рассмотрим самые часто встречающиеся из них.

Советы профи о том, как лудить провода

Если под рукой нет заводского флюса, очистить поверхность от оксидов поможет таблетка аспирина, деревянная дощечка или пластик. Каждый из этих компонентов достаточно расположить под проводник и паяльник, а выделяемые из них при нагревании вещества дадут нужный эффект.

Наиболее эффективно лудить аспирином – это универсальное средство, пластик хорошо подходит для мелких многожильных марок кабельно-проводниковой продукции. Дерево требует длительного нагревания и прожигания до появления дыма, поэтому его целесообразно использовать как вспомогательный элемент.

Новые детали, которые вы достаете из упаковки, можно сразу паять, их ножки уже очищены заводом изготовителем, и их не нужно лудить, так как припой равномерно и прочно сцепиться с поверхностью без этого.

Если вы собираетесь лудить большую длину или обмоточные провода, лучше возьмите тигель, паяльником эту процедуру выполнять нецелесообразно.

Рис. 10: обжечь покрытие тонких проводов

Для того чтобы припаять или залудить скрутку слаботочных проводников, к примеру, в гарнитуре мобильного телефона или наушниках, медную поверхность очищают от лака. Но делать это вручную довольно сложно, поэтому куда проще обжечь жилы зажигалкой и очистить от нагара.

Чтобы эффективно лудить металл старайтесь работать не ребром конца паяльника, а его плоской частью. Это увеличит площадь рабочей поверхности и улучшит прогревание.

Учтите, что со временем классические паяльники разогреваются еще больше, поэтому легкоплавкие припои могут скатываться с жала еще до того, как вы поднесете их к проводам. Чтобы избежать такого эффекта, не стоит включать устройство заблаговременно, сделайте это непосредственно перед тем, как начать лудить провод.

Источник

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

Таблица 22. Составы флюсов

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.

Источник

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:

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:

Применение технологии

При лужении применяется олово или сплавы на его основе.

Оловянное покрытие применяется для:

Оловянно-свинцовое покрытие (ПОС) используется в случае:

Рекомендуемая толщина слоя полуды приведена в таблице.

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.

Существуют два вида лужения:

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:

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.

При выполнении отдельных работ в радио- и электротехнике возникает необходимость лудить перед пайкой медные поверхности плат. Наиболее простой способ – химическое лужение.

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:

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:

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.

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:

Горячее лужение

Горячее лужение может осуществляться одним из двух способов.

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:

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.

В качестве инструментов применяются:

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

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

После подготовки можно проводить лужение деталей.

Правила безопасности труда при лужении

Основные правила безопасного проведения лужения металла:

При лужении в домашних условиях обязательно выполнять такие требования:

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.

Источник