Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Из чего состоит припой — вопрос, в котором конструктору и технологу важно различать класс припоя по температуре плавления и систему легирования. Согласно ГОСТ 17325-79, припой — это материал для пайки и лужения с температурой плавления ниже температуры плавления соединяемых материалов. По температурному признаку припои делятся на мягкие (низкотемпературные, с температурой плавления не выше 450 °C) и твёрдые (высокотемпературные, выше 450 °C). По системе легирования — на оловянно-свинцовые, бессвинцовые оловянные сплавы, серебряные, медно-цинковые, медно-фосфористые, алюминиевые, медные и др. Состав припоя задаёт температуру плавления, прочность шва, смачивающую способность, коррозионную стойкость и совместимость с паяемыми материалами.
В статье разобраны типовые составы мягких (Sn–Pb, Sn–Ag–Cu, Sn–Cu) и твёрдых (Ag, Cu–P, Cu–Zn) припоев, их характерные марки по действующим ГОСТ, температурные диапазоны плавления, роль легирующих элементов, функции флюса и области применения.
Припой — это присадочный сплав, который при пайке расплавляется, смачивает поверхности соединяемых деталей и заполняет зазор между ними; после охлаждения образует механически прочный и герметичный шов. Термины и определения по этой технологии установлены ГОСТ 17325-79 «Пайка и лужение. Основные термины и определения»; классификация способов пайки — ГОСТ 17349-79. Соединения и обозначения регламентируются ГОСТ 19249-73. На терминологическом уровне применим также межгосударственный стандарт ГОСТ Р ИСО 857-2-2009.
К припою предъявляются взаимосвязанные требования:
Состав припоя определяет температуру пайки, конструкционную прочность шва и допустимый материал паяемых деталей. Универсального припоя «на всё» не существует — выбор связан с парой материалов, требуемой температурой эксплуатации и условиями среды.
Основной классификационный признак — температура плавления (солидус), относительно которой проходит граница «мягких» и «твёрдых» припоев.
Это деление принято в действующих стандартах и в отраслевой документации. Граница 450 °C по сути совпадает с английским разделением soldering / brazing. Внутри классов выделяют ещё «сверхлегкоплавкие» (ниже ~145 °C, на основе Bi, In) и «среднеплавкие» (450–1100 °C) припои.
Самый массовый исторический класс мягких припоев — оловянно-свинцовые. Химический состав регламентируется ГОСТ 21930-76 «Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия», поставка в полуфабрикатах (проволока, лента, прутки, трубки с флюсом, порошок) — ГОСТ 21931-76.
В обозначении марок: П — припой, О — олово, С — свинец, Су — сурьма, К — кадмий. Цифра — массовая доля олова в процентах. Для сурьмянистых вариантов после обозначения «ПОССу» приводят процент олова и процент сурьмы.
Эвтектика системы Sn–Pb соответствует составу около 61,9 % Sn по массе и температуре 183 °C. Сплав ПОС 63 практически воспроизводит этот состав: плавится и затвердевает при одной температуре, без пластической «кашицеобразной» стадии.
Процессы пайки и лужения оловянно-свинцовыми (и оловянно-свинцово-кадмиевыми) припоями сопровождаются выделением паров свинца и оксида кадмия, отнесённых ГОСТ 12.1.007 к веществам 1-го класса опасности. Работы выполняются при местной вытяжной вентиляции с применением СИЗ органов дыхания.
В электронной промышленности с 2006 года требования директивы Европейского союза RoHS и аналогичных нормативов в ряде стран фактически вывели свинец из массового производства электроники. Освободившуюся нишу заняли бессвинцовые припои на основе олова — преимущественно тройная система Sn–Ag–Cu (SAC).
Температура плавления SAC-сплавов на 30–35 °C выше эвтектики Sn–Pb. Это требует пересмотра термопрофиля пайки, расширения температурного окна процесса и применения флюсов, активных при более высоких температурах. Меньшая смачивающая способность повышает риск дефектов: «надгробного камня», непропаев, образования шариков-сателлитов.
При переходе с Sn–Pb на SAC недопустимо смешивать припои: при попадании свинца в SAC образуется тройная легкоплавкая эвтектика, резко снижающая прочность и термоциклическую стойкость шва.
Серебряные припои — наиболее универсальный класс твёрдых припоев. Применяются для пайки меди и медных сплавов, никеля, ковара, нейзильбера, латуней, бронз, стали; обеспечивают прочный, пластичный и коррозионно-стойкий шов. Марки регламентируются ГОСТ 19738-2015 «Припои серебряные. Марки» (ранее действовал ГОСТ 19738-74, отменён с 2017 г.).
В обозначении марок: ПСр — припой серебряный; цифра после букв — массовая доля серебра в процентах. Дополнительные буквы означают: М — медь, Ц — цинк, Кд — кадмий, Су — сурьма, Ф — фосфор, О — олово, С — свинец.
Содержание серебра в стандартных марках варьируется от единиц до семидесяти и более процентов. С увеличением доли серебра растут пластичность и электропроводность шва, но повышается стоимость припоя; с увеличением доли цинка и кадмия снижается температура плавления. Кадмий-содержащие марки уходят из применения там, где действуют экологические ограничения.
Медно-фосфорные припои применяются преимущественно для пайки меди и медных сплавов. При нагреве содержащийся в припое фосфор окисляется до оксида фосфора, который восстанавливает медные оксиды на поверхности — припой работает как самофлюсующийся, что упрощает технологию: при пайке «медь по меди» дополнительный флюс не требуется.
Базовые составы и исходные сплавы (лигатуры) регламентированы ГОСТ 4515-93 «Сплавы медно-фосфористые. Технические условия». Технические условия на конкретные припойные марки (ПМФ-7, ПМФ-9, ПМФОЦр-6-4-0,03 и др.) — ТУ предприятий-изготовителей.
Медно-фосфорные припои нельзя применять для пайки железосодержащих и никель-содержащих сплавов: образуются хрупкие фосфиды железа и никеля в шве. Для сталей и нейзильбера используют серебряные припои или специальные системы.
Медно-цинковые припои («латунные припои») — наиболее массовый класс твёрдых припоев для общего машиностроения. Регламентируются ГОСТ 23137-78 «Припои медно-цинковые. Марки». Стандарт устанавливает три марки: ПМЦ-36, ПМЦ-48 и ПМЦ-54; цифра обозначает приблизительное содержание меди в процентах, остальное — цинк с допустимыми примесями железа и свинца.
Чем выше содержание меди, тем выше температура плавления и прочность шва. Медно-цинковые припои имеют ограниченную пластичность, поэтому поставляются преимущественно в виде гранул, прутков, чушек или порошка для паяльных паст. Основная технологическая особенность — испарение цинка при перегреве, ведущее к пористости и изменению химического состава шва; температуру пайки выдерживают на минимально достаточном уровне.
Помимо стандартных ПМЦ, для специальных задач (напайка твёрдосплавных пластин, пайка стальных деталей) применяют деформируемые латуни (Л62, Л63) и легированные сплавы с никелем, кремнием, марганцем, оловом.
Флюс — расходный материал, который удаляет с поверхности соединяемых деталей и припоя оксидные плёнки, защищает их от повторного окисления при нагреве и улучшает смачивание. Без флюса возможна только пайка в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере. По функциям состав припоя и состав флюса согласованы.
Для серии медно-фосфорных припоев флюс при пайке меди не требуется — функцию выполняет сам фосфор. При пайке латуней, бронз, нейзильбера медно-фосфорными припоями применяют борсодержащие флюсы. Канифоль как материал нормируется ГОСТ 19113.
Сводная таблица типовых систем припоев по температуре плавления и совместимости с паяемыми материалами.
Припой — это сплав на основе металла или комбинации металлов, температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых материалов. В зависимости от назначения это могут быть оловянно-свинцовые сплавы (ПОС 61, ПОС 63), бессвинцовые сплавы на основе олова с серебром и медью (SAC305), серебряные припои с медью и цинком (ПСр), медно-фосфорные сплавы (ПМФ-7, ПМФ-9) или медно-цинковые (ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54). В пастообразных и трубчатых припоях дополнительно присутствует флюс.
По температуре плавления. Мягкие (низкотемпературные) припои имеют температуру плавления не выше 450 °C, твёрдые (высокотемпературные) — выше 450 °C. Граница условная, но закреплена в стандартах и отраслевой документации. Мягкие припои применяются в электронике, для лужения, пайки тонколистового металла; твёрдые — для нагруженных и термостойких соединений в машиностроении, инструментальном производстве, холодильной технике.
Аббревиатура: П — припой, О — олово, С — свинец; число — массовая доля олова в процентах. Соответственно, ПОС 61 — оловянно-свинцовый припой с содержанием олова 59–61 % по массе, остальное — свинец. Температура солидуса 183 °C, ликвидуса около 190 °C. Близок к эвтектическому составу (61,9 % Sn) и широко применяется в электротехнике и электронике.
SAC305 — бессвинцовый припой состава Sn 96,5 % / Ag 3,0 % / Cu 0,5 % по массе. Температура плавления 217–220 °C. Стал базовым материалом для SMT-пайки и шариков BGA после введения европейской директивы RoHS в 2006 году. Применяется в пайке волной, в паяльных пастах для оплавления, в селективной пайке. Требует более горячего термопрофиля и более активного флюса, чем эвтектический Sn–Pb.
ПОС 63 (Sn ≈ 63 %, Pb ≈ 37 %) практически соответствует эвтектическому составу системы Sn–Pb и плавится при единственной температуре 183 °C — солидус и ликвидус совпадают. ПОС 61 имеет тот же солидус 183 °C, но из-за небольшого отклонения от эвтектики обладает узким, но всё же ненулевым интервалом кристаллизации (до ~190 °C). По остальным характеристикам марки практически идентичны.
Серебро в малых количествах (1–4 %) в оловянных припоях повышает усталостную прочность шва при термоциклировании, улучшает смачивание серебряных и палладиевых контактных покрытий и снижает растворение этих покрытий в расплаве припоя. В твёрдых припоях (системы Ag–Cu, Ag–Cu–Zn) серебро — основной легирующий элемент, обеспечивающий пластичность, электропроводность и универсальность шва.
Да, если использовать медно-фосфорный припой (ПМФ-7, ПМФ-9 и аналогичные) при пайке меди по меди. Фосфор при нагреве выполняет функцию флюса: оксид фосфора восстанавливает поверхностные оксиды меди. Для пайки латуней, бронз, нейзильбера и медно-никелевых сплавов медно-фосфорным припоем дополнительно применяют борсодержащие флюсы. Для пайки стали, чугуна и нейзильбера медно-фосфорные припои не применяют — образуются хрупкие фосфиды.
Для нагруженной твёрдой пайки латуни обычно применяют серебряные припои (ПСр 25, ПСр 40, ПСр 45) с буро-борным флюсом или медно-цинковые припои (ПМЦ-36, ПМЦ-48). Конкретный выбор зависит от марки латуни, требуемой прочности, температуры эксплуатации и допустимой температуры нагрева. Для мягкой пайки латуни в электротехнике применяют оловянно-свинцовые или бессвинцовые оловянные припои с активным флюсом.
Основа — канифоль, продукт переработки смолы хвойных деревьев. Это смесь смоляных кислот, главным образом абиетиновой. Канифоль — слабый органический активатор: при нагреве восстанавливает оксиды меди и олова, не вызывая коррозии шва. В составы класса RA и RMA добавляют активаторы — органические галогениды или органические кислоты, повышающие способность удалять оксиды. Канифоль регламентируется ГОСТ 19113.
Свинец и его соединения относятся к веществам 1-го класса опасности; их попадание в окружающую среду происходит при производстве, эксплуатации и особенно — при утилизации электроники. Европейская директива RoHS, введённая в 2006 году, ограничила применение свинца в большинстве категорий электронного и электрического оборудования. Аналогичные нормативы действуют в ряде других стран. Это определило переход массовой электроники на бессвинцовые припои SAC. Оловянно-свинцовые припои продолжают применяться там, где RoHS делает исключения, а также в общем машиностроении, лужении пищевой посуды (где состав строго ограничен), реставрации и ремонте.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.