Припой для пайки серебра: какие марки подходят к изделиям 925 пробы?

Коротко

• Припой для пайки серебра должен полностью расплавиться до того, как начнёт плавиться изделие: у СрМ 925 это 779 °C.
• Из семи ювелирных марок ГОСТ 19738-2015 с запасом ниже этой границы плавятся ПСр 65 (722 °C) и ПСр 45 (730 °C).
• ПСр 72 для 925 пробы не проходит: его температура плавления равна нижней границе интервала изделия.
• В ГОСТ 19738-74 первое число в колонке температур - кельвины, градусы Цельсия стоят в скобках.
• EcoBraz 38230F, 38240F и 38245F - технические прутки для меди и стали, а не ювелирные припои.

Если на изделии 925 пробы нужно запаять разрыв, припой подбирают по температуре плавления. Ниже разбираем припой для пайки серебра: чем ювелирный припой отличается от технического, какие марки ПСр подходят по ГОСТ, что нужно из флюса и подготовки поверхности, порядок пайки и частые ошибки, из-за которых страдает само изделие.

Ошибка здесь бьёт по самому изделию. ПСр 72 по тому же ГОСТ плавится при 779 °C, ровно там, где у СрМ 925 интервал плавления только начинается. Запаса по температуре у такой пары нет: чтобы расплавить припой, кольцо или звено цепочки придётся довести до температуры, при которой начинает плавиться оно само.

1. Припой для пайки серебра: ювелирный или технический?

Серебро описывают два разных стандарта, и цифры в марках у них означают разное.

• ГОСТ 30649-99 устанавливает марки ювелирных сплавов. Серебряные там идут от СрМ 800 до Ср 999, а цифра в марке - проба, то есть содержание серебра в тысячных долях. В СрМ 925 серебра 92,5-93,0%, остальное медь.
• ГОСТ 19738-2015 устанавливает марки серебряных припоев для пайки и лужения. Цифра после букв здесь - массовая доля серебра в процентах: в ПСр 72 серебра 71,5-72,5%, остальное тоже медь.

Получается, что ПСр 72 и СрМ 925 - оба сплавы серебра с медью, но в припое серебра 72%, а в изделии не меньше 92,5%. По составу шов с изделием не совпадает.

Для пайки и лужения ювелирных изделий таблица Б.1 ГОСТ 19738-2015 называет семь марок, они собраны в таблице ниже. Отдельной строкой там стоит ПСр 1 с назначением «пайка и лужение серебряных деталей». По названию его легко принять за ювелирный твёрдый припой, но это мягкий сплав на основе свинца с оловом: серебра в нём 0,8-1,2%, а плавится он при 225-235 °C.

Технические серебросодержащие припои - другая ветка. Ими паяют медь, латунь и сталь, и серебро в них - компонент сплава, а не материал изделия.

2. Какой припой для пайки серебра 925 пробы подходит по температуре?

Выбирают его прежде всего по температуре. Так задаёт само определение пайки: припой берут с температурой ликвидус ниже температуры солидус основного металла. Иначе говоря, серебряный припой для пайки серебра должен полностью расплавиться до того, как деталь начнёт плавиться. Для СрМ 925 эта граница - 779 °C, нижняя точка интервала по ГОСТ 30649-99.

• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 72
  • Серебро, %: 71,5-72,5
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 779 и 779
  • Верхняя точка против 779 °C: совпадает
• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 70
  • Серебро, %: 69,5-70,5
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 770 и 715
  • Верхняя точка против 779 °C: ниже на 9 °C
• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 65
  • Серебро, %: 64,5-65,5
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 722 и 695
  • Верхняя точка против 779 °C: ниже на 57 °C
• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 45
  • Серебро, %: 44,5-45,5
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 730 и 665
  • Верхняя точка против 779 °C: ниже на 49 °C
• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 25
  • Серебро, %: 24,7-25,3
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 775 и 740
  • Верхняя точка против 779 °C: ниже на 4 °C
• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 15
  • Серебро, %: 14,5-15,5
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 810 и 640
  • Верхняя точка против 779 °C: выше на 31 °C
• Марка по ГОСТ 19738-2015: ПСр 2
  • Серебро, %: 1,7-2,3
  • Плавление, °C: верхняя и нижняя точка: 238 и 235
  • Верхняя точка против 779 °C: мягкий припой

Температуры взяты из приложения А к ГОСТ 19738-2015: там это верхняя и нижняя критические точки температуры плавления.

Что видно из таблицы:

• ПСр 65 и ПСр 45 полностью расплавляются с запасом 57 и 49 °C до начала плавления серебра 925 пробы.
• ПСр 70 и ПСр 25 формально проходят, но запас у них всего 9 и 4 °C.
• У ПСр 72 обе критические точки равны 779 °C, то есть нижней границе СрМ 925, и условие «ликвидус припоя ниже солидуса основы» не выполняется.
• Верхняя точка ПСр 15 - 810 °C, выше начала плавления СрМ 925.
• ПСр 2 плавится при 235-238 °C и по этой температуре относится к мягким припоям: к ним относят сплавы с температурой плавления до 300 °C. В составе у него олово, кадмий и свинец.

У других проб граница своя. У сплавов серебра с медью от СрМ 800 до СрМ 925 нижняя точка интервала одна и та же - 779 °C. У СрМ 960 интервал 880-930 °C, и для него даже ПСр 72 расплавляется на 101 °C раньше, чем изделие.

Как читать температуры в ГОСТ 19738, чтобы не ошибиться на 273 градуса?

В ГОСТ 19738-74, который действовал до 1 января 2017 года, колонка называется «Температура плавления, К (°С)». Первое число в ней - кельвины, градусы Цельсия стоят в скобках: у ПСр 72 записано «1052 (779)», у ПСр 45 - «1003 (730)». Возьмёте первое число - получите температуру на 273 градуса выше настоящей. В ГОСТ 19738-2015 значения даны сразу в градусах Цельсия.

Вторая тонкость касается названия величины. В обоих изданиях приведена только температура плавления, с верхней и нижней критической точкой. Температуры пайки в ГОСТ 19738 нет. Нагрев при пайке ведут выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления деталей.

3. Технический припой серебросодержащий для пайки меди и стали

Пример технической ветки дают офлюсованные прутки Castolin EcoBraz. Это твёрдый припой для пайки с содержанием серебра 30, 40 или 45% в зависимости от марки: припой для пайки 30 серебра - это EcoBraz 38230F, дальше по возрастанию доли идут 38240F и 38245F.

• EcoBraz 38230F - припой для пайки с 30% серебра, без кадмия, температура плавления 680-765 °C.
• EcoBraz 38240F - 40% серебра, тоже без кадмия, температура плавления 640-700 °C.
• EcoBraz 38245F - 45% серебра, солидус 640 °C, ликвидус 680 °C. В карточке отмечено, что добавка олова снижает у него температуру пайки.

По карточкам их назначение - медь и её сплавы и стали, у 38230F и 38240F к этому добавлены никель, ковкий чугун и твёрдые сплавы. Серебро и ювелирные изделия в назначении не названы. По цифрам 38230F и 38240F плавятся ниже 779 °C, но в ювелирный припой для 925 пробы их это не превращает.

Зачем ювелиру отдельный припой, ГОСТ 30649-99 объясняет на примере палладиевых сплавов: использование сплавов в качестве припоев позволяет обеспечить совпадение пробности основы и паяного соединения при сохранении их цветовой идентичности. В карточках EcoBraz задача другая: высокопрочные соединения, не склонные к растрескиванию.

Составы и температуры этих прутков можно сравнить в разделе твёрдых сварочных припоев.

4. Флюс и чистая поверхность: что нужно до нагрева?

Прочность паяного соединения во многом зависит от того, как припой смачивает поверхность. На ней не должно быть окислов, жира и масла. Флюс удаляет загрязнения, понижает поверхностное натяжение и помогает припою растечься.

Серебро со временем тускнеет: следы сероводорода в воздухе дают на поверхности налёт сульфида. Потемневшее место пайки зачищают до чистого металла.

Для пайки ювелирных изделий применяют пентагидрат тетрабората натрия, так называемую «ювелирную буру». Бура вообще идёт в состав флюсов для пайки и плавки металлов. Прутки EcoBraz 38230F, 38240F и 38245F в карточках названы офлюсованными: флюс нанесён на сам пруток.

5. Порядок пайки серебряного изделия

1. Определите пробу изделия. Подскажет клеймо, но с 23 июня 2020 года клеймение отечественных изделий из серебра добровольное, так что клейма может и не быть.
2. Сравните две цифры: нижнюю границу интервала плавления изделия по ГОСТ 30649-99 и верхнюю точку плавления припоя по ГОСТ 19738-2015. Вторая должна быть ниже первой.
3. Подгоните детали с узким зазором: по определению пайки припой заполняет именно узкий зазор между деталями.
4. Зачистите место пайки до металла и нанесите флюс.
5. Нагрейте соединение выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления изделия.
6. Не двигайте детали, пока припой полностью не затвердеет: даже небольшое смещение в момент кристаллизации может заметно снизить прочность соединения.

Пайка припоями ПСр 65 и ПСр 45 - высокотемпературная, то есть с нагревом припоя выше 450 °C. Такую пайку ведут в основном нагревом горелкой. Для локального нагрева небольшой детали есть газовые горелки типа «карандаш»: по карточке горелка Sparta с четырьмя насадками для пайки даёт пламя до 1300 °C и рассчитана на пайку там, куда крупную паяльную лампу не подвести. Горелки на бутановом баллоне с пьезоподжигом и регулятором пламени собраны в разделе газовых горелок для пайки и нагрева.

6. Частые ошибки при пайке серебра

• Берут ПСр 72 для изделия 925 пробы. Его 779 °C совпадают с началом плавления СрМ 925, запаса нет.
• Читают ГОСТ 19738-74 по первому числу. «1052» у ПСр 72 - это кельвины, в градусах выходит 779.
• Путают температуру плавления с температурой пайки. ГОСТ даёт только плавление, а нагрев при пайке идёт выше плавления припоя и ниже плавления детали.
• Принимают технический пруток за ювелирный. В карточках EcoBraz назначение - медь, её сплавы и стали, про серебряные изделия там ни слова.
• Ставят ПСр 1 туда, где нужен твёрдый шов. При 225-235 °C это мягкий припой, а предел прочности при растяжении у мягких припоев 16-100 МПа против 100-500 МПа у твёрдых.

Для меди и стали серебряный пруток выбирают по назначению в карточке, для серебряного изделия - по температуре плавления из двух ГОСТ. Задачи разные, даже если марка припоя в обоих случаях начинается с ПСр.