Температура пайки меди: чем она отличается от температуры плавления?

Коротко

• Температура пайки меди у мягких припоев - 183-270 °C, у твёрдых - 590-880 °C, а сама медь плавится при 1083,4 °C.
• Граница между мягкой и твёрдой пайкой - 450 °C: ниже паяльником, выше горелкой.
• Медно-фосфорные и медно-фосфорно-серебряные припои Cu-P и Cu-P-Ag рассчитаны именно на медь и её сплавы и часто не требуют отдельного флюса.
• Порошок для пайки меди на практике - это паяльная паста с уже смешанным флюсом, а не сухая присыпка.
• Стержень для меди выбирают по составу (Cu-P, Cu-P-Ag, ПОС) и по диаметру под зазор шва.

Статья для тех, кто греет медную деталь под пайку и выбирает нужную температуру нагрева. Ниже разбираем температуру пайки меди: чем она отличается от температуры плавления самой меди, какая температура нужна для мягких и твёрдых припоев, какой флюс подобрать и чем отличаются порошок, гель и стержень для пайки.

1. Чем температура плавления меди отличается от температуры пайки?

Медь плавится при 1083,4 °C (1356,6 K). Это температура самого металла, а не шва: при пайке деталь никогда не доводят до такой жары, иначе она потеряет форму. Пайку определяют как нагрев соединяемых материалов ниже их точки плавления, смачивание припоем и последующую кристаллизацию шва - припой при этом переходит в жидкое состояние, а сама медь остаётся твёрдой.

Границу между низкотемпературной и высокотемпературной пайкой проводят при 450 °C: ниже - мягкая пайка легкоплавкими припоями, выше - твёрдая пайка тугоплавкими сплавами. Для мягкой пайки в основном берут электрический нагрев паяльником, для твёрдой - горелку.

2. Какая температура плавления припоя для пайки меди у мягких марок?

К мягким относят припои с температурой плавления до 300 °C. У меди для тонких проводников и деталей с нахлёстанными швами используют разные марки оловянно-свинцовых припоев по ГОСТ 21930-76:

• ПОС 61М - солидус 183 °C, ликвидус 192 °C. По ГОСТ предназначен для лужения и пайки электропаяльниками тонких (менее 0,2 мм) медных проволок, фольги и печатных проводников.
• ПОССу 4-6 - солидус 244 °C, ликвидус 270 °C. По ГОСТ идёт на пайку белой жести и на лужение и пайку деталей с закатанными и клёпаными швами из латуни и меди.

Обе марки укладываются в интервал мягкой пайки, но плавятся при разной температуре: чем толще медная деталь и грубее шов, тем выше берут точку плавления припоя, чтобы он не остывал раньше времени.

3. Какая температура пайки меди твёрдыми припоями?

Твёрдые припои для меди плавятся заметно выше мягких - от 590 до 880 °C.

• Марка припоя: ПМЦ-54 (ГОСТ 23137-78)
  • Температура плавления, °C: 880
  • Назначение: Пайка меди, томпака, бронзы и стали
• Марка припоя: ПСр 72 (ГОСТ 19738-74)
  • Температура плавления, °C: 779
  • Назначение: Лужение и пайка меди, медных сплавов, никеля, латуней и бронз
• Марка припоя: Медно-фосфористый МФ7
  • Температура плавления, °C: 820
  • Назначение: Пайка меди, медных сплавов, серебра, чугуна и твёрдых сплавов
• Марка припоя: Castolin RB5246NSR (Cu-P)
  • Температура плавления, °C: 710-820
  • Назначение: Капиллярная пайка меди и её сплавов, водонепроницаемые трубные стыки
• Марка припоя: Castolin RB 5280 (Cu-P-Ag)
  • Температура плавления, °C: 650-820
  • Назначение: Медные трубы систем кондиционирования, охлаждения и сантехники

Медно-фосфористые припои вроде МФ7 ценят за то, что фосфор в составе сам растворяет окисную плёнку на меди, поэтому при пайке меди с медью отдельный флюс часто не нужен - подробнее об этом ниже. Готовые прутки Castolin RB5246NSR и Castolin RB 5280 держат этот же интервал плавления и рассчитаны именно на медь и её сплавы.

4. Какой флюс нужен для пайки меди?

Флюс подбирают под пару металл-припой, а не берут один на все случаи. По карточке Castolin RB5246NSR при пайке меди с медью отдельный флюс не требуется - фосфор в составе сам справляется с окисной плёнкой на этом сочетании металлов, а для других сплавов режим и флюс уже подбирают по материалу детали. Castolin RB 5280 и вовсе самофлюсующийся: 2% серебра в составе улучшают растекание расплава без отдельного нанесения флюса.

В электронике флюс часто идёт готовым в составе пасты, а не отдельным веществом - паяльная паста Sparta 913345 содержит RMA-флюс вместе с припоем и не требует смывания после пайки контактов и разъёмов.

5. Порошок для пайки меди: что это такое?

Паяльная паста Sparta 913345 (10 г) содержит порошкообразный припой и RMA-флюс в одной банке - на практике порошок продают именно так, уже смешанным с флюсом, а не отдельно. По карточке паста используется для пайки контактов и разъёмов радиоэлектронной аппаратуры и не оставляет шариков припоя в месте пайки, а флюс после пайки остаётся с хорошими электроизоляционными и антикоррозионными свойствами. Такую пасту наносят тонким слоем на место пайки и прогревают паяльником - отдельно засыпать порошок в шов не нужно.

6. Гель для пайки меди: чем он отличается от жидкого флюса?

У флюсов Sigma Flux ROL0-класс по J-STD-004 объединяет канифольную основу, низкую активность и отсутствие галогенов. Такой гель для пайки меди активен в диапазоне 120-230 °C, а при температуре жала паяльника до 350 °C защитный слой не карамелизуется. Густая консистенция, в отличие от жидкого флюса, держится на месте нанесения и не растекается по плате. Источник: технический паспорт Sigma V3, sigmaflux.ru.

7. Стержень для пайки меди: как выбрать по составу?

Выбор идёт по составу и по тому, какой шов нужен - капиллярный узкий зазор или более свободное соединение:

• Cu-P (медно-фосфорный) - для капиллярной пайки меди и её сплавов, как у Castolin RB5246NSR диаметром 2,0 мм; при пайке меди с медью флюс не нужен.
• Cu-P-Ag (медно-фосфорно-серебряный) - для тех же соединений, но с более текучим расплавом за счёт серебра, как у самофлюсующегося Castolin RB 5280; подходит для медных труб систем кондиционирования и сантехники.
• Оловянно-свинцовый ПОС 61М - тонкий мягкий припой для медных проводников и печатных плат, а не для труб.

Диаметр стержня подбирают под зазор шва: тонкий пруток - для узкого капиллярного зазора, более толстый - для протяжённого трубного стыка.

8. Частые ошибки при выборе температуры пайки меди

• Греют деталь до температуры плавления самой меди, хотя ориентироваться нужно на температуру плавления припоя.
• Берут мягкий припой там, где узел нагружен и нужна твёрдая пайка выше 450 °C.
• Используют флюс не под ту пару металлов - забывают, что для меди с медью некоторые Cu-P припои вообще не требуют отдельного флюса.
• Путают порошок припоя россыпью с готовой паяльной пастой, где порошок и флюс уже смешаны в нужной пропорции.

Для тонких медных проводников и печатных плат подобрать мягкий припой можно среди припоев, а горелку под твёрдую пайку медных труб - в разделе газовых горелок для сварки и пайки; для пайки контактов паяльником пригодится паяльная паста из паяльного оборудования.