Просмотр кода страницы Пайка

{{значения|Пайка (значения)}}
[[Файл:Desoldering.jpg|thumb|right|250px|Пайка ручным электрическим [[паяльник]]ом]]
[[Файл:Советский паяльник с евровилкой.jpg|thumb|right|250px|Типовой советский электрический паяльник ЭПЦН, мощностью 60 Вт. Внутри кожуха расположен нагревательный элемент. Жало интегрировано, его извлечь невозможно]]
[[Файл:Третья рука.jpg|thumb|right|250пкс|Приспособление «Третья рука» существенно облегчает процесс пайки. Оснащена [[Лупа|лупой]] и двумя [[Крокодил (зажим)|зажимами-крокодилами]]]]
[[Файл:Лужение медного провода.png|thumb|right|250пкс|Медный провод до (слева) и после лужения (справа)]]
'''Па́йка''' — [[Технология|технологический]] [[метод]] сборки изделий, а также технологический процесс с образованием неразъёмного [[соединение|соединения]] различных материалов (металлов или их сплавов) путём введения между этими материалами расплавленного другого материала — [[припой|припоя]], который имеет более низкую температуру плавления, чем соединяемые материалы.

Спаиваемые элементы деталей, а также [[припой]] и [[Флюс (пайка)|флюс]] вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой ''выше'' [[Температура плавления|температуры плавления]] припоя, но ''ниже'' температуры плавления спаиваемых деталей. В результате припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.

Прочность соединения во многом зависит от смачиваемости припоем соединяемых поверхностей. При пайке металлов качество смачивания обычно зависит от чистоты поверхности — на ней не должно быть окислов металлов или органических жиров и масел. Для удаления загрязнений, понижения поверхностного натяжения и улучшения растекания припоя применяют [[флюс (пайка)|флюсы]] или ультразвуковые методы активации поверхности. При пайке неметаллических поверхностей (керамики, стекла) или легкоплавкими припоями химические флюсы не помогают смачиванию, поэтому применяют ультразвуковую активацию поверхности.

Пайка может производится различным технологическим оборудованием: [[Паяльная лампа|паяльной лампой]], [[паяльник]]ом или [[Паяльная станция|паяльной установкой]], оплавлением припоя в конвекционной печи.

== Стандартные определения пайки ==
# Образование неразъёмного соединения с межатомными связями путём нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, их смачивания припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации.<ref group="Стандарты">ГОСТ 17325-79 «Пайка и лужение. Основные термины и определения»</ref>
# Процесс соединения деталей, при котором используют дополнительный расплавленный материал (припой) с температурой ликвидус ниже чем температура солидус основного (-ых) материала (-ов), который смачивает поверхности нагретого (-ых) основного (-ых) материала (-ов) и заполняет узкий зазор между соединяемыми деталями.<ref group="Стандарты">ГОСТ Р ИСО 857-2—2009 «Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 2. Процессы пайки. Термины и определения»</ref>

== Разновидности ==
Пайка бывает:
* низкотемпературная (нагрев припоя до 450 °C);
* высокотемпературная (нагрев припоя свыше 450 °C).
Соответственно — [[Припой|припои]] бывают:
* легкоплавкие;
* тугоплавкие.
Для низкотемпературной пайки используют, в основном, электрический нагрев, для высокотемпературной — в основном, нагрев горелкой.
В качестве припоя используют сплавы
* оловянно-свинцовые ([[Олово|Sn]] — 90 %, [[Свинец|Pb]] — 10 %, [[Температура плавления|t° пл.]] 220 °C);
* медно-серебряные ([[Серебро|Ag]] — 72 %, [[Медь|Cu]] — 28 %, [[Температура плавления|t° пл.]] 779 °C);
* медно-цинковые ([[Медь|Cu]] — 48 %, [[Цинк|Zn]] — 52 %, [[Температура плавления|t° пл.]] 865 °C);
* галлиевые ([[Температура плавления|t° пл.]] ~50°С);
* висмутовые ([[сплав Вуда]] с [[Температура плавления|t° пл.]] 70 °C, [[сплав Розе]] с [[Температура плавления|t° пл.]] 96 °C)
* и т. д.

Пайка является высокопроизводительным процессом, обеспечивает надёжное электрическое соединение, позволяет соединять разнородные материалы (в различной комбинации металлы и неметаллы), отсутствие значительных температурных короблений (по сравнению со [[Сварка|сваркой]]). Паяные соединения допускают многократное разъединение и соединение соединяемых деталей (в отличие от [[сварка|сварки]]). К недостаткам можно отнести относительно невысокую механическую прочность.

Исходя из физико-химической природы процесса, пайку можно определить следующим образом.
Процесс соединения металлов в твёрдом состоянии путём введения в зазор припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. На границе между припоем и основным металлом образуются переходные слои, состоящие из продуктов их взаимодействия — твёрдых растворов и интерметаллидов. Они обеспечивают адгезию между припоем и основным металлом, однако слишком толстые слои интерметаллидов проявляют хрупкость и приводят к разрушению пайки.

Виды пайки:
* капиллярная (смачивание деталей и затекание припоя в зазор между ними происходит за счёт капиллярных сил):
** горизонтальная;
** вертикальная;
* диффузионная (пайка происходит при температуре выше точки плавления припоя за счёт взаимной диффузии припоя и основного металла):
** атомно-диффузионная;
** реакционно-диффузионная;
* контактно-реакционная или контактно-реактивная:
** с образованием [[эвтектика|эвтектики]];
** с образованием твёрдого раствора;
* реакционно-флюсовая или реактивно-флюсовая (во время нагрева припой образуется за счёт реакции металла и флюса):
** без припоя;
** с припоем;
* пайка-сварка:
** без оплавления;
** с оплавлением.

Анализируя сущность физико-химических процессов, протекающих на границе основной металл — расплав припоя (при формировании соединения в существующих видах пайки), можно видеть, что различия между капиллярной пайкой, диффузионной пайкой и пайкой-сваркой не носят принципиального характера. Капиллярность является общим признаком пайки.
Отличительным признаком диффузионной пайки является длительная выдержка при температуре пайки и изотермическая кристаллизация металла шва в процессе пайки. Других характерных признаков этот метод не имеет, основное назначение его — повысить температуру распая шва и прочность паяного соединения. Диффузионная пайка может быть развитием любого вида пайки, в том числе капиллярной, реакционно-флюсовой или контактно-реакционной. В последнем случае диффузионная пайка возможна, если второй металл взаимодействующей пары вводится в виде прослойки между соединяемыми металлами.
При реакционно-флюсовой пайке происходит совмещение процессов вытеснения из флюса металла, служащего припоем, и его взаимодействия с основным металлом.
Наконец, пайка-сварка отличается от других методов пайки количеством вводимого припоя и характером формирования шва, делающим этот метод пайки похожим на сварку плавлением. При соединении разнородных металлов при пайке-сварке возможно оплавление кромки одной из деталей, изготовленной из более легкоплавкого металла.

== Стандарты ==
* ''ГОСТ 17325-79'' «Пайка и лужение. Основные термины и определения»

== Виды пайки ==
* Низкотемпературная пайка:
** пайка с применением электрического [[паяльник]]а:
*** ручная;
*** полуавтоматическая;
** пайка волной жидкого припоя;
** пайка погружением в ванну с расплавленным припоем;
:: и другие.

* {{Не переведено|Высокотемпературная пайка||en|Brazing}}:
** пайка нагревом с помощью газовых горелок;
** пайка нагревом [[Токи высокой частоты|токами высокой частоты]];
** экзотермическая пайка;
:: и другие.

=== Технология пайки оловянно-свинцовым припоем ===
{{Нет источников в разделе|дата=2018-10-29}}
Для соединения металлических деталей пайкой их необходимо [[Лужение|облудить]], соединить и нагреть, возможно, вводя в место пайки ещё припоя. Следующие простые рекомендации помогут достичь высокого качества пайки.

* Хорошо поддаются пайке оловянно-свинцовыми припоями следующие металлы (в порядке ухудшения):
** Драгоценные металлы ([[золото]], [[серебро]], [[палладий]] и т. д., а также их сплавы)
** [[Медь]]
** [[Никель]], [[латунь]], [[бронза]]
* Плохо поддаются пайке оловянно-свинцовыми припоями следующие металлы (в порядке ухудшения):
** [[Железо]], [[сталь]]
** [[Чугун]]
** [[Алюминий]]
* Детали, подлежащие пайке, следует зачистить до металла (удалить защитные покрытия, грязь, окислы). Драгоценные металлы не покрываются окислами (кроме серебра, которое может со временем чернеть).
* Для пайки электронных компонентов следует использовать выпускаемый промышленностью оловянно-свинцовый [[припой]] с содержанием олова около 61 %, если не указано иное в технологической карте. Припой с таким содержанием олова обладает наименьшей температурой плавления (190°), наименьшей прочностью.
* Для пайки электронных компонентов следует использовать флюсы, не вызывающие коррозию и не обладающие электропроводностью. Такие флюсы имеют надпись ''коррозионно-пассивен'' и/или ''не требует отмывки''. Хорошо себя зарекомендовали флюсы в виде геля на [[канифоль]]ной основе.
* Активные флюсы (с содержанием кислот и других вызывающих коррозию веществ), например, [[хлористый цинк]], не используются для пайки электронных компонентов и проводов, поскольку флюс остаётся в порах припоя, проникает в материал платы, под изоляцию провода и его невозможно полностью удалить при отмывке.
* Лужение. На зачищенное место пайки наносится тонкий слой флюса. Затем место пайки приводится в соприкосновение с расплавленным припоем (например, касанием облуженного горячего [[паяльник]]а или погружением в расплавленный припой). Если все сделано правильно, то деталь в месте контакта с припоем смачивается им. После охлаждения слой застывшего припоя должен быть блестящим, сплошным и ровным.
* Залуженные детали фиксируются в необходимом положении и прогреваются паяльником. При необходимости в место нагрева вводится дополнительное количество припоя. Припой вводится в виде капли на жале паяльника или припойной проволокой, желательно, с каналом, заполненным флюсом. В изделиях высокой надёжности, как правило, залуженные провода перед пайкой ещё и скручиваются («должно держаться без припоя»).
* Качественная пайка получается только в том случае, когда место пайки прогрето до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Если спаиваемые поверхности холодные, припой в контакте с ними затвердевает и смачивания им не происходит, или происходит в нескольких точках, обеспечивая прилипание капли припоя. Такая «ложная» или «[[Холодная пайка|холодная]]» пайка непрочна и ненадёжна, нередко приводит к труднодиагностируемым «плавающим» отказам аппаратуры.
* Спаиваемые поверхности должны быть неподвижны до полного отвердения припоя. Даже небольшое движение деталей друг относительно друга в момент кристаллизации припоя может очень существенно снизить прочность соединения.
* При необходимости флюс удаляется растворителем.

=== Бессвинцовые технологии ===
{{Нет источников в разделе|дата=2018-10-29}}
27 января 2003 года введена в действие директива 2002/96/ЕС Европейского парламента и Совета по отходам электрического и электронного оборудования (WEEE). Современная радиоэлектронная промышленность встала перед фактом организации сбора и удаления отходов, имеющих в своём составе тяжёлые металлы и огнезащитные составы. Для успешного решения этой проблемы одним из необходимых условий является переход на бессвинцовые технологии изготовления электронного оборудования — технологии с применением материалов, не содержащих свинца.
Также эффективным способом защиты является использование [[дымоуловитель|дымоуловителя]].

=== Ультразвуковая активация ===
{{external media
|video1=[https://www.youtube.com/watch?v=1WHA9xQ5Yd4 Ультразвуковой паяльник]
}}
Кавитационные и капиллярные эффекты ультразвука могут решать те же задачи, что и флюс. То есть очистить спаиваемые поверхности от загрязнений и обеспечить смачивание поверхности припоем.<ref>{{Cite web |url=http://www.tech-e.ru/2009_7_24.php |title=Ультразвуковая пайка и лужение в электронике |access-date=2016-12-30 |archive-date=2016-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20161231084342/http://www.tech-e.ru/2009_7_24.php |url-status=live }}</ref> При этом ультразвук может обеспечить смачиваемость традиционно несмачиваемых припоями поверхностей. Например, алюминия, керамики и стекла. При пайке или лужении металлов ультразвуковая активация помогает обойтись без флюса или провести пайку при низкой температуре, когда традиционные флюсы неэффективны.

== См. также ==
* [[Соединение]]
* [[Отсос]] для припоя
* [[Канифоль]]
* [[Холодная пайка]]
* [[Дымоуловитель]]

== Комментарии ==
<references group="Стандарты"/>

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* Петрунин И. Е. Физико-химические процессы при пайке. М., «Высшая школа», 1972;
* Максимихин М. А. Пайка металлов в приборостроении. Л.: Центральное бюро технической информации, 1959
* Справочник по пайке / Под ред. И. Е. Петрунина. — 3. изд., перераб. и доп. — Москва: Машиностроение, Машиностроение-1, 2003. — 479 с. : ил., табл. : 25 см.; <nowiki>ISBN 5-217-03167-0</nowiki>, 5-94275-047-5.

{{wiktionary|пайка}}

{{Ювелирное искусство}}
[[Категория:Пайка]]
[[Категория:Металлургические процессы и операции]]
[[Категория:Технологии машиностроения]]
[[Категория:Технологии электроники]]