Páječky. Který z nich si vybrat pro pájení?

Cín je hlavní složkou pájky, ale nepoužívá se v čisté formě. Jeho použití je spojeno hlavně s montáží elektronických zařízení, kdy je vyžadováno úhledné a pevné spojení vnitřních částí, i když by se neměly tavit ony, ale pájka.

Vlastnosti

Kov jako cín je lidstvu znám již od starověku; jeho vlastnosti umožňovaly jeho použití k výrobě zbraní a nástrojů. Díky cínu se objevil bronz, ze kterého bylo možné vyrábět širokou škálu předmětů pro domácnost a také šperky.

Tento prvek má mnoho zajímavých vlastností, včetně:

• vysoký stupeň tvárnosti tlakem díky dobré plasticitě a odolnosti vůči deformaci;
• snadná tavitelnost, bod tání – 231,9 stupňů, což umožňuje vyrábět slitiny s jinými kovy;
• hustota prvku je podobná hustotě železa;
• kov je schopen varu při výrazně vysokých teplotách a dlouhodobě zůstat v kapalné formě;
• v krystalizovaném stavu má cín stříbřitou barvu s charakteristickým kovovým leskem;
• Také výrobky vyrobené z této chemicky čisté látky se mohou při vystavení nízkým teplotám přeměnit na šedý prášek.

Ze všech vlastností cínu je asi nejdůležitější jeho hustota, protože umožňuje použití kovu k vytváření různých slitin.

Není žádným tajemstvím, že cín se používá k pájení nejrůznějších součástek a mikroobvodů elektronických zařízení., a pro tento účel je skutečně ideální, protože se dobře taví, ale kvůli vysokým nákladům je složení, které je na bázi této látky, doplněno různými přísadami.

Pájecí cín nejčastěji obsahuje olovo, ale používá se také nikl, kadmium, stříbro, zinek, měď a antimon. Přísady se vybírají v závislosti na kovu součástí, které musí zůstat neporušené. Proto se látka kombinuje s prvky, které poskytují určitou teplotu tání.

V Rusku je nejoblíbenějším pájkovým složením slitina cínu a olova (POS) – jedná se o měkké slitiny s bodem tání 300 stupňů.

Pájecí cín se vyrábí ve formě speciální pasty, tyčinek, kuliček a drátu.

Сферы применения

Různé typy pájek jsou žádané v různých oblastech a liší se svými fyzikálními vlastnostmi a užitečnými vlastnostmi:

• Složení pájky POS-18Kromě cínu a olova obsahuje prvky jako síru, železo, hliník atd. Teplota tání této směsi je od 180 do 285 stupňů. Slitina se používá hlavně v kapalné formě, ale má i některé výhody: sníženou křehkost, odolnost vůči vlhkosti. Mezi nevýhody patří přítomnost olova a absence sériové výroby látky. Oblasti použití jsou cínování jednotlivých částí karoserií automobilů, pájení rádiových součástek, použití při opravách topných systémů.

• Složení POS-50 se vyznačuje stejným procentuálním obsahem olova a cínu, ale také obsahuje nečistoty železa, mědi, bizmutu, zinku a dokonce i arsenu. Výsledný kov má vysokou tekutost, elektrickou vodivost a dobré tepelně vodivé vlastnosti, ale není vhodný pro ruční pájení kvůli rychlé krystalizaci. Pájka tohoto typu může být použita ke zpracování švů v součástech, které vyžadují maximální těsnost, například v nízkoenergetických systémových jednotkách PC, měřicích zařízeních.

• Složení POS-30 je vhodnější pro opravy domácích spotřebičů., což je měkká slitina s vysokou tvrdostí a tmavou barvou. Její hlavní výhodou je možnost pájení malých prvků díky nízkému odporu a v některých případech i výměna drahých dílů, které selhaly. Složení se také používá k pocínování zinkových plechů.

• Pájka POS-90, který obsahuje 90 % cínu a pouze 10 % olova, je vhodný pro opravy lékařských přístrojů a restaurování kuchyňského náčiní.

Pomocí cínové slitiny můžete pájet různé kovy:

• Pokud se jedná o nerezovou ocel obsahující chrom, nikl a titan, pak bude typ pájky záviset na pracovních podmínkách. V suché místnosti se používají sloučeniny s přídavkem chromu a niklu, při vysoké vlhkosti by měly obsahovat stříbro s minimálním množstvím niklu.
• Pro výrobu šperků ze stříbra je povoleno pájet tento kov cínem, ale to musí být provedeno velmi opatrně, pomocí tenkého hrotu páječky.
• Pokud jde o nikl, lze jej také pájet cínovými pájkami, když je nutné získat jednotlivé části zařízení a systémů používaných v chemickém průmyslu.
• Pro pevné spojení litinových výrobků, včetně instalace potrubí pro různé účely, se používá cínová pájka s přídavkem mosazi nebo niklu.
• Pomocí cínové pájky je možné opravit palivovou nádrž automobilu v případě drobného poškození a není nutné do ní nalévat vodu.

Speciální typ pájky POSSu se skládá z cínu, olova a antimonu a našel uplatnění při opravách ledniček, automobilových řetězů a jakýchkoli výrobků se zinkovým povlakem.

Co se stane,

Existuje několik druhů cínu, ale ne všechny jsou vhodné pro pájení:

• Kapalná látka se běžně používá k cínování měděných dílů jejich ponořením do chemického roztoku. To je nezbytné pro zvýšení odolnosti měděných výrobků vůči korozním procesům a vzniku rzi.

Použití takového složení je jednoduché. Před procesem cínování je nutné požadovaný díl důkladně očistit od nečistot, odmastit pro optimální přilnavost a na 20–30 minut umístit do tekutého cínového roztoku. Během této doby se vytvoří jedna ochranná vrstva. Pokud je potřeba ji zahustit, je nutné postup opakovat.

Tekuté složení má jednu důležitou výhodu – umožňuje chránit velký kovový povrch, což s páječkou není vždy možné.

• Jedlý cín (pewter) Ve většině případů se používá k výrobě nádobí, dekorativních prvků, příborů, nádob a nádob pro skladování potravin. Do kovu se zpravidla přidávají stříbro, měď a antimon, které zvyšují jeho pevnostní vlastnosti a snižují náklady. Tato slitina je zcela neškodná (pro potraviny a lidské zdraví), nemění vůni a chuť pokrmů, nevypouští toxické látky a je také odolná při používání.

Díky plasticitě materiálu se nádobí a suvenýry z potravinářského kovu snadno zpracovávají, a proto vypadají atraktivně.

Výrobky jsou ryté řezbami, nejrůznějšími zářezy a někdy je povrch předmětů pokryt trojrozměrnými kresbami a ornamenty.

Čistý cín se ještě nedávno používal k pájení nádobí, nádob, hrnců – jakýchkoli předmětů, které přicházejí do přímého kontaktu s potravinami. V současné době se však k tomuto účelu nepoužívá, protože některé kovy se s ním obtížně pájejí a při silném ochlazení se látka rozpadá.

Není možné tyto typy plechů porovnávat, natož rozhodovat, který z nich je lepší, protože každý má své výhody, nevýhody a specifický účel.

Jak pájet

Pro pájení budete potřebovat páječku s pájecí sací trubicí, tavidlo pro odstranění oxidů – jakékoli složení, které je alternativou k kalafuně, ale snadno se omyje vodou. Pro pájení za vysokých teplot budete potřebovat hořák, ale pro nízkoteplotní procesy je vhodná páječka. Pájka se prodává v cívkách a klubkách, obsahuje také tavidlo, navíc budete potřebovat kleště a nůž. Před prací je třeba z pracoviště odstranit všechny nepotřebné věci a nainstalovat běžné osvětlení. Na odpadky a drobný odpad si můžete vzít jakoukoli mělkou nádobu.

Je třeba poznamenat, že Doma se musí pájení provádět rychle, protože kvůli zuhelnatění tavidla, které způsobuje, že pájka je tekutá, je často nutné další čištění. Ale dokud úplně neztvrdne, nemůžete se dotknout spojovaných částí.

Pájení oceli má některé specifické vlastnosti – vždy je nutné brát v úvahu změnu vlastností oceli vlivem tepelného působení, její interakci se složením pájky a stabilitu oxidového filmu.

Jak správně pájet kov – uvedeme několik doporučení:

• Před pájením je nutné spojované díly očistit. Pro dobrou přilnavost je lze pocínovat.
• Při tavení drátu nebo tyčí se začne uvolňovat ochranné tavidlo, které je v nich obsaženo, a bude plnit svou funkci ničení oxidu.
• Cín se nanáší na součást lehkým dotykem, měl by na požadovaném místě vytvořit tenkou vrstvu.
• Během práce se součástka drží pinzetou jako chladič, aby se snížil dopad teploty na ni.
• Páječka by neměla být v pájecím prostoru dlouhodobě uchovávána.
• Je nutné sledovat čistotu hrotu páječky a včas jej očistit od usazenin uhlíku brusným hadříkem nebo pilníkem.

Při demontáži rádiových součástek s mnoha svorkami je snazší použít takové pohodlné a jednoduché zařízení, jako je pájecí sací nástroj – nástroj pomůže odpájet prvky, tj. odstranit pájku z pájeného kontaktu.

Po zajištění zahřátí a roztavení je nutné píst zařízení upevnit a po přiblížení jeho nosu ke kontaktu stisknout zajišťovací tlačítko. Roztavená pájka bude uvnitř válcové nádoby pájecího čerpadla.

Odborníci, kteří mají zkušenosti s prací s cínovou pájkou, doporučují zvolit složení s minimálním obsahem olova a přesně zvolit teplotu tání, protože na tom závisí tekutost cínu a kvalita výsledných spojů.

Vizuální přehled různých pájek a jejich testování je uveden v následujícím videu.

Mnoho začínajících radioamatérů si na začátku své radioamatérské činnosti málokdy klade otázku, jaké jsou druhy pájek a jaké jsou jejich vlastnosti.

Pro sestavení nejjednodušších domácích zařízení stačí nejběžnější POS-61 nebo podobný. Jak se říká: „Kdybych tak měl s čím pájet. “

Nemusíte ani kupovat pájku. Stačí vzít starou desku plošných spojů z nějakého elektronického zařízení a sestavit ji s nahřátým hrotem páječky z pájených kontaktů.

Tato metoda „extrakce“ je zvláště důležitá pro ty, kteří žijí daleko od měst a velkých obydlených oblastí, kde není příležitost navštívit obchod s rádiem.

Pájka sebraná z desek plošných spojů

Ale přesto je pájka od pájky jiná. Člověk zabývající se elektronikou musí ve své praxi rozumět problematice dle vlastního výběru. Proto podrobně zvážíme, jaké typy pájek existují, k čemu se používají, který z nich je lepší použít pro instalaci elektronických obvodů a opravy domácích rádiových zařízení.

Jaké druhy pájek existují?

Pájky se dělí na měkké (nízkotavitelné) a tvrdé. Pro instalaci rádiových zařízení se používají nízkotavná, tzn. takové, jejichž teplota tání se pohybuje od 300 do 450 °C. Měkké pájky mají horší pevnost než tvrdé pájky, ale používají se pro montáž elektronických zařízení.

Pájka je slitina kovů. U pájek s nízkou teplotou tavení se obvykle jedná o slitinu cínu a olova. Právě tyto kovy tvoří většinu slitiny. Mohou v něm být přítomny i legující kovy, ale jejich množství ve složení je malé. Do slitiny se zavádějí nečistoty jiných kovů, aby se získaly určité vlastnosti (bod tání, tažnost, pevnost, odolnost proti korozi).

Nejpoužívanějším typem pájky je POS (Tin-Lead Solder). Dále za stručným označením její značky následuje číslo, které ukazuje procento cínu v ní. Takže POS-40 obsahuje 40 % cínu a POS-60 60 %.

Stává se, že se použije pájka neznámé značky. Jeho složení lze zhruba posoudit nepřímými znaky:

• Pájky skupiny cín-olovo mají bod tání 183 – 265°C.
• Pokud má pájka jasný kovový lesk, pak má poměrně vysoký obsah cínu (POS-61, POS-90). A naopak, pokud má tmavě šedou barvu a povrch je matný, pak to ukazuje na vysoký obsah olova. Právě olovo dodává povrchu zvláštní šedavý nádech.
• Pájky obsahující hodně olova jsou velmi tažné.

Zvažme účely, pro které se používají pájky skupiny cín-olovo (POS).

• POS-90 (Sn 90 %, Pb 10 %). Používá se při opravách potravinářského nádobí a zdravotnických prostředků. Jak vidíme, obsahuje malé množství olova (10 %), které je poměrně toxické a jeho použití v předmětech, které přicházejí do styku s potravinami a vodou, je nepřijatelné.
• POS-40 (Sn 40 %, Pb 60 %). Používá se hlavně k pájení elektrických zařízení a součástí vyrobených z pozinkovaného železa, používá se k opravám radiátorů, mosazných a měděných potrubí.
• POS-30 (Sn 30 %, Pb 70 %). Používá se v kabelovém průmyslu a také k cínování a pájení zinkových plechů.
• A nakonec POS-61 (Sn 61 %, Pb 39 %). Stejné jako POS-60. Nemyslím si, že je mezi nimi velký rozdíl.

POS-61 se používá pro pocínování a pájení desek plošných spojů rádiových zařízení. Používá se především jako materiál pro montáž elektroniky. Jeho bod tání začíná na 183 °C a úplného roztavení je dosaženo při teplotě 190 °C.

Pájení s takovou pájkou lze provádět pomocí běžného pájecího nástroje bez obav z přehřátí radioprvků, protože jejího úplného roztavení je dosaženo již při 190 °C.

POS-30, POS-40, POS-90 se zcela roztaví při teplotách 220 – 265°C. U mnoha radioelektronických součástek je tato teplota podkritická. Proto je lepší použít POS-61 pro montáž domácích elektronických zařízení.

Za zahraniční analog POS-61 lze považovat pájku Sn63Pb37 (63 % cínu, 37 % olova). Používá se také k pájení rádiových zařízení a k výrobě domácí elektroniky. Radioamatéři ji volí jako alternativu k domácí POS-61.

Jakákoli pájka se zpravidla prodává ve svitcích nebo trubkách o hmotnosti 10 ~ 100 gramů. Složení slitiny je uvedeno na obalu např. takto: Alloy 60/40 („Alloy 60/40“ – také známý jako POS-60). Má tvar drátu různých průměrů (od 0,25 do 3 mm).

Není také neobvyklé, že obsahuje tavidlo (FLUX), které vyplňuje jádro drátu. Obsah tavidla se udává v procentech (obvykle od 1 do 3,5 %). Tento tvarový faktor je velmi pohodlný. Během provozu není potřeba samostatně přivádět tavidlo do oblasti pájení.

Jednou z variant pájek POS je pájka značky POSSu. Ano, když to řeknete nahlas, nezní to moc reprezentativně. Ale i přes to se cínovo-olovnatá pájka s antimonem (tak se zkrácené označení dešifruje) používá v automobilovém průmyslu, v chladicích zařízeních, k pájení vinutí elektrických strojů, prvků elektrických zařízení, vinutých dílů a kabelových výrobků. Je vhodná pro pájení pozinkovaných dílů. V takové slitině se kromě olova a cínu nachází 0,5 % až 2 % antimonu.

Pájka	Počáteční teplota tání (Solidus)	Úplné tání (Liquidus), t°
POSSu-61-0,5	183	189
POSSu-40-2	185	229
POSSu-40-0,5	183	235
POSSu-30-2	185	250
POSSu-30-0,5	183	255

Jak vidíme z tabulky, pájka POSSu-61-0,5 je nejvhodnější pro náhradu POS-61, protože má úplnou teplotu tání 189 °C.

Za zmínku stojí, že existuje i zcela bezolovnatá pájka na bázi cínu a antimonu POSu 95-5 (Sn 95 %, Sb 5 %). Její bod tání je 234 – 240 °C.

Nízkoteplotní pájky

Mezi pájkami existují i ty, které jsou určeny speciálně pro pájení součástek velmi citlivých na přehřátí. Mezi nízkoteplotními je „nejvyšší teplota“ POSK-50-18. Má bod tání 142–145 °C. POSK-50-18 obsahuje 50 % cínu a 18 % kadmia. Zbývajících 32 % tvoří olovo. Přítomnost kadmia ve slitině zvyšuje odolnost proti korozi, ale také ji činí toxickou.

Další v sestupném pořadí podle bodu tání je slitina ROSE (Sn 25 %, Pb 25 %, Bi 50 %). Je označena jako POSV-50. Její bod tání je nižší než bod varu vody a je 90–94 °C. Je určena k pájení mědi a mosazi. Ve slitině ROSE tvoří cín 25 %, olovo – 25 %, vizmut – 50 %. Procentuální zastoupení kovů ve slitině se může mírně lišit. Obvykle je uvedeno ve sloupci „Složení“ na obalu.

Tato slitina je velmi oblíbená mezi radiomechaniky a obecně mezi všemi elektrotechniky. Používá se pro demontáž/instalaci prvků citlivých na přehřátí. Tato slitina je mimo jiné ideální pro pocínování měděných drah nově vyrobeného plošného spoje.

Nachází uplatnění v ochranných pojistkách, které lze nalézt v jakémkoli rádiovém zařízení.

Ještě nižší teplotu má slitina VUDA (Sn 10 %, Pb 40 %, Bi 40 %, Cd 10 %). Její bod tání je 65–72 °C. Protože slitina VUDA obsahuje kadmium (10 %), je na rozdíl od slitiny ROSE toxická.

Stojí za zmínku, že slitiny ROSE a WOOD jsou poměrně drahé.

Pájecí pasta

Na konci už tak dlouhého příběhu bych rád mluvil trochu o pájecí pastě. Používá se především pro pájení součástek pro povrchovou montáž (SMD) a bezolovnatých čipů v pouzdrech BGA.

Vypadá jako šedá pasta a skládá se z velmi, velmi malých kuliček slitiny Sn62Pb36Ag2 (složení: 62 % cínu, 36 % olova a 2 % stříbra) a také z tavidla, které se nečistí. Obal uvádí, že tavidlo je nečisté, a to dvěma písmeny v názvu – NC (N o C lean – bez čištění). Tavidlo, které obsahuje pájecí kuličky, schne na vzduchu, takže pasta se skladuje v uzavřeném obalu.

Pájecí pasta Solder Plus

Pájecí pasta se používá pro komplexní opravy mobilních telefonů pro pájení mikroobvodů v pouzdrech BGA. K jeho použití je zapotřebí další vybavení pro opravu mobilních telefonů, například speciální šablony. Cena takové pasty je poměrně vysoká. A není se čemu divit, protože obsahuje stříbro.

V současné době se bezolovnaté pájky široce používají při výrobě elektroniky.