Razvrstitev spajkalnikov, tehnične lastnosti in priporočila za izbiro
Pri izbiri spajkanja morate upoštevati naslednja načela:
1) temperatura taljenja spajkanih delov mora biti višja od temperature taljenja spajke,
2) zagotovljena mora biti dobra omočljivost osnovnega materiala,
3) vrednosti koeficientov toplotnega raztezanja osnovnega materiala in spajke morajo biti prav tako blizu,
4) najnižja toksičnost za spajkanje,
5) spajka ne sme kršiti mehanskih lastnosti osnovnega materiala in z njim tvoriti galvanskega para, kar vodi do intenzivne korozije med delovanjem,
6) lastnosti spajke morajo izpolnjevati tehnične in obratovalne zahteve za konstrukcijo kot celoto (trdnost, električna prevodnost, odpornost proti koroziji, odpornost proti mrazu itd.),
7) spajke z omejenim intervalom kristalizacije zahtevajo kakovostno pripravo površine za spajkanje in zagotavljajo natančno kapilarno režo, pri velikih režah je bolje uporabiti kompozitne spajke,
8) samovodljive spajke, brez cinka in drugih kovin z visokim parnim tlakom, so najbolj primerne za vakuumsko spajkanje in spajkanje v okolju zaščitnega plina,
9) za spajkanje nekovinskih delov se uporabljajo spajke z dodatki elementov z največjo kemijsko afiniteto (za keramiko in steklo - s cirkonijem, hafnijem, indijem, titanom).
Spajke so razvrščene po več merilih:
1. Po tališču:
a) nizkotemperaturne (Tm do 450 stopinj, na osnovi galija, indija, kositra, bizmuta, cinka, svinca in kadmija): zlasti rahlo taljenje (Tm do 145 stopinj), nizko taljenje (Tm = 145 .. 450 stopinj );
b) visoka temperatura (Tm več kot 450 stopinj, na osnovi bakra, aluminija, niklja, srebra, železa, kobalta, titana): srednje tališče (Tm = 450 ... 1100 stopinj), visoko tališče (Tm = 1100 ... 1850 stopinj. ), Ognjevzdržna (Tm več kot 1850 stopinj.).
2. Po vrsti taljenja: popolnoma in delno taljenje (kompozit, iz trdnega polnila in dela z nizkim tališčem).
3. Glede na način pridobivanja spajke - pripravljeno in oblikovano v procesu spajkanja (kontaktno-reaktivno spajkanje). Pri kontaktno reaktivnem spajkanju se spajka proizvaja s taljenjem osnovne kovine, distančnikov (folije), prevlek ali izpodrivanja kovine iz talila.
4. Po glavnem kemičnem elementu v sestavi spajke (vsebnost nad 50%): indij, galij, kositer, magnezij, cink, aluminij, baker, srebro, zlato, nikelj, kobalt, železo, mangan, paladij, titan, niobij, cirkonij, vanadij, mešane spajke dveh elementov.
5. Po metodi tvorbe toka: fluksiranje in samotok, ki vsebuje litij, bor, kalij, silicij, natrij. Flux se uporablja za odstranjevanje oksidov in zaščito robov pred oksidacijo.
6.Po tehnologiji proizvodnje spajk: stisnjeni, vlečeni, štancani, valjani, liti, sintrani, amorfni, naribani.
7. Po vrsti spajke: trak, žica, cev, trak, plošča, kompozit, prah, pasta, tablica, vdelana.
Med nizkotemperaturnimi spajkami so najpogostejše svinčeve spajke za kositer (Tm = 183 stopinj z vsebnostjo kositra 60%).Vsebnost kositra se lahko spreminja v 30 ... 60%, Tm = 145 ... 400 stopinj. Z višjo vsebnostjo tega elementa se temperatura tališča zniža in fluidnost zlitin se poveča.
Ker je zlitina kositra in svinca nagnjena k razpadu in med spajkanjem slabo deluje s kovinami, se v sestavo teh spajk dodajo legirni dodatki cinka, aluminija, srebra, kadmija, antimona, bakra.
Kadmijeve spojine izboljšajo lastnosti spajk, vendar imajo povečano toksičnost. Spajke z visoko vsebnostjo cinka se uporabljajo za spajkanje barvnih kovin - bakra, aluminija, medenine in cinkovih zlitin. Kositrne spajke so toplotno odporne do temperature približno 100 stopinj, svinčeve - do 200 stopinj. Svinec tudi v tropskem podnebju hitro korodira.
Najnižje temperaturne spajke so formulacije, ki vsebujejo galij (Tm = 29 °). Kositrno-galijeva spajka ima Tm = 20 stopinj.
Bizmutove spajke imajo Tm = 46 … 167 stopinj. Takšne spajke med strjevanjem povečajo prostornino.
Tališče indija je 155 stopinj. Indijeve spajke Uporabljajo se pri spajkanju materialov z različnimi temperaturnimi koeficienti raztezanja (na primer jeklo, odporno proti koroziji s kremenčevim steklom), ker ima lastnost visoke plastičnosti.Indij ima odpornost proti oksidaciji, odpornost proti alkalni koroziji, dobro električno in toplotno prevodnost ter omočljivost.
Med visokotemperaturnimi spajkami so najbolj taljive spojine na osnovi bakra... Bakrene spajke uporabljamo pri spajkanju jekla in litega železa, niklja in njegovih zlitin ter pri vakuumskem spajkanju. Bakreno-fosforne spajke (vsebnost fosforja do 7%) se uporabljajo za spajkanje bakra kot alternativa srebrovim spajkam.
Imajo bakrene spajke višje plastičnosti z dodatki srebra in mangana... Za izboljšanje mehanskih lastnosti so uvedeni dodatki niklja, cinka, kobalta, železa, alkalijskih kovin, bora in silicija.
Bakreno-cinkove spajke so bolj ognjevzdržne (Tm več kot 900 stopinj. Z vsebnostjo cinka do 39%), ki se uporabljajo za spajkanje ogljikovih jekel in različnih materialov. Izguba cinka v obliki izhlapevanja spremeni lastnosti spajke in je škodljiva za zdravje, prav tako pa tudi kadmijevi hlapi. Za zmanjšanje tega učinka se v spajko vnese silicij.
Spajke iz bakra in niklja, primerne za spajkanje delov iz korozijsko odpornih jekel. Komponenta niklja poveča Tm. Da bi ga zmanjšali, se v spajko doda silicij, bor in mangan.
Srebrne spajke so izdelane v sistemu "baker-srebro" (Tm = 600 ... 860 stopinj). Srebrne spajke vsebujejo dodatke, ki znižujejo Tm (kositer, kadmij, cink) in povečujejo trdnost spoja (mangan in nikelj). Srebrne spajke so univerzalne in se uporabljajo za spajkanje kovin in nekovin.
Pri spajkanju toplotno obstojnih jekel uporabljajte spajke za nikelj iz sistema "nikelj-mangan" ... Takšne spajke vsebujejo poleg mangana še druge dodatke, ki povečujejo toplotno odpornost: cirkonij, niobij, hafnij, volfram, kobalt, vanadij, silicij. in bor.
Spajkanje aluminija se izvaja z aluminijevimi spajkami z dodatkom bakra, cinka, srebra in silicija z zmanjšanjem Tm. Zadnji element tvori z aluminijem najbolj korozijsko odporen sistem.
Spajkanje ognjevzdržnih kovin (molibden, niobij, tantal, vanadij) se izvaja s čistimi ali kompozitnimi visokotemperaturnimi spajkami na osnovi cirkonija, titana in vanadija. Spajkanje volframa, proizvedeno iz kompleksnih spajk sistemov "titan-vanadij-niobij", "titan-cirkonij-niobij" itd.
Lastnosti spajk in njihova kemična sestava so prikazane v tabelah 1-6.
Tabela 1. Spajke z ultra nizkim tališčem
Tabela 2. Lastnosti nekaterih nizkotemperaturnih zlitin
Tabela 3. Lastnosti kositrnih spajk z dodatkom srebra / bakra
Tabela 4 (1. del) Lastnosti spajk za kositer in svinec
Tabela 5. Lastnosti spajk na osnovi indija, svinca ali kositra z dodatki srebra
Tehnologije spajkanja brez svinca: SAC spajke in prevodna lepila