Лужение оловом

Олово – химически стабильный компонент. В мокрой воздушной обстановке олово не окисляется, для него специфична слабая реакция с растворами кислот (серной, соляной, азотной). Продукты его коррозии не опасны для человека. Покрытия, содержащие олово, обладают пластичностью, могут выдержать механичные влияния, обладают свойствами защиты.

Лужение — это методика нанесения на поверхность изделий и деталей тоненького слоя олова. Лужение делает 2 функции:

1. Защита от ржавчины.
2. Готовим поверхность к пайке. Поверхности, покрытые полудой, лучше смачиваются при пайке припоем.

Очень важно лужение для проводов из меди. Меди присуще быстрое окисление на воздухе, что считается основой нарушение соединения контактов. А это, со своей стороны, приводит к перегреву и возгоранию электрической проводки. По этому перед пайкой зачищенные жилы проводов лудят.

Нанесение защитных покрытий из металла, в том числе из олова, используется в приборо- и автомобилестроении. Информация об операции лужения отражается на чертеже детали. Правила определения на чертеже сведений о толщине покрытия, технологии лужения регламентируются ГОСТами:

Использование технологии

При лужении применяется олово или сплавы на его основе.

Оловянное покрытие используется для:

• нанесения на латунные детали, которые подвержены пайке;
• защиты поверхностей изделий из стали при азотировании;
• отделения изделий из металла способом нанесения слоя олова при сопряжении медных поверхностей со стальными или металлическими с целью выравнивания электродных потенциалов;
• защиты от влияния серы, содержащейся в слое изоляции резины нужно лудить провод;
• нанесения коррозионностойкого покрытия на жесть, которая применяется для создания консервной тары;
• защиты самых разных изделий из металла от возникновения ржавчины.

Оловянно-свинцовое покрытие (ПОС) применяется в случае:

• подготовки радиодеталей к пайке и защиты их от ржавчины;
• лужения проводов для улучшения способности к пайке.

Рекомендованная толщина слоя полуды приведена в таблице.

Назначение	Толщина, мкм
Защита стальных деталей:
от ржавчины	21-24
при азотировании	9-12
при гуммировании	12-15
Улучшение способности к пайке:
пружинящие детали	3-9
стальные детали	6-15
детали из меди и медных сплавов	3-9
алюминиевой детали и его сплавов	6-15

Методы лужения

Технология лужения реализовывается путем плавления припоя, смачивания поверхности припоем и его последующей кристаллизации на поверхности. Согласно ГОСТ 17325-79 под припоем необходимо понимать материал с более невысокой температурой плавления в сравнении материалом, из которого выполнена деталь. Лужение меди, алюминия и стали выполняется оловом. Для справки в таблице приведены температуры плавления данных металлов.

Металл	Температура плавления, градусы Цельсия
Олово	232
Алюминий	660
Медь	1085
Сталь	1300-1500

Есть несколько видов лужения:

Гальваническое.
Данным вариантом в производственных условиях лудятся изделия самой разной формы и размера. Если есть наличие особенного оборудования можно лудить радио- и электротехнические детали дома.Гальваническое лужение делается в электролите:

• щелочном;
• кислом.

Горячее.
Самый старинный метод нанесения полуды. Используется для больших деталей простой формы или проводов и кабелей при их подготовке к пайке. Виды горячего лужения:

• лужение методом натирания;
• лужение методом погружения.

Гальваническая технология

Процесс основывается на применении электротока и протекании электрохимических реакций. Лужение происходит методом погружения деталей в ванную со щелочным или кислым электролитом.

Главные положительные качества гальванического нанесения полуды:

• обеспечение хорошего сцепления полуды с поверхностью металла;
• равномерность наносимого слоя;
• возможность контроля толщины покрытия, в том числе на изделиях замысловатой формы;
• получение слоя с невысокой пористостью;
• экономное расходование полуды и припоя.

Главный минус состоит в большой цены, обусловленной потреблением электротока. Данный процесс просит особенного оборудования и большой квалификации исполнителя. Лужение с применением электролита связано со сложностью приготовления раствора. В ходе процесса должен вестись регулярный контроль концентрации щелочи или кислоты в электролите, а еще состояния анодов и поверхности ванны.

При выполнении некоторых работ в радио- и электротехнике появляется потребность лудить перед пайкой медные поверхности плат. Наиболее обыкновенный способ – химическое лужение.

Это гальваническая технология. Суть ее состоит в том, что в ходе протекания электрохимической реакции, ионы Cu на поверхности замещаются ионами олова из оловосодержащего раствора. Чтобы реализовать такое лужение дома понадобится паяльная ванна для лужения (лудилка). Ванны оптимальные по стоимости, небольшие (диаметром около 80 мм, глубиной 35-40 мм), мощностью 150-300 Вт. Их можно использовать для подготовки к пайке медных плат путем их погружения в припой, для нанесения полуды на электронные элементы, для демонтажа радиоэлектронных компонентов.

Раствор при гальванической отделке

Для лужения применяется несколько видов электролитов:

• кислые, содержат олово в форме Sn 2+ ;
• щелочные, олово содержится в виде аниона SnO₈ 2- .

Благодаря тому, что в данных электролитах олово имеет самую разнообразную валентность, отличительны скорости его осаждения. В щелочном электролите олово осаждается вдвое очень медленно, чем в кислом.

Из кислых электролитов самое большое распространение получили:

• хлоридный;
• борфтористоводородный;
• сульфатный.

В кислых электролитах обязаны быть поверхностно-энергичные вещества (ПАВ). Это могут быть клеевой состав, фенол или желатин. Если ПАВ не добавлять, то олово на катоде будет выделяться в виде кристаллов и не образовывает сплошной слой. Также в них должно быть довольно свободной кислоты, чтобы подавлять гидролиз солей олова. В другом случае возникнут главные соли олова или труднорастворимые гидраты. Дополнительно для увеличения проводимости электричества в состав раствора нужно вводить проводящие соли (к примеру, в сернокислом электролите — это сульфат натрия). Если взять во внимание все такие требования, то можно увеличить рассеивающие способности кислого электролита.

Щелочные электролиты имеют лучшую рассеивающую способность. Их имеет смысл применять для лужения некрупных деталей и деталей замысловатой формы.

Вармантов приготовления щелочных растворов много. Простым в приготовлении считается электролит, получившийся из соли станната натрия. Он не имеет хлор-ионов, что уменьшает опасность корродирования стальных стенок лудильной ванны. Если во время работы ванн появляются поломки, то их легко удалить корректировкой параметров электролита.

Плюсы и минусы электролитов приведены в таблице.

Электролит	Преимущества	Минусы
Кислый	· большой выход металла по току; · безопасность.	· слабая рассеивающая способность; · применение для лужения деталей простой формы; · необходимость введения в электролит дополнительных веществ для получения хорошего покрытия.
Щелочной	· применение для лужения изделий разнообразной формы; · высокая рассеивающая способность; · получение плотного не пористого мелкокристаллического покрытия; · процесс можно проводить в ваннах без особенной футеровки.	· невысокий выход металла по току; · низкая плотность тока; · необходимость дополнительного оборудования для подогрева и вентиляции.

Раствор для химического лужения меди называют «жидкое олово». Его приготавливают аналогичным образом. В 1 л дистиллированной воды добавляется 20 г хлористого олова, 40 г концентрированной Н₂SO₄, потом для уменьшения мутности 80 г тиомочевины. Для устранения образования кристаллов олова на поверхности, дополнительно в 200 мл воды разводят 5 г вещества ОС-20. После растворы перемешивают. Дают выстояться около трех часов. Потом в раствор опускают подготовленное и очищенное медное изделие, к примеру, плату. После того, как на поверхности возникнет блестящий слой олова, раствор сливают.

Часто используют метод кислотной пайки медных или проводов сделанных из алюминия различного сечения. При этом в качестве флюса применяется паяльная кислота. Благодаря ей создается хорошее соединение металла и припоя, убираются с поверхности изделий налеты и окислы. Очень популярная кислота – раствор воды хлорида цинка.

Если понадобится заменить паяльную кислоту можно:

• аспирином, растворенным в водной массе (1 таблетка на стакан воды);
• концентрированной уксусной или кислотой лимона;
• концентрированной соляной кислотой (не подойдет для пайки тонких деталей, так как может их повредить);
• паяльным жиром;
• фосфорной кислотой.

Горячее лужение

Горячее лужение может выполняться одним из 2-ух вармантов.

Лужение погружением.
Процесс лужения следующий:

• приготовить деталь;
• загрузить ее в емкость с раствором хлористого цинка;
• клещами вытянуть деталь из емкости;
• не удаляя с поверхности слой хлористого цинка, переставить в ванную с расплавом олова;
• выдерживать деталь в ванной пока она не прогреется до 270-300 градусов;
• вытянуть изделие из лудильной ванны, встряхиванием удалить дополнительную полуду;
• дать остынуть;
• для убирания хлористого цинка вымыть деталь в растворе извести или в водной массе;
• высушить в опилках.

Лужение натиранием.
Провода и мелкие детали можно лудить при помощи паяльника. Очередность действий:

• покрывать поверхность флюсом;
• перенести на поверхность чуть-чуть припоя;
• прогреть поверхность паяльником;
• перемещая паяльный аппарат в различных направлениях поровнять толщину слоя полуды.

Для одинакового нагрева поверхности паяльный аппарат нужно держать таким образом, чтобы он прилегал к ней и концом, и рабочей боковой гранью.

Если нанести полуду требуется на большие детали простой формы, тогда можно применить другой метод:

• заранее приготовить изделие (почистить поверхность, вымыть, протравить);
• нанести на поверхность хлористый цинк, прогреть его паяльной лампой до закипания;
• после закипания обсыпать поверхность припоем, подождать его расплавления;
• насыпать на поверхность порошковый нашатырь;
• разтереть жидкое олово по поверхности при помощи щетки или холщовой ветоши, удаляя при этом излишнюю полуду;
• дать детали остынуть;
• вытереть влажным песком, после вымыть водой, высушить.

В случае плохой поверхностной подготовки изделия, толщина слоя олова может отличаться, в определенных местах слой может не припаяться. Тогда это место следует почистить напильником, разогреть и повторить лужение.

Инструменты и материалы

Материалами служат олово и флюсы.

1. Олово и сплавы.
   При лужении применяется олово марки 01 (Sn 99,1 %, примеси 0,1 %) и марки 02 (Sn 99,5 %, примеси 0,5 %). Чистое олово является основой покрытия для защиты для посуды.В качестве припоя при пайке олово не используется, так как при отрицательной температуре оно становится хрупкими. Долговечность обеспечивается прибавлением к олову иных элементов, по большей части свинца. Применяются сплавы олова со свинцом: ПОС-18, ПОС-30, ПОС-50, ПОС-90. Цифра в обозначении показывает содержание олова в процентах.
2. Флюсы.
   Упрощают чистку поверхностей от грязи, жиров и окислов, уменьшают температуру плавления. Самые популярные флюсы – нашатырь (хлористый аммоний) и паяльная кислота (хлористый цинк). Часто при паянии меди и сталей применяется их смесь.

В качестве инструментов используются:

• приборы для измерений (линейка, рулетки, штангенциркуль);
• лудильные клещи для поддерживания и перемещения деталей;
• шаберы для соскабливания загрязнений с покрываемых поверхностей;
• кисти для нанесения смазки и чистки поверхностей;
• паяльные лампы для нагревания изделий перед нанесением полуды.

Выбор технологичной оснастки устанавливается методом лужения и пайки. Применяется дополнительное и главное оборудование:

1. Ванны для гальванического лужения:
   • стационарного типа;
   • крутящиеся ванны-колоколы.
2. Лудильные аппараты и установки.
   Это непростые системы, которые состоят из постепенно скреплённых ванн для подготовки и лужения. В большинстве случаев они помещаются в кожух, оборудованного аспирационными зонтами, что делает лучше условия труда.
3. Верстаки для лужения и выполнения добавочных работ. Подготовка изделий

Качество поверхностной подготовки детали к лужению определяет крепость ее сцепления с покрытием. Метод подготовки зависит от состояния поверхности.

1. Обработка щетками.
   Такой способ применяется, если на поверхности изделия есть окалина или сильные загрязнения. Прежде чем начинать обработку изделие рекомендуется тщательно промыть. Для большего эффекта можно применять абразивное вещество: песок, известь, пемзу.
2. Шлифовка.
   Так готовятся поверхности, имеющие неровности. При шлифовке воспользуйтесь шлифовальным кругом или шлифовальной бумагой.
3. Химическое обезжиривание.
   Проходит специализированными растворами: 5-10 % раствор едкого натра, 10-15 % раствор углекислого натрия; 10-15 % раствор фосфорнокислого натрия. Их нужно разогреть до 60-80 градусов. Могут применяться растворители жира: венская известь, бензин, керосин. Во время использования бензина и керосина необходимо учесть, что они взрыво- и пожароопасные.После убирания жира изделия следует вымыть водой. Определить, удалён жир с поверхности либо нет, можно зрительно. Если вода одинаково растекается по поверхности изделия, а не собирается на ней каплями, то поверхность обезжирена.

После подготовки можно проводить лужение деталей.

Правила безопасности труда при лужении

Важные правила безопасного проведения лужения металла:

1. К работам допускаются совершеннолетние лица, обученные и минувшие инструктаж по безопасности.
2. Во время работ могут появиться такие вредные и опасные факторы, как выделение паров, распыление флюсов и припоев, очень высокая температура, может повыситься взрыво- и пожароопасность среды. По этому работники обеспечиваются респираторами, специальной одеждой, защитными очками.
3. В помещениях нужна общеобменная и районная система вентиляции. Освещенность должна подходить категории проводимых работ.
4. Проведение работ позволяется только если есть наличие исправного инструмента и оснастки, а еще современных материалов.

При лужении дома в первую очередь исполнять эти требования:

1. Не вдыхать пары нашатыря и кислот. При возможности применять респиратор.
2. Остерегаться попадания кислот на одежду и кожу.
3. Работать в защитных перчатках.
4. Для работы с нагретыми элементами пользоваться клещами.

Аналогичным образом, лужение – доступный способ обезопасить изделия из металла от ржавчины или приготовить их к пайке. Не обращая внимания на затратность и сложность, совершение операций лужения доступно дома.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.