Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Опыт разработки и освоения производства припойной продукции

Покупка
Артикул: 801004.01.99
Доступ онлайн
200 ₽
В корзину
Целью авторской монографии является обобщение исследований по разработке и освоению производства припоев, сплавов, флюсов, паст по запросу заказчиков. Разработаны аппараты производства порошков и ленточных припоев. С помощью лабораторий институтов СО РАН исследованы методами ИК, ЯМР, ЯГР, спектроскопии импортные образцы флюсов, припоев, паст и разработаны аналоги флюсов из доступных реагентов. После сравнительного исследования свойств разработанных и импортных образцов трубчатых припоев с флюсом и паст порошков с флюсом, одобренных потребителем, они приняты к производству. Особое внимание уделено освоению производства припоев для пайки алюминия и медно-фосфористых припоев. Дополнительно показаны возможности центробежной регенерации припоев с отходов производства их использования, а также разделения металлов электропереносом из вторичных отходов сложного состава. Монография предназначена для инженерно-технических работников производственных предприятий и студентов учебных заведений.
Дьяков, В. Е. Опыт разработки и освоения производства припойной продукции : монография / В. Е. Дьяков. - Москва : Первое экономическое издательство, 2021. - 140 с. - ISBN 978-5-91292-412-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1974322 (дата обращения: 20.05.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
В.Е. Дьяков

ОПЫТ РАЗРАБОТКИ  
И ОСВОЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА 
ПРИПОЙНОЙ ПРОДУКЦИИ

монография

Vitaly E. Dyakov

EXPERIENCE IN THE DEVELOPMENT 
AND DEVELOPMENT OF PRODUCTION
SOLDER PRODUCTS

(monograph)

Москва
2021

УДК 669
ББК 34.3
Д93

Р е ц е н з е н т ы : 
Олейникова Н.В. – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры метал-
лургии цветных металлов Института цветных металлов и материаловедения ФГОАУ 
ВО «Сибирский федеральный университет».
Кокоева Н.Б. – кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии цветных 
металлов и автоматизации металлургических процессов ФГБОУ ВО СКГМИ (ГТУ).

 
Дьяков В.Е.
Д93 
Опыт разработки и освоения производства припойной продукции: моно-
графия / В.Е. Дьяков. – Москва: Первое экономическое издательство, 2021. – 
140 с.

ISBN: 978-5-91292-412-5

DOI: 10.18334/9785912924125 

Целью авторской монографии является обобщение исследований по разработ-
ке и освоению производства припоев, сплавов, флюсов, паст по запросу заказчиков.
Разработаны аппараты производства порошков и ленточных припоев.
С помощью лабораторий институтов СО РАН исследованы методами ИК, ЯМР, 
ЯГР, спектроскопии импортные образцы флюсов, припоев, паст и разработаны анало-
ги флюсов из доступных реагентов. После сравнительного исследования свойств раз-
работанных и импортных образцов трубчатых припоев с флюсом и паст порошков с 
флюсом, одобренных потребителем, они приняты к производству. Особое внимание 
уделено освоению производства припоев для пайки алюминия и медно-фосфористых 
припоев.
Дополнительно показаны возможности центробежной регенерации припоев с 
отходов производства их использования, а также разделения металлов электропере-
носом из вторичных отходов сложного состава. Монография предназначена для инже-
нерно-технических работников производственных предприятий и студентов учебных 
заведений.
Ключевые слова: припои, порошки, флюсы, паяльные пасты, пайка меди, алю-
миния.

© Дьяков В.Е., 2021
© Оформление, дизайн обложки    
Первое экономическое издательство, 2021
                                   

ISBN: 978-5-91292-412-5

Реферат

В авторской монографии описывается работа научно-исследова-
тельской заводской лаборатории в сфере освоения производства при-
поев, флюсов по запросу потребителей. 
В первых пяти главах описывается процесс разработки и освое-
ния производства различных припоев, сплавов, порошков и лент. В 
следующих двух главах рассматривается опыт освоения технологии 
получения флюсов и паяльных паст и постановки их в производство. 
В последующей главе обсуждаются варианты регенерации припоев из 
вторичного сырья и разделения металлов из металлических отходов. 
Монография предназначена для инженерно-технических работников 
производственных предприятий и студентов учебных заведений.

Содержание

Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

Глава 1. Разработка и освоение  производства припоев . . . . . . . . . . .7
1.1. Модифицирование оловянно-свинцовых припоев . . . . . . . . . . .7
1.2.  Разработка технологии получения  
фосфорной лигатуры для припоев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.3.  Освоение производства припоя ПОИнМ-0,5-2  . . . . . . . . . . . . 13
1.4.  Освоение производства припоя ПОСВи-36-4  
для лужения печатных плат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.5.  Поисковые работы по разработке  
бессвинцовистого припоя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6.  Припой для безогневой пайки газопроводов  . . . . . . . . . . . . . . 21
1.7.  Разработка и освоение производства  
легкоплавкого висмутового сплава  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Глава 2. Разработка технологии производства  
баббита БК-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.  Разработка восстановительного варианта  
получения баббита БК-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Глава 3. Освоение производства  
ленточных оловосодержащих припоев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Глава 4. Освоение производства припоев  
для пайки алюминия  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.  Низкотемпературные припои  
для пайки алюминия на основе олова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2.  Припои для пайки алюминия на основе олова и цинка . . . . . 38
4.3.  Разработка припоя на основе цинка  
для пайки алюминия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.4.  Освоение производства припоя 34А  
для пайки сплавов на основе алюминия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Глава 5. Освоение производства  
медно-фосфористых припоев для пайки меди . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.1.  Освоение производства ленты 
медно-фосфористых припоев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Глава 6. Разработка производства порошков  
оловосодержащих припоев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.1.  Разработка способа и аппарата получения порошков  . . . . . . 56
6.2.  Освоение ультразвукового распыления  
порошка припоя для паст . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
6.3.  Сепарация порошков припоев  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.4.  Модификация поверхности порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Глава 7. Разработка флюсов и освоение их производства  . . . . . . . 77
7.1.  Освоение производства активного  
раскисляющего флюса для трубки припоя . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7.2.  Канифольный флюс без хлора  для пайки электроники . . . . . 80
7.3.  Флюс низкотемпературной пайки алюминия  
припоем с флюсом  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
7.4.  Разработка и освоение флюса высокотемпературной  
пайки алюминия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.5.  Освоение производства твердого флюса 34а  
для пайки алюминия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Глава 8. Разработка и освоение производства паст для пайки  . . . 97
8.1.  Разработка и освоение производства  
паяльных паст для автопрома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
8.2.  Разработка и освоение паст пайки радиоэлектронной  
аппаратуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
8.3.  Разработка пасты для пайки медных сплавов  . . . . . . . . . . . . 108
8.4.  Исследование качества порошка для пасты . . . . . . . . . . . . . . . 112
8.5.  Освоение производства медно-фосфористой пасты  . . . . . . 119

Глава 9. Обзор по регенерации припоев  
из отходов производства  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
9.1.  Разделения отходов легкоплавких сплавов  
диафрагменным электролизом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Введение

Припои находят широкое применение в машиностроении и радиоэлектронике. 
Технический прогресс непрерывно предъявляет повышенные 
требования к новым свойствам припоев и качеству сплавов и 
изделий из них, таких как трубчатый припой, паяльные пасты. Причем 
изменения требований к продукции все время ускоряются, и годовое 
планирование разработок не оправдывает себя. Требуется оперативная 
реакция производителя на запросы потребителя.
Цель авторской монографии – показать опыт разработки продукции 
и освоения ее производства во взаимодействии с заказчиком и 
привлечением инструментальных исследований исследовательских 
институтов.
В трех главах приведен опыт разработки припоев и сплавов по 
запросу потребителей, разработки аппаратуры производства порошков 
припойной продукции, ленточного припоя. В двух главах описано 
освоение производства припоев для пайки алюминия и медно-фосфо-
ристых припоев для пайки медных изделий.
Особое внимание уделено разработке флюсов, аналогов импорт-
ным, освоению трубчатых припоев с флюсом и их производству. 
Сравнительными испытаниями разрабатывались паяльные пасты на 
основе порошков припоев для пайки радиоэлектронной аппаратуры и 
медно-фосфористой пасты для пайки медных изделий.
В заключение авторской монографии сделан обзор вариантов реге-
нерации припоев из вторичных отходов паяных изделий. 

Глава 1. Разработка и освоение  
производства припоев

Припои широко применяются во всех отраслях промышленности. 
Отдельные узлы радиоэлектронного и электрического оборудования 
соединяются методом пайки. При пайке припои выполняют роль 
связки в металлических изделиях. Припои на оловянно-свинцовой 
основе обладают высокой коррозионной стойкостью, пластичностью, 
низкой температурой плавления, хорошей жидкотекучестью и смачи-
ваемостью.
Качество припоя определяется его смачиваемостью, на которую 
оказывает влияние величина поверхностного натяжения на границе 
раздела между жидким и твердым металлами [1]. Ухудшает смачива-
ние сера, находящаяся в припое. Содержание серы 0,03% в припое счи-
тается опасным. В высококачественных припоях количество серы не 
должно превышать несколько частей на миллион [2]. Такие примеси, 
как алюминий, магний, цинк, железо, также оказывают вредное вли-
яние на смачивание и на механические свойства соединений, паяных 
оловянно-свинцовыми припоями. Знание влияния тех или иных эле-
ментов на технологию пайки в индивидуальных условиях позволяет 
использовать приемы их удаления или нейтрализовать модифициру-
ющими добавками.

1.1. Модифицирование оловянно-свинцовых припоев

Основное назначение оловянных припоев – это смачивание метал-
лических поверхностей. Поэтому технологи постоянно ищут условия 
повышения характеристики смачиваемости припоев, особенно для 
пайки радиоэлектронной аппаратуры. Одним из факторов, влияющих 
на растекаемость припоя по паяемой поверхности, является содержание 
растворенного кислорода в припое. Наиболее совершенным 
способом считается переплавка сплавов в вакуумных печах [3]. В зарубежной 
практике внимание уделяется приготовлению свинцово-оловянного 
припоя эвтектического состава под вакуумом. Припой такого 

типа носит название припоя типа «вакулой», выпускаемой фирмой 
Alpha Metals.
Однако вакуумная переплавка обеспечит удаление несвязанных 
газов – азота, водорода. Кислород связан в прочные окислы, растворенные 
в основном металле.
Для снижения содержания окислов в припое предложен способ 
модифицирования оловянно-свинцовых припоев. Способ [4] получения 
оловянно-свинцового припоя, при котором осуществляют сплавление 
компонентов с защитным легированием путем введения легко-
окисляющегося металла, преимущественно алюминия, с последующей 
обработкой в вакууме, характеризующийся тем, что плавку припоя 
ведут под слоем расплава щелочи.
Способ осуществляют сплавлением компонентов с защитным легированием 
путем введения легкоокисляющегося металла. В тигле расплавляют 
при 300°С олово, свинец и алюминий в количестве 0,01–0,3%. 
При этом кислород, находящийся в олове и свинце в виде окислов, 
взаимодействует с более активным легирующим компонентом по реакциям:

 

3РbO + 2А1 = А12O3 + 3Рb 
(1.1) 

 
3SnО + 2А1 = А12O3 + 3Sn 
(2.1)

В процессе плавки связанный кислород остаются пленкой в сплаве 
в виде окислов алюминия. После перемешивания расплавленного 
припоя его обрабатывают при температуре 350–500°С едким натром, 
взятым с расходом 5–10%. Окисные примеси связываются активным 
флюсом по реакции:

 
А12O3 + 2NаОН = 2NaAlO2 + Н2O 
(3.1)

Вместо обработки расплавленного припоя едким натром предпочтительно 
обрабатывать более жидкотекучей смесью едкого натра и 
едкого калия в отношении 0,5–1,3.
Припой отделяют от флюса и подвергают вакуумной обработке при 
температуре 400–500°С. При этом из припоя удаляют растворенный 
водород и азот.
При испытании способа 480 г олова марки О1пч расплавляют, 

нагревают до 300°С, вводят 312 г свинца марки СО, 18 г оловянной 
лигатуры, содержащей 0,87% алюминия. Полученный припой обрабатывают 
едким натром в количестве 50 г при 400°С в течение часа. После 
этого припой подвергают вакуумной обработке при 360–400°С в тече-
ние 30 мин при вакууме 10–2 мм рт. ст.
Коэффициент растекаемости припоя, полученного описанным спо-
собом, равен 1,25 (содержание кислорода – 0,6 мл на 1 г припоя), в то 
время как коэффициент растекаемости припоя, полученного сплавле-
нием компонентов, равен 1,12, а обработанного только в вакууме – 1,15 
(содержание кислорода – 3,6 мл на 1 г припоя). Модифицированный 
припой ПОС-61 по заказу испытан на одном из предприятий Санкт-
Петербурга.

1.2. Разработка технологии получения  
фосфорной лигатуры для припоев

Известно, что снижению содержания оксидов в свинцово-оло-
вянные припои способствует добавление фосфора [5], которое вли-
яет на растекание. Для дозирования фосфора в припой используют 
олово-фосфорную лигатуру. Однако красный фосфор не смачивается 
металлом и всплывает на поверхность расплава из-за высокой раз-
ницы удельных весов. Сплав олова с фосфором получают сплавлением 
порошкообразных компонентов в ампулах вакууме при высокой тем-
пературе и вибрационном встряхивании. Такая технология малопроиз-
водительна и усложняет аппаратурное оформление процесса.
Поэтому предложен упрощенный способ приготовления олова с 
фосфором нагревом порошков [6]. Способ получения сплавов и лига-
тур олова с фосфором сплавлением смеси порошкообразных компо-
нентов в ванне расплавленного олова, характеризующийся тем, что 
с целью повышения скорости образования сплава и снижения угара 
фосфора в исходную смесь компонентов олово вводят в форме аль-
фа-модификации.
В исходную смесь компонентов олово вводят в виде порошка серого 
олова альфа-модификации, которая обладает повышенной реакци-
онной способностью. Этот способ позволяет выплавлять сплавы или 

лигатуры на основе олова, содержащие до 2% фосфора, в обычных 
тиглях без сложного вибрационного оборудования. При этом тре-
буется затравка в форме альфа-модификации лишь 5–10% олова от 
общей его потребности на изготовление сплава, а основная его часть 
применяется в виде обычного чушкового белого олова (бета-модифи-
кация).
Способ осуществляется следующим образом. Сначала смешивают 
порошкообразный тонкодисперсный красный фосфор с порошко-
образным серым (альфа-модификация) оловом. Оптимальная дисперс-
ность порошка – частицы 0,1–0,3 мм. Количество серого олова в смеси 
превышает содержание в ней фосфора в 5–10 раз. Порошкообразную 
смесь засыпают на дно тигля. Затем тигель подогревают и заливают 
расплавленное олово в количестве, необходимом по расчету для полу-
чения сплава или лигатуры заданного состава. После этого расплав 
выдерживают при температуре 320–370°С в течение 2–3 часов, по исте-
чении которых разливают готовый сплав. Полезное извлечение фос-
фора в сплав 87–88%, олова – 99,7–99,8%. По составу сплав однороден 
с равномерным распределением в нем компонентов.
Технологии получения сплавов на основе олова с легко испаряю-
щимися компонентами, например с мышьяком, фосфором, связаны с 
большими потерями элементов за счет их окисления и испарения. Для 
получения таких лигатур предложен низкотемпературный способ.
Способ [7] получения сплавов и лигатур на основе олова состоит в 
том, что растворение ведут в олове, нагретом до 300–500°С, при пропу-
скании через поверхность контакта олова с легирующим компонентом 
постоянного электрического тока плотностью 3–7 а/см2.
Легирующий компонент в виде кристаллов или небольших кусков 
насыпают в перфорированные сосуды из жаростойкого и химически 
инертного материала. Внутрь каждого сосуда вводят графитовый стер-
жень, который присоединяют к источнику постоянного электрического 
тока. Сосуды с легирующим компонентом нижней частью погружают в 
расплавленное олово. При этом олово через отверстия в стенках сосудов 
проникает внутрь и контактирует с легирующим компонентом.
При прохождении постоянного электрического тока через поверх-
ность контакта расплавленного олова с легирующим компонентом 
происходит ускоренное растворение последнего, причем это достига-

ется при температуре, более низкой, чем температура, необходимая для 
растворения легирующего элемента без наложения постоянного тока.
В случае работы с электропроводными легирующими материалами 
графитовый токопроводящий стержень контактирует с легирующим 
компонентом, а при легировании неэлектропроводным элементом – с 
расплавленным оловом.
На рис. 1.1а показано устройство, применяемое при легировании 
электропроводными компонентами; на рис. 1.1б показано устройство с 
неэлектропроводными компонентами.

Рис 1.1. Устройство легирования олова тугоплавкими металлами
Основные узлы: 1 – печь; 2 – ванна; 3 – расплав олова; 4 – перфорированный 
сосуд; 5 – легирующий компонент; 6 – графитовые стержни; 7 – поддерживающие 
трубки; 8 – трубчатый графитовый электрод; 9 – мешалка. 

При легировании олова неэлектропроводными фосфором или германием 
их растворение происходит более интенсивно, если стержни 
6 подключены к отрицательному полюсу источника тока. Процесс 
ведется при незначительном напряжении на зажимах разноименных 
электродов, составляющем 0,4–0,8 в. Сила тока зависит от поверхности 
контакта олова с легирующим компонентом. Плотность тока – 
3–7 а/см2. Температура расплава – в пределах 300–500°С. Способ 
позволяет получать лигатуры олова с никелем, мышьяком, фосфором, 
германием.
Указанный принцип приготовления лигатур применительно для 
токсичных компонентов усовершенствован с целью гарантированного 
исключения испарений.

Предложен аппарат [8] для получения оловянно-фосфорной лигатуры 
методом электропереноса, включающий графитовый тигель для 
расплава, служащий анодом, и графитовый катод, характеризующийся 
тем, что поверхность катода изолирована токонепроводящим материалом, 
нижний конец катода, погружаемого в расплавленное олово, 
выполнен с внутренней полостью для помещения в нее фосфора, а 
межэлектродное пространство разделено токонепроводящим экраном 
у поверхности раздела фаз расплава металла и фосфора.
Особенность аппарата в том, что поверхность катода изолирована 
токонепроводящим материалом, нижний конец катода, погружаемого 
в расплавленное олово, выполнен с внутренней полостью для помещения 
в нее фосфора, а межэлектродное пространство разделено токоне-
проводящим экраном у поверхности фаз расплава металла и фосфора. 
Этот аппарат позволяет улучшить условия растворения фосфора в 
олове, сократить испарение фосфора и улучшить санитарные условия 
работы.
 

Рис 2.1. Аппарат получения лигатур электропереносом
Основные узлы: 1 – графитовый катод; 2 – графитовый тигель; 3 –стеклянный 
цилиндр; 4 – внутренняя полость; 6 – экран.

Аппарат (рис. 2.1) содержит графитовый катод 1 и графитовый 
тигель 2, служащий анодом. Поверхность катода изолирована токоне-
проводящим материалом, например стеклянным цилиндром 3, нижний 
конец катода, погружаемый в расплавленное олово, выполнен с внутренней 
полостью 4 для помещения в нее фосфора. Межэлектродное 
пространство разделено токо непроводящим экраном стеклянным 6.

  
 

Доступ онлайн
200 ₽
В корзину