Паяные соединения. Лужение. Лужение или покрытие оловом

Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно- свинцовыми сплавами (припоями). Лужение осуществляется для защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей заготовок и инструмента к паянию мягкими припоями, а также перед заливкой вкладышей подшипников баббитом. Перед лужением поверхность заготовок тщательно очищается и обезжиривается. Очистка поверхности от грязи и коррозии выполняется как механическим, при помощи корцовочных щеток или напильников, так и химическим путем в 25%-ном растворе соляной кислоты в целях обезжиривания поверхностей заготовок и удаления с них окисных пленок. После механической очистки заготовки промываются в кипящем 10%-ном растворе каустической соды и затем в воде.

Прежде чем приступить непосредственно к лужению , поверхность заготовки покрывается флюсом. В качестве флюса используется хлористый цинк, раствор которого наносится на заготовку при помощи кисти, куска войлока или пакли. Затем поверхность, подлежащая лужению, посыпается порошком нашатыря и нагревается до температуры плавления олова или другого сплава, который наносится на поверхность в виде порошка или мелких кусочков. После того как припой или олово, соприкоснувшись с нагретой поверхностью заготовки, начинает плавиться, его растирают паклей или холщовой тряпкой, предварительно пересыпанной порошком нашатырного спирта. Наносимый сплав должен равномерно распределиться по поверхности обрабатываемой заготовки. Такой способ покрытия поверхности заготовки называют лужение растиранием (рис. 5.10). Обрабатываемую поверхность можно покрывать оловом или припоем и другим способом — погружением (рис. 5.11). В этом случае очищенную и протравленную заготовку погружают примерно на одну минуту в ванну с раствором хлористого цинка, а затем в ванну с расплавленным припоем или оловом, в которой заготовку выдерживают в течение 2… 3 мин, после чего извлекают из ванны, встряхивают и проверяют визуально на равномерность распределения покрытия и на отсутствие вздутий.

Нагревание заготовок осуществляется, как правило, паяльной лампой (рис. 5.12), основой которой является резервуар 2 для горючего (бензина). В резервуар установлен насос 12, обеспечивающий подачу воздуха в него для образования бензиновоздушной горючей смеси, которая скапливается в пространстве 3 резервуара. Горючая жидкость заливается в резервуар через отверстие, закрытое крышкой 11. Бензиновоздушная смесь из резервуара поступает по каналам 5 к соплу; ее количество регулируется при помощи вентиля 10. Этот же вентиль обеспечивает включение и отключение подачи горючей смеси, перекрывая каналы 5 при помощи игольчатого золотника. Бензиновоздушная смесь, проходящая смеситель 7, поджигается в трубе 6. Пламя защищено от ветра специальным устройством 9. Для разжигания паяльной лампы необходимо предварительно разогреть трубу 6 до температуры вспышки бензиновоздушной смеси. Нагревание происходит от пламени горящего бензина, наливаемого в нагревательную чашу 4.

Правила безопасности труда при лужении

1. Все работы, связанные с процессом лужения, должны выполняться в брезентовых рукавицах.

2. Все работы при лужении необходимо производить под вытяжным зонтом или при наличии в помещении хорошей вытяжной вентиляции.

3. При подготовке раствора соляной кислоты во избежание разбрызгивания следует всегда вливать кислоту в воду, а не наоборот.

4. При работе с паяльной лампой запрещается:

Разжигать паяльную лампу в учебной мастерской;

Разжигать паяльную лампу без защитного кирпичного экрана;

Чрезмерно накачивать воздух в резервуар лампы.

5. Запрещается гасить лампу до закрытия регулирующего вентиля. Выпускать воздух из резервуара необходимо только после того, как лампа погашена, а горелка остыла.

6. Следует тщательно мыть руки с мылом после окончания работы.

Для тех, кто не имеет представления о том, что такое лужение железа, начнём с азов. По порядку: с пайки. Пайка – это соединение металла под воздействием высокой температуры.

При пайке используются химические свойства металлов, их способность к соединению. Такой же эффект получается в результате сварки, но есть некоторые отличия. Преимущества пайки в том, что она более доступна в быту; пайка позволяет соединять более мелкие детали, что недоступно сварке. При соблюдении технологии пайки соединения получаются достаточно прочными.

Теперь о лужении. В двух словах, лужение - это покрытие поверхности слоем припоя. Оно применяется в пайке, если необходимо:

• Увеличение защитных свойств металла
• Покрытие незначительных дефектов поверхности.

Практическое применение лужения очень разнообразно: от предметов бытового назначения, до использования этого метода в электротехнике, радиоэлектронике и многих других отраслях производства.

Следующий вопрос: а что же такое припой? Это олово, или сплав на его основе. Слой, образующийся на поверхности лужёных изделий, называется полудой. Что ещё необходимо знать? Для лужения и пайки применяют металлы с более низкой температурой плавления, чем соединяемые металлы. Вот, собственно, те азы, которые необходимы, чтобы приступить к пайке или лужению металла. Лужение – это покрытие поверхности металла.

Как это сделать?

Прежде всего, поверхность необходимо зачистить от остатков прежнего покрытия до основного металла, удалить пыль и обезжирить. Сделать это можно при помощи щётки и наждачной бумаги.

Следующий этап: обработка поверхности флюсом. Флюс образует на поверхности плёнку, которая улучшает контакт металлов. Его наносят кистью, после чего поверхность надо прогреть паяльником, паяльной лампой или газовой горелкой. Важно, чтобы температура плавления достигала 300°C. Флюс выбирается в зависимости от обрабатываемого материала.

Для чёрных металлов больше подходит хлористый цинк или хлористый аммоний (нашатырный спирт). Для нержавеющей стали используется водный раствор (20%) ортофосфорной кислоты. Он хорошо очищает поверхность металла от жирного налёта, окиси и ржавчины. Однако следует помнить, что флюс, содержащий кислоту токсичен. Менее агрессивны флюсы, содержащие канифоль, воск, стеарин, но они менее эффективны для удаления окиси.

Существует несколько способов нанесения припоя, в зависимости от размера покрываемой поверхности:

• небольшой размер удобно лудить при помощи паяльника, натирая поверхность, так чтобы припой переходил с паяльника на предмет;
• если объем работы достаточно большой, то есть смысл расплавить припой, размешивая его при этом, до образования мелких камешков; затем эти камешки распределить по поверхности обрабатываемого изделия и растереть кистью.

Припой – это сплав олова с различными металлами. Припои бывают легкоплавкими и тугоплавкими.

Легкоплавкие, соответственно, имеют низкую температуру плавления и используются чаще всего в радиоэлектронике.

Тугоплавкие припои предназначены для пайки и лужения поверхностей, используемых при воздействии высоких температур.

Для лужения существуют специальные пасты, которые очень удобны в использовании, потому что в их составе содержится припой и флюс. Это ускоряет процесс обработки.

Что важно знать при использовании этих паст? Если обрабатываемое изделие предназначено для бытовых целей, то нужно подбирать припой, не содержащий свинца. Для этих целей подойдут сплавы олова с серебром, бериллием, цинком или индием. В остальных случаях все же лучше использовать свинцово-оловянные сплавы, так как они более прочны.

Это всё! Можно приступать к работе.

В ремесленной практике лужение меди употребляется чаще всего, а именно лужение кухонной посуды. Последняя лудится, как известно, только внутри. Чтобы очистить поверхность для лужения, часто может быть достаточно хорошенько протереть ее паклей с песком, затем прополоскать чистой водой, вытереть насухо и просушить. Но еще проще и вернее: наполнить кастрюлю или другую медную посуду до краев водой, немного подкисленной азотной или соляной кислотой, дать постоять несколько часов и, когда поверхность вполне очистится (станет блестящей), слить кислую воду, промыть несколько раз чистой водой и обтереть насухо. Если кухонная посуда уже употреблялась и потому загрязнена жирными веществами, ее прежде всего нужно прокипятить с раствором соды, протереть твердыми волосяными щетками, затем промыть несколько раз чистой водой и только после этого приступить к очищению ее подкисленной водой.

Само лужение производится таким образом: нагрев кастрюлю или другую медную посуду на углях до температуры плавления олова, влить в нее расплавленное в ковше (см. рис. 3) олово, посыпать порошком нашатыря и растереть тщательно всю поверхность паклей, также посыпанной нашатырем.

Медные предметы, которые нужно полудить снаружи или со всех сторон, для очищения опускаются в подкисленную воду (см. выше), а для лужения погружаются, нагретыми, на 5..6 мин в расплавленное олово, поверхность которого (для защиты от окисления) покрыта растопленным салом или густым раствором хлористого цинка 1 . Вынув из полуды, протереть паклей иди волосяной щеткой.

Чтобы получить более толстый слой полуды, лужение можно повторить 2 или даже 3 раза, после каждого раза протирая паклей или щеткой для удаления неприставшей полуды.

Небольшие медные или латунные вещи, общей массой 4..7 фунтов, после очищения помещают в каменный горшок, нагревают до температуры плавления олова, вливают в горшок расплавленное олово, посыпают порошком нашатыря и хорошенько несколько раз встряхивают - чтобы полуда распределилась равномерно на все содержимое. Когда все предметы покрылись полудою достаточно, их еще горячими высыпают сначала на одно проволочное сито, потом на другое и третье, встряхивая на каждом: делается это для удаления излишка полуды.

Большие бронзовые или латунные вещи перед лужением лучше опускать на некоторое время не в подкисленную только воду, а в разведенную серную или соляную кислоту, так как кислота, растворяя на поверхности другие металлы сплава, превращает эту поверхность в чисто медную, что делает ее более доступной для полуды.

Вылуженные предметы полируются отрубями или древесными опилками.

Для лужения кухонной посуды должно употребляться, как сказано, возможно чистое олово. Но так как чисто оловянная полуда не очень прочна (легко стирается при чистке посуды песком и т.п.), то полезнее употреблять олово с примесью небольшого количества железа или никеля (оба безвредны) в одной из вышеуказанных пропорций. При этом нужно, однако, помнить, что полуда с такими примесями наводится труднее, требует более сильного нагревания и имеет более тусклый цвет.

Лужением называется операция покрытия поверхностей металлических изделий тонким слоем припоя, который представляет собой олово или сплав на оловянной основе. Образующийся на поверхности изделий тонкий слой олова или сплава на оловянной основе принято называть полудой.
Лужение широко применяется в производстве различных металлических изделий, используемых в радиотехнической, электротехнической, авиационной и других отраслях промышленности. Лужению подвергают изделия, идущие для приготовления и хранения пищи (кастрюли, ведра, тазы, молочные бидоны, консервные банки, пастеризационные аппараты, части сепараторов и т. п.). Операция лужения является подготовительной операцией перед заливкой подшипников баббитом, перед паянием изделий и изготовлением изделий с фальцевыми швами.
Основным условием лужения является покрытие поверхности изделий сплошным и непроницаемым слоем олова или сплава на оловянной основе. Олово является хорошим защитником металла от коррозии, пока не: поврежден слой олова, покрывающий поверхность изделий.
Луженые изделия хорошо выдерживают деформацию, изгибы и перегибы, не обнаруживая повреждений.
Лужение осуществляют в основном двумя методами: горячим и гальваническим.
Горячее лужение выполняют двумя способами: растиранием и погружением. Эти два способа горячего лужения являются наиболее давними и широко применяющимися до сих пор. Применение горячего лужения позволяет обходиться без электрического тока, специальных ванн и растворов-электролитов.
Одним из существенных недостатков горячего лужения является трудность, а иногда и невозможность получить в процессе лужения равномерный беспористый слой металла.
Толщина слоя горячего лужения часто колеблется в очень больших пределах. Изделия неправильной формы с глубокими рельефами покрываются неравномерно, разница в толщине покрытия отдельных участков поверхности бывает значительной. Вследствие этого количество олова, расходуемого на покрытие различного рода изделий, бывает очень велико, кроме того, получается значительный угар олова. К недостаткам горячего лужения относится также трудность удаления посторонних примесей, загрязняющих расплавленный металл.
Вследствие неравномерной толщины слоя, образования утолщений и наплывов на отдельных участках поверхности, лужение горячим способом изделий с узкими отверстиями, с мелкой нарезкой и т. д. весьма затруднительно, а часто совершенно невозможно.
Горячее лужение широко применяется при изготовлении изделий с внутренними закатанными швами (ведра, тазы, бидоны и т. п.). При этом расплавленное олово, заполняя отверстия и закаты швов, выполняют роль паяния и гарантирует полную герметичность изделий.
Гальваническое лужение осуществляется двумя способами: в кислых электролитах и в щелочных электролитах.
Гальваническое лужение применяют широко, так как оно обеспечивает высокую прочность сцепления покрытия с основным металлом или сплавом на оловянной основе, позволяет получать равномерную и любую заданную толщину покрытия даже на изделиях сложной формы, а также малую пористость покрытия. Большой рассеивающей и кроющей способностью обладают щелочные электролиты, которые применяются для покрытия изделий сложной формы.
Гальваническое лужение по сравнению с горячим лужением является более экономичным по расходу олова или сплавов на оловянной основе. К недостаткам гальванического лужения относятся: применение ванн специального устройства и более высокая квалификация рабочих. Кроме того, к недостаткам гальванического лужения в щелочных электролитах следует отнести сложность приготовления электролита и неустойчивость состава раствора, что требует постоянного наблюдения и ухода за ванной и анодами.

Всем известен тот факт, что большинство металлов, а в особенности медь и железо, под воздействием различных сред: щелочей, кислот и даже атмосферного воздуха, окисляются. Существуют различные способы предотвратить этот процесс, одним из которых является покрытие поверхности металла тонким слоем другого металла, способного противостоять агрессивному воздействию окружающей среды. Примерами такого способа обработки могут служить хромирование металла , чернение металла , покрытие металлов медью и т.д. Чаще всего применяется лужение металла, когда в качестве покрытия наносится олово - металл, не подверженный влиянию воздуха, воды и различного рода кислот.

Сама процедура нанесения олова на металлическую поверхность - это лужение , а слой олова - полуда .

Однако защита от коррозии луженого металлического изделия обеспечивается только при условии, что слой олова не поврежден. Не стоит бояться его повреждения при деформации изделия, т.к. луженые детали хорошо выдерживают изгибы и перегибы.

Способы лужения

Существуют три способа нанесения олова на поверхность металлического изделия:

Сфера применения лужения

Лужение широко распространено в производстве металлических деталей для электротехнической, радиотехнической и авиационной промышленности. Также нередко лужение применяется в производстве посуды или каких-либо бытовых металлических предметов, к примеру кастрюли, ведра, бидоны, тазы и т.д. Также лужение применяется при производстве жести - металлопроката листового, который используется в различных отраслях промышленности, в том числе и пищевой при изготовлении консервных банок. Лужение помимо защиты от коррозии может также использоваться, как подготовка к паянию деталей.