Виды серебряного припоя и советы по его выбору

Виды серебряного припоя и советы по его выбору

1. Особенности
2. Разновидности
3. Правила выбора
4. Использование

Содержащий серебро припой широко используется благодаря по-настоящему уникальным эксплуатационным показателям. Этот материал позволяет качественно спаивать самые разные металлы, а также их сплавы. Анализируя свойства видов серебряного припоя и советы по его выбору, стоит принимать во внимание, что в данном случае основные характеристики напрямую зависят от концентрации Ag.

Учитывая этот параметр, можно подобрать разновидность припоя для выполнения конкретной задачи. Говоря о главных преимуществах материала, стоит прежде всего акцентировать внимание на таких свойствах, как максимальная прочность, электропроводность и долговечность соединений.

Что такое серебряный припой?

Чистое серебро – дорогой металл и для работы используется редко. Структура его мягкая, поэтому мастера пользуются сплавами, в состав которых входят медь, цинк, а также алюминий, никель, кадмий.

Соединения серебра с медью и цинком обладают высокой способностью к расплавлению и используются в качестве серебряного припоя. Паяльный шов, выполненный таким припоем, очень прочный. Припой с 10% количеством серебра хорошо обрабатывается молотом в вальцах и используется для пайки стальных деталей.

Припой ПСр-25 применяют для соединения поверхностей из латуни.

Применяют припой ПСр-25 и ПСр-12 для соединения латунных поверхностей и выполнения особенно аккуратных и чистых мест спаивания. Форма изготовления серебряного припоя – сплошной лист, подвергающийся резке для получения полос необходимого размера. Для работ используют полосы толщиной 1,5-2 мм, а мелкие детали соединяют с помощью полос шириной в 3 мм. Серебряный припой применяют для заполнения зазоров между швами. Они выдерживают значительные вибрационные нагрузки, устойчивы к ударам и деформации.

Состав серебряного припоя устанавливает ГОСТ, регламентирующий область его использования.

Серебряные припои

1. Немного теории

Начну с цитаты из Бреполя: «При изготовлении припоя базой его следует брать эвтектический состав сплава Ag-Cu и добавками цинка понижать температуру плавления. Разность температур плавления основного металла и припоя должна быть не менее 50 °С.»

Что такое «эвтектический состав сплава»? Я уже упоминал в статье «Температура плавления сплавов Ag-Cu-Zn» термины «ликвидус» и «солидус». Повторю: ликвидус — это температура полного расплавления сплава при его нагревании, а солидус — температура полного затвердевания сплава при его охлаждении. У чистых металлов эти температуры совпадают, и при достижении точки плавления температура металла остается постоянной, пока он полностью не перейдет в жидкое состояние. У сплавов в общем случае существует промежуток температур, в котором он уже не твердый, но еще не жидкий. Нижняя граница этого промежутка — солидус, верхняя — ликвидус (от слов «твердый» и «жидкий»). Однако, при определенном сочетании компонентов сплав ведет себя, как единый металл: точки солидуса и ликвидуса совпадают. Это сочетание и называется эвтектическим.

Из приведенной диаграммы (кликните, чтобы увеличить) видно, что все сплавы с содержанием серебра ниже 91% начинают плавиться при одной и той же температуре — 779 °С, а полностью расплавляются — по-разному. И есть одна точка (72% серебра), где ликвидус совпадает с солидусом. Это и есть эвтектика для сплавов Ag-Cu. В этой точке — самая низкая температура плавления для всех этих сплавов («эвтектика» — по-гречески «легко плавящийся»).
Для тройных сплавов Ag-Cu-Zn эта интересная для нас точка превращается в линию, которая жирно и красно выделена на уже знакомой вам диаграмме изотерм ликвидуса. Вдоль этой линии как раз и располагаются наиболее подходящие для припоев сплавы. Подходящие — сразу в нескольких смыслах:

• они содержат минимальное количество цинка, необходимое для данной температуры плавления;
• они плавятся без промежуточного кашеобразного состояния, что обеспечивает чистоту и однородность шва;
• они имеют равномерную мелкозернистую структуру, которая гарантирует прочность и пластичность соединения.

Вот почему Бреполь и советует брать за базу эвтектический сплав, ничего, правда, при этом не объясняя. Мол, если не лаптем щи хлебаете, разберетесь сами.

2. Выбираем припои из таблиц

Я имею в виду припои, рецепты которых приведены в многочисленных таблицах. Я выписал те из них, где нет явных опечаток, и столько, на сколько у меня хватило терпения. А затем обработал каждый программой Ag-Cu-Zn и получил таблицу, показанную на соседней картинке (кликните, чтобы увеличить).

Тут как раз самое время раскрыть тайну параметра, срытого под греческой буквой «эпсилон». Следуя завету Бреполя, что хороший состав припоя — это эвтектический состав, я решил ввести в программу алгоритм вычисления некоего параметра, который характеризовал бы «эвтектичность» сплава. Параметр ε показывает относительное отклонение выбранного состава сплава от эвтектического. В идеальном случае он равен единице, а наиболее отдаленные его значения — от 0,7 до 1,4. Близкими к эвтектике значениями следует считать примерно от 0,95 до 1,05.

Кроме температуры плавления и параметра «эвтектичности» на выбор припоя влияет еще один немаловажный критерий — его проба. Здесь нет такого жесткого требования, как для золота, чтобы проба припоя совпадала с пробой сплава, однако, есть нижний порог, за которым могут возникнуть конфликты с инспекцией пробирного надзора. Этот порог — 60% серебра, т.е., проба должна быть не ниже 600. Кроме того, от пробы припоя зависит его цвет и стойкость к химическим воздействиям. Исходя из этого, хотелось бы выбрать припои как можно более высокой пробы.

И, наконец, самое важное: что мы собираемся паять? В данном случае речь идет о ювелирных сплавах серебра. О пайке меди, стали и прочих металлов поговорим в другой раз. Вспоминаем второй завет Бреполя: температура плавления припоя должна быть как минимум на 50 градусов ниже температуры плавления основного сплава (здесь имеется в виду солидус, т.е., начальная точка его плавления). Для всех ювелирных сплавов ниже 910 пробы солидус равен 779 градусам. Для 925 пробы — 808 градусов, для 916 — 789.

Смотрим в таблицу: первые четыре отпадают из-за слишком высокой температуры, последние четыре — из-за низкой пробы. Начнем с выбора твердого припоя. Для пайки 925 пробы серебра мы можем позволить себе припой с температурой плавления 760 градусов. По таблице выбираем составы 5 и 10: первый — за пробу, второй — за «эвтектичность». Затем выбираем мягкий припой — просто берем самый низкоплавкий, это состав 23. Средний припой должен иметь температуру около 730 градусов. Из таблицы лучший вариант, пожалуй, — номер 15.

3. Сочиняем свои рецепты

Однако, нет никакой необходимости выбирать припои именно из этой или какой-либо другой таблицы. У нас же есть программа Ag-Cu-Zn ! Вводим в правой ее части требуемые пробу и температуру и добиваемся такого их сочетания, при котором есть решение. Затем в левой части программы уточняем параметры полученного сплава и подгоняем до требуемых.

Мне пришлись по вкусу четыре припоя, показанные на последней картинке. У них температуры отличаются примерно на 20 градусов, и они удовлетворяют практически все потребности при пайке серебра.

Как выбрать правильный припой?

Не так уж это и просто – выбрать самый подходящий вариант из огромного числа самых разных сплавов. Понятно, что, если для вас важнее всего устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокое сопротивление к ударам, вам следует остановить свой выбор на опциях с высоким содержанием серебра.

Такой же выбор относится и к работе с холодильной и климатической аппаратурой.

Партнерские металлы ведут себя по-разному. Если, к примеру, свинец ни в коем случае нельзя добавлять в сплав при работе с изделиями, устойчивыми к высокой температуре, то медь при таких условиях ведет себя отлично и является прекрасным партнером основным компонентам.

Если в сплаве имеется кадмий, то имеет место повышенная хрупкость – именно поэтому он редкий элемент в припоях на основе серебра.

А вот фосфор – популярнейшая добавка благодаря своему свойству снижать температуру плавления, что полезно при работе с нержавеющей сталью, алюминием и другими сложными металлами.

Инструменты для пайки серебра

Виды припоя для серебра

Крайне важно выбрать подходящий припой для серебра. В качестве припоя нельзя использовать лом серебра, так как припой должен обладать меньшей температурой плавления, чем материал, который предполагается спаять.

Температура плавления серебра составляет +960 градусов по Цельсию.

Для такого тугоплавкого металла необходим особый припой. Как правило, это сплавы серебра с другими металлами. Такие сплавы приближаются к серебру по надежности, прочности и устойчивости паяного соединения к коррозии.

Чем больше процентное содержание серебра, тем более прочным считается припой. В зависимости от изменения доли серебра меняются и температура плавления, плотность, удельное сопротивление.

В связи с этим чаще всего используют ПСР-3, ПСР-10, ПСР-15, ПСР-25 (число означает содержание серебра в процентах). Если необходима особая прочность соединения и высокая защита от коррозии, то можно взять ПСР-72.

В продаже существует порошкообразные припои, а также состоящие из отдельных кусочков размером в 2-3 мм. Иногда встречаются припои, имеющие форму проволоки или листов. В таком случае подготовить куски нужного размера нужно будет самостоятельно с помощью кусачек.

Для качественной пайки необходимо обеспечить в месте соединения удаление окислов с помощью флюса. Проще всего сделать флюс своими руками из порошковой буры (декагидрат тетрабората натрия) и поташа (карбонат натрия). Компоненты следует смешать в равных частях, предварительно растерев кристаллики буры в мелкий порошок.

Также можно использовать более эффективный магазинный флюс ПВ-209, имеющий повышенную активность. Он состоит из борного ангидрида (до 35%), фтористого калия (до 42%) и тетрабората калия (до 23%). Для получения необходимой консистенции данный флюс следует развести водой либо глицерином.

Одним из самых распространенных готовых флюсов считается канифольный. Это вещество представляет собой особую смолу, образующую пленку на месте пайки, которая препятствует контакту с окружающим кислородом.

Паяльник

При пайке необходимо создать надежное соединение деталей. Если мощность паяльника окажется недостаточной, то образуется холодная пайка и соединение будет не прочнее клея. Как правило, с помощью паяльника можно соединить лишь мелкие детали, используя малое количество серебряного припоя. Пример в следующем видеоролике.

Газовая горелка

Для полноценного расплавления серебряного припоя лучше использовать компактную газовую горелку, имеющую температуру пламени до 1300 градусов Цельсия.

Чаще всего такие горелки заправляют пропаном, но также допускается бутан-пропановая смесь. Для получения более высоких температур используют газовые смеси на основе ацетилена, которые дают пламя с температурой около 2000 градусов Цельсия. Чтобы спаять серебряные изделия, достаточно обычного пропана.

Часто пропан продается в баллончике. На горелке существует специальная система регулировки и наконечник горелки, чтобы пламя подавалось направленно и равномерно. Также регулировать пламя можно при помощи насадок. Для пайки можно установить насадку с плоским носиком.

Физико-химические свойства и состав серебряного припоя

Создание самодельного припоя проходит преимущественно для частной сферы. Припой из серебра своими руками нередко делается для того, чтобы проводить ступенчатую пайку, когда требуется напаивать несколько слоев металла, так как необходимо получить слой большой толщины, который невозможно создать за один раз. По этой причине, материал должен обладать относительно высокой температурой плавления, чтобы во время напяливания второго слоя не расплавился предыдущий. В среднем, припой должен выдерживать около 600 градусов Цельсия.

Для создания такого материала требуется взять 30% серебра. Дополнительными элементами будут кадмий, которого здесь должно быть 33%, цинк – 16%, а также медь – 20%. Данный сплав желательно не использовать в местах, которые подвергаются сильным колебаниям и ударам, так как он обладает хрупкостью и может быть разрушен под механическим воздействием. Чтобы повысить текучесть, что очень удобно для однослойной пайки, следует увеличить количество серебра до 52%. Благодаря этому повысится сопротивляемость нагрузкам. Многоступенчатую пайку тут также можно проводить, но уже более аккуратно.

Обработка оловом

Плавка и пайка серебра может осуществляться и с помощью олова, но из-за невозможности выполнить ремонт изделия в будущем такой вариант не пользуется популярностью. Если мастер из ювелирной компании не знает, что украшение когда-то обрабатывалось с помощью олова, и начинает пайку обычным припоем с высоким температурным режимом, изделие просто сгорает и становится непригодным для ремонта.

Для обработки ювелирных украшений из серебра не рекомендуется использовать не серебряные припои, например, из свинца. Так как подобная методика не позволяет достичь высокой точности и оставляет после себя видимые следы на изделии, удалять которые совсем непросто. Кроме того, большинство украшений постоянно взаимодействуют с человеческим телом, а высокая токсичность свинца может привести к тому, что он, проникнув в кожу, вызовет множество негативных последствий.

В случае с оловянными припоями ситуация выглядит немного иначе, так как они не настолько токсичны, как свинцовые, но достичь идеально ровного шва не удастся. К тому же олово сильно темнеет, и зона пайки становится визуально видимой. При необходимости проведения повторной пайки олово банально сгорит.

Важно избегать попадания большого количества припоя на изделие, так как это может привести к образованию комочков. Если такие дефекты появились и избавиться от них уже невозможно, их следует убрать пилочкой. При попадании кислотного раствора на одежду или кожу следует максимально быстро промыть ее холодной водой.

Соблюдение простых правил позволит обезопасить себя от непоправимых последствий, а также сохранить дорогое изделие от повреждения. Несомненно, навыки пайки могут оказаться полезными не только для профессиональных мастеров ювелирных компаний, но и для людей, которым приходится работать с цветными металлами в том числе и с серебром.

Применения недорогих марок

Самое низкое содержание серебра и высокую температуру плавления, равную 830 ℃, имеет припой ПСр-10. Помимо 10% серебра в сплаве содержится 53% меди и около 37% свинца.

Указанное содержание благородного металла является минимально возможным в средствах для твердого спаивания. Образующийся шов выдерживает нагревание до 800 ℃.

Данный серебряный материал предназначен для пайки стальных сплавов, композиций из цветных металлов. Им можно паять латунь с большой концентрацией меди (более 58%).

Важно помнить, что температура эксплуатации спаянных деталей, не должна быть больше температуры плавления данного серебряного припоя.

Сплав, содержащий 12 % серебра, рекомендуют применять для меди; латуни с содержанием меди, достигающем 58 %.

Пайка недорогим серебряным припоем ПСр-25 позволяет получить особо чистый шов. Содержание серебра, равное 25%, обуславливает не очень высокие прочностные характеристики соединения. В припое также присутствует 40% меди, около 35% цинка.

Для тонкой работы имеющихся показателей стойкости к ударам бывает достаточно. Если предстоит прочно припаять крупные детали, следует выбрать другой состав.

Правила пайки серебряных изделий

Для выполнения подобных действий важно владеть информацией о физико-химических характеристиках материала. Температура плавления серебра — 960 градусов по Цельсию. С точки зрения ювелиров, это средний показатель. К примеру, у меди плавление возможно при 1083ºС, золото плавится при 1063ºС.

В зависимости от компонентов, входящих в состав серебра, их температура будет меняться. Для того чтобы точно узнать характеристики сплава, можно воспользоваться техническими справочниками. Маркировка серебряных припоев подразумевает последовательность русских букв и цифр. Цифры характеризуют процентное содержание в припое благородного металла.

Чтобы отремонтировать серебряное изделие, нужно подготовить паяльник, зачистить поверхность изделия. Серебряный припой позволяет делать прочные, плотные швы, стойкие к коррозии. При ремонте ювелирных изделий применяют припой, содержащий более 70 процентов серебра, либо специальную пасту для пайки.

В домашних условиях для ремонта мелких ювелирных изделий подойдут сплавы серебра, цинка, меди, кадмия. Оптимальным для «новичков» будет следующий состав: 45 частей серебра, 25 – меди, 30 – цинка. Плавление компонентов осуществляется в муфельной печи, потребуется флюс. Готовую смесь выливают на подложку, после охлаждения пропускают через вальцовочный станок, чтобы получить тонкие листы. Их толщина не должна превышать 0,5 мм. Для домашней пайки нужны листы, ширина которых составляет 1-3 мм. Для домашней пайки ювелирных изделий из серебра нежелательно пользоваться составами, содержащими кадмий. Данный металл вызывает серьезные проблемы со здоровьем. Место пайки подвергается действию воздуха, образуются оксиды. Чтобы не допустить подобного явления, применяется в домашней пайке колофоний (флюс). При плавлении серебряного припоя важно следить за равномерным распределением флюса по обрабатываемой поверхности. Если есть сомнения в своих навыках и теоретических знаниях процесса пайки, лучше обращаться к профессиональному ювелиру.

Не рекомендуется применять в домашних условиях составы, содержащие кадмий, так как при испарении он негативно отражается на здоровье. Для предотвращения окислительного процесса и других негативных реакций можно использовать флюс (колофоний). Важно, чтобы он равномерно распределялся по поверхности металла.