Лужение металлов и сплавов¶
Лужение — процесс нанесения тонкого слоя припоя (обычно оловянного или свинцово-оловянного) на поверхность металлического изделия с целью защиты от коррозии, улучшения паяемости или придания декоративного вида. Относится к一类 технологических операций в паянии и гальванических покрытиях. Толщина лудящего слоя, как правило, составляет от нескольких микрометров до 0,1 мм.
¶Принцип процесса
При лужении расплавленный припой смачивает поверхность основного металла и образует с ним интерметаллические соединения. Наиболее прочное сцепление достигается при образовании химических связей между атомами олова и железа: на границе раздела формируются слои FeSn и FeSn₂, что обеспечивает высокую адгезию покрытия.
Для успешного лужения необходима тщательная предварительная очистка поверхности от оксидной плёнки, жиров и загрязнений. В промышленности применяют механическую зачистку, травление кислотами, флюсование и обезжиривание.
¶Виды лужения
По способу нанесения различают:
- Горячее лужение — погружение изделия в ванну с расплавленным припоем. Наиболее распространённый метод в промышленности и в быту.
- Электролитическое (гальваническое) лужение — осаждение олова из электролита под действием электрического тока. Позволяет получать равномерные покрытия сложной формы.
- Химическое лужение — осаждение олова без внешнего источника тока за счёт химической реакции восстановления.
- Паяльником (ручное лужение) — нанесение припоя паяльником, применяется при монтаже электронных компонентов и ремонте.
¶Применение
¶В пищевой промышленности
Лужение жестяной тары — обязательный этап при производстве консервов. Олово инертно к пищевым кислотам и не выделяет вредных веществ в продукты. В СССР и России широко применялась жестяная упаковка для консервов мясных, рыбных, фруктовых и овощных.
¶В электротехнике
Лужение медных проводников и шин применяется для:
- предотвращения окисления меди на воздухе;
- улучшения контакта при соединении проводов;
- облегчения последующего паяния.
Оловянное покрытие на медных токоведущих частях снижает переходное сопротивление контактов.
¶В сантехнике и трубопроводах
Лужение стальных труб и ёмкостей, контактирующих с водой и пищевыми средами, защищает от коррозии. В быту лудят кастрюли, вёдра и другую металлическую утварь.
¶В электронике
Печатные платы и выводы компонентов лудят для защиты медных дорожек от окисления и улучшения паяемости. Припой на основе олова с добавлением серебра, свинца или меди применяется в качестве лудящего слоя.
¶Материалы для лужения
| Материал | Область применения |
|---|---|
| Олово чистое (Сn 99,9 %) | Пищевая тара, контактные детали |
| Припой ПОС-61 (61 % Sn, 39 % Pb) | Электроника, радиотехника |
| Припой без свинца (Sn-Ag-Cu) | Экологичное лужение, RoHS-продукция |
| Припой оловянно-висмутовый | Низкотемпературное лужение |
¶Технологическая последовательность
- Механическая очистка поверхности.
- Обезжиривание щелочным раствором или органическими растворителями.
- Травление в кислотном растворе (серная, соляная или фосфорная кислота).
- Промывка водой.
- Флюсование (нанесение флюса — хлористого цинка, канифоли или их смеси).
- Погружение в расплавленный припой или нанесение паяльником.
- Удаление излишков припоя и промывка.
¶Экологические аспекты
Использование свинцовых припоев при лужении ограничено директивой Евросоюза RoHS (2002/95/EC), запрещающей применение свинца в электронике. В России аналогичные ограничения закреплены техническими регламентами. Вместо ПОС-припоев применяют бессвинцовые составы на основе олова с добавлением серебра, меди, индия или висмута.
¶Историческая справка
Лужение железа оловом известно с XVI века. В России производство жестяной посуды и тары развивалось с XVIII века; крупнейшие заводы работали в Туле, Петрозаводске и на Урале. В XX веке лужение стало основным способом антикоррозийной защиты консервных банок и электротехнических деталей.
¶Источники
- Технология паяния: справочник / под ред. И. Е. Петрова. — М.: Машиностроение.
- ГОСТ 9.301-86. Покрытия металлические и неметаллические неорганические.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), раздел о соединении проводников.
- Директива ЕС 2002/95/EC (RoHS) об ограничении использования определённых опасных веществ.
