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

¶Технологическая последовательность

1. Механическая очистка поверхности.
2. Обезжиривание щелочным раствором или органическими растворителями.
3. Травление в кислотном растворе (серная, соляная или фосфорная кислота).
4. Промывка водой.
5. Флюсование (нанесение флюса — хлористого цинка, канифоли или их смеси).
6. Погружение в расплавленный припой или нанесение паяльником.
7. 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.