Медный припой

Что такое медные припои и чем они отличаются от других припоев

Медные припои — группа высокотемпературных (твёрдых) припоев, в которых медь является основным или одним из главных компонентов. По классификации ГОСТ 19248-90 все припои с температурой плавления выше 450 °C относятся к припоям для высокотемпературной (твёрдой) пайки. Медные, медно-цинковые и медно-фосфористые марки входят именно в эту группу.

Ключевое отличие от мягких (оловянно-свинцовых) припоев — значительно более высокая прочность паяного шва: у медно-цинковых марок предел прочности при растяжении составляет от 200 до 340 МПа, тогда как мягкие припои дают 16–100 МПа. За это приходится платить температурой нагрева 700–1000 °C и необходимостью в большинстве случаев применять флюс.

Классификация медных припоев

Промышленные медные припои делятся на четыре основные группы по составу:

• Медно-цинковые (ПМЦ) — наиболее распространены в общемашиностроительной пайке, регламентированы ГОСТ 23137-78.
• Медно-фосфористые (ПМФ, ПМФОЦр) — самофлюсующиеся при пайке меди с медью, регламентированы ГОСТ 4515-93.
• Медно-никелевые (МНМц) — высокотемпературные, для твердосплавного инструмента, выпускаются по ТУ 48-21-674-91.
• Латунные (Л62, ЛОК-62-06-04) — технически медно-цинковые сплавы, применяемые как припои для стали и чугуна.

Медно-цинковые припои ПМЦ: состав и применение по ГОСТ 23137-78

ГОСТ 23137-78 «Припои медно-цинковые. Марки» устанавливает три марки: ПМЦ36, ПМЦ48, ПМЦ54. Цифра в маркировке указывает номинальное содержание меди в процентах, основу составляет цинк. Принципиальная закономерность: чем выше содержание меди, тем выше температура плавления и прочность шва, но тем более высокомедистые сплавы допустимо паять данной маркой.

Химический состав по ГОСТ 23137-78

Марка	Cu, %	Zn	Fe, ≤ %	Pb, ≤ %
ПМЦ36	34–38	Остальное	0,1	0,5
ПМЦ48	46–50	Остальное	0,1	0,5
ПМЦ54	52–56	Остальное	0,1	0,5

По соглашению изготовителя с потребителем пределы содержания меди и содержание примеси свинца могут быть снижены.

Температуры плавления и механические свойства

Марка	T солидус, °C	T ликвидус, °C	σв, МПа, не менее	Δ, %, не менее
ПМЦ36	~800	~825	—	—
ПМЦ48	850	865	205,8	3
ПМЦ54	—	~880	343	—

Прочерк означает, что данные из первичных источников не верифицированы с достаточной точностью для указания в технической документации.

Область применения каждой марки ПМЦ

ПМЦ36 — предназначен для пайки латуней с содержанием меди до 68 %. Это наиболее цинковая и наиболее хрупкая из трёх марок. Применять для пайки высокомедистых сплавов нельзя: из-за разницы в содержании меди между припоем и основным металлом возрастает риск трещинообразования при эксплуатации.

ПМЦ48 — для пайки медных сплавов с содержанием меди свыше 68 % (высокомедистые бронзы, томпак). Занимает промежуточное положение по прочности и температуре. Шов относительно хрупкий: не предназначен для соединений, работающих под ударными или изгибающими нагрузками.

ПМЦ54 — для пайки меди, томпака, бронзы и стали. Наиболее прочный из трёх: шов выдерживает не менее 343 МПа при растяжении. Наиболее высокая температура пайки в группе ПМЦ — около 900–930 °C. Рекомендуется для изделий с механической нагрузкой.

Особенности технологии пайки медно-цинковыми припоями

Все марки ПМЦ требуют применения флюса. Стандартный флюс — бура (Na₂B₄O₇) или борный ангидрид (B₂O₃), отдельно или в смеси. Бура активна выше 740 °C, обеспечивает хорошую защиту расплава от окисления при газопламенном нагреве. Пайку ведут газовыми горелками; при печной пайке атмосфера должна быть защитной.

Важный технологический нюанс: медно-цинковые припои имеют повышенное содержание цинка, который интенсивно испаряется при перегреве выше ликвидуса. Перегрев ведёт к пористости шва и изменению фактического состава припоя. Рекомендуемая температура пайки — ликвидус + 30–50 °C (не выше).

Зазор под пайку: для медно-цинковых припоев оптимальный капиллярный зазор — 0,05–0,2 мм. Большие зазоры возможны при ручной подаче прутка, но прочность шва снижается.

Медно-цинковые припои из-за повышенной хрупкости не поддаются холодной прокатке в тонкую ленту или волочению в проволоку. Поставляются преимущественно в виде гранул и литых прутков.

Подробнее о линейке медно-цинковых марок — в разделе медно-цинковый припой.

Медно-фосфористые припои: самофлюсующиеся марки по ГОСТ 4515-93

Медно-фосфористые припои (ПМФ) представляют собой сплавы меди с фосфором, иногда с добавками олова и циркония. Цифра в маркировке ПМФ указывает приблизительное содержание фосфора в процентах. Ключевая особенность: при пайке меди с медью данные припои не требуют отдельного флюса. Роль флюса выполняет фосфор — при нагреве он окисляется до фосфорного ангидрида P₂O₅, который растворяет оксидную плёнку на поверхности меди.

Это самофлюсующееся действие проявляется только при соединении меди с медью. При пайке латуни, бронзы, нейзильбера или медно-никелевых сплавов флюс обязателен.

Марки, состав, температуры плавления

Марка	Cu, %	P, %	Sn, %	Zr, %	T плавления, °C	НД
ПМФ-7	~93	~7	—	—	730–820	ГОСТ 4515-93
ПМФОЦр 6-4-0,03	Основа	6	4	0,03	640–680	ТУ 48-21-663-89

ПМФ-7: основная марка для пайки меди

ПМФ-7 содержит около 93 % меди и 7 % фосфора. Интервал кристаллизации составляет около 90 °C (730–820 °C), что требует точного контроля температуры нагрева. Припой характеризуется высокой текучестью расплава и хорошей смачиваемостью медных поверхностей. Коэффициент термического расширения ПМФ-7 близок к меди, что снижает термические напряжения в шве.

Применяется для пайки меди с медью (в том числе без флюса), для латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов (с флюсом). Широко используется при изготовлении и обслуживании холодильного и климатического оборудования, теплообменников, трансформаторов и шинопроводов.

Пайку ведут газопламенным способом — пропан-кислородными или ацетилено-кислородными горелками. ПМФ-7 чувствителен к перегреву: превышение ликвидуса более чем на 50–70 °C ухудшает структуру шва.

ПМФОЦр 6-4-0,03: пониженная температура пайки

Марка ПМФОЦр 6-4-0,03 содержит кроме меди и фосфора 4 % олова и 0,03 % циркония. Олово снижает температуру плавления и повышает пластичность, цирконий обеспечивает измельчение зерна и улучшает механические свойства шва. Температура плавления 640–680 °C — ниже, чем у ПМФ-7, что упрощает технологию и снижает риск перегрева основного металла. Применяется для пайки смесителей, теплообменников, волноводов, холодильного оборудования, в том числе без флюса при пайке меди с медью.

Ограничения применения медно-фосфористых припоев

Медно-фосфористые припои нельзя применять для пайки:

• стали и чугуна — фосфор реагирует с железом, образуя хрупкие фосфиды железа (Fe₂P, Fe₃P), которые катастрофически снижают пластичность шва;
• сплавов с содержанием никеля более 10 % — по той же причине (фосфиды никеля);
• алюминиевых бронз — химическая несовместимость компонентов.

Соединения, выполненные медно-фосфористыми припоями, не рекомендуются для конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках и вибрации: пониженная пластичность шва (по сравнению с серебряными припоями) ограничивает усталостную прочность.

Медно-никелевый припой МНМц 68-4-2: для пайки твердосплавного инструмента

МНМц 68-4-2 — четырёхкомпонентный высокотемпературный припой. Маркировка расшифровывается: М — медь, Н — никель, Мц — марганец; цифры указывают процентное содержание каждого компонента. Никель и марганец легируют основу (систему Cu–Zn), повышая прочность паяного шва и его работоспособность при нагреве.

Состав и температуры плавления МНМц 68-4-2

Компонент	Содержание, %
Медь (Cu)	62–68
Цинк (Zn)	24,5–32,5
Никель (Ni)	4–5
Марганец (Mn)	1,5–2,5
Примеси, не более	0,3

Параметр	Значение
Температура солидус	914 °C
Температура ликвидус	970 °C
НД	ТУ 48-21-674-91

Область применения МНМц 68-4-2

Припой специально разработан для напайки твердосплавных пластин (группы ВК, ТК) на стальные корпуса металлорежущих инструментов — резцов, фрез, свёрл, борфрез. Никель повышает смачиваемость твёрдых сплавов расплавом и обеспечивает диффузионное сцепление по границе «инструментальный сплав — припой — сталь». Шов сохраняет несущую способность при температурах резания, характерных для тяжёлых режимов обработки.

Пайку ведут в печах с контролируемой атмосферой или с применением флюсов: рекомендованы флюсы марок Ф100, ФК-320, ФК-340, ПВ20. Температура пайки — 1000–1050 °C (на 30–80 °C выше ликвидуса).

Дополнительные области применения: пайка нержавеющей стали, меди и медных сплавов с содержанием Cu ≥ 68 %, медно-никелевых сплавов в электротехнической и приборостроительной промышленности.

Формы поставки: гранулы, таблетки (диаметр 10 мм), полосы, ленты, проволока, порошок — в зависимости от потребности заказчика.

Подробнее о марке — на странице припой МНМц 68-4-2.

Латунные припои Л62 и ЛОК-62-06-04

Латунь Л62 (60–63 % Cu, остальное — Zn) формально является конструкционным сплавом, однако давно используется в качестве твёрдого припоя, прежде всего для пайки стали и чугуна. Температура плавления Л62 составляет около 900–905 °C. Шов прочен, но из-за двухфазной (α+β) структуры более хрупок, чем шов из однофазных серебряных припоев.

ЛОК 62-06-04 (62 % Cu, 0,6 % Sn, 0,4 % Si, остальное Zn) — технологически улучшенная версия. Олово повышает жидкотекучесть расплава и снижает температуру, кремний образует на поверхности расплава защитный слой, предотвращающий испарение цинка. Шов по механическим свойствам превосходит шов из Л62. Применяется там, где требуется более равномерное заполнение зазора и меньший перегрев основного металла.

Флюсы для высокотемпературной пайки медными припоями

Выбор флюса определяется маркой припоя и материалом паяемых деталей.

Группа припоев	Паяемый материал	Флюс
ПМЦ (все марки)	Медь, бронза, латунь, сталь	Бура, борный ангидрид, смеси на их основе
ПМФ-7, ПМФОЦр	Медь с медью	Флюс не требуется (самофлюсующийся)
ПМФ-7, ПМФОЦр	Латунь, бронза, нейзильбер, медно-никелевые сплавы	Борсодержащие флюсы
МНМц 68-4-2	Твёрдые сплавы ВК/ТК, сталь	Ф100, ФК-320, ФК-340, ПВ20
Л62, ЛОК-62-06-04	Сталь, чугун	Бура, буросодержащие смеси

Флюс наносят непосредственно перед пайкой на тщательно зачищенную от оксидов поверхность. Остатки флюса после пайки обязательно удаляют (промывка горячей водой или специальными средствами) во избежание коррозии шва.

Выбор марки медного припоя под паяемый материал

Практическая схема выбора для наиболее распространённых случаев:

Паяемый материал	Рекомендуемая марка	Флюс	Примечание
Латунь с Cu ≤ 68 %	ПМЦ36	Бура	—
Медные сплавы с Cu > 68 %, томпак	ПМЦ48	Бура	Не для ударных нагрузок
Медь, томпак, бронза, сталь	ПМЦ54	Бура	Максимальная прочность в группе ПМЦ
Медь с медью	ПМФ-7 или ПМФОЦр 6-4-0,03	Не требуется	ПМФОЦр — при низкой допустимой температуре
Медь с латунью или бронзой	ПМФ-7	Борсодержащий флюс	Флюс обязателен
Сталь с чугуном	Л62, ЛОК-62-06-04	Бура	—
Твердосплавный инструмент (ВК, ТК)	МНМц 68-4-2	Ф100, ПВ20 и др.	Пайка в печи или горелкой

Важно: медно-фосфористые припои ни при каких условиях не применяются для пайки стали, чугуна и сплавов с Ni > 10 %.

Формы поставки медных припоев

Форма поставки определяется технологическим способом пайки и маркой материала:

• Гранулы (зерно 0,2–5 мм) — стандартная форма для ПМЦ-серии; удобны для дозирования в зону пайки при индукционном нагреве или в печах.
• Прутки и стержни — для газопламенной пайки с ручной подачей; типичный диаметр 2–10 мм, длина от 400 мм; характерны для ПМФ-7, ПМФОЦр.
• Проволока — диаметр 1–4 мм; применяется в автоматизированных линиях и механизированной пайке.
• Ленты и полосы — для закладной пайки; ПМФОЦр поставляется лентой толщиной 0,3–1,0 мм, шириной 10–50 мм.
• Таблетки и пластины — преимущественно для МНМц 68-4-2; позволяют точно дозировать припой при напайке твердосплавных пластин.
• Порошок — для паяльных паст; требует специального хранения во избежание окисления.
• Чушки — для переплава и последующей переработки в нужный вид полуфабриката.

Конкретный сортамент и минимальные объёмы партии уточняются при оформлении заявки.

Как заказать медные припои

Для оформления заявки укажите: марку, форму поставки, требуемую фракцию или диаметр, необходимый объём. При неопределённости с маркой — укажите паяемые материалы: мы поможем подобрать оптимальный вариант под ваш технологический процесс. Поставки осуществляются по России, оплата и условия — по договорённости.