Что такое флюс для пайки стали

Для чего нужен флюс при пайке

Перед тем как покупать новый электронный прибор, большинство все же стараются починить старый своими руками. Способов, с помощью которого можно исправить поломку, много и все будет зависеть от вида прибора, что требует починки. Однако, пайка была и остается очень распространенным методом исправления неполадок. Освоить ее не так трудно, как может показаться, просто нужно учесть несколько правил. Например, что одного паяльника будет мало и чаще всего без флюса не обойтись. В этом материале подробнее о том, что такое флюс для пайки.

Как пользоваться флюсом для пайки

Чтобы правильно применить флюс паяльный, нужно посмотреть на его консистенцию:

• Если применяется твердый припой, например, из олова, то сам паяльник нужно окунать в реагент, а потом брать немного припоя.
• Жидкий флюс предполагает, что его будут наносить специальной кисточкой. Здесь нужно быть внимательным, так как от высоких температур кисточки нередко быстро портятся.
• Пасту наносят палочкой, зубочисткой или шприцем с отрезанным кончиком иглы.

А потом действовать так:

• Очистить поверхность от окислов. Иногда это не требуется, если флюс того позволяет.
• Наносится слой флюса.
• Состав и детали нагреваются на паяльной станции.

После окончания паяния нужно дождаться, когда шов застынет.

Техника безопасности

Работа с паяльным флюсом предполагает использование перчаток, так как в состав этого средства входят разрушающие компоненты, к примеру, кислоты. По этой же причине при пайке с флюсом нельзя допустить попадание состава в глаза и слизистые, более того, его очень нежелательно вдыхать.

После использования средства для пайки нужно тщательно помыть руки и в особенности лицо, так как пары вещества могут осесть на нем и потом все равно попасть на слизистые. Пары могут попасть также на еду или в чашки, стоящие рядом, поэтому их стоит убрать дальше от рабочего места.

Чтобы снизить влияние паров, потребуется угольный фильтр или хотя бы просто хорошо проветриваемое помещение. Но даже в нем может возникнуть легкое головокружение после работы. Это нормально, если пользоваться флюсом в первый раз или после долгого перерыва.

Но если со временем будет становиться только хуже, нужно срочно обратиться к врачу.

Работать с самим флюсом легко, сложнее подобрать правильный. Но если опираться на этот материал, поиск паяльного вещества станет проще, как и его безопасное использование.

Характеристики и требования

Качество любой пасты для пайки в первую очередь определяется данными контроля в соответствии с утвержденным международным стандартом J-STD-005. В его перечень входят следующие типы проверок:

• концентрация металла по доле;
• вязкость структуры, определяемая по способу Brookfield;
• тестирование на параметры растекания припоя;
• тестирование на формирование шариков припоя;
• тестирование на смачивание спаиваемых друг к другу деталей.

Обращаем внимание на то, что при изготовлении электронных и светодиодных изделий пасты лучше применять при помощи дозаторов либо трафаретов — их можно равномерно распределить по поверхности с определенной точностью. Благодаря этому достигается существенная экономия паяльных материалов.

Флюс для пайки

В процессе пайки используется вспомогательное вещество под названием флюс. Основное применение происходит при пайке соединений в домашних условиях или производствах. Качественная пайка, соединение деталей невозможно без применения специального вещества. Перед работами подбираются материалы, в том числе флюс качественного состава, для надежной и быстрой пайки.

Все о флюсах для пайки микросхем

Надежность и производительность электронных систем зависит от прочности и надежности соединения отдельных элементов. Значительно повысить прочность соединений, выполняемых пайкой, можно с помощью флюса. Поэтому стоит ознакомиться с основными требованиями, предъявляемыми к качественному флюсу для пайки микросхем, рассмотреть их разновидности и ассортимент, а также ознакомиться с советами по правильной пайке с их применением.

Любой используемый флюс для пайки микросхем должен одновременно способствовать:

• повышению смачиваемости элементов припоем за счет снижения его поверхностного натяжения;
• удалению оксидов, жиров и загрязнений с поверхности металла (а также предотвращению его дальнейшего окисления в процессе пайки);
• увеличению коэффициент текучести припоя для лучшего заполнения шва.

Кроме этого, такой расходник должен отвечать ряду требований.

• Температура, при которой плавится материал флюса, не должна быть выше точки плавления используемого припоя. В противном случае флюс не будет должным образом смешиваться с припоем и не только не принесет пользы, но может даже ухудшить качество пайки.
• В большинстве случае (за исключением применения реактивно-флюсовой пайки) флюс должен быть химически нейтрален по отношению к припою, не образуя при взаимодействии с ним никаких новых химических веществ.
• Остатки использованного флюса должны легко удаляться со шва после его застывания.
• Ток утечки в соединениях, выполненных с применением смеси, должен быть как можно ниже.

С точки зрения безопасности и удобства использования стоит также учитывать такие свойства смеси:

• опасность для здоровья;
• количество дыма, образующегося при нагревании;
• запах при нагреве.

Обзор видов

В процессе ремонта электроники или при радиоконструировании очень важно качественно и аккуратно выполнять пайку деталей, поскольку от этого будет в дальнейшем зависеть продолжительность эксплуатации изделия. Поэтому перед началом пайки нужно правильно подбирать нужный флюс и припой, которые не только обеспечат хорошее крепление металлическим частям, но и защитят место припайки от деформации и воздействия внешней среды (температурных перепадов, высокой частоты и окислителей).

Флюсы выпускаются в огромном видовом ассортименте, каждый из которых характеризуется своим составом и эксплуатационными особенностями.

По температурному интервалу активности

Паяльные флюсы подразделяются на тугоплавкие и легкоплавкие. Первый вид чаще всего используют во время пайки твердых сплавов (нержавеющей стали, вольфрама, серебра, никеля и золота) в промышленности, показатель температуры плавления которых составляет от +450°С до +800°С. В состав этих флюсов входят магний и медь, поэтому они отличаются высокой прочностью. Тугоплавкие припои предназначены для высокотемпературной плавки, поэтому для ремонта радиодеталей они не подходят. Данные флюсы в основном выбираются для спаивания латуни, чугуна и другого металла, который обладает довольно высокой температурой плавления, они изготовляются в виде слитков различных форм.

Что же касается легкоплавких флюсов, то они широко применяются в радиоконструировании, их часто используют при лужении плат в радиоаппаратуре. Легкоплавкие флюсы поддаются процессу плавки при температуре не выше +450°С, в их главный состав обычно входит цинк, висмут, свинец и кадмий. Встречаются также припои с оловом, которые быстро поддаются плавке при температуре +145°С. Для лужения предварительно очищенных и обезжиренных плат также часто применяют сплав Розе, он плавится при +95°С и залуживает деталь, предварительно опущенную в кипящую воду.

Легкоплавкий флюс с составом бура идеально подходит для спаивания эмалированных проводов, нержавейки.

По природе растворителя

В зависимости от вида растворителя флюсы делятся на водные и неводные. Материалы на водной основе считаются самыми распространенными, поскольку они просты в использовании: флюс с помощью кисти наносится на поверхность детали, при ее нагреве вода испаряется и остается стекловидное прозрачное покрытие. В результате взаимодействия этого покрытия с кислородом цвет может изменяться на зеленый или голубой. Неводные флюсы могут выпускаться на основе спирта или глицерина, они отличаются хорошим качеством, но и стоят дорого.

По природе активатора

Химические вещества, используемые при паянии, в зависимости от содержания активатора в их составе подразделяются на активные и пассивные. Активный вид выпускается на основе кислотосодержащих реагентов: это может быть хлористый цинк, аммоний, соляная или ортофосфорная кислота. Он безотмывочный и отлично справляется с окислами, старыми налетами жира, но со временем на местах припайки таким флюсом могут появляться следы коррозии и «выедания» металла. Кислотосодержащие материалы редко применяют в быту, поскольку они могут вызывать ожоги кожи и выделять вредные человеческому здоровью пары. К активным флюсам, которые нашли широкое распространение, относят хлористый аммоний, бура и нашатырь.

Неактивный (химически пассивный) материал применяется обычно для очистки с поверхности сплава отложений жира и незначительных окислов. Нейтральный флюс может иметь в составе воск, стеарин или же канифоль. Он содержит такие органические вещества, которые не только защищают поверхность сплавов от окисления, но и не провоцируют образование коррозии.

Сейчас многие применяют при пайке неактивные легкоплавкие припои, но они имеют и один незначительный минус – под влиянием температуры на местах спайки приобретают темный цвет.

По механизму действия

Все паяльные флюсы могут также различаться между собой механизмом действия, что тесно связано с характеристиками активатора. Во время взаимодействия флюса с материалом деталей, которые нужно спаять, могут наблюдаться химические и электрохимические реакции. В результате них паяльный материал обеспечивает антикоррозийную защиту металлу. Главным предназначением антикоррозийных споев считается очистка места пайки от коррозийных осложнений и последующая защита поверхности деталей от появления окислов. В состав таких флюсов входит ортофосфорная кислота, которая в отличие от других кислотосодержащих средств обеспечивает очистку поверхности детали от коррозии без разрушения структуры металла.

Помимо этого, встречаются в продаже и защитные флюсы, главная задача которых состоит в надежной защите металла от последующего окисления. Данный вид материала характеризуется незначительной активностью в химических реакциях и не оказывает на металл никакого негативного влияния. Эти флюсы чаще всего производители выпускают на основе таких органических веществ, как оливковое масло, вазелин, воск. Они отлично подходят для паяния миниатюрных деталей в технике и радиосхем.

По агрегатному состоянию

На сегодняшний день рынок представлен флюсами разного вида, которые различаются между собой не только составом, принципом воздействия, но и агрегатным состоянием. Они подразделяются на жидкие, паяльную пасту (гель) и твердые.

Жидкий флюс и паста считаются самыми простыми в применении, так как наносятся на поверхность сплавов при помощи кисточки, для работы же с твердым паяльным материалом нужно задействовать химические реакции и высокую температуру.

Как приготовить флюс для пайки своими руками

При спаивании радиотехнических материалов возможно использовать флюс, приготовленный самостоятельно. Припой используется диаметром 2 мм небольшими кусками. Приготовление потребует металлической емкости, с заранее просверленной дыркой необходимого диаметра на дне. Оловянно-свинцовый раствор нагревается до температуры плавления, после чего из подготовленного отверстия вытекает вещество. После застывания прутков, необходимо разделить их на кусочки необходимого размера.

Процесс приготовления может происходить в различных емкостях, технология состоит из нескольких простых шагов:

• Развесовка пропорций олова и свинца.
• Расплавление происходит в закаленном тигле, помешивается для исключения прилипания раствора к стенкам.
• Снимается тонкая пленка отложений с поверхности чаши.
• Заключительным этапом является разлив жидкости в заготовленные формы.

После любых процессов пайки, шок необходимо протирать ацетоном или специальным спиртом. В последнее время получили распространение без отмывочные припои, преимущество которых:

• Отсутствие компонентов, приводящих к окислам и коррозии.
• Не проводят ток.
• После процесса не требуется процесс зачистки.

Для нанесения жидкого припоя используется кисть или ватная палочка, возможно использовать приспособление, изготовленное самостоятельно для удобной работы. Медицинский шприц разрезается на две части, к нему вставляется кусок силиконового шланга, иголка укорачивается, изгибается под небольшой градус.

Паяльная паста, изготовленная при домашних условиях, может облегчить процесс пайки. Для изготовления необходимо измельчить твердотельный флюс крупнозернистым напильником на металлическом материале. Использование мелкозернистого паяльника не разумно, так как флюс попросту забьётся в его зубья. Полученный порошок необходимо смешать с канифолью и спиртом, если паяльная паста получилась густая, к ней добавляется спирт до получения однородной массы. Паста помещается в герметично закрывающуюся емкость, т.к. если она взаимодействует с влагой, в последующем возможны образования коррозии спаянных деталей. Для наилучшего нанесения, удобного использования, возможно изготовить шприц из подручных инструментов.

Изготовленная своими руками конструкция поможет использовать флюс – пасту при нанесении на труднодоступные детали. Для предотвращения засыхания, возможности повторного использования, следует использовать проволоку, заткнув выходное отверстие.

При выполнении любых работ по пайке следует воспользоваться средствами индивидуальной защиты. Химические газы, выделяемые при разогреве могут повредить дыхательные пути или органы зрения человека. Использование качественных флюсов предотвращает от отравления газами.

Хранение

В доме у каждого хозяина должен всегда иметься под рукой флюс, так как он может понадобиться в любой момент. Если в домашних условиях чаще всего приходится выполнять простые ремонтные работы, то достаточно приобрести небольшой тюбик с флюсом. Он должен храниться в плотно закрытой емкости и быть защищённым от проникновения влаги внутрь. Категорически запрещено хранить данный материал рядом с нагревательными приборами и открытым огнем, так как он легкоплавкий.

Нельзя оставлять емкости с флюсом в помещениях, где температура воздуха поднимается выше +25°С. Сроки хранения для большинства видов паяльных материалов составляют: при температуре от +5 до -10°С – 6 месяцев, от +10 до -20°С – 3 месяца и от +20 до -30°С – 1 месяц. В том случае, если состав хранился в негерметично закрытых упаковках, то его не рекомендуется использовать. Такой флюс нужно заменить на новый.

Признаками порчи флюса считаются наличие комков, недостаточная смачиваемость, плохое отлипание от трафарета, разбрызгивание.

О том, как правильно выбрать флюс для пайки, смотрите в следующем видео.

Паяльные пасты можно классифицировать по ряду признаков.

По флюсу

Существуют три основные разновидности флюсов в составе паст для выполнения пайки:

• водосмываемые;
• канифольные;
• безотмывочные.

Канифольная подгруппа флюсов традиционно представлена неактивированными, а также умеренно активированными и активированными композициями. Наименьшую активность проявляют те флюсы, которые не подвергались процедуре активации.

Наиболее востребованы флюсы со средним уровнем активности — они быстро и качественно очищают обрабатываемую поверхность, ровным слоем растекаются по ней и при этом смачивают соединяемые друг с другом детали. Однако такие составы нередко вызывают появление ржавчины. Поэтому после выполнения пайки всю рабочую зону необходимо мыть горячей водой или специализированными растворителями.

Флюсы, подвергающиеся основательному активированию, обычно используются для фиксации сильно окисленных элементов — в этом случае спирт нужно разбавить органическими растворами и отмыть этой смесью рабочую зону после пайки.

Водосмываемые флюсы обычно производят на базе органических кислот. Их отличает максимальная активность, они способствуют формированию качественного шва, но при этом требуют максимально тщательного отмывания — сделать это можно обычной горячей водой.

При выполнении работы с флюсами из натуральных и полимерных смол отмывания не требуется даже в том случае, если после выполнения пайки на поверхности деталей можно заметить остатки — это никак не повредит изделию, остаток не будет проводить ток, он отличается стойкостью к окислительным процессам. А если вы все же хотите его отмыть, для этого стоит воспользоваться растворителем.

По припою

Припойные компоненты для пайки обычно представлены эвтектическими сплавами из свинца и олова, удельный вес которого составляет порядка 62-63%, они могут выполняться с примесью серебра либо вовсе без него. В редких случаях припой представлен полностью бессвинцовыми сплавами из олова, удельный вес которого 95-96%. Как правило, в него добавляют серебро, которое, в свою очередь, может иметь добавки меди либо не иметь их.

По температуре

Технико-эксплуатационные параметры паяльной пасты основываются на её химическом составе, она и определяет такие базовые параметры, как пластичность, прочность, температура плавления и другие. Одним из оснований классификации паст считается уровень нагрева, при котором начинается плавление.

Плавка большей части паст, предназначенных для пайки плат и разъемов, идет при нагреве от 180 до 300 градусов — это низкотемпературная пайка. Кроме того, в промышленности выпускаются пасты, предназначенные для проведения высокотемпературной пайки — в этом случае уровень нагрева превышает порог 550-600 градусов и может достигать даже 1000-1100 градусов. В качестве базы такой пасты берут серебро, в неё может входить фосфор, а также германий, кремний или цинк.

Низкотемпературная паста обычно выполняется из свинца либо олова, дополнительно в неё вводят небольшое количество сурьмы, которая позволяет снизить температуру плавки до 90 градусов.

ROM0

Встречаются нечасто, хотя весьма интересны для пайки выводных компонентов, разъёмов и т.п. деталей на платах в не очень хорошем состоянии — так как, с одной стороны, имеют активность выше припоев категории L, а с другой, не требуют отмывки и не содержат галогенов.

Тем не менее, при некотором желании найти можно, например, «Изагри» выпускает модель ФРК 525-2-Т2, а Asahi — припой с флюсом HF-532.

ROH1

Агрессивные флюсы для лужения кастрюль пайки сильно окисленных поверхностей. Высокое содержание галогенов, тщательная отмывка после пайки крайне желательна или строго обязательна (зависит от конкретного флюса) — иначе будет и коррозия, и пониженное до единиц мегаом сопротивление между соседними ножками компонентов, и все прочие прелести жизни.

Исходя из этого — если говорить прямо, применение ROH1 обосновано довольно редко. При этом ROH1 — чуть ли не на втором месте по распространённости в розничной продаже после дешёвых канифольных ROL0. Например, Asahi CF-10 составляет большую часть ассортимента Чип-и-Дипа по этой марке. Да и сегодняшняя беседа со связистами началась со ссылки на CF-10 на Алиэкспресс. Причиной тому цена или впечатление «да он вообще всё паяет» у начинающих радиогубителей — сходу сказать трудно.

С тем же CF-10 делает припои и «Изагри», и многочисленные китайцы.

Спасает CF-10 в основном довольно низкая коррозионная активность флюса после пайки: у него твёрдые негигроскопичные остатки, не склонные вступать в химические реакции с окружением. Тем не менее, если вы паяли CF-10 печатную плату, лучше будет протереть места пайки растворителем или помыть всю плату в УЗ-ванночке.

Помимо CF-10, Asahi делает ещё и водосмываемый ROH1 флюс C6. И казалось бы, виден его очевидный плюс — собственно заключающийся в отсутствии необходимости использовать для смывания изопропиловый спирт или иные специальные растворители. Однако, если с CF-10 производитель настаивает на том, что даже его остатки удалять не всегда обязательно, то вот C6 гигроскопичен и электропроводящ, поэтому тщательное удаление его остатков категорически необходимо — включая механическое, если это требуется. В качестве его достоинства указывается, что это допустимо сделать «в течение нескольких часов после завершения монтажа», а не немедленно.

Популярные производители

Среди российских любителей и профессионалов наибольшей популярностью пользуются несколько компаний-производителей флюсов.

ROL1 и ORL1

Встречаются довольно редко — например, теоретически есть «Изагри» ФРК 525-2-Т4 с активированной канифолью с добавлением галогенов, но практически в руках его держать не доводилось.

Впрочем, производители второго эшелона довольно часто указывают в качестве флюса «activated rosin» — что это значит и к какому классу относится, ROL1 или уже ROM, остаётся только гадать (а также не брать эти припои ни для чего, кроме ёлочных гирлянд и одноразовых поделок в радиокружке).

Как показывает практика, подавляющее большинство изъянов, связанных с применением пасты для пайки, объясняется нарушением правил транспортировки, хранения и подготовки рабочего состава.

Всякая паяльная паста включает 2 основных ингредиента — металл и флюс, которые имеют различную плотность. Именно поэтому в отдельных составах незначительный объем флюса начинает выделяться и приподнимается над поверхностью самой пасты. В условиях чрезмерного нагрева выделение флюса многократно усиливается, и это резко ухудшает реологические характеристики состава – в результате паста растекается не так, как нужно. Это означает, что паяльную пасту следует защищать от повышенных температур и принудительно нагревать перед использованием.

Резко ухудшает качество любой пасты влага. Дело в том, что состав пасты для пайки отличается гигроскопичностью, то есть имеет свойство впитывать воду, даже из окружающей среды. При этом влага приводит к окислению шариков припоя ещё до оплавления либо же значительно повышает скорость его окисления в процессе оплавления. В условиях повышенной влажности флюс не до конца очищает спаиваемые поверхности и не обеспечивает необходимого уровня смачиваемости.

Кроме того, повышенная влажность и действие воды могут стать причиной таких дефектов пайки, как формирование перемычек, закипание флюса либо снижение времени клейкости пасты.

Не стоит замораживать состав, поскольку включенные во флюс активаторы начинают отделяться, и это самым негативным образом сказывается на технико-эксплуатационных параметрах изделия.

Пасту после длительного хранения нужно корректно подготовить к работе. Наносить её в холодном виде не рекомендуется — если открыть состав в тот момент, когда его температура будет ниже, чем температура конденсации того помещения, в котором проводятся работы, то на поверхности состава сразу же образуется конденсат. Он вызывает закипание и сильное разбрызгивание флюса, смещение деталей и многие технологические дефекты. Чтобы избежать этих неприятных проблем, пасту перед нанесением нужно нагреть. Однако делать это нужно естественным путем без использования нагревательного прибора — обычно на это уходит 4-6 часов. До тех пор, пока паста в полном объеме не прогреется до уровня комнатной температуры, не стоит снимать герметичную крышку, открывать и перемешивать состав. Если вы сделаете это, то паста будет однородной и в принципе пригодной к применению.

Но это вовсе не будет означать, что пасту не надо нагревать, поэтому такой способ нельзя отнести к корректному методу подготовки состава к употреблению.

После того как паста прогреется до оптимального уровня температуры, следует быстро и очень осторожно перемешать её лопаткой. Делать это нужно строго в одном направлении на протяжении пары-тройки минут, таким образом можно добиться равномерного перемешивания всех составных компонентов. Не стоит мешать её чересчур интенсивно или делать это дольше указанного времени — в противном случае такие действия повлекут понижение вязкости состава для пайки и, как следствие, к ее сползанию.

О том, как правильно паять паяльной пастой, смотрите в следующем видео.

Разновидности

По химическому составу и достигаемому эффекту все флюсы принято разделять на 3 категории.

• Нейтральные составы – имеют слабую химическую активность, поэтому отличаются относительно слабой эффективностью удаления жировых и оксидных пленок. Применение нейтральных флюсов требует использования легкоплавких припоев. В большинстве случаев нейтральные смеси добавляют при пайке медных компонентов. К этой группе относятся такие вещества, как канифоль (и другие древесные смолы), стеарин, а также различные виды воска.
• Слабокоррозионные паяльные флюсы – в их состав входят как небольшое количество сильнодействующих веществ, так и растворители (спирт, слабые кислоты, вода, жиры). Еще одним обязательным компонентом этих флюсов является канифоль, призванная снизить коррозионный эффект активных компонентов.
• Сильнокоррозионные смеси – отличаются наличием в составе высокоактивных и даже агрессивных компонентов (неорганических кислот, хлоридов или фторидов). Из привычных радиолюбителям «старой школы» к этой категории относится паяльная кислота (раствор хлорида цинка либо различные составы с применением ортофосфорной и/или соляной кислоты), а современные производители предпочитают выпускать такие флюсы в виде гелей и паст с дозатором. Вещества этой категории стоит выбрать для ответственных профессиональных работ (например, для пайки дорожек в телефоне), когда важно убрать с поверхности малейшие остатки оксидных пленок. Нарушение технологии нанесения и удаления флюса может привести к безвозвратной порче микросхемы и ее элементов.

По агрегатному состоянию паяльные флюсы делятся на:

• твердые – к ним, например, относят канифоль;
• порошкообразные – представителем этой группы является бура;
• гели и пасты – в таком виде поставляются современные комбинированные флюсы от ведущих мировых производителей.

По температуре активации действующего вещества смеси разделяют на низкотемпературные (требуется нагрев до температуры ниже 450°С) и высокотемпературные (активируются при температуре выше 450°С).

Типы флюсов для пайки

Флюсы разделены на несколько разновидностей, в основном отличающихся по типу воздействия на детали в процессе пайки. Канифоль и другие составы на ее основе обладают меньшей активностью, основное предназначение спаивание электросхем, других радиотехнических соединений. Флюс, используемый для пайки микросхем удаляет тонкий оксидный слой на материалах, способствуют противостоянию коррозии за счет не высокого воздействия. Повышаются характеристики спайки с использованием глицерина, спирта или скипидара.

Выбор канифольной разновидности состава обуславливается его нейтральностью. Бескислотный флюс с припоем, получил применение при работе с радиодеталями благодаря бескислотному составу, который является диэлектриком, не образует утечки тока. На основе канифоли производятся активированные типы флюсов, к составу которых включаются аминовые, кислотные соединения, например салициловая кислота. Использование активного компонента позволяет соединять различные типы металлов без предварительной очистки поверхностей.

Тугоплавкие припои широко применяются при больших объемах работ, устойчивы к резким температурным перепадам и механическим воздействиям. Данные флюсы разделяются на соединения с медью цинка или фосфора, а также полностью из серебра. Применение цинково-медного сплава не оправдано дорого, а прочность не высока. Жидкий флюс активно используется при спайке медных изделий, автомобильных радиаторов.

Изделия из меди или латуни спаиваются фосфорно-медным сплавом припоя, материалы обычно не сильно подвергаемые нагрузкам, применяется на замену серебряного припоя. Необходимо помнить, что при пайке чугуна крайне не рекомендуется применять твердые припои, так как при процессе пайки образуются хрупкие элементы, способствующие разрушению шва. Рациональным вариантом при спаивании железных материалов является серебро, но оно очень дорого обходится при массовых работах.

Активные флюсы

Составы на основе соляной кислоты в чистом виде именуются активными веществами. С ее помощью спаиваются железные изделия. Разновидность активного состава также производится из хлористого цинка, который возможно получить в домашних условиях. Паяльная кислота взаимодействует с веществом за счет реакций цинка при обработке поверхностей материалов. Активный флюс отличается повышенной химической активностью, эффективно снимает пленки с поверхности деталей, реагирует на сам металл.

Благодаря использованию активных составов происходит надежное соединение металлов. Повышенная электропроводность дает возможность соединять крупные провода или изделия. Данный флюс не применяется к радиотехнике, т.к. остатки химического состава трудно удаляются с плат, они быстро разъедают соединения.

Бескислотные флюсы

Категория флюсов, приготовленных на основе глицерина, этилового спирта или скипидара называется бескислотным или неактивным составом. Канифоль применяется при температурах до 150 ⁰, растворяет тонкие слои поверхности металлов меди, свинца или олова, производя качественную очистку.

Основное применение производится при необходимой пайке поверхностей с отсутствием разъединения материалов. Используется при работах с мелкими деталями, электро схемами или платами радиодеталей.

Активированные флюсы

Изготавливается данный тип на основе солянокислого анилина либо кислоты салициловой. Применяется при пайке всех видом соединений, которые не требуют предварительной зачистки.

Используется при соединении материалов, которые подвержены механическим воздействиям.

Антикоррозийные флюсы

Задача антикоррозийных флюсов состоит в очистке места спайки от коррозийных отложений, защите от окислов при дальнейшем использовании детали. Основной компонент – ортофосфорная кислота, которая используется при изготовлении антикоррозийных пропиток. Основное отличие от кислотных составов в том, что отсутствует разрушающее воздействие на структуру металла, происходит зачистка от коррозии за счет химической реакции при температурных воздействиях.

Защитные флюсы

Предназначение состоит в защите материалов от дальнейшего окисления, за счёт обработки предварительно очищенных деталей. Отличительные черты – это отсутствие химического воздействия, из-за слабой химической активности вещества. Для изготовления применяются вазелин, воск, оливковое масло, другие маслянистые вещества. Основное предназначение представляется к использованию микросхем и мелких технических деталей.

Альтернативные виды припоев используются для различных целей при спайке. Бур, смешанный с канифолью используется для пайки медных трубок, не нуждается в предварительной зачистке изделия, температура плавления начинается от 70 градусов, в процессе не выделяются вредные вещества. Жидкие припои на основе золота, вазелина, салициловой кислоты используются при спайке радиаторов и одножильных проводов, в результате получается чистый и аккуратный шов.

Припой припою рознь, или Несколько слов о флюсах

Время прочтения
7 мин

Просмотры 23K

Общаясь сейчас со связистами на предмет «сообщите, кому какой припой нужен», получил достаточно типовой ответ — «хороший, чтобы всё паял». Углублённое обсуждение вопроса вынесло на поверхность несколько запомнившихся людям торговых марок — в первую очередь Asahi — но и только. Про флюсы и их различия сказано ничего не было.

Спектр задач по пайке при этом у связистов простирается от антенно-фидерного хозяйства (кабели, разъёмы), через аксессуары (зарядки, гарнитуры) и до ремонта собственно радиоаппаратуры (SMD-компоненты).

В связи с этим я не только провёл краткий ликбез и показал пару табличек, но и хочу написать про это здесь, чтобы потом было удобно давать ссылку 🙂

Итак: какие бывают флюсы в припоях, что лучше — ORL0 или ROM1 (я проверил гуглем, обе аббревиатуры на Хабре встречались 0 раз), где искать эту информацию и зачем вообще это надо.

Как известно, припой для радиомонтажных работ бывает проволокой или трубчатый — с флюсом внутри. Второй намного удобнее в большинстве случаев, так как требует меньше операций для работы (при хорошем флюсе предварительно чем-либо смазывать паяемые поверхности вообще не требуется), лучше смачивает спаиваемое соединение, более толерантен к передержке и перегреву места пайки, и так далее.

Вместе с тем, флюсы в припоях — как и вне припоев — очень существенно различаются по своим свойствам, простираясь от обычной канифоли до пригодных для лужения кастрюль агрессивных составов. И мало того, что магазины — но и производители ширпотребных припоев часто вообще не указывают, что именно за флюс они применяют (впрочем, обычно это оказывается просто канифоль, как самая дешёвая).

Между тем, нас на практике интересуют по сути только две характеристики флюса: наличие остатков и агрессивность. По крайней мере, если рассматривать только обычные оловяно-свинцовые или оловяно-медно-серебряные припои для пайки РЭА, а не специфических металлов и сплавов типа алюминия.

Наличие остатков определяет вид места пайки после, собственно, её завершения. Идеальный флюс оставляет после себя полностью прозрачный или слегка желтоватый остаток, который — даже без отмывки — минимально портит внешний вид места пайки. Флюс похуже оставляет после себя коричневый, хорошо заметный остаток, который очень хочется так или иначе отчистить.

Наличие остатков и их цвет зависит от базового материала флюса.

Агрессивность определяет, насколько хорошо флюс помогает паять не идеально чистые поверхности — то есть покрытые тем или иным слоем окислов — без предварительной механической зачистки. С другой стороны, агрессивный остаток, не отчищенный с платы после пайки, может вызвать коррозию дорожек и выводов (особенно при работе устройства в среде с высокой температурой и влажностью), а также уменьшить сопротивление между соседними выводами, вплоть до фатальных сбоев устройства.

Агрессивность определяется содержанием во флюсе галогенов (фтора и брома).

Чтобы быстро понять, куда применяется тот или иной флюс, человечество разработало довольно удобную 4-символьною систему обозначений:

(c) Stannol GmbH, https://www.soselectronic.com/a_info/resource/pdf/ine/Fluxes_EN.pdf

Первые две буквы означают базовый материал флюса, то есть, дают нам примерное понимание количества и качества остатков.

• RO — rosin — канифоль. Та самая, тёплая и ламповая, по сию пору остаётся основным базовым материалом для флюсов. Увы, даёт тот самый характерный коричневый остаток.
• RE — resin — смола. Сюда относятся натуральные смолы (канифоль же — не смола, а получаемый из неё продукт).
• OR — organic — синтетическая органическая основа. Вторая по популярности основа флюсов, и большое её преимущество — отсутствие тёмного остатка после пайки.
• IN — inorganic — синтетическая неорганическая основа.

Третья буква означает класс активности флюса: от низкой (L) через среднюю (M) к высокой (H).

Четвёртый символ — для разнообразия, цифра — означает содержание галогенов. 0 — отсутствуют, 1 — присутствуют в количестве, определяемом классом активности (до 0,5 % в L, от 0,5 до 2 % в M, более 2 % в H).

Практические последствия высокой активности с точки зрения применимости флюса также несложно пояснить:

Флюсы класса L не вызывают коррозии и проходят тест на минимальное сопротивление более 100 МОм даже без отмывки их после пайки. Их можно использовать без последующей отмывки.

Флюсы класса M могут вызвать незначительную коррозию места пайки, но по-прежнему проходят 100-МОм тест. Их желательно смывать с платы после пайки.

Флюсы класса H вызывают серьёзную коррозию и без отмывки не проходят тест на сопротивление. Их необходимо смывать с платы после пайки.

Что из этого на практике мы можем встретить в магазинах?

Классификация флюсов

То, как работает вещество для пайки, понять легко. Но его еще нужно правильно выбрать, а для этого нужно изучить и учесть виды флюсов. И в этом состоит главная сложность, так как нужно учесть очень много параметров при выборе.

Подробнее о том, на какие категории подразделяются средства для пайки и чем они друг от друга отличаются, рассказывается далее.

По типу воздействия на контакты

Среди типов флюсов для пайки выделяют:

• Бескислотные флюсы или «нейтральные». Они не уничтожат спайку и вообще не показывают никаких химических реакций в тех зонах, где сделана спайка. Используются обычно для спайки небольших деталей. В само средство входят этиловый спирт, глицерин, скипидар. Температура плавления достигает 150 градусов.
• Антикоррозийные имеют ортофосфорную кислоту как основной ингредиент, что часто используется для производства антикоррозийных пропиток. Поэтому при нагревании эти составы не только очищают место спайки от возникшей коррозии, но и предотвращают ее повторное появление.
• Активные составы имеют соляную кислоту, поэтому используются только для железа. Для радиотехники не подойдут, так как портят плату. Этот флюс удаляет окислы, вступает в реакцию с самим металлом, из-за этого соединения получаются очень прочными. Зачистка перед работой обязательна, как и строгое соблюдение правил безопасности — такие вещества для пайки ядовиты при испарении. Будьте осторожны, так как этот флюс окажется хорошим проводником из-за своего состава. Так что, если им работать неаккуратно, можно получить короткое замыкание. Иногда активные средства для пайки делаются из хлористого цинка.
• Активированные — делаются из салициловой кислоты или анилина солянокислого, делать зачистку перед их использованием не требуется, так как они сами очищают место спайки. Смывать не требуется, но обычно рекомендуется. Обычно такой состав применяется для соединения, которое будет постоянно механически повреждаться.
• Защитные флюсы для пайки не вызывают никакой химической реакции, не выделяют вредные вещества при пайке, защищают материалы от коррозии. Их изготавливают из вазелина, воска или оливкового масла. Плавиться такие средства для пайки начинают при 70 градусах, зачистка при их применении не требуется.

Это не все виды флюсов, но самые распространенные.

Также есть альтернативные составы, которые используются для спайки особых материалов.

По состоянию

Помимо состава, флюсы для пайки различают по консистенции:

• Пастообразные использовать удобнее всего. Они легко наносятся, не высыхают моментально после нанесения и подходят для всех видов пайки. Но нужно помнить, что так как они самые распространенные, легко наткнуться на подделки, так что выбирать нужно внимательно. А хранят такие флюсы в шприцах, нанося на место пайки только в нужных количествах.
• Твердые составы многим подходят по своей цене и нейтральным свойствам. Но у них есть и недостатки, к примеру, низкое поверхностное натяжение, а также они не удаляют окислы, их не всегда удобно наносить, много вредных испарений.
• Жидкие флюсы наносить проще всего, благодаря чему время на пайку значительно сокращается. Однако, такие средства быстро высыхают и могут пролиться, а удалять их с любых поверхностей очень трудно. Самый распространенный вид жидких флюсов для пайки — канифоль, продающаяся с кисточкой для удобного нанесения.

От состояния средства-помощника напрямую может зависеть скорость пайки и ее качество.

Как выбрать?

Паяльные пасты выпускаются в самом разном составе — это обуславливает различия в сфере использования таких составов и диктует определенные требования при выборе того или иного вещества. В основе выбора лежит тот металл, для спайки которого требуется паста.

Если вы планируете работать с никелем, то для подобных сплавов предпочтение лучше отдавать составам с содержанием хрома или никеля, легированных бериллием, кремнием или бором — такие сплавы относятся к категории твердых. Максимального эффекта можно достичь при пайке в условиях вакуума или в атмосфере аргона.

Медь — здесь актуальны медно-серебряные сплавы, которые для снижения температуры плавления могут дополнительно легироваться свинцом либо оловом.

При сплавлении алюминиевых компонентов необходимы припои на основе цинка и олова.

Золото и серебро, а также многие прочие сплавы, покрытые ими – здесь следует взять универсальную пасту из серебра с примесями цинка и меди.

Как правильно выбрать флюс

Наиболее удачные флюсы для пайки мало испаряются и не горят при повышенных температурах, результаты отложений вещества легко удаляются с поверхности, а если удаление не доступно, то не вызывают коррозии к последующему времени. Разделяются припои на активные и неактивные, первый вариант достаточно сильно взаимодействует с отложениями на металлах, может нанести вред здоровью при процессе пайки. Нейтральный вид более безопасный, однако обработка крупных поверхностей может затянуться на долгое время из-за отсутствия химических воздействий.

Жидкий бесканифольный среднеактивный флюс

Среднеактивные флюсы применяются в мастерских радиотехники. Соединения обрабатываются паяльником, затем флюсом для обеспечения заметного результата и быстрой пайки. Такие растворы обычно не пенятся при нагреве, легко наносятся на места соединений, широко распространены и сравнительно не дороги.

По многолетнему опыту мастеров качественный флюс является гарантом совершенной пайки. Выбор зависит от спецификации вещества, характера работ. Большинство флюсов используют по прямому назначению. Современные гелеобразные припои используются повсеместно, отличаются большим разнообразием активных компонентов и простотой использования.

Для выполнения качественных работ необходимы хорошие инструменты. Паяльник, его жало, фен и припой опытный радиотехник подбирает высшего качества, т.к. цена в разнице с аналогами не высока, а качество работы будет на высшем уровне. Применение самых передовых, современных паяльных инструментов не даст возможности произвести достаточно хорошую пайку без сопутствующих флюсов.

Как пользоваться?

Начинающим мастерам пайка может показаться довольно сложным процессом, на самом же деле это не так. Главное, запастись терпением, иметь под рукой соответствующий инструмент и флюс, который обеспечит пайке высокое качество. Схема использования флюса во многом зависит от того, из какого металла детали нужно соединить между собой. Если применять оловянный прут, то придется вначале окунуть паяльник в реагент и зацепить им немного припоя. При работе с готовой жидкой смесью рекомендуется использовать кисточку, а с пастой – понадобится наносить материал на поверхность пайки при помощи зубочисток.

Поверхность, где планируется выполнить спайку, необходимо тщательно очистить от окисления, нанеся на нее тонкий слой флюса. После этого применяя паяльную станцию, разогреть деталь и соединяющий состав до нужной температуры. Затем нужно подождать, когда шов полностью застынет, и повторно его обработать.

Стоит заметить, что без наличия флюса соединить все контакты не получится.

Специалисты рекомендуют новичкам начинать паять без использования флюса, после чего посмотреть, что получится в итоге. Две части детали быстро отвалятся. Выполняя пайку впервые, лучше всего использовать чистое олово, но данный материал стоит дорого.

Флюс нужно также уметь правильно смывать по завершении работ. Смыть с плат материал можно с помощью специальной жидкости или спирта. А также для этого понадобится тряпка из микрофибры и зубная щетка. Отмыть плату от остатков флюса можно так: спирт нанести с помощью щетки на участок, где выполнялась пайка и аккуратно удалить все остатки материала. Затем используя микрофибру, аккуратно убрать растворившийся в спирте флюс, ни в коем случае нельзя это делать обычной тряпкой, так как за нее будут цепляться компоненты. Что же касается канифоли, то ее лучше всего очищать ацетоном, данное средство быстро испаряется, эффективно и не оставляет разводов.

Как использовать?

Паять с применением флюса, особенно сильнодействующего, нужно очень осторожно. В первую очередь важно соблюдать рекомендованную производителем концентрацию, а также следовать всем указаниям по нанесению и удалению использованного состава во время пайки.

Правильная последовательность действий:

• механическая очистка поверхности;
• нанесение флюса;
• нагрев поверхности с нанесенной смесью;
• нанесение припоя;
• остывание шва;
• удаление остатков флюса.

В большинстве случаев лучше всего промывать швы с помощью этилового спирта или ацетона. А также можно применять специальные жидкости для смывания флюса (например, Kontakt PCC или Flux-Off), которые можно найти в свободной продаже.

Особое внимание отмыванию флюса стоит уделять при использовании составов, содержащих глицерин – это вещество отличается высокой гигроскопичностью, поэтому плохо отмытый шов может очень быстро окислиться.

При выборе конкретной разновидности флюса стоит учитывать материал, который вы собираетесь паять.

• Алюминий из-за его высокой скорости окисления лучше всего паять с ортофосфорной кислотой или «безотмывочными» флюсами. Можно также применять канифоль, но наносить ее стоит сразу после зачистки.
• Нержавеющую сталь обычно паяют с безотмывочными смесями или фосфорной кислотой.
• Латунь паяют только с применением составов промышленного производства.
• Серебро требует промышленных составов с температурой активации от 520 до 820°С.
• Черные металлы паяют с хлоридом аммония или пастообразными составами.
• Для электронных компонентов нежелательно использовать канифоль – стоит применять специализированные пастообразные составы. Обратите внимание, что SMD-компоненты можно паять с составами для любой электроники, а вот для пайки BGA-схем стоит применять только BGA-флюсы (например, RMA-223-UV).

О том, какой флюс выбрать, рассказано в следующем видео.

Применение флюса

Процесс выполнения пайки требует подготовки материалов перед нанесением вещества. Поверхности зачищаются, покрываются флюсов, разогреваются паяльным устройством до необходимой температуры. Кончиком паяльника отсоединяется небольшая часть припоя, который должен хорошо растекаться, после чего равномерно наносится на поверхность детали.

Наилучшим составом для пайки является олово, однако в чистом виде оно стоит не дёшево, достаточно редко возможно встретить на рынке. Применяются оловянно-свинцовые сплавы, с температурой плавки около 200 ⁰С, соединения выходят достаточно прочными и крепкими, благодаря активным веществам. Припой обозначается буквами ОС, что называется оловянно-свинцовый, цифры указывают на содержание олова в процентном соотношении, конечным результатом на бирке таких припоев получается ОС-40 или ОС-60.

Без свинцовый флюс применяется небольшими количествами при пайке контактов сложных электро схем, температура процесса не превышает 300 ⁰С. Сверх легкоплавкие составы используются для деликатных работ, плавятся при 100 ⁰С. Припой такого типа должен хорошо растекаться, не обладает высокой прочностью, используется на неподвижных материалах.

Без применения специальных элементов при работе паяльником не удастся достичь достойного соединения деталей. Достаточно опробовать самостоятельно произвести процесс без специальных растворов, на получение соединения уйдет уйма времени, а наносимый припой в последствие обвалится.

Для чего нужны паяльные пасты и какими они бывают?

Спаивание больших и маленьких деталей с поверхностью рабочей печатной платы преимущественно выполняется посредством паяльной лампы и специальной пасты, при этом состав последней может сильно варьироваться. Она представляет собой сметанообразную вязкую смесь определенных химических веществ, обеспечивающих высокое качество пайки. В нашем обзоре пойдет речь о таких паяльных пастах.

Основное распространение флюсов происходит в жидкой форме. При хранении необходимо соблюдать указания производителя, тщательно закупоривать упаковку. В противном случае, из-за разгерметизации упаковки, происходит потеря химических свойств и испарение действующего материала.

Хранение флюса-пасты происходит в помещениях с относительно низкой влажностью, закрытых тюбиках или емкостях. Взаимодействие с влагой дает разрушение химического состава, влияет на уровень коррозии при работе с флюсом. Большинство флюсов отличаются повышенной воспламеняемостью, поэтому такие вещества рекомендуется хранить вдали от огня, солнца, при температуре не более 25 ⁰С. Окружающие условия с пониженными температурами могут привести к обмораживанию некоторых элементов состава, в процессе работы которые могут выделить влагу, образовать коррозию в последующем времени.

Как подобрать?

Поскольку флюс состоит из различных химических элементов, то, чтобы сделать правильный выбор, перед его приобретением следует обратить внимание на такие факторы, как оптимальная температура, при которой может начаться процесс пайки, вид металла, с которым планируется проводить работу, наличие или отсутствие дополнительных поверхностей, окружающих место спайки. Помимо этого, важно уточнить есть ли на поверхности металла антикоррозийная пленка.

Для пайки алюминиевого сплава выбрать подходящий флюс довольно сложно, поскольку при выполнении работы в домашних условиях на его поверхности мгновенно образуется оксидная пленка. Чтобы этого не допустить, рекомендуется использовать для пайки расплавленную канифоль, которую сразу после зачистки поверхности нужно заливать. Стоит также уточнить, что все работы с алюминием следует выполнять мощным паяльником, не помешает также дополнительно иметь под рукой и специальный припой. Опытные мастера обычно для соединения алюминиевых деталей используют оловянно-свинцовые припои – в их состав входит цинк, кадмий, висмут и другие элементы. Такой флюс обеспечивает соединениям изделий долговечность.

Хорошо себя в пайке алюминия также зарекомендовал «бинарный» флюс (ортофосфорная) кислота. Этот безотмывочный материал наносится тонким слоем на поверхность алюминиевой детали, пока она не побелеет. Кроме этого, можно выбирать безотмывочный флюс активного типа, после использования которого не нужно промывать поверхности. Если планируется паять детали из нержавеющей стали, то лучше всего отдавать предпочтение такому флюсу, как ортофосфорная кислота. Этот материал неорганического происхождения имеет вид бесцветных гигроскопических кристаллов, которые при нагреве до +213°С приобретают жидкую форму. Для нержавеющей стали хорошо подходит флюс из 85% раствора фосфорной кислоты. При желании в качестве растворителя можно выбирать этанол.

Для латуни следует подбирать специально предназначенный флюс, но если его трудно найти, то может подойти универсальный материал для пайки, который обычно применяют для меди, бронзы, алюминия, железа и других коррозионно-стойких сплавов. Перед использованием этого флюса его нужно хорошенько взболтать. Флюс, предназначенный для латуни, обеспечивает надежное соединение, и после нанесения его на поверхность образуется защитное антикоррозийное покрытие.

Для обработки серебра приобретается отдельный флюс, который обезвреживает участок пайки и препятствует образованию оксидной пленки. До его нанесения поверхность изделий из серебра следует слегка подогреть на газовой горелке. Черные металлы паяются с использованием хлорида цинка, который считается активным флюсом. А также можно выбирать для пайки материалы средней и малой активности. Например, отличным вариантом станет хлорид аммония. Его часто приобретают для пайки эмалированных ванн: такой флюс может быть как в виде пасты, так и в виде порошка, раствора.

Для обработки микросхем и деталей из других металлов специалисты рекомендуют выбирать только канифоль, которую относят к активному типу флюсов. Единственное, что для выполнения ремонта микросхем нежелательно использовать канифольный раствор на спиртовой основе, поскольку она при нагреве способна удалять не только окись, но и сам металл. Кроме этого, канифоль часто создает проблемы во время чистки поверхности металла после пайки. Ее остатки можно смыть только спиртом или специальными растворителями.

Если же оставить остатки этого флюса на плате, то в дальнейшем возможны замыкания техники.

Поскольку флюс можно встретить в продаже в жидком, твердом и пастообразном виде, то сделать правильный выбор в пользу того или иного материала непросто. Жидкие флюсы по сравнению с твердыми обладают лучшими эксплуатационными характеристиками. Единственное, что на открытом воздухе они быстро высыхают и в случае пролива трудно оттираются от поверхности. Твердые флюсы имеют тоже свои преимущества: это нейтральные вещества, которые можно приобрести по доступной стоимости. Минус – их неудобно наносить (вначале на электрический паяльник, затем на место пайки). Помимо этого, твердые материалы обладают низким эффектом поверхностного натяжения, и на месте проведения работ оставляют много следов.

Что же касается пастообразных флюсов, то они считаются идеальным выбором. Такие флюсы обладают высокими свойствами при пайке, не высыхают мгновенно на воздухе и позволяют выполнять различные виды пайки. Их единственный недостаток – в продаже часто встречаются подделки мировых брендов, которые стоят намного дешевле и выделяют вредные для человеческого здоровья испарения. Если планируется выполнять паяние на небольших участках (при соединении контактов и электронных плат), то лучше всего выбирать жидкий флюс, не содержащий активных компонентов и обладающий небольшой температурой плавления. Сильное термическое воздействие может плохо сказаться на целостности микросхем.