Что такое паяльная кислота и зачем она нужна

Паяльные флюсы и моток припоя

В сервисах электроники за пустяковую работу порой берут немалые деньги. Если есть время и желание, купите паяльник, научитесь им пользоваться, и во многих случаях сможете обходиться без услуг профессионалов.

Проблемы на первых порах

Практически у каждого, кто учился паять самостоятельно, на первых порах случались неудачи. То припой не желал прилипать к заготовкам и деталям, то спаянный шов вдруг распадался.

Как решить проблему

Не зная технологии паяльных работ, трудно догадаться, почему так происходит. А секрет прост – детали не были подготовлены к пайке, и припой не прилипал к поверхностям. Справиться с проблемой помогает кислота для пайки, снимающая окислы, и способствующая отличному соединению.

Формы использования флюса

В зависимости от технологии, флюс может использоваться в виде жидкости, пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом; иногда трубка из припоя содержит внутри флюс-заполнитель. Остатки разных флюсов могут быть как диэлектриками, так и проводить электричество.

Примеры флюсов

Примерами флюсов могут служить:

1. Жидкая канифоль
2. Паяльная кислота

Основные принципы и правила

Пайка — это процесс соединения металлов, которые находятся в твердом состоянии. Технология подразумевает использование припоев. В процессе пайки они становятся жидкими и заполняют зазоры между деталями. Когда тепловое воздействие завершается, припой переходит в твердое состояние, образуя достаточно прочный шов за счет диффузии. Таким образом, для пайки нужен нагрев.

Правила соединения

Другие условия надежного соединения:

• Соединяемые поверхности должны быть чистыми
• Флюс позволяет снять окислы и облегчить процесс пайки

Зная эти принципы, проще разобраться, как правильно и эффективно паять паяльником.

Общие правила применения

Для пайки обычно используется оловянно-свинцовый припой (ПОС). В составе его основным компонентом всегда служит олово, а свинец добавляется в пропорции, в зависимости от которой припой приобретает необходимые для пайки свойства. Свинец делает материал более мягким и текучим, в то время как олово обеспечивает прочность застывшего стыка. Несмотря на наличие свинца, текучести часто недостаточно, чтобы преодолеть силы поверхностного натяжения в капле припоя и при малой величине сцепления с поверхностью металлов припой остается в форме капли, не желающей прилипать к деталям.

Если предварительно поверхности очистить от окислов, то сила сцепления превысит силы поверхностного натяжения и припой растечется по поверхности, обеспечивая хорошую адгезию, то есть прилипание.

Для очистки поверхности ее механически зачищают при помощи напильника или наждачной бумаги и наносят паяльную кислоту. Наносить ее можно маленькой кистью из натуральных материалов или при помощи небольшой лопатки.

Часто состав содержится в пластиковых бутылочках с дозаторами, которыми удобно пользоваться. Флюс должен покрыть всю поверхность, предназначенную для пайки, иначе припой не будет хорошо прилипать к ней.

Во время контакта разогретого припоя с поверхностью, паяльная кислота испаряется, но ее присутствие уже не требуется. После того как припой нанесен, он сам выполняет защитную функцию, препятствуя окислению. Этот процесс называется лужением.

Лужению подлежат обе спаиваемые заготовки. После лужения можно легко соединить их, нанеся дополнительно припой на место стыка.

Конечно же, при пайке паяльником, инструмент тоже должен быть чистым и жало, сделанное из меди, не должно содержать пленок окислов. Для этого предварительно жало тоже необходимо облудить, обмакнув его разогретым в паяльную кислоту и нанеся на него припой.

Особенности и назначение

При продолжительной эксплуатации металлические изделия окисляются, на их поверхности скапливаются загрязнения и пыль. Грязь можно удалить механическим путем с помощью напильника, окислы ликвидируют исключительно химическими составами. Ортофосфорная кислота для пайки предотвращает образование новой мембраны, нивелирует имеющиеся отложения.

Она не только дает возможность очищать металлические поверхности, но и обеспечивает защиту от коррозии, иных негативных явлений.

От других паяльных кислот это вещество отличается составом и концентрацией, его применение полностью себя оправдывает. Обработка металлических поверхностей ортофосфорной кислотой формирует защитную мембрану, предотвращающую появление окислов. Вещество применяют для пайки различных материалов:

• Свинцовых сплавов
• Латуни
• Меди

Паять следует при температуре выше 350 градусов. В ходе этого процесса происходит разрыхление кислотной мембраны, она отводится на поверхность за счет растворения оксидных слоев. Надежность спаивания достигается благодаря полученной новой пленке.

Проблемы и ошибки при пайке

В заключение несколько слов о паяльных станциях. В относительно простенький набор входит паяльник, работающий от 24 В, а также подставка, губка и модуль, регулирующий температуру. Преимущество низкотемпературного инструмента в безопасности: в случае пробоя прибора на 220 В легко сжечь микросхему при пайке. Контрольно-управляющий модуль дает возможность выставлять и поддерживать температуру пайки. Дорогая станция может включать фен и другие источники теплового излучения, вакуумный пинцет, оловоотсос для сбора лишнего припоя. Могут быть также другие полезности.

Выбираем шуруповерт: Как выбрать аккумуляторный шуруповерт: 6 советов и рейтинг из 5 крутых моделей

Что понадобится для пайки?

Учимся клеить: Как пользоваться клеевым пистолетом: инструкция в 5 пунктах

Паяльник

Как основной инструмент при работе с микросхемами и мелкими металлическими деталями используют паяльник. При его выборе прежде всего обращают внимание на мощность:

Основные разновидности электрических паяльников:

В обоих можно использовать жала разной геометрии:

Выбираем инструмент для склеивания деталей: Как выбрать клеевый пистолет: 5 ключевых характеристик

Припой

В виде легкоплавкой проволоки. Его используют в качестве посредника при спаивании деталей.

Выбираем инструмент для пайки: Как выбрать паяльник: 4 критерия отбора

Флюс

Флюс участвует в подготовке поверхности проводов к пайке. С его помощью растворяют пленку окислившегося металла, жировые и прочие загрязнения. Состав флюса подбирают в зависимости от материалов, подлежащих спаиванию. Типичный пример флюса — канифоль, которая оптимально подходит для меди. Бывает твердая, жидкая и гелеобразная.

Побеждаем ржавчину: Как убрать ржавчину с металла: 5 эффективных методов

Оплетка для выпайки

Если требуется убрать лишний припой — можно воспользоваться оплеткой, которая состоит из тонких медных проводков, сплетенных в ленту и покрытых флюсом. Кончик оплетки прижимают горячим паяльником к месту пайки, и она вбирает в себя лишнее как губка. Лента особенно актуальна, когда человек, не набивший руку, паяет микросхему.

Для пайки также могут понадобиться: пинцет, кусачки, стриппер, оловоотсос, паяльный фен, струбцины для фиксации деталей, увеличительное стекло, защитные очки, губка для очистки жала, подставка для паяльника.

Интересная статья: Что такое вибрационная шлифовальная машина: обзор и отзывы — гайд в 5 разделах

Меры предосторожности

Ортофосфорную кислоту причисляют к группе токсичных для здоровья веществ, в ходе ее применения необходимо строго соблюдать правила безопасности, не пренебрегать мерами предосторожности. Для хранения этого вещества применяют герметичную тару. Используют кислоту исключительно в помещении, где есть возможность обеспечения хорошего проветривания.

При работе с этим материалом в обязательном порядке нужно пользоваться средствами, предназначенными для индивидуальной защиты. При случайном попадании кислоты на кожу ее смывают мыльной водой. Процедура пайки идентична проведению операций с использованием других разновидностей флюсов. Металлическую поверхность предварительно зачищают механическим способом. Затем ее обрабатывают кислотой.

Подобная манипуляция ликвидирует следы ржавчины и иные загрязнения, существенно повышая качество и прочность получаемых методом спаивания соединений. Важно принимать во внимание, что в условиях агрессивной среды есть вероятность негативного влияния на тонкие детали. Лучше всего свои качества ортофосфорная кислота проявляет при спайке металлов, обладающих высокой температурой плавления.

Как использовать ортофосфорную кислоту смотрите далее.

Подготовка деталей к пайке

Чтобы подготовить детали к накладыванию припоя, необходимо очистить их от частиц посторонних материалов – пыли, песка, воды. Кроме этого нужно удалить с поверхности пленку окислов, которая присутствует практически на всех металлах.

И если с первым условием легко справиться механически, при помощи напильника, надфиля, наждачной шкурки, то второе условие выполнить без применения химических составов затруднительно – окисная пленка очень быстро появляется на поверхности металла.

Паяльная кислота

Вещества, удаляющие пленку и препятствующие образованию новой, называются флюсами, и самый эффективный из них – паяльная кислота. Она является активным флюсом, то есть при пайке химически воздействует на состав поверхности металла.

У профессионалов никогда не возникает вопрос – зачем нужна паяльная кислота, они отлично знают, что очень часто без нее невозможно выполнить поставленные задачи.

Применение кислоты

Паяльную кислоту применяют для следующих металлов:

• Медь
• Латунь
• Цветные металлы

Если медные или латунные детали с успехом паяют бурой, то припаять друг к другу заготовки из алюминия или стали возможно зачастую только с использованием паяльной кислоты. По завершению работ активный флюс обязательно смывают водой с небольшим содержанием щелочи.

Флюсы для высокотемпературной пайки

Ортофосфорная кислота представляет собой бесцветное вещество неорганического происхождения. Это гигроскопическая субстанция, обладающая пастообразной структурой. Нагреваясь, она растворяется и становится жидкой. Кислоте присущи хорошие свойства текучести, ее легко убрать водой по окончании работы.

В обычных условиях ортофосфорная кислота представлена бесцветными кристаллами. Чаще всего ее используют для объединения заготовок, выполненных из углеродистой либо низколегированной стали. Этот флюс растворяет оксидную пленку, перемещая ее на поверхность.

После этого на расчищенной области появляется новая мембрана, выполняющая защитную функцию, препятствующая окислению материала.

На финальном этапе работы остатки кислоты смывают водой. Это универсальное вещество, которое подходит для пайки разнообразных материалов, включая изделия из черных и цветных металлов, нержавеющей стали. Плюс ортофосфорной кислоты в сравнении с канифолью состоит в более широком спектре действия и упрощенном процессе паяния. Но существует и отрицательный момент: ее нельзя применять при пайке контактов, поскольку велик риск разъедания материала.

Из чего состоит

В общем случае паяльной кислотой называют хлорид цинка, однако состав применяемых на практике веществ несколько отличается. Чаще всего пайка производится при помощи препаратов на основе соляной или фосфорной кислоты с добавлением растворителей.

Концентрированная соляная кислота неприменима, поскольку разъедает металл. Для электронных схем кислотные вещества не используют, проводя пайку при помощи канифоли или выбирая другой неактивный флюс.

Одним из универсальных видов жидкого флюса можно считать паяльную кислоту ФЦА, производимую предприятиями химической промышленности.

В состав этого препарата входит:

В домашних условиях паяльную кислоту делают, растворяя в соляной кислоте цинк. Чтобы получить удовлетворительные результаты, необходимо знать, как нужно паять паяльной кислотой металлы и сплавы, а также строго соблюдать правила безопасности при работе.

Пайка без паяльника

Иногда при пайке с использованием паяльной кислоты, можно обойтись без паяльника. Один из таких способов применяют, например, при пайке скруток проводов во время электромонтажных работ по устройству электропроводки.

В этом случае флюс наносят на скрутку кистью, а для лучшего эффекта скрутку окунают в небольшую емкость с кислотой. После этого скрутку погружают в емкость с расплавленным припоем и выдерживают около 1 минуты, чтобы провода хорошо прогрелись, и припой проник ко всем точкам их поверхности. Такая пайка обеспечивает отличную электропроводность при соединении проводов.

После производства пайки, необходимо удалить с соединения остатки паяльной кислоты, чтобы избежать возникновения коррозии металла и разрушения стыка в дальнейшем.

Необходимо помнить, что при монтаже печатных плат электронных схем, при пайке электронных компонентов радиоустройств применять паяльную кислоту не рекомендуется, так как можно повредить очень тонкие токопроводящие дорожки плат. При нанесении флюса, паяльная кислота может растворить их.

Ортофосфорная кислота для пайки

Для получения качественных соединений нужно не только специальное оборудование, но и дополнительные расходные материалы. В ходе пайки задействуют флюс с припоем, изготовленным на базе свинца и олова, нередко представляющим собой проволоку. В качестве флюса используют паяльную кислоту, классифицируемую на несколько разновидностей. Наиболее востребована ортофосфорная субстанция.

Советы по выбору

Ортофосфорная кислота – это лучший выбор для пайки элементов из низкоуглеродистой разновидности стали и иных материалов, трудно поддающихся соединению. Обычно флюс содержит ¾ этого вещества от общего количества. Свою лепту вносят различные добавки, за счет них удается справляться с основными трудностями, имеющими место при спаивании.

Есть ряд нормативов ГОСТа, которым должны следовать изготовители паяльной кислоты, но в реальности они соблюдаются не всегда. По этой причине качество продукции может значительно разниться у различных фирм. Выбирая ортофосфорную кислоту, обращайте внимание на наличие и количество осадка, поскольку он может отрицательно повлиять на качественные характеристики субстанции и, соответственно, на результат пайки.

Также нужно смотреть на цвет кислоту: если он темный, значит, в составе много примесей. Но этот аспект не всегда относят к отрицательным, так как ряд добавок, напротив, улучшает качество пайки.

Нормальным считают светло-желтый оттенок, чересчур темные жидкости не рекомендуется покупать. Перед приобретением всегда смотрите на срок годности состава. Этот момент очень важен, в среднем кислота хранится 6 месяцев.

Простые советы, как научиться паять

Начать, пожалуй, стоит с техники безопасности:

При работе с мелочевкой при необходимости используйте «третью руку». Это приспособление помогает удерживать детали неподвижными в момент пайки, дает возможность избежать неприятных ощущений от горячих проводов. Чтобы не обжечься, также используйте пинцет.

После пайки с активированными флюсами промойте плату, чтобы остатки кислоты не повредили контакты со временем. Для этого используют растворители, мыльные растворы, спирты в чистом виде и смешанные с бензином. Состав зависит от флюса. Промывать платы не нужно после работы с нейтральными флюсами, но с ними паять сложнее.

Если купили паяльник и не знаете, как им пользоваться, то после изучения теории желательно попрактиковаться с проводами. Возьмите пару метров тонкого одножильного провода, снимите с него изоляцию, порежьте на куски примерно по 10 см. Из них выложьте решетку и пропаяйте все стыки. Когда она остынет, помните ее хорошенько руками. Посмотрите, что стало с точками пайки. Если они целы — вы отлично справились с задачей.

Выбираем гравер: Как выбрать гравер: 3 ключевых фактора

Подготовка деталей и инструмента

Для начала уделите внимание деталям, которые собираетесь паять. Паяльником займетесь позже.

При необходимости детали подгоняют друг к другу таким образом, чтобы площадь соприкосновения была оптимальной. Также в подготовительный этап может входить создание шероховатости с помощью крупнозернистой наждачки и обезжиривание поверхностей.

Подготовка паяльника

Если паяльник новый — смело подключайте к электричеству. Начнет дымить, обгорать, металл возле нагревательного элемента потемнеет — ничего страшного. Это нормальная реакция на первый нагрев.

Старый паяльник не спешите включать в розетку. Если образовались наслоения на жале за время предыдущей работы, их нужно убрать. Способ очистки зависит от конструкции инструмента. Медное жало прибора старого образца приводят в порядок с помощью напильника. Наконечник, покрытый на заводе лужением, нельзя очищать таким способом. Технологии чистки теплого никелированного жала:

Также можно использовать жесткую сторону губки для мытья посуды, посыпанную содой, для холодной чистки.

Чистый паяльник необходимо подвергнуть лужению. Разогреваем его и наносим на жало канифоль или паяльную кислоту, а затем — припой. Канифоль — для меди, кислота — для никелированного покрытия.

Готовимся к покраске: Как настроить краскопульт: разбираемся с 3 регуляторами пневмоинструмента

Как правильно паять провода

Рассмотрим два варианта: с многожильными и одножильными проводниками тока.

Пайка многожильных проводов

Для пайки медных проводов кислотные флюсы не нужны, можно воспользоваться твердой канифолью. В любом случае удаляем изоляцию с проводов в местах пайки. Для этого желательно использовать стриппер.

Далее возможны варианты:

После пайки фиксируем термоусадку, например, с помощью паяльного фена.

В первом варианте отсутствует лужение проводов. При таком подходе увеличивается время пайки, что не критично, так как поблизости нет радиодеталей, чувствительных к перегреву.

Соединяем пластик без паяльника: Как соединить пластиковые трубы без пайки 4 способами

Пайка одножильных проводов и смешанный вариант

Теперь несколько слов о том, как правильно паять одножильные провода. В этом случае лучше выбрать вариант с залуживанием, поскольку прогреть моножилу сложнее.

Если нужно соединить моножилу с многожильным проводом, технология следующая:

Домашним умельцам на заметку: Как выбрать набор инструментов для дома: 4 базовых предмета

Как паять микросхему

В качестве примера — технология выпаивания и впаивания процессора:

Как паять 8-ножечные микросхемы и еще более мелкие детали? Принцип пайки тот же.

Сравнение двух инструментов: Чем перфоратор отличается от дрели: сравнение по 4 показателям

Флюсы для пайки припоями типа ПОС

Основные требования к таким флюсам — низкий ток утечки и низкая коррозионная активность.

Простейшие флюсы такого типа создают на основе канифоли — например, растворы канифоли в спирте — этаноле либо других спиртах или спирто-бензиновой смеси, они подходят только для меди. Также часто применяются кислотные флюсы — разнообразные кислоты и их соли, но в связи с большой кислотностью, необходимо промывать место пайки. Даже такой флюс, как глицерин, после пайки необходимо смыть с печатной платы, так как он достаточно гигроскопичный (влагоемкий), чтобы под действием собранной им влаги место пайки быстро окислилось. Исключением является канифоль и её спиртовые растворы из-за того, что она покрывая поверхность также срабатывает как своеобразное нейтральное защитное покрытие.

Флюсы для алюминиевых сплавов

Хотя алюминиевые сплавы можно паять свинцово-оловянными припоями, лучшие результаты достигаются с многокомпонентными припоями, содержащими цинк, кадмий, висмут и другие металлы.

Применяется «бинарный» флюс: концентрированная ортофосфорная кислота (часто называемая просто фосфорной) — до побеления, затем 20%-я эвтектика (50 мол.%, а.и. 8:11,5) NaOH—KOH в глицерине.

Флюсы для пайки нержавеющих сталей

При производстве паяльной кислоты применяются соляная и фосфорная кислоты. Они очень активны (хотя фосфорная слабее) и легко вступают в реакцию со многими химическими веществами. Попадая на кожу, такие вещества вызывают химический ожог.

Даже в разведенном виде их пары способны повредить слизистую оболочку органов чувств.

Учитывая вышеизложенные факты, правила безопасности при обращении с паяльной кислотой заключаются в надежном хранении препарата, использовании защитной одежды и перчаток, хорошей вентиляции рабочего помещения.