Для чего нужна канифоль при пайке: получение, свойства и применение

Состав и физико-химические свойства: на что обращать внимание

Будем использовать научный подход. Для этого вначале обратимся к требованиям государственного стандарта по характеристикам канифоли, как выпускаемой продукции, а затем — на производственные возможности технологического оборудования ее изготовления разными способами.

ГОСТ 19113-84 определяет технические требования к качеству канифоли и подразделяет ее на три сорта по потребительским показателям:

1. высший;
2. первый;
3. второй.

В то же время промышленность способна обеспечить только следующие характеристики качества при производстве тремя перечисленными выше способами.

В живичной канифоли практически отсутствуют жирные кислоты, применять которые часто недопустимо при выполнении определенных операций. А экстракционный состав может содержать их до 10%.

Полезные свойства канифоли

Для практического применения в домашней мастерской следует учитывать следующие качества колофонской смолы:

• высокие диэлектрические свойства, которые позволяют в ряде случаев после пайки не удалять остатки флюса на спаиваемых деталях. Исключением являются очень ответственные соединения на микрочипах точной электроники;
• хорошее растворение такими органическими растворителями, как ацетон, бензин, спирт, хлороформ, эфир;
• не растворяется в воде;
• температура плавления колеблется от 50÷70 градусов до 130 у отдельных сортов. Она зависит от исходного материала, из которого производится, и способа получения;
• основную часть смоляных кислот, а это порядка 90% всей массы, составляет полезная абиетиновая кислота;
• даже большие куски довольно просто разделять и размельчать самыми простыми механическими инструментами;
• срок годности практически ничем не ограничен.

Простое объяснение технологии пайки с научной точки зрения: что делают флюсы

Под пайкой принято понимать технологический процесс безразъёмного соединения различных деталей за счет ввода между ними другого металла с более низкой температурой плавления (припоя), нежели у соединяемых элементов.

При этом соединение создается за счет образования межатомных связей между материалами при их нагреве меньшем, чем температура собственного плавления. Жидкий горячий припой затекает в зазоры между деталями, заполняет их, а при дальнейшем охлаждении кристаллизуется и прочно схватывает.

Припой в жидком состоянии взаимодействует с основным металлом. В результате между ними создаются переходные процессы, образующие твердые растворы и интерметаллоиды.

Они обеспечивают адгезию (прилипание) соединяемых частей. Надо знать, что на качество и прочность создаваемого контакта влияет его величина. Толстый слой интерметаллоидов обладает повышенной хрупкостью, легко разрушается.

На адгезию также сильно влияет чистота поверхностей припоя и соединяемых деталей. Грязь, коррозия, минеральные примеси, масла, жиры не позволяют качественно соединить детали.

Поэтому их до пайки очищают различными способами, а при нанесении припоя используют флюсы — химические вещества или их смеси, способные удалять слои оксидов с поверхностей спаиваемых деталей. При этом они дополнительно:

• понижают поверхностное натяжение расплавленного припоя;
• улучшают его растекание по образованным зазорам;
• защищают от воздействия внешней окружающей среды, предохраняя от начала образования окислительных процессов.

Канифоль является универсальным флюсом, хорошо подходит для спаивания большинства металлов кроме стали, чугуна, алюминия. Благодаря своей универсальности ее издавна применяют при домашнем ремонте и в небольших мастерских.

Однако пайка деталей в производстве промышленных масштабов требует более качественного соблюдения технологии, точного подбора характеристик флюса. По этим причинам колофонской смолой пользуются реже, а для каждой технологии применяют свои специально подобранные флюсы.

Что такое канифоль: состав, свойства, применение » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы

Виды флюсов из канифоли для пайки: 3 состава для разных ситуаций

Канифоль для спаивания металлов используют в различных физических состояниях. Она выпускается промышленностью в:

1. твердом кристаллообразном состоянии;
2. специальным жидким раствором;
3. в виде геля.

Каждый из этих типов имеет свои особенности в применении, достоинства и недостатки.

Колофонская смола в кристаллообразном состоянии применяется издавна, пользуется популярностью, хорошо хранится, проста в обращении. Однако паяльщику необходимо сформировать точные практические навыки, уметь грамотно соблюдать пропорции при нанесении такого флюса в труднодоступных местах.

Жидкий флюс на основе спиртового раствора обладает более универсальными способностями. Он хорошо подходит для спаивания деталей различных размеров, как больших, так и мелких. Правильную пропорцию здесь соблюсти проще, а его нанесение на металлы осуществляется простой кисточкой.

Подобный раствор легко сделать самому на основе концентрированного медицинского или технического спирта и измельченной в мелкий порошок канифоли. В стеклянную баночку заливают жидкость и засыпают порошок. Соотношение примерно 70/30%.

Все перемешиваем и ставим в теплое место для растворения. Периодически проверяем и встряхиваем. Можно немного досыпать порошка при необходимости. Время окончательной готовности — несколько часов, но пользоваться раствором можно и раньше.

Канифоль-гель обладает вязкой консистенцией. Таким веществом просто покрывать обрабатываемые поверхности. Им удобнее пользоваться в труднодоступных местах. Точнее соблюдается дозировка флюса. К тому же гель не так быстро высыхает, как спиртовые растворы. Гель более технологичен чем твердые кристаллы.

Вредна ли канифоль

Достоинством канифоли является её относительная безвредность. В ней не содержится токсичных веществ. Однако при перегреве паяльником  неядовитые смолы могут распадаться на более вредные составляющие (некоторые кислоты, пинолин и т.п.). Эти вещества также малотоксичны, но при длительном вдыхании могут вызвать аллергические реакции, раздражение слизистых и т.п.

Менее вредны в этом плане синтетические виды канифоли, так как они не содержат абиетиновой кислоты, но такие составы дороги. Также вредно длительное вдыхание частиц канифоли – оно может привести к астме. Поэтому работать с канифолью в производственных условиях нельзя без вытяжки и средств индивидуальной защиты органов дыхания.

В домашних условиях трудно представить мастера в респираторе, но и масштабы дымообразования в такой ситуации невелики. Вряд ли нечастое периодическое использование канифоли дома может принести заметный вред, тем не менее, работа в проветриваемом помещении очень желательна.

Важно! Все сказанное выше относится к чистой канифоли. В промышленные флюсы на её основе (например, серии ЛТИ) добавляют другие вещества, делающие состав более активным, но и более вредным. При работе с ними надо принимать серьезные меры безопасности.

За последние десятилетия химическое производство сделало гигантский шаг вперед. Уже никому не нужен натуральный каучук, многие природные красители также заменены искусственными. Но канифоль ещё долго будет использоваться в том виде, как и сотни лет назад. Недорогой и эффективной альтернативы пока не видно.

Где еще может быть применена смола?

Использование древесной смолы в качестве добавки в краски, ускоряет их высыхание. В электротехнике можно встретить кабеля, переложенные бумагой, пропитанной смолами. Низкая диэлектрическая проницаемость канифоли позволяет использовать ее для пропитки и создания изолирующего слоя между проводами высокого напряжения.

Автомобиль имеет несколько узлов, которые ремонтируются пайкой, особенно часто приходится приводить в порядок радиатор, устраняя протечки.

В пожарный предохранитель вставляют канифоль. Она плавится при повышении температуры нагрева устройства, размыкая цепь и защищая оборудование от перегрева.

Знаком с натуральным продуктом и смычковый инструмент. Музыканты перед каждым концертом натирают смычок канифолью. Натирание придает поверхности способность вызывать мелкие колебания при скольжении по струне. Звук получается глубже, насыщеннее. В домашних условиях можно воткнуть булавку в дерево и привязать к ней нитку. Достаточно провести по натянутой нити куском смолы и булавка «запоет».

[stextbox id=’info’]Начальник участка ремонта радио и электронного оборудования Сердюков И. П.: «Канифоль добавляют в составы флюсов из минеральных масел и других веществ, предназначенных для пайки меди и бронзы. Она ослабляет антикоррозионную реакцию, и окисная пленка удаляется быстрее, при температурах ниже 450⁰.

Где еще применяется

Всем, кто связан с ремонтом приборов, известна только канифоль паяльная. Но вещество может использоваться и в других сферах:

• Отходы смолы применяются в целлюлозной промышленности для склеивания слоев картонных изделий.
• Применяется в качестве эмульгатора при изготовлении искусственного каучука, резины, эко кожи, мастики и красок.
• Вещество уменьшает скольжение, поэтому им натирают струны музыкальных инструментов, бильярдный кий, пуанты балерин.
• Мелкие частицы канифоли используют для формирования искусственного дыма в кинематографе.
• В спорте «мука» из канифоли используется как смазка рук, чтобы обеспечить крепкий хват без скольжения.
• В устройствах с большой инерцией смазку из смолы используют в качестве вспомогательного покрытия для ремней.
• Некоторые эфиры канифоли используются, как пищевые добавки. Они не только безвредны, но даже полезны.

Вещество настолько многогранно, что может использоваться в разных отраслях пищевой, тяжелой, легкой промышленности. Главным преимуществом данного сырья является его доступность и дешевизна.

Чтобы сделать качественный и эффективный припой, нужно использовать канифольную смолу, получаемую из живицы хвойных смол. Сырье добавляют в состав лакокрасочных продуктов, смазывают детали производственных станков. В спорте это тоже актуальный вариант для снижения трения и крепкого захвата рук на спортивном инвентаре.

Готовность канифоли

Как определить, готов ли товар для использования?

Факторы определяющие готовность канифоли:

• цвет,
• пропускание солнечных лучей на капле канифольной смолы, которую помещают на стекло,
• число кислотной производной.

Для того чтобы ускорить дело выделения рассматриваемого продукта, следует увеличить скорость ее выпадения. Для этого применяют катализаторы. Это обычно металлический цинк в малых дозах, а также можно использовать окисленный кальций. Отгоняют при этом масло в вакууме. Получается в итоге вещество канифоли, которое состоит только из триглицеридов смоляной кислоты.

Для производства эмалей, масляных лаков, нитролаков используется эфир гарпиуса, который используют при получении полуфабрикатов перечисленного строительного материала.

Также можно получить пентаэритритовый эфир, выделяемый из канифоли. В этом случае получают именно то вещество, которое аналогично глицериновому. Этот эфир выделяется только при более низкой температуре. Требуется порядка двухсот шестидесяти или даже двухсот семидесяти градусов по Цельсию.

Изготовление в домашних условиях

Канифоль можно изготовить самостоятельно. Подходит смола всех хвойных деревьев, но лучше брать сосновую. Можно прогуляться по хвойному лесу, прихватив с собой емкость для смолы, скребок, ложку или нож.

Для добычи смолы годится только то дерево, которое достигло 30 см в диаметре. Известно, что взрослое дерево сосны вырабатывает не более двух литров смолы в год. Учеными было доказано что смола — это не сок, необходимый для нормальной жизнедеятельности растения, а средство для заживления его ран.

Достаточное количество смолы можно получить на лесозаготовках, где она выступает на спиленных деревьях и на пнях, или обратиться на пилораму. Смола часто появляется на свежих пиломатериалах. Смолу нужно соскрести скребком или ложкой в металлический котелок или банку.

Заполненную смолой емкость нужно поставить на огонь. Эту процедуру имеет смысл проводить на открытом воздухе так как смола при нагревании будет плавиться и кипеть, выделяя пары скипидара. Содержимое котелка нужно периодически помешивать, удаляя пену и мусор. Нагревать смолу нужно до тех пор, пока она не перестанет кипеть и не прекратится выделение паров.

После прекращения кипения в котелке останется густая прозрачная масса характерного желтого цвета, похожая на янтарь. Ее нужно разлить по формам и дать остыть. Формы лучше изготовить из картона или жесткой бумаги. Можно использовать и пластиковые емкости, но из картонной готовую канифоль проще доставать. Если в получившейся канифоли видны вкрапления мусора, то ее можно профильтровать через мелкую металлическую сетку.

Как паять паяльником с канифолью: 2 методики пользования флюсом

В принципе технология пайки во всех случаях имеет общие черты. Отличия заключаются в особенностях применения флюса.

До начала момента спаивания необходимо подготовить рабочее место, инструмент и соединяемые материалы. Всегда обращайте внимание на чистоту жала паяльника, не допускайте образования нагара и сажи на нем.

3 совета по борьбе с нагаром и сажей

Если не рассматривать дорогие паяльные станции, то сейчас можно встретить два вида паяльников:

1. старые советского типа с медным наконечником;
2. современные с веллеровским жалом из никелевого покрытия.

При неправильном обращении нагар может образоваться на любом. Однако в первом случае достаточно взять напильник или надфиль с мелкой насечкой и просто зачистить им металл меди до чистого слоя. Когда жало съемное, то его лучше слегка проковать на наковальне: станет плотнее поверхностный слой.

Дальше такой паяльник начинают нагревать, но, не доводя до рабочей температуры, его слегка смазывают канифолью и, пока он прогревается, водят по припою, чтобы хорошо залудить.

Во втором случае поступают иначе, ибо механическая очистка даже лезвием ножа способна повредить внешнюю поверхность никелевого покрытия. В нем станут образовываться микротрещины, начнется процесс растворения ядра жала.

Самый безопасный в этом случае способ иной: загрязненный наконечник паяльника прогревают до высокой температуры порядка 450÷480 градусов около пяти минут. За это время весь нагар просто выгорит. Затем ему дают возможность остыть при температуре 280°.

После этого надо взять обыкновенный целлюлозной карандаш, которым чистят подошву утюгов, и окунуть в него жало с последующей обработкой в специальном активаторе. Если же его нет, то просто обработать паяльной губкой. Последняя должна быть пропитана не обыкновенной водой, а водяной глицериновой смесью с соотношением 7/3, где 7 частей отводятся глицерину.

Чистота жала паяльника — первое необходимое условие обеспечения качественной пайки.

Здесь же важно правильно подобрать паяльник по мощности, ибо каждый его вид предназначен для соединения металлов разных объемов и габаритов. При этом учтите:

1. Мощные модели хорошо создают высокий нагрев соединяемых деталей, но они легко пережигают малогабаритные электронные детали и дорожки плат.
2. Низковатные паяльники используют при точной пайке маломощных транзисторов и микросхем, но ими невозможно нормально прогреть провода.

Я же отдаю предпочтение трансформаторным паяльникам: видимо сказывается сила привычки и необходимость работать в разных местах. С Советских времен использую заводской паяльник Момент.

Даже, на основе методики простого расчета трансформатора, сделалего более мощный аналог на 100 ватт.

Он немного тяжеловат, но для спаивания проводов 2,5 квадрата подходит идеально, а перегорающие тонкие медные наконечники делаю сам. У электрика такой исходный материал всегда имеется под рукой.

Нагрев наконечника происходит быстро. Он регулируется длительностью включения кнопки на рукоятке, позволяет контролировать процесс визуально по дымообразованию от канифоли.

В большинстве случаев домашнего мастера выручают регуляторы температуры жала паяльника, которые можно сделать своими руками из доступных деталей или приобрести в магазине.

Стал часто наблюдать, что многие радиолюбители стали пользоваться простыми диммерами, предназначенными для регулирования освещения.

Только подбирают их по нагрузке и ограничивают величину выходного напряжения в пределах от 150 до 220 вольт.

Во всех случаях пайки необходимо позаботиться не только о чистоте жала паяльника, но не забыть про качество поверхности соединяемых деталей. Минеральные и органические загрязнения, влагу — удалить, а после очистки будущие контактные соединения необходимо по отдельности залудить.

Как правильно использовать

Чтобы сделать качественную пайку и получить хороший контакт, нужно правильно использовать вещество:

1. Организовать хорошее освещение рабочего места. Это поможет более точно соединять места разломов.
2. Места разрыва или разлома сначала нужно очистить. Процедуру можно провести с помощью наждачной бумаги или специальных растворителей, если это ржавчина.
3. Нужно провести лужение паяльника. Для этого на раскаленный кончик инструмента нанести немного канифоли. Достаточно прижать кончик паяльника к кусочку смолы.
4. После лужения нужно сразу же произвести соединение деталей. Дополнительно можно еще раз произвести лужение.

Принцип пайки совершенно несложный. Флюс, то есть канифоль, служит соединяющим веществом. Справиться с задачей сможет даже новичок. Главное, делать все аккуратно и своевременно.

Особенности пайки твердым флюсом

Этот вариант рассматривается как классическая схема пайки. Ее можно представить за пять шагов.

Шаг №1. Подготовительный этап.

Какая бы спешка ни была, всегда начинайте с оборудования рабочего места, обеспечения правил безопасности и подготовки инструмента. Заранее продумайте стационарное фиксирование проводов и соединяемых деталей.

Помните, что закрепленный с одной стороны провод работает как пружина и способен при случайном нажатии на конец паяльником отбросить расплавленный припой в глаз. Пользуйтесь защитными очками, не паяйте навесу.

Твердую канифоль удобно держать в специальной жестяной баночке, которая показана на фотографии моего советского паяльника. О чистоте жала и спаиваемых поверхностей я уже заострял внимание выше.

Шаг №2. Лужение соединяемых поверхностей

Процесс сводится к покрытию зачищенных медных жил и контактных площадок тонким слоем припоя.

Для этого начинают нагревать паяльник и его наконечник погружают в твердую канифоль. Она плавится и смачивает жало, дополнительно очищая его. Сразу же быстро касаются припоя. Он переходит в жидкое состояние, а небольшая капелька прикрепляется на конце наконечника.

Ее переносят на очищенную контактную площадку, быстро прогревают колебательными движениями и убирают паяльник в сторону. Припой охлаждается и затвердевает.

Если необходимо залудить обычный конец провода, то его можно просто прогреть паяльником в баночке с канифолью, а затем обработать припоем.

Процесс необходимо выполнять быстро, уложиться буквально за пару секунд. Правильно залуженная поверхность выделяется однородным цветом чистого олова, покрыта ровным тонким слоем.

Новые электронные детали обычно всегда залужены на заводе. Им дополнительная обработка припоем не требуется.

Шаг №3. Фиксация деталей

Элементы, подлежащие спаиванию, необходимо четко соединить и надежно зафиксировать, исключить их случайное смещение. С этой целью используют небольшие тиски, пинцеты, острогубцы.

Удобно пользоваться специальным приспособлением, которое получило название «третья рука».

Существует много вариантов его заводского исполнения и самодельных конструкций.

Шаг №4. Непосредственная пайка

Подготовленные детали соединяют и прогревают паяльником с каплей припоя, а затем быстро отводят его, обеспечивая естественное охлаждение.

Работаем быстро, помним о правиле двух секунд.

Шаг №5. Проверка качества и заключительные операции

Созданную спайку необходимо визуально осмотреть, проверить соединение деталей на механическую прочность легким продергиванием. Поверхность застывшего припоя не должна иметь шероховатостей, пор.

На этом этапе многие работники считают процесс законченным, что неправильно. Необходимо удалить следы оставшегося флюса с поверхностей и дорожек.

Дело в том, что канифоль, являясь хорошим диэлектриком, обладает гигроскопичностью. Влага же, впитанная ей, нарушает изоляционные свойства. В результате на ответственных участках микросхем и малогабаритных электронных плат возможны токи утечек. Они приведут к сбоям в работе микропроцессорных устройств.

Да и внешний вид пропаянного участка изменится, станет более аккуратным, скроются следы ремонта.

Удаляют остатки флюса с дорожек спиртом. Он растворяет возникшие подтеки, после чего обработанное место протирается сухой чистой тряпочкой.

В продаже можно встретить трубчатый припой в виде прутков с канифолью, расположенную во внутренних полостях. Такой материал сокращает время пайки, удобен в работе.

Получение канифоли

Преимущества и недостатки

Канифоль для пайки имеет сильные и слабые стороны. Преимущества:

1. Не проводит электричество.
2. Является доступным и недорогим материалом для пайки. Связано это с тем, что материалы для изготовления канифоли распространены по всему миру.
3. Эффективно счищает с поверхности обрабатываемого материала оксидную плёнку.
4. Не растворяется в воде и поэтом жидкость не может смыть смолистый слой.
5. Сохраняет свои характеристики при отрицательной температуре.
6. Безопасна для человеческого организма. Смолистый материал не выделяет вредных испарений и не требует использования дополнительных средств защиты.

Недостатки:

1. Чтобы состав на основе смолы показал свою эффективность, необходимо уметь работать с ним. Рекомендуется потренироваться на нерабочих деталях или механизмах.
2. Канифоль не эффективна при работе с большими деталями.
3. Хрупкий материал, который требуется аккуратно транспортировать и хранить.

Способы пайки

Изучив свойства и характеристики колофонской смолы и флюсов, выполняемых на её основе, можно приступить к процессу пайки. Как он происходит?

Процесс пайки с использованием канифоли происходит несколькими способами.

Первый способ.

1. Нагревают паяльник до необходимой температуры.
2. На жале паяльника размещают немного легкоплавкого вещества, используемого в качестве припоя. Это может быть — олово, свинец, медь, сурьма, висмут, цинк, кадмий.
3. Опускают жало паяльника вместе с выбранным припоем в канифоль, чтобы набрать смоляное вещество. При этом нужно учесть что, при полном нагреве паяльника должен появиться лёгкий дымок.
4. Как можно быстрее — до испарения смолы — производят спайку необходимых деталей.

Описанный выше способ требует быстроты действий, внимания и высокой точности. Чтобы выполнить его, нужно обладать определёнными умениями и навыками. Поэтому можно произвести спайку с использование канифоли и другим методом.

1. Используют самый обыкновенный этиловый спирт в качестве основы для флюса.
2. В спиртовой раствор добавляют порошок из канифоли. Взвесь хорошо перемешивают и оставляют до тех пор, пока канифоль полностью раствориться.
3. Спиртовой раствор колофонской смолы наносят с помощью кисточки на детали, которые будут соединять с помощью пайки.
4. Паяльник опускают в припой и вынимают, только когда жало паяльника будет полностью покрыто блестящей плёнкой.
5. Захватывают ещё немного расплавленного припоя и быстро переносят к местам будущей спайки.
6. Равномерно распределяют припой по всей поверхности — заслуживают места будущей спайки.
7. Таким же способом переносят необходимую массу припоя, требующуюся для прочного сцепления в местах спая.
8. После того как места спая остынут, их протирают с помощью влажной мягкой ткани и дают подсохнуть.
9. Обрабатывают получившийся спай при помощи напильника. Вместо него можно использовать мелкозернистую наждачную бумагу.
10. Протирают поверхность сухой тряпкой.

С помощь указанных методов производится пайка деталей с использование канифоли.

Способы получения

Существует три метода получения канифоли:

1. Экстракция. Древесину размельчают и замачивают в растворителе. Таким образом выделяется экстракт смолы.
2. Перегонка таллового масла. Это масло представляет собой отход, который получается при производстве бумаги.
3. Самый распространённый метод — получение канифоли из живицы. Сок хвойных пород древесины обрабатывается с помощью равномерного нагревания. В ходе термического процесса испарятся влага и скипидар. В ёмкости остаётся твердые куски канифоли. Далее они проходят процесс химической очистки и поступают в продажу.

От способа получения готового материала изменяется и его название.