15 рецептов припоев для пайки
Припои для паяния металлов подразделяют на твердые (тугоплавкие и высокопрочные — температура плавления выше 500 град. С) и мягкие (легкоплавкие, обладающие меньшей прочностью, — температура плавления ниже 500 град. С).
Рассмотрим подробнее мягкие припои. Простейший мягкий припой — олово, однако в чистом виде его почти не употребляют, оно входит составной частью в более сложные припои.
Согласно принятой системе обозначений, большинство припоев маркируют ПОС (припой оловянно-свинцовый), однако во многие марки припоев могут входить и другие компоненты (сурьма, кадмий, висмут и др.). Свинец в припое обеспечивает хорошую текучесть в расплавленном состоянии, сурьма повышает твердость, кадмий и висмут понижают температуру плавления. Существуют также припой оловянно-цинковые, оловянно-серебряные и свинцово-серебряные.
Таблица 1 Характеристики припоев, наиболее употребимых для домашних работ.
Приготавливая самостоятельно какой-либо припой, сначала расплавляют наиболее тугоплавкий компонент, потом добавляют компонент со средней температурой плавления, а под конец в расплав вносят висмут, кадмий или ртуть — наиболее легкоплавкие компоненты.
Таблица 2 Составы припоев для паяния алюминия
Сборник «Паяльники и припои» составленный А.Н. Борисовым 2004
Для чего нужна канифоль, и прочие флюсы?
Дело в том, что в отличие от сварки, соединение с помощью припоя требует более тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Расплавленный припой ведет себя как обыкновенная жидкость.
Если сила поверхностного натяжения расплава будет выше, чем адгезия, жидкий металл просто не «прилипнет» к детали, а будет оставаться на ее поверхности в виде шарика.
Почему так происходит? На поверхности любого металла образуются окислы. Эта тонкая пленка не дает металлам вступить в нормальный физический контакт. Разумеется, поверхность можно механически зачистить перед пайкой.
Но при нагреве оксидная пленка моментально покроет подготовленную поверхность. Против этого эффекта и работает флюс. Кроме очищающей функции, флюсы создают защитную пленку на металлах, препятствующую появлению окислов.
А вот адгезии припоя эти «помощники» не мешают. Напротив, она с применением флюсов только усиливается. В результате мы получаем прочное соединение с отличной электропроводностью.
При работе с медью, серебром, посеребренными или позолоченными контактами, можно обойтись канифолью, изготовленной на основе смолы хвойных деревьев.
Но у этого препарата есть существенные недостатки:
- Канифоль начинает плавиться при нагреве (обычное состояние – кристаллическое). Соответственно контакт иногда успевает окислиться.
- Невысокие чистящие способности не позволяют работать с металлами, у которых оксидная пленка слишком прочная: алюминий, нержавейка. При пайке необходимо применять химически активные флюсы.
В некоторых случаях, слой окисла можно «пробить» лишь с помощью кислоты или препаратов, содержащих ее в своем составе. Кислота для пайки может быть универсальной, либо применяться с конкретными металлами.
В состав паяльной кислоты (кроме основного компонента) входят загустители, нейтрализаторы, преобразователи окислов, и прочая химия. Тем не менее, флюсы на основе кислоты доступны на рынке, их стоимость относительно невысокая.
К сожалению, многие производители на маркировке не указывают состав, ограничившись надписью «паяльная кислота». Покупая подобные составы, неопытные мастера сталкиваются с несовместимостью флюса и обрабатываемого металла.
Поэтому многие радиолюбители предпочитают использовать самодельные составы. Паяльная кислота своими руками изготавливается из доступных материалов.
Опытный «паяльщик» может подобрать пропорции таким образом, что эффективность препарата будет выше (для конкретных случаев пайки).
Инструкция по изготовлению
Готовим припой для пайки серебра своими руками. Поскольку для расплавления тугоплавких элементов используется горелка, делаем это в гараже или мастерской. Серебряный припой состоит из 2 элементов:
- серебра в количестве 3 гр;
- латуни (медь цинк) 1 гр.
Серебро должно быть максимально чистым – 925 пробы. В качестве латуни можно использовать бой латунных изделий, монеты. Или взять в соотношении 70% меди и 30% цинка. Двухкомпонентный сплав должен быть именно в таком соотношении, поскольку при увеличении содержания цинка уже до 40%, повышается хрупкость.
Расплавлять элементы нужно в первую очередь те, которые иметь высокую температуру плавления и добавлять остальные по уменьшению. Температура плавления меди – 1080° С, серебра – 930° С, цинка — 420° С.
Для производства домашнего припоя нам понадобится небольшая изложница и чаша, в которой мы будем плавить. Лучше всего, если это будет чугун. Прогреваем изложницу и добавляем в нее немного воска, нагреваем чашу. Если мы используем готовую латунь, то плавление начинается с серебра.
Если это 3 отдельных элемента, то плавление начинаем с меди. При неполном расплавлении добавим серебро, при смешивании процесс начинает происходить быстрее. В конце добавляем цинк. Не переставая нагревать чашу с металлом, сливаем получаемый расплав в изложницу.
Чем можно заменить припой для пайки оловянный? Эта категория отличается высокой пластичностью и адгезией к металлической поверхности. Невысокая тугоплавкость позволяет применять припой для цветных металлов и тонких деталей. Получается смесь при смешивании олова и свинца в чистом виде. Получить сами элементы можно химическим методом, извлекая олово из консервных банок и крышек. Делаем поэтапно:
- Наливаем воду в банку, ставим на огонь и кипятим. Моем.
- Соединяем 3 батарейки и аккумулятор на 9-2 вольт. Положительный полюс соединяем с банкой, отрицательный с металлом любой формы (пусть это будет электрод).
- Заполняем банку едким натрием или раствор соды.
- Опускаем электрод в банку, но так, чтобы он не дотрагивался до ее стенок.
- Со временем на аноде (электроде) появится осадок чистого олова.
Метод извлечения олова из старых плат требует использования соляной кислоты с последующим выщелачиванием.
Свинец получить в домашних условиях гораздо проще, для этого достаточно:
- разобрать старый аккумулятор;
- найти рыболовные грузила или дробь;
- разобрать и очистить свинцовый кабель;
- найдя ненужные пломбы с водного счетчика.
Недостатки
К минусам при использовании канифоли можно отнести:
- Довольно низкую активность вещества. Благодаря этому свойству спайка с её использование может не получиться сразу. Процесс использования канифоли требует определённых навыков и опыта. В дальнейшем обработку деталей с её помощью можно осуществлять намного быстрее.
- Флюс на основе этого вещества способен не выделять пар при спаивании. Такая гигроскопичность может вызвать коррозию обрабатываемого при пайке металла.
- Канифоль используют при обработке небольших деталей из простых металлов. Для обработки крупных частей и нержавейки используются флюсы из других материалов.
- Канифоль — довольно хрупкий, легко крошащийся материал, который может быть разрушен при определённых механических нагрузках. Такое свойство этого вещества нужно обязательно учитывать при осуществлении перевозки. Канифоль нужно особенно тщательно упаковывать при транспортировке.
В качестве заключения, можно отметить, что пайка современных деталей, особенно элементов микросхем, различных чипов, и других компонентов, используемых в радио и электротехнике достаточно непростой процесс, требующих определённых навыков, особенно быстроты реакции, внимательности и точности.
Для проведения паяльных работ используются различные материалы, среди которых, канифоль отличают особые свойства. Благодаря этим качествам при правильном применении это вещество не вступает в реакцию с металлами сцепляемых при пайке элементов и материалами припоя.
Из-за наличия нескольких разновидностей и благодаря удобным формам, в которых она выпускается, канифоль остаётся одним из самых популярных флюсов, используемых при спаивании деталей в электротехнике.
| Жир | Вариант, который хорошо плавится, растекается, обеспечивает защиту поверхности от окисления. Важное преимущество – низкая стоимость. |
| Смола | Подходит смола от деревьев. Смола хорошо плавится, растекается, является идеальным вариантом для лужения. |
| Янтарь | Наверное, лучший вариант для замены канифоли при пайке, поскольку имеет максимально схожие с ней характеристики. |
| Канифоль для музыкальных инструментов | Данный вариант может оказаться актуальным, поскольку является очень хорошей альтернативой классической канифоли для пайки. |
Способ №7: холодная пайка
Паяльник на основе аккумулятора можно применять для соединения тонких проводов.
- Снимите с проводов изоляцию (около 30 мм) и зачистите их.
- Наложив оголенные участки проводов друг на друга, скрутите их.
- Снизу к месту соединения приложите фольгу и поднимите ее края так, чтобы провода оказались как бы в желобе. Толщина фольги должна быть около 0,08 мм, ее можно извлечь из старого конденсатора.
- Поверх проводов насыпьте припой. Он представляет собой смесь канифоли (1 часть) и мелко наструганного припоя ПОС-30 (4 части).
- Место пайки с припоем оберните фольгой.
- Теперь фольгу со всем ее содержимым необходимо прогреть. Для этого необязательно использовать горелку, можно обойтись тремя спичками, пламя которых необходимо удерживать под местом пайки полминуты.
- После того как заготовка остынет, снимите фольгу. Если все сделано правильно, провода будут надежно спаяны.
При отсутствии паяльника восстановить электрический контакт между двумя проводниками можно посредством специального состава. Такие материалы выпускаются как отечественными производителями (Контактол К-13), так и зарубежными (Quick Grip и др.). Основу холодной пайки составляет электропроводящий клей, поэтому она может в полной мере заменить пайку традиционную. Главное, чтобы операция проводилась при плюсовой температуре:
- Перед тем как пользоваться подобным составом, провода или другие соединяемые элементы необходимо очистить от окислов и обработать обезжиривающим средством.
- Далее наносят один слой состава, а после выдержки в 15-20 мин — второй.
- Теперь детали можно соединить. Холодная пайка высыхает в течение 1,5-3 часов при температуре окружающего воздуха 18° С, но включать отремонтированное устройство рекомендуется только через сутки.
Из одного такого паяльника стандартного объема (0,8-1,4 мл) можно выдавить полосу длиной в 100-150 мм, так что ресурс холодной пайки вполне приличный.
Если вы живете вдалеке от специализированных магазинов, можно приготовить средство для холодной пайки самостоятельно. Для этого достаточно смешать некоторое количество мелких металлических опилок с нитроклеем или лаком. Готовую смесь с помощью узкого шпателя или заостренной спички необходимо нанести на место соединения.
Если соединяемые детали при этом находятся на подложке, к ее обратной стороне лучше приложить магнит. При соединении тонких элементов (проводов или дорожек) на место пайки лучше уложить небольшой лист бумаги или полиэтиленовой пленки с прорезью, а уже потом наносить состав. Холодная пайка попадет только на место соединения (через прорезь), а окружающие его элементы останутся чистыми.
Флюсы лти, тагс, зил и другие
На шестом месте расположились флюсы для пайки различной направленностис плавающей популярностью: ЛТИ (с индексами 1, 2, 3, 120 включают в себя воду, спирт, канифоль, аммиак, хлористый цинк, нашатырь, солянокислый анилин, триэтоланилин), ТАГС (глицерин, анилиновый активатор), ЗИЛ (с индексами 1, 2, 4 изготавливаются на основе хлоридов цинка, аммония, железа, соляной кислоты и воды), флюс-гель ТТ (обязательно смываемый флюс с индикацией активных остатков состоит из вазелина, эмульгатора, тетраэтиленгликоля и КРС-78), Ф-38Н (ортофосфорная кислота, диэтоламин солянокислый), ФКДТ (канифоль, спирт, мой любимый димэтилалкилбензиламмонийхлорид и трибутилфосфат), Kester 959t (разработан для пайки волной припоя без образования шариков).
Далее ФИМ (вода, спирт, ортофосфорная кислота), ЛК-2 (спирт, канифоль, хлориды аммония и цинка), ПВ (с индексами 200, 201, 284 и 209 на основе кислот применяется для высокотемпературной пайки), ФП 1 и 2 (вазелин, хлористый цинк, канифоль, нашатырь), КЭЦ (спирт, канифоль, хлористый цинк), флюс-паста ВТС (спирт, вазелин, салициловая кислота, триэтаноламин), ГК (спирт с глицерином и канифолью), КЗ (спирт с канифолью), Прима-1 (вода, спирт, глицерин, хлористый цинк).
Наиболее интересным мне показался флюс-гель Rexant «BGA и SMD» по сходной цене в 5$.
большое разнообразие и доступность по низкой цене.
большинство этих флюсов активные, так что требуют отмывки и проветривания рабочего места.
Что паять: железо, нержавейка, медь, бронза, цинк, нихром, серебро, никель, чугун.
Чем смывать: большинство из указанных флюсов смываются спирт, растворитель, ацетон, бензин и даже водой.
Химия для пайки
Пайка — это соединение деталей между собой, для соединения этих деталей используется два основных компонента, это припой и флюс. Ни один процесс пайки не обходится без таких материалов как припой, флюс, канифоль, некоторые радиолюбители используют паяльные кислоты, различные смеси и прочее. В этой статье о них и поговорим.
Припой (олово)
Припой — это металл или сплав, применяется для соединения и пайки радиодеталей, имеет температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Припой прочно соединяет радиодетали между собой, растекается по нему и заполняет зазоры или отверстия между соединяемыми деталями.
Припои бывают мягкие – температура плавления до 300°C и твёрдые – выше 300 °C. Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы.
Продается они в катушках, тюбиках или же в виде прутков. Припои продаются даже с флюсом, такие легче плавятся и канифоль для пайки радиодеталей обычно не требуется. Радиолюбители часто применяют припой марки ПОС-61.
При использовании низкотемпературных припоев необходим специальный флюс, поскольку стандартный флюс при низких температурах малоактивен.
У бессвинцовых припоев температура плавления либо выше, либо ниже чем у свинцовооловянных видов припоя. Оловянно-свинцовые припои смачиваются лучше чем бессвинцовые, паять ими удобнее. Швы при использовании бессвинцовых припоев, возникающие при длительной эксплуатации также хуже, чем у припоев, содержащих свинец.
Канифоль
Канифоль бывает еловая или сосновая, применяют для пайки радиодеталей совместно с припоем, канифоль ускоряет пайку и способствует быстрому лужению радиодеталей. Канифоль помогает припою прилипнуть к поверхности и растекается по ней блестящей пленкой. После этого деталь очень легко припаивается.
Перед началом пайки разогретый паяльник сначала «макают» в канифоль, затем жалом паяльника дотрагиваются до припоя, после чего уже прикасаются к месту спаивания деталей. Количество канифоли здесь играет немаловажную роль и жалеть ее не надо Есть и другие способы нанесения канифоли, например, поднося кусочек к месту пайки, так например лудят вывода радиоэлементов или залуживают провода, всё зависит от конкретного случая.
Флюс
Флюс предназначен для удаления окислов или жировых загрязнений с поверхности металла, улучшения растекания жидкого припоя и для смачивания места пайки.
С помощью флюса вывода радиодеталей залуживаются и паяются очень быстро. Флюсы бывают химически активными (кислотными) и пассивными (нейтральными). Активными флюсами называют те флюсы, в составе которых присутствуют вещества, способные вступать во взаимодействие с металлом, это кислоты, хлористый цинк. При использовании таких флюсов паяльные швы подвергаются коррозии, что конечно же является недостатком этих видов флюсов. Но это не означает что применять такие флюсы нельзя, можно, только после того как закончите работу, плату нужно очистить от этого флюса. Одним из таких флюсов является флюс ЛТИ-120.
Многие радиолюбители применяют нейтральный флюс СКФ, такой флюс состоит из: спирта ~ 60%, канифоли ~ 40% и абсолютно не вреден для печатных плат.
Такой флюс можно изготовить и самому в домашних условиях, для этого берется спирт (70-90%), можно приобрести например в аптеке, и канифоль, ее нужно измельчить. Затем наливаем спирт в небольшую емкость, например в тюбик, и туда насыпаем крошки канифоли, в процентном соотношении примерно 70% спирта и 30% канифоли, затем закрываем пробку и взбалтываем до тех пор, пока канифоль полностью не растворится.
Флюсы бывают для пайки алюминия, нержавеющей стали, латунных, медных и стальных изделий, в виде раствора или порошка. В обычных условиях алюминий с трудом поддается пайке, так как на его поверхности после очистки мгновенно снова образуется оксидная пленка. Поэтому после зачистки место будущего спая на алюминии или его сплавах немедленно заливают заранее расплавленной канифолью. Пайку ведут мощным (не менее 100 Вт) паяльником, используя припой, состоящий из 80% олова и 20% цинка или 95% олова и 5% висмута. Припой набирают на паяльник и переносят на защищенную канифолью поверхность спая. Залуженный таким образом алюминий сравнительно легко поддается спаиванию. К его луженой поверхности можно припаять, например, медные провода.
Паяльная паста
Паяльная паста представляет собой пастообразное вещество, состоит из мельчайших шариков припоя, флюса и различных добавок. Паяльные пасты бывают безотмывочные и водосмываемые, последние содержат активные вещества, частицы которых могут стать причиной коррозии, если не удалить их с поверхности печатной платы.
Паяльная паста в основном применяется для поверхностного монтажа, для чип (SMD) радиодеталей и особенно удобны для пайки в труднодоступных местах. Пайка радиодеталей такой пастой осуществляется с помощью паяльной (фен) или ИК станции. Если вкратце, то технология следующая, сначала наносят капли пасты на места будущего спая, располагают радиодетали и нагревают.
Последовательность действий при пайке следующая:
1. Сначала поверхность платы нужно очистить, обезжирить и высушить. Для ускорения сушки можно воспользоваться феном.
2. Печатную плату необходимо надежно зафиксировать в горизонтальном положении, чтобы компоненты не слетели.
3. Паяльную пасту нужно наносить на печатную плату в местах будущей спайки, добиться чтобы вся паяемая поверхность была смочена пастой.
4. На плату устанавливаются детали: чип резисторы, конденсаторы, микросхемы и пр…
Постарайтесь добиться точного совмещения ножек микросхем и компонентов на печатной плате.
5. В идеале плату нужно подогревать еще и снизу, через пару минут фен устанавливается на температуру 150*C и несильной струей воздуха чтобы не сдуть детали, прогревается паяемая верхняя сторона платы вместе с установленными деталями. Прогрев продолжается до тех пор, пока флюс из паяльной пасты не испарится. Далее фен устанавливается на температуру около 240*C (температура плавления оловянно-свинцовой паяльной пасты около 200*C), и поверхность платы снова прогревается, при этом частицы припоя в пасте должны оплавиться и сформировать аккуратную пайку.
6. После окончания пайки плате нужно дать время остыть, затем можно ее промыть
Паяльный жир и паяльная кислота
Паяльный жир (бывает активным и нейтральным) нужен для тех же целей, что и канифоль, снимать невидимую оболочку-окисел с металла и улучшать пайку. Но если канифоль не справляется с этой задачей и эту оболочку со стали снять не может, то паяльный жир — пожалуйста!
Если металл не хочет лудиться, применяют паяльную кислоту. Преимущества кислоты в том, что она быстрее и качественнее обезжиривает детали для пайки, чем канифоль и жир паяльный.
Недостаток ее в том, что после пайки она еще долго реагирует с металлом, а также является очень неплохим проводником электрического тока, поэтому ее никогда уважающие себя электрики и электронщики не используют, им ни к чему посторонние пути прохождения тока.
Медь, бронзу, латунь можно паять канифолью или флюсом, свинец канифолью не будет паяться, нужно паять паяльным жиром. Если никель, сталь или железо то применяют паяльную кислоту, после пайки остатки кислоты нужно смыть водой. Если есть вариант выбора, то стоит выбирать все таки паяльный жир, т.к. он совмещает в себе преимущества и кислоты и жидкой канифоли (флюса).
Бура
Это высокотемпературный флюс (700-900*С), буру используют как флюс для пайки сталей, чугуна, меди и её сплавов среднеплавкими медными, латунными, золотыми и серебряными припоями. Расплавленная бура растворяет окислы металлов и очищает поверхность спаиваемых деталей. После применения буры при пайке необходимо удалять оставшиеся соли, применяя механическую зачистку.
Бура с борной кислотой при смешивании по весу один к одному образует борный флюс. Нужно перемешать составляющие, тщательно растереть в фарфоровой ступке, нагревая растворить в дистиллированной воде и выпаривать до твёрдого остатка. Для повышения активности флюса в смесь добавляют фтористые и хлористые соли.
Оксидал
Применяется для очистки жал паяльников или для пайки окисленных выводов радиодеталей. Для лучшего действия оксидала паяльник должен быть не менее 40 ватт. Продается оксидал в виде порошка, при работе с ним он выделяет неприятный запах и место около пайки покрывается «инеем». После пайки оксидалом остатки удаляются механическим путем.
Цапонлак
Цапонлак применяют для покрытия печатных дорожек с целью защиты их от внешних воздействий, например для защиты от влаги. Со временем на местах спайки радиодеталей могут появляться микротрещины, а проникновение в трещину паров воды со временем вызывает образование не проводящих тока оксидов. Цапонлак, нанесенный на точку пайки, образует прочную поверхностную упругую пленку и защищает это место от влаги.
Цапонлак бывает разных цветов: зеленого, красного, синего… Наносить его на плату лучше кисточкой или мягкой губкой. Покрывать цапонлаком (и вообще любыми ацетоносодержащими веществами) печатные платы целиком не рекомендую. Для этих целей продаются специальные бесцветные лаки.
Плата, покрытая цапонлаком:
Цапонлак удобно применять для фиксации резьбовых соединений, например чтобы не развинчивалась гайка.
