Несколько слов о флюсах для пайки

Припои, флюсы и дополнительные аксессуары для работы

Пайка это соединение проводов и металлических предметов с помощью текучего легкоплавкого металла, который прилипает к обеим соединяемым деталям, обеспечивая их соединение. Как выполнять пайку, какие бывают припои и зачем нужны флюсы – читайте в статье ниже!

Инструменты для пайки – чем паять?

Самый распространённый инструмент для пайки – паяльник. Он может быть электрическим (чаще всего), либо газовым. Электрические паяльники бывают разной мощности: для пайки мелких деталей и тонких проводов подойдёт паяльник мощностью 10-25 Вт, для чего-то более массивного – мощностью 40 Вт и выше. Современные паяльники имеют керамические сменные жала, классические советские — медные. Керамические жала не требуют обслуживания, а медные нужно периодически зачищать и облуживать.

Для пайки массивных деталей или, например, медных труб, понадобится газовая горелка – она способна разогреть даже массивную деталь до температуры, нужной, чтобы припой растёкся и прилип к поверхности детали.

Припои – одна цель, но разные качества

Самый распространённый припой для пайки проводов и других целей – марки ПОС-61. Он содержит 61% олова (отсюда название) и 39 процентов свинца, его температура плавления равна 183 градуса. Более редкие виды припоев:

• Припой ПОС-61 (ПОС-60)

Флюсы – зачем нужны и разновидности

Флюс это специальный материал, который смачивает поверхность пайки и удаляет с неё окислы. Без флюса пайка будет затруднительной, так что примите как данность – флюс нужно применять всегда. Самый частый флюс для пайки меди и медных сплавов — сосновая канифоль, как в твёрдом виде, так и в виде спиртового раствора, либо пасты (паяльный жир). Для пайки стальных оцинкованных деталей понадобится паяльная кислота.

Спасибо, что дочитали – в следующих статьях мы рассмотрим, как правильно производить пайку, так что оставайтесь с нами!

Таблица: Применение паяльной кислоты для различных металлов

Преимущества паяльной кислоты:

• Удаляет окислы с поверхности металла.
• Обеспечивает отличное соединение припоя с деталями.
• Подходит для пайки различных металлов.
• Является эффективным флюсом.

Вывод: использование паяльной кислоты при пайке обеспечивает качественный результат и надежное соединение деталей из различных металлов. Используйте кислоту правильно, следуйте инструкциям и не забывайте о мерах предосторожности при работе с ней.

Пайка металлов: как правильно использовать паяльную кислоту

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.

Лужение для защиты

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.

Пайка с использованием паяльника

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.

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.

Правила безопасности

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.

Для паяльных работ и нужного качества паяных соединений помимо опыта требуется соблюдение технологии и соответствующие материалы.

Настройка оборудования

Настройка мощности паяльника и температуры жала для достаточного прогрева места пайки важна.

Применение припоя

Применение припоя требуется для создания высокопрочного механического соединения и надежного электрического контакта.

Инструменты для пайки

Выбор инструмента для конкретных задач подробнее узнайте в статье Классификация и виды паяльников.

Выбор припоя

В качестве припоя используйте ПОС-61, который обычно подходит почти везде.

Флюс для пайки

Иное дело обстоит с флюсом: перед неопытным человеком встаёт вопрос, зачем он вообще нужен.

Общее представление о флюсе для пайки

Основной посыл статьи — дать общее представление, что такое флюс, почему он важен, и описать наиболее часто применяемые его типы с указанием основных характеристик.

Время чтения: 14 минут

Что такое паяльный флюс и зачем он нужен

Некоторые на полном серьезе полагают, что канифоль при пайке нужна только для ароматизации воздуха хвойным ароматом. Любой начинающий мастер по ремонту и разработке электронного оборудования, да и просто человек с опытом пайки, когда-либо пробовал припаивать провода между собой или монтировать радиокомпоненты на плату с незалуженными контактными площадками без флюса.

Проблемы при отсутствии флюса

Тогда он хорошо знаком с тем, какие проблемы и трудности возникают: припой с великим трудом прилипает к выводам компонентов и к контактным площадкам, соединения оказываются хрупкими и имеют высокое электрическое сопротивление.

Оксидный слой

Проблема возникает из-за оксидного слоя: медные контактные площадки на печатной плате окисляются под действием воздуха и влаги. Тончайший слой, состоящий из смеси оксидов и гидроксидов меди, мешает припою смачивать спаиваемые поверхности.

Влияние состава припоя

На это прилипание влияет состав самого припоя.

Заключение

Флюс обеспечивает правильное прилипание припоя, создавая надежное соединение между металлами. Рекомендуется использовать различные типы флюсов в зависимости от задачи.

Решением этих проблем становится применение паяльного флюса. Его химический состав подготавливает проводники, поверхности печатной платы или выводы радиодеталей, удаляя плёнку из оксидов. Кроме того, он обеспечивает диффузию молекул припоя между узлами кристаллической решетки меди или другого спаиваемого металла или сплава, что гарантирует высокопрочную и долговечную пайку, отсутствие повреждений при малейшей механической или температурной нагрузке. А ещё препятствует поступлению кислорода из открытой среды в место пайки, предотвращая образование нового оксидного слоя, который может практически мгновенно появиться вследствие скоротечности реакции окисления из-за высокотемпературного воздействия.

Виды флюсов и сфера их применения

В разделе будут рассмотрены наиболее универсальные и популярные сегодня материалы, дано описание их состава, рекомендованного припоя для максимального качества пайки, а также их применяемости. Флюсы, как правило, применяющиеся не для пайки радиоэлектронной аппаратуры, а, к примеру, чёрных металлов, кратко будут также рассмотрены. Уделим внимание часто применяемой флюсовой смеси и порошкообразного припоя, именуемой паяльной пастой. Флюсы, применяемые для высокотемпературного (500°С и более) спаивания массивных стальных или железных изделий, например, тетраборат натрия (бура) рассматриваться не будут, так как это выходит за рамки статьи. Мы охватим все виды материалов, которые можно паять.

Канифоль и флюсы на её основе

Она представляет собой отвердевшую смолу сосны или некоторых других пород деревьев, в основном хвойных. Получают её методом нагревания жидкой смолы и испарения терпеновых компонентов (скипидара) и других летучих соединений. Состоит из смеси различных смоляных и жирных кислот. Имеет цвет от светло-жёлтого до чёрного.

Канифоль собственной персоной

Она используется человеком очень давно. Первоначально её применяли для защиты деревянных конструкций от гниения: расплавом пропитывали элементы зданий и кораблей. На заре машиностроения применялась для натирания ремней и шкивов ременных и колёс фрикционных передач для увеличения сцепления и повышения эффективности работы этих механизмов. Сегодня используется в химической промышленности при изготовлении красок и лаков, в профессиональной среде для натирания смычков музыкальных инструментов и, наряду с магнезией, в спорте для улучшения сцепления рук спортсмена и спортивных снарядов, и, конечно же, в качестве флюса.

Классическая сосновая канифоль DeBaiLong

Действие канифоли обусловлено наличием кислот в составе. В расплаве активность смол и жирных кислот возрастает, происходит растворение оксидного слоя на поверхности спаиваемой детали; также он, обволакивая область пайки, не пропускает кислород и влагу из окружающего воздуха, препятствуя тем самым повторной оксидации.

Канифоль относится к слабоактивным флюсам и применяется только с металлами, склонными к диффузии в них оловянно-свинцового припоя (медь и сплавы, серебро, золото) и при незначительном оксидировании. Пайка чёрных металлов, алюминия, спецсплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, манганин, константан) с ней практически невозможна или сопряжена с массой трудностей. Смывка остатков и солей хвойных и жирных кислот в большинстве случаев не требуется. Работы рекомендуется выполнять низкотемпературными припоями, так как с увеличением температуры происходит выгорание канифоли, снижение активности и образование твёрдых трудносмываемых остатков. Наносится только с помощью жала паяльника.

Ввиду более современных вариантов в промышленном производстве электронной техники канифоль в чистом виде не применяется.

Состав Хвойные и жирные кислоты растительного происхождения

Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото

Рекомендуемый припой Оловянно — свинцовый припой

Температура пайки 200°C

Смывка Не требуется

Помимо канифоли в твёрдом состоянии, также применяются её растворы в этиловом, изопропиловом спирте, этилацетате без включения или с различными добавками, увеличивающими активность. Примером спирто-канифольных флюсов служат СКФ (ФКСп), КЭ, ФКЭт (раствор в этилацетате) и множество других под общим названием «жидкая канифоль».

Они предоставляют большее удобство в работе, так как могут наноситься кисточкой, капельным и другими методами. Но для пайки компонентов поверхностного монтажа (SMD) не подходят, так как не фиксируют детали: во-первых, они «плавают» на поверхности жидкости; во-вторых, низкая температура кипения вызывает активное парообразование, провоцирующее смещение невесомых SMD-компонентов. А общие характеристики растворов близки к параметрам обычной канифоли.

Состав Канифоль, этиловый/изопропиловый спирт

Температура пайки Около 200°C

Для увеличения активности в состав добавляются присадки-активаторы, улучшающие качество и сокращающие время пайки. Примером служит уважаемый многими поколениями радиолюбителей ЛТИ-120. Смывка здесь не нужна, так как активное вещество разрушается при нагреве.

ЛТИ — 120

Состав Канифоль, этиловый/изопропиловый спирт, солянокислый диэтиламин

Помимо канифоли и жидких канифольных средств, производятся ещё геле- и пастообразные решения, являющиеся в настоящее время самыми применяемыми. Ими паяют как SMD, так и компоненты в корпусах с шарообразными выводами из припоя (BGA). Примером выступает архаичный нейтральный паяльный жир (смесь порошка канифоли и стеарина), простой и дешёвый TR-RM и современные высококачественные флюсы RMA-218 и RMA-223.

TR — RM

Состав Канифоль, технический вазелин

Температура пайки До 300°C

RMA — 218

Состав Канифоль, технический вазелин, адипиновая кислота

RMA — 223

Состав Канифоль, технический вазелин, глицерин

На основе глицерина

Кроме канифольных, существуют флюсы, основанные на глицерине — простейшем представителе трёхатомных спиртов. В отличие от быстроиспаряющихся спиртовых, такие практически не испаряются, что позволяет нанести их сразу на множество точек. Они относятся к средне- и высокоактивным, и требуют обязательной отмывки водой, этиловым/изопропиловым спиртом или растворителями: гигроскопичность неотмытого глицерина и сопутствующих остатков быстро приведёт к химическому разрушению соединения.

Высокая активность позволяет использовать их для меди и её сплавов с сильным окислением (чёрный плотный слой оксида двухвалентной меди, зелёный рыхлый слой солей меди и так далее), а также для углеродистых сталей, даже с коррозией.

Ввиду требования к обязательной отмывке и высокой активности остатков не рекомендуется применять их при монтаже деталей на печатной плате. Качественная отмывка плат, особенно при наличии на них элементов поверхностного монтажа, возможна только при использовании ультразвуковой ванны.

Востребованные представители: «Глицерин гидразин» и ТАГС.

Состав Глицерин, вода, ингибиторы коррозии, гидразин гидрохлорид

Применимость Медь, сплавы меди, углеродистые стали

Температура пайки До 350°C

Состав Триэтаноламин, анилин гидрохлорид, аммоний хлорид, глицерин, спирт этиловый или изопропиловый

Температура пайки До 320°C

На основе хлористого цинка

Хлорид цинка II представляет собой бесцветные кристаллы, полученные реакцией металлического цинка с соляной кислотой. Они легко растворяются в воде, спирте и других органических растворителях, образуя раствор с сильной кислотностью. В качестве флюса используют водные растворы ZnCl₂.

Они высокоактивны, поэтому всегда нужно отмывать покрытие водой, спецрастворителями, спиртами. Неотмытые остатки имеют высокую электропроводность. Пайка радиокомпонентов и печатных плат им запрещена. Им паяют и лудят изделия из меди или произведённых из неё сплавов (даже с сильной коррозией), разных чёрных металлов (железа, стали, чугуна, никеля), цинка и оцинкованных изделий, свинца, нихрома.

Пары хлористого цинка опасны. При работах наличие дымоуловителя и системы вентиляции обязательно.

Наиболее известны: «Паяльная кислота» и ЗИЛ-1 и ЗИЛ-2.

Состав Хлористый цинк, вода

Применимость Медь, сплавы меди, железо, сталь, чугун, никель, нихром

ЗИЛ — 1

Состав Хлористый цинк, двухлористое олово, хлорная смесь, соляная кислота, вода

Применимость Железо, сталь, чугун, никель, нихром

Рекомендуемый припой Оловянно — свинцовый припой с высоким содержанием свинца

Температура пайки До 400°C

ЗИЛ — 2

Состав Хлористый цинк, хлористый аммоний, хлорное железо, вода

Применимость Медь, сплавы меди, железо, сталь, чугун, никель, нихром, цинк, свинец

Ортофосфорная кислота

По применимости и технологии пайки она близка к хлористо-цинковым вариантам. С ней паяют медь со сплавами, но главным применением является пайка чёрных металлов разных марок, включая нержавеющую сталь, а также изделия, подвергшиеся коррозии. В месте контакта фосфорной кислоты с металлическим изделием образуется защитный слой фосфата железа, предохраняющий от дальнейшего коррозионного разрушения. Также подходит для пайки константана.

Она средне- и высокоактивная, обязательно смывается спиртами или специальными растворителями. Запрещается паять электронные компоненты и печатные платы.

Пары H3PO4 опасны. При работах требуется применение дымоуловителя и хорошая вентиляция.

Среди известных: «Ортофосфорная кислота» и ФИМ.

Состав Ортофосфорная кислота

Применимость Железо, сталь, чугун, никель, нержавеющая сталь, константан

Состав Ортофосфорная кислота, этиловый или изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии

Применимость Медь, медные сплавы, железо, сталь, чугун, никель, нержавеющая и жаростойкая сталь

На основе триэтиламина

Они выступают классическими органическими композитными высокоактивными флюсами для пайки низкотемпературными припоями. Основными составляющими являются триэтиламин.

Составы на его основе применимы для пайки меди и сплавов из неё, но основное применение — это трудноспаиваемые материалы, а именно бериллиевая бронза, алюминий и другие лёгкие сплавы, нержавеющие и жаростойкие стали и прочие разновидности чёрных металлов, включая корродированные и сильно загрязнённые.

Обладают средней или высокой активностью, после монтажа их смывают спиртами, либо применяют специальные растворители. Компоненты с платами им не паяют, но допускается пайка алюминиевых и медных проводов и кабелей (в том числе между собой).

Пары триэтиламина ядовиты (особенно содержащие соединения кадмия ФТКА). Пайка осуществляется с дымоуловителем и правильно организованной вентиляцией.

Наиболее известные представители: ФТКА, Ф-34 и некоторые другие.

Состав Триэтиламин, фтороборат кадмия, фтороборат аммония

Применимость Алюминий, бериллиевая бронза, нержавеющая и жаростойкая сталь

Рекомендуемый припой Низкотемпературный оловянно — свинцовый припой

Ф — 34

Состав Триэтиламин, этиловый или изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии, присадка для улучшения смачивания

Применимость Алюминий, магниевые сплавы, нержавеющая и жаростойкая сталь

Паяльные пасты

Они занимают промежуточное положение между припоями и флюсами. Вернее, они одновременно и те, и другие. Состоят из тонкого порошка «припой+флюс», преимущественно из канифоли. Применяются только для монтажа SMD и BGA-компонентов: паяльная паста обладает высокой клейкостью, позволяющей надёжно фиксировать деталь, так и высокой температурой закипания. После расплавления превращается в припой, стабильно фиксирующей компонент на плате.

Они нейтральные и не нуждаются в отмывке, но в условиях промышленного производства её всегда проводят.

Применяются как для монтажа с помощью паяльника или паяльной станции и ручным дозированием, так и автоматической пайки.

В качестве примера качественных и популярных продуктов могут быть названы KELLYSHUN GY618B и низкотемпературная бессвинцовая паста MECHANIC WQ-50 Lead Free.

Состав Олово, свинец, серебро, безотмывочный канифольный флюс

Применимость SMD, компоненты в корпусах BGA

Рекомендуемый припой Не требуется

Температура пайки До 183°C

MECHANIC WQ-50 LF

Состав Висмут, олово, безотмывочный флюс

Температура пайки До 138°C

Паяльный флюс — архиважная составляющая качественного паяного соединения. Припой заполняет места пайки, но его химическая диффузия со спаиваемыми деталями, обеспечивающая механическую прочность, долговечность и электрическую надёжность, возможна только при использовании флюса, полностью подходящего для конкретной ситуации. Металлов и сплавов множество. И флюсовых составов для них примерно столько же.