Флюс для пайки металлов; что это такое

Флюс для пайки металлов — что это такое?

Во многих отраслях промышленности и в бытовых условиях для соединения металлических деталей и для ремонта любой аппаратуры применяется пайка. Для того чтобы работа была качественной, необходим специальный инструмент и расходные материалы в виде припоя и флюса. И если с инструментами и припоем все относительно понятно, то о флюсе знают немногие. Поэтому перед процессом пайки необходимо разобраться – что такое флюс и зачем он нужен?

Определение и терминология

Для того чтобы понять зачем нужен флюс при пайке, необходимо обратиться к первоисточникам и терминологии, которая позволит ясно раскрыть картину. Флюсы являются стойкими и активными химическими веществами, которые в процессе пайки обеспечивают очистку поверхности от образования загрязнений, а также оксидных плёнок. В итоге образуется натяжение поверхности, в результате которого обеспечивается качественное растекание припоя. Дополнительно нужно понимать, для чего нужен паяльный флюс, это качественная защита рабочего места обработки поверхности изделия от воздействия внешней рабочей среды окружающей природы.

Далее, главный принцип флюса – это подготовка рабочего места соединения изделий, которые должны будут прикрепить одну часть изделия к другому. При решении задачи, зачем флюс при пайке используется, руководствуемся некоторыми критериями:

• Для флюса температура плавления должна быть на порядок ниже, чем для припоя, это обязательное условие и требование качественного обеспечения соединения изделий.
• Флюс не должен никаким образов взаимодействовать в процессе пайки с припоем. Если мы осуществляет технологическую работу, то каждый компонент должен образовать два независимых слоя обеспечения качества соединения обрабатываемых изделий.
• Для газообразных характеристик флюса, последний должен обеспечить плавное растекание припоя по поверхности.
• Для жидкого флюса обязательным условием является отличная растекаемость и смачиваемость всех обрабатываемых изделий.
• Флюс должен любым способом разрушать и удалять образуемые на поверхности неметаллические образующиеся характеристики в виде плёнки.
• Ко всем паяемым сплавам, а также ко всем металлам, флюс должен иметь инертную природу и характеристику, которая указывает на минимально активную составляющую.

Разновидности флюсов

Флюс — это вещество, наносимое на место пайки или сварки, защищающее металл от окисления и улучшающее качество шва. Флюс способен кардинально изменить качество, в том числе ровность шва и его эстетические характеристики. Поэтому к выбору флюса нужно подойти с умом.

Здесь есть четкая связь с припоем. Чем легче плавится припой, тем лучше раскрываются свойства флюса. У флюса должна быть температура плавления чуть ниже, чем у припоя. Тогда вы добьетесь качественного результата.

Производители предлагают флюсы для пайки двух разновидностей: активные и пассивные.

Химически активные

Химически активные флюсы содержат в своем составе кислотосодержащие вещества. Они, в свою очередь, способы уничтожить любой налет или признаки коррозии. В качестве кислотосодержащего может использоваться известная всем соляная кислота, хлористый цинк и др. Если не очистить место пайки от остатков флюса металл может испортиться и появится новая коррозия.

Химическая активность таких флюсов — это и достоинство, и недостаток одновременно. При неумелом использовании такие флюсы разъедают металл и текстолит, если применять их в радиоэлектронике. Не стоит забывать, что такие флюсы способны оставлять ожоги на коже, поэтому важно соблюдать технику безопасности. Зато при грамотном использовании активные флюсы удаляют любой налет и коррозию, позволяя улучшить качество работ.

Мы не рекомендуем использовать химически активные флюсы в повседневной пайке. Они требуют внимания и опыта. А при пайке радиокомпонентов лучшее вообще не использовать данный тип флюса. Поскольку с большой вероятность он будет разъедать текстолит, и вы ничего не сможете исправить.

Химически пассивные

Химически пассивные флюсы используются очень часто. У них нет таких ярко выраженных окислительных свойств, как у химически активных, поэтому с ними проще работать. Химически пассивные флюсы удаляют жировой налет и небольшие загрязнения, но не коррозию. В составе таких флюсов есть органические компоненты, поэтому их можно применять при пайке радиоэлементов.

Химически пассивные флюсы защищают зону сварки от окисления и улучшают качество работы. Впрочем, как и химически активные.

Твердые припои для пайки

Состав флюсов для пайки твердым припоем используется соединения проблемных мест, которые все время поддаются негативному воздействию окружающей среды (вибрации, перепады температур, удары и прочее). В основном это составы для высокотемпературной пайки, о т 400 градусов по Цельсию и выше. К ним относятся:

1. Припой для твердого сплава из меди и цинка (до 1000);
2. Фосфор и медь (до 900 градусов);
3. Чистая медь применятся для процесса пайки высокоуглеродистого железа;
4. Флюс безотмывочный, для пайки серебром (до 800 градусов включительно).

У твердоплавких припоев также есть свое распределение, они бывают тугоплавкими, с температурой для плавки от 850 градусов, и легкопавкие – с показателем выше данного температурного режима.

Нужно отметить, что смесь меди (используются марки М21, М11 и прочие) и цинка недостаточно распространена, из-за низких показателей прочности и относительно дорогой стоимости в большинстве случаев её успешно может заменить припой из бронзы с цинком или латуни.

Припои медно-фосфорного типа – это заменители очень дорогих серебряных флюсов. Они незаменимы при соединении медных металлов, бронзы, латуни и прочих соединений металлов, которые не должны работать на сгибы или ударные нагрузки. К слову, этот сплав еще называется припой для бесфлюсовой пайки (но не для меди).

Категорически запрещено использовать данные сплавы для пайки железа, черных металлов, низкоуглеродных сталей, т.к. при температурном воздействии и соединении с медью или фосфором образуется очень хрупкий химический элемент – фосфиды железа, который поспособствует тому, что шов разойдется.

Из-за металлофосфористых припоев образуются фосфиды железа, которые являются члишком хрупкими соединениями, и способствуют понижению качества металла, их не советуют использовать для пайки железа.

Видео: Приготовление паяльного флюса своими руками

Самым лучшим вариантом для таких спаечных процессов является серебряные припои. Они наиболее дорогостоящие. И используются также для соединения проводов, капиллярной сетки из проводов, и очень сложных плат из серебряных компонентов.

Классификация альтернативных видов припоя

Существуют и прочие альтернативные виды припоя:

1. На основе канифоли со спиртом. Этот флюс относится к активным, но при повышенных температурах удаляется не только оксид, но ещё и металл. После пайки таким припоем необходимо хорошо почистить плату.
2. Активированный самодельный флюс. Используется для спаивания соединений, которые часто подвергаются ударам и прочим нагрузкам. Для его приготовления необходимо смешать салициловую кислоту, диатиламин, ангидрид, анилин канифоль.
3. Смешанный с канифолью бур. Применяется такая смесь для спаивания водопроводных медных труб. Эта смесь высокоактивна и в зачистке материалов не нуждается. Бура может плавиться при температуре 70 градусов. Вредных веществ при этом не выделяется.
4. Соединение канифоли с воздухом. Такой флюс является нейтральным и применяется для высокоточностных электроприборов (схемы мобильных телефонов, выключатели, реле и прочие). Применять канифоль нужно на предварительно очищенных и залуженных металлах. А для качественной очистки алмазных контактов можно взять лазер.
5. Флюсы жидкого типа на основе этилового спирта, салициловой кислоты, золота или вазелина используются для спаивания радиаторов или электрических проводов. При этом швы получаются чистыми и аккуратными.
6. С повышенными антикоррозионными характеристиками на основе растворителя, фосфора и кислот. Дополнительные средства очистки после спаивания применять не нужно.

Остатки флюса оставлять нельзя. Кроме того, что они портят вид изделия, они ещё и вредные. Они могут вызвать короткое замыкание в электрических схемах, если вовремя не очистить поверхность.

Флюсы ещё классифицируют по такому принципу:

1. Защитные. К ним относятся инертные вещества по отношению к металлу. Предназначаются они для защиты зачищенных элементов от образования окиси. К ним относят сахарную пудру, минеральные и оливковые масла, воск и вазелин.
2. Антикоррозионные. Их задачей является освобождение поверхности, которую необходимо паять, от коррозии и дальнейшей защиты от образования окислов. Обязательным компонентом является ортофосфорная кислота.
3. Активные (кислотные). Готовятся эти составы на основе кислоты соляной. Применяется она в чистом виде. Ею спаиваются железные изделия. Хлористый цинк является ещё одним составляющим флюса из соляной кислоты. Такой флюс известен многим под названием «паяльная кислота». Сферой его применения является паяние серебра, железных сплавов и меди. Так как кислотный флюс является реагентом с высокой химической активностью, он эффективнее на обрабатываемых поверхностях уничтожает разнообразные плёнки. Но с самим металлом он взаимодействует также энергично.

Чтобы спаять изделие трубочками с канифолью, необходимо произвести следующие действия:

1. Соединяемые поверхности нужно тщательно очистить от грязи и окисления.
2. В месте шва необходимо нагревать деталь до значения, которое будет превышать температуру плавки флюса.
3. После этого производится процесс пайки.

Для больших поверхностей, у которых хорошая теплопроводность, такой метод практиковать не стоит, так как для нагревания металла в достаточном количестве будет мало мощности паяльника.

Самостоятельное приготовление

Приготовить рабочий флюс для пайки на основе канифоли можно самостоятельно. Для этого достаточно раздробить и растереть её в порошок, а затем засыпать полученный состав в ёмкость и сразу же залить небольшим количеством технического спирта.

Соотношение используемых при подготовке флюса компонентов должно составлять три к пяти. После тщательного встряхивания приготавливаемой смеси следует оставить её на пару дней и не трогать до тех пор, пока канифоль окончательно не растворится в спирте.

Самой подходящей ёмкостью под жидкий флюс является обычный пузырёк из-под лака, в крышке которого уже имеется встроенная кисточка. Непосредственно перед использованием рекомендуется тщательно отмыть бывшую в употреблении бутылочку от следов лака.

Довольно часто специалистами применяется ещё одна близкая к флюсам разновидность активных добавок, называемая паяльным жиром. Этот реагент принято относить к условно нейтральным составам. Они нужны, чтобы несколько улучшить условия пайки металлических соединений.

Следует напомнить, что прежде чем покупать какую-либо марку флюса, нужно изучить инструкцию к ней, и понять, для чего конкретно она предназначается.

Только в этом случае получится сделать качественное паяльное соединение.

Основные виды флюсов

Бывают как твёрдые, так и жидкие флюсы. Для удобства нанесения на область пайки и более лёгкого удаления выпускают также пастообразные марки, упакованные в тубы или сразу расфасованные в специальные шприцы. Жидкие формы используются для лужения в некоторых труднодоступных частях сложных деталей. Флюсы, как правило, представляют собой поверхностно-активные вещества, которые не проводят ток.

Кроме того, можно приготовить так называемую самодельную паяльную пасту своими руками, смешав опилки припоя с растворённой в спирте канифолью. Она используется в тех случаях, когда недопустим перегрев спаиваемых поверхностей — например, во избежание их повреждения.

Флюсы в основном классифицируют по степени их активности и действия, которое они оказывают на припой и спаиваемые детали. Различают следующие основные типы:

• Активные — производятся преимущественно из растворов соляной кислоты, но нередки и случаи применения её в чистом виде. Сюда же входит очень популярная «паяльная кислота», которая представляет собой обработанный соляной кислотой цинк. Активные флюсы легче разрушают плёнки на поверхностях деталей, но, кроме этого, ещё и вступают в реакцию с самой металлической поверхностью. Из-за этого они должны быть нейтрализованы после проведения всех операций. Кроме того, такие флюсы имеют невероятно сильную электропроводимость, что исключает их применение в радиоэлектронике.
• Антикоррозийные — защищают от возникновения окислов на поверхностях и противодействуют коррозийным процессам. В качестве таких составов можно применять ортофосфорную кислоту или её смеси с другими веществами со схожими свойствами.
• Защитные — представлены самыми инертными по взаимодействию с металлом составами и включают различные масла (в том числе оливковое или растительное), сахар-песок и вазелин с воском.

Существует также классификация по рабочей или активной температуре. По этому принципу флюсы бывают:

• Высокотемпературные с температурой перехода в жидкое состояние от 450 градусов Цельсия.
• Низкотемпературные, температура плавления которых ниже 450 градусов.

Обязательно следует выбирать флюсы с температурой плавления ниже, чем у припоя, ведь иначе спаять детали будет невозможно. Припои и флюсы, применяемые при пайке необходимо также подбирать в зависимости от задач, выполняемых ими.

Состав и описание канифоли для пайки

Для начинающего радиолюбителя в качестве оптимального решения подойдёт канифоль для пайки. Сырьё для её производства — сосновая живица или смола. Это смесь различных изомеров смоляных кислот, которая обрабатывается специальным образом, или продукт отходов некоторых химических производств. Она относительно дешёвая и доступная, хорошо противостоит образованию оксидных поверхностных плёнок и совершенно нерастворима водой и ацетоном. Из-за природного характера образования, канифоль на основе живицы абсолютно нетоксична и не предъявляет дополнительных требований к защите дыхательных органов и глаз и повышенной вентиляции рабочего помещения.

Канифоль стекловидна и имеет температуру плавления, не превышающую 70 градусов, что делает её пригодной для использования в радиоэлектронике. Очень хорошо растворяется спиртом и ацетоном, которые используются для удаления её с поверхности деталей и печатных плат. Однако, если эстетическая сторона процесса пайки вас не заботит или положение детали исключает последующую обработку, канифоль спокойно можно не стирать. Она не обладает электропроводностью и совершенно неактивна после застывания.

Растворы канифоли имеют приблизительное её содержание на уровне 30−35 процентов. Остальное — это спирт и активаторы. В качестве спиртов могут выступать:

• Этиловый.
• Изопропиловый.
• Этиленгликоль.
• Этилацетат.

Активаторами же являются такие присадки:

• Салициловая кислота.
• Органические соединения галогенов.

Такие флюсы наносятся ручным способом легче и обеспечивают равномерное покрытие рабочей области.

Бура и её применение

Тетраборат натрия имеет очень широкое назначение в качестве флюса. Им можно паять и варить изделия из меди, драгоценных металлов (серебра, например) и хромированных изделий. Кроме того, он используется при работе с тугоплавкими металлами вроде чугуна. Применяется практически без добавок, иногда может смешиваться в равных частях с борной кислотой, из которой и производится. Имеет высокую температуру плавления (около семисот-девятисот градусов), поэтому подходит для работ по прокладке водопроводных сетей и их ремонту.

Из-за того, что обычные бытовые паяльники неспособны выдавать нужное количество тепла для работ, которые проводятся с этим флюсом, используются газовые горелки. После завершения всех работ с металлической поверхностью образовавшийся налёт необходимо удалить, так как он провоцирует образование ржавчины.

Использование ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота представляет собой хорошо растворимые в воде прозрачные кристаллы, хорошо впитывающие влагу. Может применяться как флюс для пайки изделий из алюминия, стали и меди. Отлично подходит для чистки поверхностей металлов от ржавчины, покрывая их защитной плёнкой, которая противодействует повторному появлению коррозии.

Как пользоваться

Чтобы правильно паять простые соединения, нужно ознакомиться с тем, как нужно пользоваться флюсом. Для этого требуется учесть несколько довольно-таки простых правил, представленных ниже:

1. Все инструменты для организации процесса пайки необходимо разложить на столе. К ним относится паяльник, губка, припой, кусачки или пинцет.
2. Паяльник рекомендуется аккуратно подключать к электросети для начала работы. В первую очередь, попробовать расплавить припой.
3. Если это получилось, то расплавленным припоем нужно покрыть конец жала паяльника, а концы проводов с помощью кусачек освободить от изоляции. Так, например, это могут быть провода от светодиодов.
4. Требуется вовремя удалять с помощью губки остатки старого олова, чтобы не вызвать ухудшение процесса или поломку паяльника
5. К процессу можно приступать только после того, как будут зажаты пинцетом концы проводов. Тогда обычно приступают к пайке.

По окончании процесса соединения, например, проводов светодиодной ленты, требуется проверить шов на прочность, а затем удалить остатки флюса с помощью смоченного в ацетоне ватного тампона. Хорошим средством станет REXANT FLUX OFF 85-0003. Он в основном используется в качестве очистителя печатных плат, что позволяет устранять остатки флюса после работы.

Важно! Если под рукой нет паяльника, можно воспользоваться феном.

Виды флюсов для пайки

Флюсы могут быть органическими или неорганическими соединениями. Выбор определенного варианта зависит от предполагаемого применения. Большинство органических флюсов не обладает коррозионными свойствами. Однако некоторые разновидности, в особенности кислотные, могут вызывать коррозию. Поэтому использование последних требует особого внимания. Также следует учитывать, что несоблюдение рекомендаций производителя может стать причиной ухудшения электрических свойств готовых печатных плат.

Основой органических флюсов являются следующие компоненты:

• активаторы (активные вещества, воздействующие на оксиды металлов);
• протекторы (предохраняют поверхности от образования оксидного слоя);
• растворители для поддержки оптимальной консистенции;
• разнообразные добавки (ингибиторы коррозии, стабилизаторы, загустители и красители).

Неорганические флюсы подразделяются на два типа — канифольные и синтетические. По консистенции и способу фасовки различают следующие разновидности — жидкости, пасты и водорастворимые порошки.

Флюсы для пайки при помощи мягких припоев нужны для очистки окисленных металлических поверхностей и для улучшения активации и смачиваемости уже спаянных поверхностей, минимизации дефектов и обеспечения защиты мягкого припоя и места пайки от окисления. Предварительный нагрев необходим при удалении основы флюса, при уменьшении и активации термоудара по печатным платам и компонентам, изготовленным из различных материалов.

Жидкие флюсы могут быть применены при пайке волной и двойной волной припоя, которые используются в технологиях монтажа компонентов в отверстия или смешанного монтажа. Некоторые виды активно применяют также для ручной пайки на опытном производстве и для ремонта.

Во время пайки флюсы растворяют при помощи оксидов и сульфидов, обеспечивая защиту поверхностей от окисления, а также снижают поверхностное натяжение припоя.

Классификация, а также требования и методы испытаний флюсов прописаны в стандарте IPC/ANSI-J-STD-004, по которому выделяют флюс нескольких типов.

Активность флюса (% содержание галогенов)	Канифольные Rosin (RO)	Синтетические Resin (RE)	Органические Organic (OR)
Низкая (0%)	RROL0	RREL0	OORL0
Низкая ( 2,0%)	RROH1	RREH1	OORH1

Другие материалы нашего каталога: паяльная паста