Виды и применение гелевых флюсов

Разновидности паяльной кислоты

Чтобы понять, как паять кислотой паяльной, следует рассмотреть ее разновидности. Существуют жидкие, порошкообразные или пастообразные флюсы (как иногда называют паяльную кислоту).

В домашних условиях чаще всего применяется паяльная кислота для пайки меди, серебра, латуни, никеля и сплавов из них — канифоль. Это вещество получают из смолы хвойных видов деревьев. Это происходит путем выпаривания из нее скипидара.

Для пайки чугуна, стали и железа потребуется водный раствор хлорида цинка. Такая кислота паяльная имеет в своем составе ZnCl. Хлористый цинк получают путем расплавления металлического цинка в соляной кислоте.

Довольно распространена ортофосфорная паяльная кислота. Состав ее содержит на 1/3 Это вещество пожаробезопасно. Однако хранить его следует строго в соответствии с инструкцией производителя.

Плюсы и минусы флюса

Флюс обладает способностью защиты соединений из металла от их окисления, улучшая качество пайки и способствуя равномерному распределению припоя

Среди достоинств материала можно обратить внимание на такие:

• низкая температура плавления;
• небольшой удельный вес;
• хорошо и быстро растекается, смачивая поверхность рабочей поверхности;
• устойчивость к выгоранию и испарению;
• легкость удаления растворителем;
• не способствует развитию коррозии;
• совместимость с растворимыми жирами и оксидными пленками.

Нельзя не упомянуть и о некоторых недостатках флюса для пайки. Например:

• во время работы выделяются продукты взаимодействия, вредные для здоровья;
• гигроскопичность.

В связи с воздействием высокой температуры изменяется структура материала, его вторичное использование становится невозможным.

Паяльные пасты (тиноль) для пайки

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Паста не заменима при пайке паяльником в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наносится лопаткой в нужном количестве на место пайки и затем прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта работы с паяльником.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния. Хранить пасту нужно в герметичной упаковке. Срок хранения пасты не более полгода, так как опилки припоя со временем окисляются.

Составы с умеренной коррозионной активностью

Слабой коррозионной активностью характеризуются флюсы из канифоли, спирта к которым добавлено какое-либо из следующих веществ:

• уксусная кислота,
• хлорид цинка,
• ортофосфорная кислота.

При пайке хорошо работает флюс для меди из раствора канифоли в спирте с добавкой хлоридов цинка и аммония. Эффективно применение смеси из глицерина, и раствора хлоридов цинка, аммония, натрия.

Качественное соединение при пайке обеспечивает флюс из раствора глицерина в воде, к которой добавлен солянокислый гидразин. С успехом можно применять смесь из спирта и раствора фосфорной кислоты.

Флюсы, содержащие канифоль, используют при температурах до 300 °С. Остальные составы можно нагревать до 350 °С.

Физико-химические свойства и состав

Прежде чем рассматривать, как расплавить канифоль, стоит рассмотреть, что входит в нее. Состав материала довольно прост, так как человеку для подготовки потребуется всего два основных компонента. чаще всего это сама канифоль и спирт, который используется в качестве органического растворителя. При правильной подготовке и соблюдению технологического режима, итоговый продукт выглядит как однородное вещество.

Использование спирта для жидкой канифоли

Вместе со спиртом может быть использована вода, но она применяется как дополнительный материал, так как не может растворить флюс самостоятельно. В заводских марках применяются еще дополнительные ингибиторы коррозии, присадки, пропанол и прочие элементы.

Плотность жидкости зависит от количества самой канифоли в составе. Свойства, влияющие на спаивание практически полностью повторяют те, которыми обладает твердая таловая канифоль. Но в растворенном варианте они проявляются не так сильно. Благодаря повышенной растекаемости, жидкость попадает во все мелкие неровности, которые есть в металле и это дает намного больший уровень скрепления, чем в изначально твердых марках флюса. Главным химическим свойством здесь является нейтральность среды, поэтому, состав пригоден для использования практически с любыми деталями.

Как правильно выбрать флюс

Даже при знании разновидностей и технических характеристик не каждый человек понимает, как выбрать флюс. Для безопасной пайки следует выбирать нейтральные флюсы. Они подходят для работы с разными деталями, но при спайке больших компонентов, работа будет происходить медленно.

Чтобы ускорить процесс, можно использовать среднеактивные флюсы. Такие составы подходят для работы с различными металлами. Для работы с крупными деталями идеальным вариантом являются серебряные припои.

Лучшие заменители

Не всегда дома может найтись припой для спайки оборванных контактов или проводов. В таких ситуациях можно провести ремонт без покупных составов. Заменить флюс можно несколькими веществами:

• янтарем;
• жиром;
• «Аспирином»;
• смолой.

Перед началом работ «Аспирин» необходимо растворить в небольшом количестве жидкости.

Смола на дереве

Что такое флюс для пайки?

Качество пайки основывается на правильности подбора компонентов флюса и присадки. Функция флюса:

• Создание вокруг припоя, на поверхности металла легкоиспаряемой плёнку, растворяющую окислы в рабочей зоне.
• Создать условия для растекания припоя за счёт снижения поверхностного натяжения.
• Улучшить сцепление с основой, снизить воздействие окружающей среды.
• Испариться на пороге температуры плавления.

Разнообразие предложений с незамысловатыми и сложными составами жидкого вида, порошков и пастообразных делят на два технологически непохожих вида флюсов для пайки: пассивные и активные в химическом отношении. Продаются паяльные пасты, составленные из комбинации флюс-припой, альтернативные трубчатые припои с заполнением внутренней полости флюсом.

Химически активные

Преимущественно это кислотосодержащие реагенты. Оксидные плёнки, жирный налёт устраняются успешно. Но возникает вопрос по нейтрализации активности агрессивных веществ путём промывки: металл и текстолитовые платы разрушаются коррозией.

Доступны и активно используются ортофосфорная, соляная кислоты после протравки, бура, нашатырь. Воздействие паров на органы дыхания токсично, кожные покровы также уязвимы.

Паяльные кислоты применяются в пайке никеля, сталей. Легко удаляют продукты окисления. Требуют нейтрализации слабощелочными растворами с обязательной процедурой окунания в проточную воду. Температуры применения 250–330 С.

Рабочее помещение при пользовании агрессивными средствами нуждается в вентиляции, минимальная мера – проветривание. Попадание на кожу рук требует смывания с моющими средствами без промедления.

Oрганические

Химически пассивные флюсы снимают жировые плёнки, отчасти нестойкие окислы. Эти органические некорродирующие вещества – защита против окисления. Канифоль сосновая, воск, стеарин и растворы спиртоканифоли не выделяют вредных для здоровья паров. Используются с легкоплавкими припоями в радиотехнике.

Для чего нужны паяльные флюсы?

Тем не менее важность роли канифоли, как и любых других флюсов (о которых будет рассказано позже), состоит в том, что она подготавливает детали к надежному соединению друг с другом, очищая их поверхности от оксидной пленки, солей и жиров, препятствующих контакту поверхностей. В задачи флюса входит и снижение поверхностного натяжения в веществе припоя, что обеспечивает его лучшую текучесть

Благодаря этому он растекается по возможно большему пространству, увеличивая площадь контакта спаиваемых элементов. Кроме того, флюсы продлевают срок их службы, защищая детали в местах пайки от образования новых окислов и солей. Правда, некоторые из них без должной нейтрализации могут стать причиной преждевременного выхода деталей из строя. Поэтому нужно неукоснительно следовать инструкциям по применению того или иного состава.

Как паять с канифолью

В общих чертах процесс пайки заключает следующие операции:

1. Механическая очистка соединяемых поверхностей;
2. Разогрев жала паяльника;
3. Нагрев соединяемых поверхностей;
4. Обработка жала канифолью;
5. Обработка поверхностей канифолью;
6. Покрытие жала припоем (лужение);
7. Соединение деталей и покрытие припоем стыка и прилегающих участков.
8. Охлаждение соединения.

Теперь подробнее о каждой операции?

• Канифоль способна растворять окисные плёнки и частично восстанавливать их до металла. Если поверхность соединяемых деталей не покрыта видимыми загрязнениями, эту операцию можно пропустить. Она необходима, когда загрязнения или окислы покрывают поверхность настолько, что препятствуют смачивание её расплавленной канифолью и далее припоем.
• Ранее упоминалось о температуре начала размягчения канифоли в районе 55 – 70ºC. Но для того, чтобы надёжно покрыть жало паяльника и соединяемые детали, её надо разогреть до 100 — 130ºC. Критерием достаточной температуры жала является его свободное проникновение в массив твёрдой канифоли с появлением лёгкого дымка.
• Необходимость нагрева соединяемых поверхностей очень сильно зависит от их размеров. Если паять предстоит тонкие проводки, можно эту операцию пропустить. Надо понимать, что на холодной поверхности произойдёт быстрое охлаждение и застывание канифоли и припоя. Как следствие, не удастся добиться растворения окислов канифолью и достаточного растекания припоя. Поэтому необходимо перед началом пайки оценить, можно ли прогреть детали уже в процессе обработки флюсом или надо сделать это предварительно.
• Если паяльник используется в первый раз или долго не был в работе, можно пройтись по жалу металлической щёткой или тонкой наждачной бумагой. Но это требуется в самых запущенных случаях. Обычно достаточно разогреть его и обработать канифолью, а затем покрыть слоем олова – облудить. Теперь жало готово к работе.

Если перерыв в работе был небольшой, и жало осталось покрыто припоем, лужения не потребуется, достаточно просто нагреть его и опустить в канифоль.

Далее готовим к пайке поверхность деталей. Как уже было сказано, может понадобиться нагрев стыковых поверхностей соединяемых деталей. Это определяется их массивностью и размерами жала паяльника. Если жало массивней деталей, можно обойтись без предварительного нагрева перед пайкой, а произвести его непосредственно в процессе обработки деталей канифолью.

Фиксируем соединяемые поверхности в положении, в котором они будут смонтированы, греем при необходимости, обрабатываем флюсом и затем наносим расплавленный припой. Жалом паяльника помогаем ему растечься по стыку и прилегающим площадям, даём соединению остыть.

Процесс пайки завершён.

Виды флюсов

Все флюсы подразделяются на 3 большие группы:

• Кислотные (активные);
• Слабоактивные;
• Нейтральные (неактивные или защитные).

Основным практическим различием активных флюсов от слабоактивных и нейтральных является необходимость удаления их остатков по завершению процесса пайки – входящие в состав таких веществ кислоты и агрессивные соли, оставаясь на спаянных поверхностях или деталях, будут причиной ускоренной коррозии.

На заметку. Помимо описанной выше классификации по температуре плавления, все данные вещества подразделяются на две большие группы: легкоплавкие и тугоплавкие.

Легкоплавкие (канифоль, ее спиртовые растворы, паяльные кислоты) вещества применяются для пайки черных и цветных металлов оловянно-свинцовыми припоями при температурах до 5000С. Тугоплавкие вещества (прокаленная бура, раствор буры в борной кислоте, хлориды кальция и бария) используются для пайки черных и цветных металлов медными, серебренными и медно-латунными припоями при температурах свыше 5000С.

Канифоль

Представляет собой твердое стекловидное аморфное вещество светло-желтого или темно-оранжевого цвета, получаемое из смолы хвойных пород. Плавится при небольшой температуре, выделяет мало дыма и вредных для человеческого организма веществ.

Применяют канифоль при пайке радиодеталей легкоплавкими оловянно-свинцовыми припоями.

Паяльные кислоты

Данный вид флюса представлен неорганическими низко концентрированными кислотами: ортофосфорной или соляной. Для увеличения активности кислоты и улучшения растворения ею оксидных пленок в нее часто добавляют такую соль, как хлористый цинк. Благодаря текучести, она хорошо подходит для работы в труднодоступных местах.

Интересно. Недостатком паяльных кислот является необходимость удаления их остатков после завершения паечных работ.

Применяют паяльные кислоты для лужения устойчивых к коррозии сталей, меди, железа с цинковым покрытием, деталей из никеля или хрома.

Спиртовые растворы

Наиболее распространенным составом данного вида является спирто-канифольный раствор, представляющий собой 20-25 % раствор канифоли, растворенной в этиловом спирте. Для увеличения активности и спектра выполняемых паечных работ в такой раствор часто добавляют различные соли: хлорид цинка, хлорид диэтиламмония, хлорида фениламмония. Благодаря жидкому агрегатному состоянию, он хорошо наносится на спаиваемые поверхности, не требует удаления остатков после завершения паечных работ.

Не содержащие добавок спиртовые растворы используют для обычной пайки с использованием легкоплавких припоев, содержащие различные активные соли разновидности применяют при пайке черных и цветных металлов, а также их сплавов (медь, латунь, алюминий и т.д.).

Основными недостатками спирто-канифольного раствора являются летучесть основного компонента – этилового спирта, его усиленное испарение при пайке и хранении в негерметично закрытой емкости.

Водные растворы и подручные средства

Данный список самодельных веществ представлен чаще 16%-ти процентным водным раствором ортофосфорной кислоты с добавлением 3,7-4,0% этилового технического спирта. Используются такие растворы для пайки, как черных, так и цветных металлов, их сплавов.

Готовые составы

Представляют собой готовые составы (паста флюс, состав марки фпп), удобные для нанесения и часто помещаемые внутрь трубчатого припоя проволоки. Применяются, как правило, при пайке легкоплавкими низкотемпературными припоями.

Бура

Бура – высокотемпературный порошкообразный флюс, применяемый при пайке стальных, чугунных, бронзовых и медных деталей с использованием тугоплавких медно-цинковых или серебряных марок припоев.

Часто буру для удобства и увеличения эффективности растворяют в борной кислоте. Благодаря небольшой цене и широкому спектру выполняемых с помощью буры паечных работ, она является универсальной и востребованной как в радиоэлектронике, так и в пайке цветных и черных металлов.

Гелевые флюсы

Гелевые флюсы – самые удобные и надежные. Представляют собой смесь измельченного канифолевого порошка и растворителя. Выпускаются в небольших шприцах для специальных пистолетов-дозаторов, хорошо наносятся, не требуют удаления со спаиваемых поверхностей. Применяются такие вещества для паечных работ в радиоэлектронике.

Применение для различных металлов

Ортофосфорная и паяльная кислоты применяются для пайки деталей из нержавеющей и легированной стали. Бура используется при пайке чугуна, драгоценных металлов, никель-кобальтовых сплавов. Часто бура находит применение при ремонте водопроводных систем. Паяльный жир используется при пайке свинцовых муфт к свинцовой оболочке кабеля. Он состоит из канифоли, животного жира и стеарина.

Если нет готового флюса под рукой, то можно использовать вместо него раствор таблетки аспирина в одеколоне, фруктовый сок или оливковое масло.

Наименования и применение

Канифоль сосновая – самый простой, дешевый и доступный вид флюса с низким током утечки. Относится к классу химически пассивных флюсов. На рынке она доступна в свободной продаже из-за популярности. Применяется практически широком спектре радиомотажных работ. Умеренно растворяется в спирте с добавлением глицерина, благодаря чему стали популярны среди радиолюбителей спирто-канифольные флюсы.

Паяльный жир – существует в двух видах: активный и нейтральный. Применяется для окисленных деталей, состоящих из черного или цветного металла. Активный паяльный жир в радиоконструировании не применяется. Нейтральный паяльный жир не содержит активных компонентов, поэтомуможет использоваться для пайки радиодеталей.

• Бура – необходима при высокотемпературной пайке высокоулеродитсых металлов: чугуна, меди, стали и т.д.
• ТАГС – флюс на глицериновой основе для радиомонтажа. Из-за остаточного сопротивления нуждается в отмывке спиртом.
• Флюсы ЗИЛ – хорошо подходят спаивания стали, латуни, меди легкоплавкими припоями на основе висмута.
• Ф-38Н ПЭТ – сильно химически активный флюс. Применяется для пайки быстро окисляемых на воздухе металлов при температуре выше 300 градусов. Им паяют нихром, манганин, бронзу. Обязательное применение при его использовании средств индивидуальной защиты. Промывка щелочью так же обязательна
• Активные флюсы ФИМ — пайка окисленного серебра, платины. Требует отмывки водном раствором с содержанием соды. В составе флюса фосфорная кислота.
• ФКДТ и ФКТ ПЭТ – популярный неактивный флюс широкого применения для лужения проводов и медных контактов в РЭА.
• ФТС – бесканифольный пассивный флюс без дыма. Предназначен для пайки радиодеталей.
• Паяльная паста «Тиноль» — специальный химический флюс для пайки SMD радиодеталей термофеном паяльной станции.
• Флюс-гель ТТ – флюс с индикатором химической активности красноватого оттенка для широкого спектра пайки. При воздействии температурой обесцвечивается, указывая на отсутствие активных компонентов. Не требует отмывки.
• СТ-61 – паяльная паста пассивная. А – температура плавления +200 градусов, В – для компьютерных и мобильных радио запчастей, С – канифоль.

Какими бывают флюсы для пайки

Чаще всего материал для пайки готовят из 10 грамм хлорида аммония и 30 грамм хлорида цинка, растворяя их в 60 миллилитрах воды.

Также используется «паяльная кислота» или «паяльная жидкость». Их можно приготовить из консервированной соляной кислоты и металлического цинка:

• кислоту налить в фарфоровую или стеклянную посуду и порциями добавить цинк;
• в результате растворения цинка в кислоте должен начать выделяться кислород и образоваться хлорид цинка;
• после того как выделение кислорода замедлится, емкость следует поставить в теплую воду;
• по окончании реакции жидкость сливается и остается только нерастворившийся цинк, к которому нужно добавить нашатырь (2 грамма аммония на 3 грамма металлического цинка).

Жидкость можно не сливать, а выпарить досуха. Затем непосредственно перед пайкой полученная смесь растворяется в воде (1:2).

Однако приготовленные таким образом флюсы подходят не для всех металлов. По степени эффективности они подразделяются на три группы:

1. Защитные или некоррозиные материалы из-за своей слабой активности не способны очистить поверхность большинства металлов от коррозийной пленки. Главным образом они используются для соединения меди, ее сплавов и покрытых кадмием, оловом или серебром стальных изделий. При этом припои должны быть только легкоплавкими. К защитным флюсам относится канифоль и ее различные растворы, вазелин, стеарин, воск, древесные смолы.

2. Слабокоррозийные вещества по сравнению с некоррозийными более активны. Чаще всего это растворенные в спирте, воде или производных органических кислотах минеральные масла, животные жиры, органические кислоты (щавелевая, бензольная, стеариновая, олеиновая, лимонная, молочная и т. д.). Для того чтобы ослабить коррозийное действие таких веществ, к ним добавляется канифоль или другие вещества, которые не вызывают коррозии. Применяются слабокоррозийные вещества при пайке только с легкоплавкими припоями, так как они легко разлагаются, сгорают и испаряются.

3. Коррозийные флюсы для пайки состоят из фторидов и хлоридов металла, неорганических кислот. Они способны разрушать любые стойкие пленки цветных и черных металлов, поэтому эффективны при пайке любым способом. Применяются коррозийные материалы в виде водных растворов в пастообразном и твердом состоянии.

Особенности технологий

Флюсы для пайки меди необходимы не всегда. При проведении процесса с нагреванием до больших температурных значений соединить медные фрагменты можно без добавления флюсовой массы.

Большое значение для получения качественного соединения при реализации пайки без флюса имеет состав припоя.

Лучший вариант — сплавы на основе олова, серебра, позволяющие паять медь при высокой температуре, получать хороший результат.

При низкотемпературной пайке приходится применять припой и флюс. Умеренного нагревания не хватает для полноценной подготовки поверхности деталей к соединению.

Медь – металл непритязательный, позволяющий работать со многими составами:

• растворами;
• мелкоизмельченными порошками;
• гелеобразными массами.

Компоненты флюсов имеют разное предназначение. Борная или соляная кислота, хлорид цинка активно реагируют с оксидами, удаляя их. Канифоль, восковые составы, смолы обеспечивают хорошую адгезию, распределение припоя по всему рабочему участку.

В среде мастеров популярен флюс в виде пасты для пайки меди. Его можно легко нанести только в то место, которое будет подвергаться пайке. Он не растекается по всей детали, легко удаляется по окончании работы.

Какой флюс лучше выбрать

Чтобы выбрать флюс для пайки, нужно, чтобы он еще и подходил к материалу, который предстоит паять:

1. К меди, к примеру, часто применяется канифоль. Она подойдет для любой простой электроники, большого количества проводов.
2. Жидкие припои с вазелином или салициловой кислотой пригодятся для радиаторов, проводов с одной жилой.
3. Жидкая канифоль подходит для многожильных проводов.
4. Пастообразный состав подходит для радиодеталей и разных разъемов, для сим-карт и флешек, к примеру.
5. Провода и разъемы просят активных флюсов для пайки.
6. Для мелких радиокомпонентов на платах подходят нейтральные флюсы в пасте. При работе с платами нужно выбирать такие средства, которые не испачкают саму плату, так как удалить средство с поверхности вокруг места паяния почти невозможно.
7. Обычно как флюс для пайки микросхем выбирают активированные составы, не требующие смывания. Они должны быть жидкими или гелеобразными.

Также при выборе флюсов стоит читать чужие отзывы, чтобы сделать выбор из проверенных марок, так как многие фирмы выпускают средства для пайки, но далеко не все из них качественные.

У флюсов есть вещества заменители, но их стоит применять только если есть навык паяния, так как работать с ними сложнее.

Хранение

Тюбик с флюсом для пайки может храниться до 12 месяцев, однако, только в том случае, если условия хранения не нарушены. Так, чтобы не сократить срок годности, нужно:

• Плотно закрывать тюбик после использования, крепко завинчивая крышку.
• Не допускать соприкосновения с влагой самого состава.
• Не хранить около открытого огня или нагревательных приборов.
• Не допускать увеличения температуры в месте хранения выше 25 градусов.

Перед каждым использованием рекомендуется проверять, нет ли на упаковке повреждений, которые могли привести к нарушению герметичности. Если такие найдутся, средство лучше выбросить и приобрести новое. Также не стоит пользоваться составом, срок годности которого истек.

Можно ли приготовить флюс самостоятельно?

Если не хочется покупать средство для пайки в магазине, всегда можно попробовать сделать его самостоятельно. Для этого всего лишь потребуется точно следовать рецепту и подробной инструкции по изготовлению флюса для пайки.

Для самодельного состава действуют те же правила хранения, что и для обычного, срок годности составит от 6 до 12 месяцев.

Применение флюса

При выполнении пайки соединения хорошо зачищают, покрывают флюсом и разогревают паяльником. На месте нанесения флюс начинает пениться и дымиться. В этот момент на кончик паяльника необходимо нанести небольшое количество припоя, который в последующем покроет соединяемые поверхности.

Наверное, не стоит лишний раз рассказывать о свойствах и преимуществах применения флюсов при пайке. Достаточно просто взять паяльник и попробовать соединить детали без флюса. В таком случае процесс пайки окажется по-настоящему длительным, а результат откровенно некачественным, так как припой будет слишком ненадежно закрепляться на спаиваемой поверхности.