Флюсы для пайки: что это такое и зачем они нужны. Назначение разного вида флюсов для пайки

Флюсы - вещества, обеспечивающие удаление окисей спаиваемых металлов, образуемых при нагреве, а также защиту очищенных перед пайкой металлов от окисления. Флюсы способствуют также лучшему растеканию припоя при пайке.

Флюсы выбирают в зависимости от соединяемых пайкой металлов или сплавов и применяемого припоя, а также от вида монтажно-сборочных работ. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя.

По действию, оказываемому на металл, флюсы разделяют на активные (кислотные), бескислотные, активированные, антикоррозийные и защитные.

Активные флюсы содержат в своем составе соляную кислоту, хлористые и фтористые металлы и т. д. Эти флюсы интенсивно растворяют оксидные пленки на поверхности металла, благодаря чему обеспечивается высокая механическая прочность соединения. Однако остаток флюса после пайки вызывает интенсивную коррозию соединения и основного металла.

При монтаже электроаппаратуры применение активных флюсов не допускается, так как с течением времени их остатки разъедают место пайки.

К бескислотным флюсам относят канифоль и флюсы, приготовляемые на ее основе с добавлением спирта, скипидара, глицерина. Канифоль при пайке играет двойную роль: очищает поверхность от окислов и защищает ее от окисления. При температуре 150° С канифоль растворяет окислы свинца, олова и меди, очищая их поверхности при пайке. Очень ценным свойством канифоли является то, что применение ее в процессе пайки не вызывает разъедания поверхности. Канифоль применяют при пайке меди, латуни и бронзы.

Активизированные флюсы готовят на основе канифоли с добавлением небольших количеств солянокислого или фосфорнокислого анилина, салициловой кислоты или солянокислого диэтиламина. Эти флюсы применяют при пайке большинства металлов и сплавов (железо, сталь, нержавеющая сталь, медь, бронза, цинк, нихром, никель, серебро), в том числе и оксидированных деталей из медных сплавов без предварительной зачистки. Активированными флюсами являются флюсы ЛТИ, в состав которых входит этиловый спирт (66 - 73%), канифоль (20 - 25%), солянокислый анилин (3 - 7%), триэтаноламин (1 - 2%). Флюс ЛТИ дает хорошие результаты при использовании оловянистых припоев ПОС-5 и ПОС-10, обеспечивая повышенную прочность спая. Для пайки меди и медных сплавов, константана, серебра, платины и ее сплавов применяют антикоррозийные флюсы. Они содержат в своем составе фосфорную кислоту с добавлением различных органических соединений и растворителей. В состав некоторых антикоррозийных флюсов входят органические кислоты. Остатки этих флюсов . Антикоррозийный флюс ВТС состоит из 63% технического вазелина, 6,3% триэтаноламина, 6,3% салициловой кислоты и этилового спирта. Остатки флюса удаляют протиркой детали спиртом или ацетоном.

Защитные флюсы предохраняют ранее очищенную поверхность металла от окисления и не оказывают химического воздействия на металл. К этой группе относятся неактивные материалы: воск, вазелин, оливковое масло, сахарная пудра и др.

Для пайки твердыми припоями углеродистых сталей, чугуна, меди, медных сплавов в основном пользуются бурой (тетраборат натрия), которая представляет собой белый кристаллический порошок. Плавится она при температуре 741° С.

Для пайки латунных деталей серебряными припоями флюсом служит смесь 50% хлористого натрия (поваренной соли) и 50% хлористого кальция. Температура плавления 605° С.

Для пайки алюминия применяют флюсы , у которых температура плавления ниже температуры плавления применяемого припоя. Эти флюсы обычно содержат 30-50% хлористого калия.

Для пайки нержавеющих сталей, твердых и жароупорных сплавов медью, медно-цинковыми и медно-никелевыми припоями применяется смесь, состоящая из 50°/о буры и 50% борной кислоты, с добавлением хлористого цинка.

Для удаления остатков флюса после пайки твердыми припоями используют горячую воду и волосяную щетку.

Пайка на сегодняшний день широко используется в разных промышленных сферах, ее применяют, чтобы получить неразъемное соединение между твердыми материалами. Однако, чтобы работа была выполнена качественно, нужно иметь необходимый набор инструментов и оборудования, а также расходные материалы.

В числе таких материалов – флюс. И сегодня мы расскажем о том, что это такое и что этот предмет представляет собой.

Что такое флюс и его ключевые особенности

Итак, флюс – это такой сплав металлов, имеющий легкоплавкую структуру, который применяют для спаивания двух разных материалов. Этот сплав можно сделать и своими руками, если вы знаете особенности соединения двух разных материалов при термической их обработке.

Соединение двух материалов при помощи флюса выходит при условии, если на уровне шва будет выдержана та или иная температура. В зависимости от того, какой материал берется, температура варьируется в пределах от 50 до 500 градусов . Температура плавки припоя обязано быть намного выше температуры плавки материала, который вы обрабатываете.

Такая вещь, как флюс для пайки имеет несколько разновидностей, его нужно выбирать в зависимости от таких факторов:

• металл;
• температура пайки.
• температура самого флюса;
• параметров поверхности работы;
• прочности материала;
• его устойчивости к коррозии.

Есть две группы флюсов:

• твердые, которые имеют высокий температурный порог;
• мягкие, такие флюс имеют небольшую температуру плавки.

Тугоплавкий припой имеет температуру плавки 500 и более градусов , он создает достаточно прочный тип соединения. Но его недостаток состоит в том, что иногда высокая температура может вызвать перегрев ключевой детали конструкции и выведение ее из строя.

А температура плавки легкоплавких припоев составляет от 50 до 400 градусов . В этот вид флюсов входят такие компоненты:

• свинец;
• олово;
• другие примеси.

Такие флюсы в основном применяются для пайки предметов радиотехники при их установке.

Также есть и сверхлегкоплавкие припои, которые используют для пайки и соединения транзисторов. Температура плавки этих флюсов может достигать 150 градусов максимум .

Чтобы запаять тонкие поверхности, следует применять мягкие флюсы, а для пайки проводов с большим диаметром нужно брать твердый припой, имеющий высокий температурный порог.

Требуемые характеристики флюса такие:

• способность нормально проводить тепло и ток;
• прочность конструкции;
• способность к растяжке;
• устойчивость к коррозии;
• различия температурных показателей при плавке припоя и основных материалов.

В виде припоя используются такие материалы, как:

• прутья;
• ленты;
• проволочные катушки;
• трубочки с колофонием;
• прочие флюс.

Наиболее распространенная форма – это прут из олова, диаметр сечения которого составляет 1-5 метров.

Есть также и многоканальные виды флюсов, которые имеют несколько источников поступления припоя для создания более прочных соединений. Они могут продаваться в мотках или колбах , иметь спиралевидную форму и содержаться в бобинах . Для одноразового применения лучше всего брать небольшой кусок проволоки размером со спичку.

Для пайки электросхем необходимо применять трубочные флюсы, которые содержат колофоний. Это такая смола, которая играет роль припоя. Этот присадочный материал отлично способен соединять такие виды металлов, как:

• медь;
• серебро;
• латунь.

Особенности легкоплавких флюсов для пайки

Флюсы для пайки мягкого типа способны плавиться при температуре до 400 градусов. С их помощью шов становится прочным, мягким и эластичным.

Легкоплавкие флюсы подразделяются на такие категории:

Оптимальным вариантом припоя является олово, но в чистом виде оно практически не используется, поскольку этот материал слишком дорог сам по себе. Чаще всего применяют припои из олова со свинцом, которые дают прочные соединения.

Маркировка такого флюса содержит в себе процент содержащегося в нем олова. Также такие припои содержат сурьму в незначительном количестве и могут использоваться для неответственных видов соединений, которые не подвержены нагрузке или вибрации.

Флюс без свинца с низким содержанием олова используют для пайки контактов на небольших электрических схемах при температуре до 300 градусов.

При температуре от 60 до 145 градусов сверхлегкоплавкие флюсы способны переходить в жидкое состояние и применяться для ручной пайки деликатных деталей. Соединение при этом не слишком прочное.

А специальные припои нужны тогда, когда нужно получить совместимость характеристик с основным типом материала. Для этого берутся составы, которые не поддаются пайке, в том числе:

• алюминий;
• никель;
• низкоуглеродистая сталь;
• чугун.

Так, для пайки алюминиевых деталей нужно сделать припой, который почти целиком состоит из олова, а для лучше диффузии в него нужно добавить в незначительном количестве цинк, буру и кадмий.

Описание тугоплавких флюсов для пайки

Припой твердого типа используется с целью соединения швов, которые подвергаются разным нагрузкам, ударам, вибрациям и температурным перепадам. Эти флюсы способны плавиться при температуре от 400 градусов .

Припои твердого типа разделяются на такие категории:

• медно-цинковые сплавы;
• фосфорно-медные сплавы;
• флюс из серебра;
• чистая медь.

Стоит отметить, что сплавы из меди с цинком применяются не слишком часто, поскольку прочность шва не слишком высока, а стоимость их при этом неоправданно высокая.

Такой припой можно заменить на латунь, или же бронзово-цинковый сплав.

Сплав на основе меди с фосфором можно использовать при пайке деталей из меди, бронзы и латуни, которые не сильно подвергаются нагрузкам, также его применяют вместо более дорогостоящего серебряного припоя.

Твердые флюсы нельзя применять при пайке чугуна и низкоуглеродистой стали, поскольку при нагревании железа с медью или фосфором образовываются хрупкие элементы, которые затем разрушают шов.

Оптимальным вариантом припоя для железа является серебро, но очень дорогое. Однако с его помощью материалы соединяются достаточно прочно. Серебряный припой используется для пайки проводов, сложных плат на основе серебра.

Классификация альтернативных видов припоя

Также есть и другие альтернативные виды припоя:

• флюс с повышенными антикоррозийными характеристиками на основе кислот, фосфора и растворителя. После пайки нет необходимости применять дополнительные средства для очистки;
• флюсы жидкого типа на основе вазелина, золота, салициловой кислоты и этилового спирта. Они применяются для пайки электрических проводов или радиаторов, а швы при этом выходят аккуратными и чистыми;
• канифоль, соединенная с воздухом . Этот флюс нейтрален и используется для электроприборов высокой точности, таких как реле, выключатели, схемы мобильников. Канифоль нужно использовать на предварительно залуженных и очищенных металлах, а чтобы качественно очистить алмазные контакты, можно взять лазер ;
• бур, смешанный с канифолью . Эта смесь используется для пайки водопроводных труб из меди, она высокоактивна и не нуждается в зачистке материалов. Бура способна плавиться при температуре около 70 градусов и при этом не выделяет вредных веществ;
• самодельный активированный флюс , применяемый для пайки соединений, которые часто подвержены ударам и другим нагрузкам. Чтобы его приготовить, нужно смешать анилин канифоль, ангидрид, диатиламин и салициловую кислоту;
• флюс на основе канифоли со спиртом . Относится к активным, но при этом во время высоких температурных показателей удаляется не только оксид, но и сам металл. Кроме того, после пайки нужно тщательно почистить плату.

Нельзя оставлять остатки флюса, они не только имеют непривлекательный вид, но и вредны. В электрических схемах они могут вызвать короткое замыкание, если не очистить поверхность вовремя.

Чтобы осуществить пайку трубочками с колофонием, нужно сделать следующее:

• очистить соединяемые поверхности от окисления и грязи тщательно;
• деталь в месте шва нужно нагревать до значения, которое превышает температуру плавки флюса;
• производим пайку.

Такой метод не стоит практиковать для больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку чтобы нагреть металл в достаточной мере, мощности паяльника будет мало.

Как собрать флюс для пайки своими руками

С целью пайки радиотехнических проводов можно применять припои в виде тонких прутьев, имеющих диаметр 2 мм, которые легко делаются своими руками.

Чтобы их сделать, потребуется сосуд, на дне которого делается отверстие, а затем в него нужно будет вылить оловянно-свинцовый припой в расплавленном виде. Сосуд при этом должен располагаться над жестяным листом или же над металлической плитой. После того как прутья застынут, их можно будет разрезать на куски требуемой длины.

Такую смесь можно еще разлить в формы:

• жестяные желобы;
• дюралюминиевые ёмкости;
• гипсовые.

Это все осуществляется следующим способом:

• отвесьте на весах нужное количество свинца и олова;
• расплавьте металл в металлическом тигле над газовой горелкой, перемешивая его при этом с помощью стального стержня;
• снимите тонкую пленку с расплавленной поверхности при помощи стальной пластинки;
• разлейте сплав по формам.

Независимо от того, какой вид флюса вы используете, протрите готовую пайку тряпочкой, предварительно смоченной в ацетоне или же ректификате. Шов очищается жесткой щеткой, которую нужно перед этим окунуть в растворитель.

На рынке можно приобрести жидкие и гелеобразные безотмывочные флюсы , которые обладают такими преимуществами:

• отсутствие компонентов, провоцирующих окисление и коррозию;
• флюс такого типа не проводит ток;
• не нужна очистка после пайки.

Жидкий флюс такого вида нужно наносить при помощи ватной палочки или кисточки. Также можно сделать приспособления для его нанесения самостоятельно на основе обычного шприца и силиконового шланга, который и будет наполняться жидким флюсом.

Пайка – один из лучших методов соединения металлов. Она обеспечивает высокий уровень прочности, герметичности, сам процесс прост и не занимает много времени по сравнению со сваркой.

Однако пайка вреда тем, что во время нее выделяются вредные газы, поэтому нужно не забывать о защитных перчатках, очках и фартука на основе плотной ткани.

Кроме того, риск отравления можно значительно снизить за счет применения смесей от хороших производителей.

По вопросу о роли флюса в процессе паяния не создано единого представления. По мнению одних исследователей роль флюса сводится к очистке поверхности металла. Иное мнение, что флюс, прежде всего, уменьшает поверхностное натяжение расплавленного металла. Некоторые отмечают, что основная роль флюса это осаждения на поверхности ионов металла из состава самого флюса и образующихся за счёт растворения во флюсе припоя.

Основываясь на опытных данных, можно полагать, что действие флюсов включает в себя ряд взаимосвязанных процессов, влияющих на паяние в большей или меньшей степени в зависимости от условий проведения процесса. И выделить приоритетную роль флюса не представляется возможным. Поэтому, целесообразнее считать, что флюсование процесс комплексный.

Важно отметить, что в задачу флюса не входит удаление посторонних веществ органического происхождения, например жиров, масел и т.д. Органические вещества, как правило, блокирующие пайку, должны быть удалены с изделий химическим или механическим путём. Флюс предупреждает окисление в процессе нагрева и ни в коем случае не может заменить вышеуказанную очистку.

При выборе флюса наряду с техническими требованиями (время и температура пайки, недопустимость коррозии) важным фактором является экономичность. В данном случае следует иметь ввиду, что решающую роль играет не стоимость флюса, а время пайки и затраты на удаление флюса после пайки. Применение более дорогого флюса нередко улучшает качество пайки, повышает надёжность соединения и устраняет необходимость повторной пайки. Особенно эффективно применение водо-смываемых флюсов.

Ознакомиться с марками флюсов для различных случаев пайки металлов можно в

Наверняка нет такого человека, который бы не сталкивался с тем, что он задаётся вопросом, как эффективно осуществить соединение разорванных металлических частей, и неважно как это произошло механическим путём, или при помощи разрыва другой природы. В данном случае многие правдиво задают вопрос, для чего нужен флюс при пайке, и какие характерности препаратов.

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.

Что может быть в качестве материала для пайки

Технологический процесс паяния, и для чего нужна паяльная паста, подскажет одна из самых популярных технологий, где в качестве компонента используют 10 грамм хлорида аммония и 30 грамм химического компонента цинка хлорида, которые необходимо растворить в 60 миллиграммах водного раствора.

Точно таким же образом формируется вещество или паяльная жидкость, которое готовятся из заранее подготовленного консервированного вещества в виде соляной кислоты и металлического цинка.

• Заполняем фарфоровую посуду в равных долях соляной кислотой и порционными частями цинка.
• Заполняя цинком, в кислоте происходит выделение кислорода, в итоге образуется готовый препарат хлорид цинка.
• После того, как начнётся замедление выделения кислорода, стеклянную посуду помещаем в тёплый раствор воды.
• По окончании процесса должно произойти сливание жидкости, где остаётся не растворившийся цинк, к которому необходимо добавить нашатырный компонент, представленный как 2 граммы аммония, рассчитанного на 3 граммы металлического порошка цинка.

Не обязательно нужно сливать жидкость, достаточно ее высушить или выпарить досуха плод воздействием тёплой воды. В непосредственной части пайки можно добавить водный раствор в соотношении 1:2.»

Особенности флюсовых компонентов

Не стоит обольщаться тем, что этот простейший флюсовый препарат подойдёт практически ко всем металлическим поверхностям.

Согласно ТУ и ГОСТ существует определённый критерий препаратов, которые по степени эффективности можно разделить на 3 условные группы:

• Защитные или некоррозионные компоненты. Благодаря невысокой активности препаратов, такие вещества слабо очищают обрабатываемую поверхность. Как правило, не коррозионная группа используется для сплавов меди, а также для медных групп, которые имеют покрытия из кадмия, серебра или олова. По всем правилам данной группы, все задействованные припои должны быть легкоплавными. К данной группе относятся традиционная канифоль, вазелин простой группы, а также древесные смолы, стеарин и восковые компоненты.
• Слабая коррозионная группа. Для этой группы характерно растворение в спиртовых растворах, воде, а также в минеральных и органических веществах природного и искусственного происхождения, например стеариновая кислота, олеиновая кислота, молочный и растительный жир. Ко всем материалам добавляется канифоль, которая играет антикоррозионную роль. В процессе пайки, слабая группа эффективно разлагается, испаряется и под воздействием температуры сгорает.
• Сильная коррозионная группа. В этом классе используют фториды и хлориды металлической группы, а также сильнейшие неорганические кислоты. Этот тип флюсов способен удалять стойкие плёночные группы, которые характерны для цветных, а также для черных металлов. Все исследуемые коррозионные материалы изготавливаются как в виде жидких паст, так и в твёрдом состоянии.

Технические регламенты

Единый государственный регламент определён для флюсов, которые используются для сварочных работ, в этом случае применяют ГОСТ 9087-81. В радиоэлектронной отрасли также применяют технический стандарт, который имеет свою маркировку, это ГОСТ Р 56427-2015, который распространяется на безсвинцовую технологию. Кроме этого, данный регламент был разработан на основе ранее утверждённых и действующих регламентов, в частности:

• ГОСТ 17325-79 Пайка и лужение.
• ГОСТ Р 53429-2009 Платы печатные.
• ГОСТ 29137-91 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы.
• ГОСТ 23752-79 Платы печатные

Кроме этого, существует ряд подведомственных нормативных актов, которые имеют отраслевую структуру использования.

Заключение

При проведении работ связанные с пайкой микросхем или при соединении деталей изделий, необходимо строго соблюдать требования техники безопасности. При проведении работ, необходимо обеспечить качественную вентиляцию помещения, по окончании технологического процесса, необходимо тщательно проветрить комнату. Все операции необходимо выполнять только в защитных средствах, как для рук, так и для глаз и органов дыхания. В ряде отраслевых стандартах можно увидеть технические регламенты на маски и другие средства защиты. В домашних условиях пайку необходимо осуществлять только в проветриваемом помещении, по окончании необходимо вымыть руки с мылом и убрать все препараты в недоступное место для детей.

Видео: зачем нужен флюс для пайки?

Пайка представляет собой процесс соединения радиоэлементов между собой, и для этого требуется применение различных присадочных материалов, таких как припой и флюс.

Припой представляет собой металл или сплав различных металлов, имеющий температуру плавления меньшую, чем в соединяемых металлах. Он обеспечивает прочное соединение и заполняет зазоры между соединяемыми частями заготовки.

Требования к флюсам

Для улучшения спаивания деталей и качества получаемого соединения, а также очищения поверхности от оксидной пленки и жировых загрязнений, применяются различные флюсы. Любой применяемый в работе флюс должен выполнять следующие требования:

1. Температура плавления должна быть ниже температуры плавления припоя. Это основное условие качественного соединения деталей.
2. Не должен вступать в реакцию с припоем.
3. Должен обеспечивать хорошее растекание припоя по поверхности и смачивать все обрабатываемые изделия.
4. Должен удалять и разрушать все оксидные и жировые пленки.
5. Остатки должны хорошо смываться с поверхностей.

Флюсы принято делить на активные и нейтральные в зависимости от наличия в их составе кислот. Кислотные активно взаимодействуют с многими растворяемыми оксидными пленками и жирами.

При этом они выделяют токсичные вещества при испарении и могут со временем повредить печатную плату, если их не удалить. Это связано с тем, что активная кислота, входящая в состав данных флюсов, хорошо растворяет различные металлы, например, те, из которых состоят радиодетали и сама плата.

Нейтральные варианты зачастую лишены этих недостатков, но пайка проходит не так качественно, как при применении кислотных.

Группы флюсов

Все существующие препараты можно разделить по эффективности на три группы согласно ГОСТу:

Обзор различных флюсов для пайки

Вышеперечисленные материалы являются самыми доступными и популярными. Кроме них существуют специальные флюсы в виде гелей, но они обладают очень высокой стоимостью и вряд ли потребуются в любительском радиоделе.

Чем заменить флюс для пайки

При отсутствии флюса и невозможности его приобретения можно применять некоторые подручные материалы, но следует помнить, что качество пайки будет очень низким, а остатки материала зачастую трудноудалимы или токсичны. Тем не менее о некоторых адекватных вариантах следует знать.

Следует помнить, что пайка будет качественной в том случае, когда флюс подобран правильно. Для каждого металла есть идеально подходящие флюсы, а другие могут не сработать. Помимо этого, очень не рекомендуется паять платы активными флюсами, особенно имеющими в своем составе кислоты, поскольку при неполном удалении остатков флюса с поверхности печатной платы активные компоненты будут уничтожать токопроводящие медные дорожки.

Паять детали следует паяльником с идеально залуженным жалом, а при появлении нагара стараться очищать жало в оксидале, это позволит провести очень хорошую пайку. По завершении работ остатки флюса с поверхности спаянных деталей и плат обязательно нужно удалять подходящим способом. Дорожки платы можно покрывать специальными лаками, например, цапонлаком, это позволит защитить их от влаги.