Зачем нужен флюс и канифоль

Во многих отраслях промышленности для соединения твердых материалов применяется такой способ, как пайка. Качественная работа зависит от наличия инструмента, оборудования и расходных материалов, одним из которых является флюс. Те, кто в детстве посещал кружок радиолюбителя или любил паять в домашних условия, знает, что такое флюс и зачем он нужен.

Флюс представляет собой особый сплав материалов, обладающий лёгкой структурой и применяемый для соединения двух разных материалов. При этом целесообразнее использовать вещество, подходящее для конкретного материала. То есть, определённый состав для эмалированных металлов, и совершенно другой – для соединения медных предметов.

Но те, кто впервые столкнулся с процедурой, не совсем понимают, для чего нужна канифоль при пайке. Знакомые с детства янтарные кусочки являются самым распространённым флюсом. От их применения пайка получается качественнее и быстрее. Благодаря канифоли припой лучше контактирует с поверхностями обоих материалов.

Задачи флюса при пайке таковы:

  • подготовить поверхности двух изделий;
  • очистить поверхность от различных плёнок и жиров;
  • снизить поверхностное натяжение в припое.

При использовании сплава увеличивается площадь контакта соединяемых предметов, что способствует прочному контакту. А также вещество продлевает срок службы спаянных элементов, потому что предотвращает образование новых процессов окисления в местах соединения. Вот зачем нужна канифоль и другие виды. Узнав, что это такое, следует разобраться с классификацией сплава.

Виды и характеристики

Сплавы для соединения классифицируются по тому, как воздействуют на элементы до, во время и после пайки. Та же канифоль, как и многие составы на её основе, относится к группе малоактивных флюсов. Если для чего такой флюс и нужен, то при пайке микросхем, где возможности состава полностью реализуются. Сплав хорошо удаляет тонкие оксидные плёнки с медных, латунных и других поверхностей. Но при этом не становится причиной возникновения коррозии из-за минимальной активности. При необходимости улучшить свойства канифоли вещество соединяют со скипидаром или спиртом. В итоге получают бескислотные или нейтральные виды. Такой вид часто применяется во время ремонта радиоэлектроники, а также при её производстве. В таких целях выбирается именно этот сплав, потому что флюс является диэлектриком и не образует утечек тока.

Если к канифоли добавляется кислота, то получается третий вид – активированный. Чаще всего в сплав входят органические кислоты и аминовые соединения в малых дозах. С его помощью удаётся соединить медные детали, а также серебряные, железные и никелевые.

Активные флюсы, в состав которых входит соляная кислота, используется для соединения изделий из железа. Но если к ней добавить хлористый цинк, то получается «флюс паяльный». Такой состав выпускается не только в промышленности, но и в домашних условиях.

Он подходит для пайки элементов из серебра, меди и железа. Но флюс категорически запрещён для использования в радиоэлектронике. Потому что сплав обладает высокой электропроводимостью и химической активностью.

Флюсы также бывают антикоррозийными и защитными. Первый вид предназначен для удаления коррозии с поверхности элемента, а второй не допускает образования окислов на уже обработанной поверхности. Коррозийные флюсы рекомендуется применять, если поверхности обоих изделий подвержены появления ржавчины. В их состав входят такие вещества, как:

  • салициловая кислота;
  • технический вазелин;
  • этиловый спирт;
  • триэтаноамин.

Защитные флюсы – это знакомый всем вазелин, воск, сахарная пудра и оливковое масло.

Различия между сплавами

Припои и флюсы различаются также по физическому состоянию на жидкие, твёрдые и пастообразные. Благодаря такому разнообразию способы применения значительно расширяется. Например, жидкими славами обрабатывать труднодоступные места изделий, чтобы защитить от окисления. Зато количество подачи пастообразных флюсов легче проконтролировать при паянии.

Читайте также:  Дип 500 токарный станок фото

Другой фактор, по которому различают сплавы – это температура. Существуют вещества, которые проявляют активность при высокой температуре, а есть другая группа, которая плавится при минусовой температуре. Тугоплавкий состав прочнее соединяет изделия. Но есть один нюанс из-за высокой температуры плавления состав может повредить саму деталь и вывести её из строя.

Флюсы, которые плавятся при температуре от 50 до 400 градусов, относятся к группе легкоплавких. Именно их применяют в радиоэлектронике. В состав флюсов входит свинец, олово и другие элементы. У каждого вида сплавов есть своё назначение, с учётом которого и нужно выбирать флюс для определённой работы.

Так, твёрдый флюс следует использовать для пайки изделий с большим диаметром, а мягкие сплавы подходят для соединения тонких поверхностей. Если требуется ремонт металлической посуды, то лучше отдать предпочтение «паяльному флюсу» – раствору цинка с соляной кислотой.

Преимущества сплавов заключается в предохранении ранее очищенных металлических поверхностей от окисления, а также соединении припоя с подготовленной поверхностью. Проверить, так ли уж необходим флюс, можно, если один раз попробовать спаять два разных изделия без вспомогательного материала.

Лучшие заменители

Применяемые в промышленности или профессиональными мастерами составы крайне редко можно обнаружить у простого обывателя в квартире. Но что делать, если возникнет необходимость в пайке. Чем заменить флюс? Одно из самых распространённых веществ – это растворённый в воде аспирин. Состав легко приготовить в домашних условиях – достаточно растолочь одну таблетку и высыпать порошок в ёмкость с водой. Полученный раствор используется как обычный жидкий флюс.

Другой заменитель – это уксусная или лимонная кислота. Эффективность флюсов, приготовленных в домашних условиях, ниже, чем оригинальных , но определённых показателей с ними добиться можно.

Использование концентрированной соляной кислоты – вот что улучшит показатели. Важно только аккуратно обращаться с кислотой, поскольку она опасна для здоровья. Паяемые изделия с помощью такого состава не должны быть тонкими.

Приготовить флюс в домашних условиях можно из ортофосфорной кислоты, которая продаётся в магазине и имеет неплохие показатели. Она прекрасно снимает окислы, жировые налёты и различные плёнки.

По каким характеристикам выбрать состав

Применяемые флюсы выбирают в соответствии со следующими требованиями:

  • способности к растяжке;
  • прочности;
  • способности проводить ток и тепло.

Вещество для пайки выбирается исходя из типа соединяемого металла, температуры как самого сплава, так и достигаемой во время процедуры. Нужно учитывать ещё прочность и устойчивость элементов к коррозии. Выбирая паяльные сплавы, следует использовать те, у которых удельный вес меньше. Тогда припой вытеснит флюс на поверхность изделия при нанесении.

Если выбираются паяльные флюсы для транзисторов, то применяются сверх лёгкоплавкие составы. Максимальная температура, при которой они активизируются, составляет 150 градусов.

Рекомендуем также к прочтению:

Достойное место среди инструментов домашнего мастера непременно занимает канифоль для пайки. Во все времена при любом развитии сервиса или его полном отсутствии находятся люди со светлыми головами и умелыми руками, любящие и умеющие многие вещи делать самостоятельно. Видное место в процессах приложения мастерства отводится пайке во время монтажа и ремонта электронных схем, слаботочных электрических контактов и прочих работах по созданию неразъёмных соединений, не требующих высокой прочности.

Назначение канифоли

Прежде, чем описать назначение канифоли, надо разъяснить, чем отличаются пайка от сварки:

  • В процессе сварки кромки соединяемых деталей расплавляются, жидкие фазы смешиваются и, затвердевая, образуют неразъёмное соединение.
  • При пайке соединяемые детали остаются в твёрдом состоянии, а расплавляется только металл, служащий для соединения – припой. Расплавленный припой растекается по соединяемым кромкам и при застывании образует неразъёмное соединение.

Для гарантированного качества края скрепляемых деталей должны хорошо смачиваться припоем. Это достигается их очисткой от окислов и загрязнений с помощью флюсов – в данном случае канифоли.

Что такое канифоль? Нормативные документы

Канифоль представляет собой твёрдое стекловидное вещество. Она аморфна, т. е. не имеет чётко выраженной температуры плавления, а постепенно размягчается при нагревании. Начало размягчения происходит в зависимости от вида и сорта приблизительно при 55 — 70 ºC.

Читайте также:  Давление аргона при сварке алюминия

Канифоль является составной частью смолы хвойных деревьев. Существует несколько способов её получения:

  • Выпарить летучие вещества из сырой смолы;
  • Экстрагировать органическими растворителями из древесных опилок;
  • Перегнать талловое масло, являющегося отходом производства бумаги.

Качество канифоли в России регламентируется двумя нормативными документами ГОСТ 19113-84 «Канифоль сосновая» и ГОСТ 14201-83 «Канифоль талловая».

Канифоль, полученная из смолы, несколько более тугоплавка – температура размягчения приблизительно на 5 выше и более, кислая – на 5 – 10 мг KOH на 1 г продукта больше. Талловая канифоль более светлая, чем сосновая, но цветность очень зависит от сорта, т. е. от степени очистки от примесей.

В розничную канифоль обычно поступает в круглых металлических коробках. Но может продаваться и в составе готового припоя – трубки из сплава на основе олова, заполненной канифолью.

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.

Пайка припоем с канифолью

В этом виде пруток припоя представляет собой смотанную в бухту трубку из оловянно-свинцового сплава, внутри которой находится канифоль. При пайке его используют, как присадочный материал. Разогревают паяльником соединяемые детали, а затем в зону пайки вводят конец прутка, и совместными движениями жала и присадки лудят место соединения.

Плавящиеся флюс и припой покрывают стык одновременно, сокращая время процесса. Такой способом можно производить пайку деталей в случаях, не требующих предварительной подготовки поверхностей.

Выбор паяльника

Вопрос выбора паяльника не случайно рассматривается после детального обзора особенностей процесса пайки. Его мощность и размеры жала находятся в прямой зависимости от того, что надо будет паять. Ранее говорилось, что для качественной пайки крупных деталей может понадобиться их предварительный разогрев, и нужно выбирать мощный инструмент с массивным медным жалом. В то же время для пайки тонких проводков в глубине электронных блоков лишнее тепло не нужно, достаточно тонкого жала, которым удобно паять в ограниченном пространстве.

Читайте также:  Как заточить триммер на бритве

Вопросы техники безопасности при пайке

Процесс пайки сопровождается рядом вредных факторов. Первый из них – это загрязнение зоны дыхания. Канифольный дым, неизбежно выделяющийся при проведении пайки, пары олова и свинца являются аллергенами и канцерогенами. Помещение, предназначенное для пайки, даже любительской, должно хорошо проветриваться.

Следующий фактор – опасность поражения электрическим током. Для получения разрешения на проведение пайки рабочие на предприятиях должны иметь 2 группу электробезопасности. Перед началом пайки дома следует хотя бы визуально убедиться в исправности электропаяльника и розетки.

Пожарная опасность. Для инструментов и процесса пайки необходимо использовать подставки из негорючего теплоизолирующего материала.

Заключение

В данной статье рассмотрены наиболее характерные особенности процессов пайки с применением канифоли. Но для обучения любому ремеслу и пайке, в том числе, теория должна неразрывно переплетаться с практикой. Только тогда всё сказанное сможет принести реальную пользу в овладении мастерством.

Флюс (лат. Fluxus — поток, течение) — вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления оксидов с паяемых поверхностей, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и/или защиты от действия окружающей среды [1] .

Содержание

Описание [ править | править код ]

  • способствуют лучшему смачиванию припаиваемых деталей;
  • способствуют лучшему растеканию припоя по шву;
  • предохраняют нагретый при пайке металл от окисления.

Паяльный флюс не должен взаимодействовать с припоем, кроме флюсов для реактивно-флюсовой пайки. В зависимости от технологии, флюс может использоваться в виде жидкости, пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом; иногда трубка из припоя содержит внутри флюс-заполнитель. Остатки разных флюсов могут быть как диэлектриками, так и проводить электричество.

Примерами флюсов могут служить:

  • канифоль — смесь смоляных кислот и их изомеров;
  • нашатырь (хлорид аммония, NH4Cl);
  • соли, например, бура (тетраборат натрия, Na2B4O7).
  • ортофосфорная кислота — раствор кислоты в воде, от 85 % и менее с добавками присадок
  • ацетилсалициловая кислота — применяется как активный кислотный флюс [2]

Классификация [ править | править код ]

Согласно ГОСТ 19250-73 «Флюсы паяльные. Классификация», паяльные флюсы подразделяются по следующим признакам:

  • по температурному интервалу активности:
  • низкотемпературные (до 450 °C);
  • высокотемпературные (свыше 450 °C);
  • по природе растворителя:
    • водные;
    • неводные;
    • по природе активатора определяющего действия:
      • низкотемпературные:
        • канифольные;
        • кислотные;
        • галогенидные;
        • гидразиновые;
        • фторборатные;
        • анилиновые;
        • стеариновые;
        • высокотемпературные:
          • галогенидные;
          • боридно-углекислые;
          • по механизму действия:
            • защитные;
            • химического действия;
            • электрохимического действия;
            • реактивные;
            • по агрегатному состоянию:
              • твёрдые;
              • жидкие;
              • пастообразные.
              • Флюсы для пайки припоями типа ПОС [ править | править код ]

                Флюсы для пайки чёрных металлов [ править | править код ]

                • Сильно-кислые флюсы («активные флюсы»)
                • Хлорид цинка
              • Флюсы средней и малой активности
                • Хлорид аммония
                • Флюсы для электротехники [ править | править код ]

                  Основные требования к таким флюсам — низкий ток утечки и низкая коррозионная активность.

                  Простейшие флюсы такого типа создают на основе канифоли — например, растворы канифоли в спирте — этаноле либо других спиртах или спирто-бензиновой смеси. Также часто применяются кислотные флюсы — разнообразные кислоты и их соли, но в связи с большой кислотностью, необходимо промывать место пайки. Даже такой флюс, как глицерин, необходимо отмывать от печатной платы, так как он обладает хорошей гигроскопичностью, вследствие чего место пайки быстро окисляется. Исключением является канифоль и её спиртовые растворы из-за того, что она покрывает поверхность и является своеобразным нейтральным защитным покрытием.

                  Флюсы для алюминиевых сплавов [ править | править код ]

                  Хотя алюминиевые сплавы можно паять свинцово-оловянными припоями, лучшие результаты достигаются с многокомпонентными припоями, содержащими цинк, кадмий, висмут и другие металлы.

                  Применяется «бинарный» флюс: концентрированная ортофосфорная кислота (часто называемая просто фосфорной) — до побеления, затем 20%-я эвтектика (50 мол.%, а.и. 8:11,5) NaOH—KOH в глицерине.