Любой человек, хотя бы раз пробовавший соединять металлические элементы методом горячей пайки, знает, что помимо припоя для выполнения работы требуется еще одно вещество – флюс. Чтобы выполнить пайку качественно, надо знать назначение флюса, принципы его выбора и правила применения.
Общее понятие и значение флюса в процессе пайки
В процессе пайки необходимо обеспечить адгезию (прилипание) припоя к поверхности соединяемых элементов. Этим пайка принципиально отличается от сварки, где стыкуемые элементы частично расплавляются, расплав смешивается и застывает.
Для обеспечения адгезии служат специальные вещества – флюсы. Непосредственно не участвуя в соединении элементов, они делают процедуру пайки более простой, а результат – более качественным, выполняя при этом задачи:
- растворения грязи и окислов, находящихся на поверхности спаиваемых материалов;
- предотвращение повторного окисления поверхности металла при нагреве;
- уменьшения поверхностного натяжения капель расплавленного припоя.
В большинстве случаев без применения флюса припой не растечется по поверхности металла и не «прилипнет» к нему.
Типы флюсов и их состав
Флюсы можно классифицировать по различным свойствам. По главному действующему веществу они делятся на:
- Активные (на основе кислот);
- Нейтральные (на основе канифоли и подобных веществ).
По форме составы можно разделить на:
- Твердые (канифоль);
- Пастообразные (чаще нейтральные)
- Жидкие (бывают как активные, так и нейтральные).
По типу припоя:
- Флюсы для работы с мягкими припоями;
- Для работы с твердыми припоями;
- Универсальные.
Кроме того, составы можно категорировать по металлам, при работе с которыми их применение наиболее эффективно.
Рекомендуем к прочтению: Какой паяльник выбрать для пайки микросхем
Выбор флюса в зависимости от металла
Припои адгезируют к поверхностям различных металлов по-разному. Чтобы получить надежную прочную пайку, в каждом случае нужен вид флюса, наиболее подходящий для ситуации.
Для стали
Для пайки железа и стали наиболее пригодны активные флюсы на основе сильных или средних кислот.
Паяльная кислота
Издавна для пайки изделий из железа и сплавов мягкими припоями применяется состав, называемый паяльной кислотой. Она представляет собой раствор хлорида цинка, который хоть и имеет сильнокислотную реакцию, все же не является кислотой в классическом смысле. На оксиды и гидроксиды железа (ржавчину) это вещество действует подобно кислоте, растворяя их. Этот флюс является наиболее активным, но он же и наиболее агрессивен.
Хлористый цинк реагирует и с железом, образуя хлорид железа и цинк. Реакция идет медленнее, чем с оксидами и гидроксидами, но будет продолжаться и после растворения ржавчины, поэтому по завершению процесса остатки флюса надо тщательно смыть и нейтрализовать.
Ортофосфорная кислота
Ортофосфорная (она же просто фосфорная) кислота тоже может быть использована в качестве флюса для пайки черных металлов. Она хорошо растворяет ржавчину и окислы, при этом является менее агрессивной, чем хлористый цинк. Тем не менее, после завершения процесса место пайки надо промыть щелочным раствором (хотя бы мыльной водой).
Так как фосфорная кислота не вступает в реакцию с медью, этот флюс может быть рекомендован и для пайки меди, если ее поверхность сильно загрязнена.
Фирменные составы
В продаже можно найти множество флюсов для пайки железа и стали под оригинальными названиями. На самом деле, подавляющее большинство из них базируются на хлориде цинка или ортофосфорной кислоте с различными присадками, несколько улучшающими свойства, но кардинально их не изменяющими. Например, флюс ЗИЛ-4 помимо хлористого цинка содержит:
- двухлористое олово;
- хлорид меди;
- соляную кислоту;
- другие добавки.
Очевидно, что свойства этого флюса будут близки к свойствам паяльной кислоты.
Среди ингридентов ЗИЛ-4 имеется соляная кислота, которую иногда применяют в качестве самостоятельного флюса для пайки черных металлов. Это вещество агрессивно и токсично, поэтому в чистом виде его применять неудобно, а введение HCl в состав флюса повышает его активность.
Для меди
Медь и ее сплавы (например, латунь) паяются очень хорошо. Для этих металлов выбираются нейтральные составы. Кислотные требуют более тщательного удаления, что требует дополнительных трудозатрат, а для пайки электронных компонентов пользоваться активными флюсами вообще нельзя.
Канифоль
Наиболее распространенный классический твердый флюс для пайки медных деталей. Канифоль получают из натурального сырья (смол хвойных деревьев), но существует и синтетическая канифоль. В первом случае вещество довольно безвредно, хотя длительно вдыхать пары – не лучшая идея из-за опасности возникновения аллергических реакций или раздражения органов дыхания.
В чистом виде канифоль используют для пайки меди и некоторых других металлов. Этот классический флюс в твердой форме несколько неудобен по причинам:
- высокого дымообразования;
- пониженной проникающей способности;
- затруднений с точной дозировкой;
- неудобства нанесения.
В настоящее время чаще применяют жидкие и пастообразные составы, основным действующим веществом в которых служит канифоль, а присадки усиливают ее эффективность.
ЛТИ-120
Присущие чистой канифоли недостатки устранены или значительно снижены, если использовать жидкие флюсы на ее основе. Классический пример такого состава – ЛТИ-120. Помимо главного ингредиента он содержит:
- этиловый спирт;
- активирующие присадки.
Для мелкорозничной продажи часто фасуется в небольшие пузырьки, к крышке которого прикреплена кисточка (как у лака для ногтей). Это создает дополнительное удобство пользования. После использования остатки надо смыть спиртом.
За счет присадок этот состав более активен (но и несколько более токсичен), чем обычная канифоль. С ЛТИ-120 можно паять некоторые виды стали, а также никель и его сплавы.
ФППУ-25
Удобен в применении и дает отличные результаты пастообразный промышленный флюс ФППУ-25. Основным действующим веществом является смола с флюсующими свойствами ПН-9.
К сожалению, при выполнении работ этот состав дает довольно токсичный дым, поэтому работать с ним в помещении без вытяжки нельзя.
Ацетилсалициловая кислота
Для пайки меди (особенно, покрытой темным слоем оксида), а также небольших элементов из сплавов (сталь, железо), плохо поддающихся облуживанию, подойдёт аптечный аспирин – ацетилсалициловая кислота. Эта кислота относится к категории слабых, поэтому ей можно паять даже электронные платы. Особенно удобно облуживать тонкие провода в лаковой изоляции – лак растворяется аспирином, а медь с ним не реагирует. Это позволяет лудить тонкие проводники без зачистки.
При пайке аспирином выделяется едкий дым, поэтому для широкого применения этот флюс не рекомендуется. Если возникал необходимость применения этого состава, работать с ним надо в хорошо вентилируемом помещении (лучше под вытяжкой).
Для алюминия
Этот металл из всех доступных в быту поддается пайке, пожалуй, хуже всех. Для него применяются специализированные флюсы. Проблема пайки алюминия в том, что он при контакте с воздухом мгновенно покрывается пленкой оксида, и флюс должен растворить этот слой и перекрыть доступ кислорода к поверхности металла. Отсюда следует, что флюс должен быть активным.
Ф-34А
Этот флюс, предназначенный для пайки алюминия при температурах 420-620 градусов, выпускается как в виде порошка, который надо растворить в воде или расплавить при пайке, так и в виде готового раствора или пасты. Состав содержит хлориды некоторых металлов (калия, лития, цинка), фторид натрия и некоторые присадки. Остатки флюса легко смываются водой.
Ф-59 (А)
Широко применяемый в быту состав предназначен для пайки алюминия и сплавов оловянно-цинковыми и кадмиево-цинковыми припоями при температуре 150-320 градусов. Представляет собой раствор фторборатов некоторых металлов и веществ в триэтаноламине.
ФТКА
Примерно такой же состав и свойства имеет флюс ФТКА. Несколько отличается лишь цвет – возможно, из-за разницы в пропорциях или в присадках. Эффективность применения тоже примерно одинакова.
Как пользоваться флюсом в процессе пайки
Порядок применения различных флюсов отличается в зависимости от технологии пайки. Одними надо обработать поверхность до начала прогрева, другие наносятся на прогретую поверхность. Некоторые составы нагреваются вместе с припоями (это относится большей частью к промышленным порошкообразным флюсам). В каждом конкретном случае надо читать инструкцию по применению.
Для получения качественной пайки немаловажен и личный опыт. Он позволяет пользоваться подобранным флюсом наилучшим образом — оптимизировать количество применяемого вещества и режим его нанесения.
Общим для всех составов будет один тезис. Чем тщательнее подготовлена и очищена поверхность, тем эффективнее будет действие флюса, тем качественнее и прочнее будет пайка. Это относится даже к самым активным и агрессивным составам.
Читайте также: Температура плавления припоя в зависимости от вида
Надо помнить, что любой флюс при нагреве улетучивается или выделяет вещества, неполезные для человеческого организма. Из соображений безопасности при пользовании любым составом надо обеспечить вентиляцию помещения или работать на открытом воздухе (что, впрочем, создаёт проблемы для самого процесса пайки).
При всем многообразии флюсов, они выполняют общую задачу. Для каждого вида работ можно подобрать состав, наиболее подходящий к существующим условиям и использовать который будет наиболее удобно.
