Назначение флюса и особенности его применения при пайке

Процесс пайки заключается в соединении различных металлических деталей методом заполнения пространства между ними расплавленным металлом. Это сопровождается нанесением флюса на сопрягаемые поверхности. Удаление оксидной плёнки, лучшее растекание припоя по поверхности сопрягаемых деталей и более качественное их соединение — вот для чего при пайке нужен вспомогательный материал флюс.

Назначение материала

Задача флюсов — подготовить детали к пайке, очистить поверхности от жиров и солей, предохранить припой от окисления в процессе пайки и способствовать его лучшему растеканию по поверхности. Флюс при пайке продлевает срок службы соединений, так как защищает места пайки от окисления и разрушения. Флюс должен характеризоваться невысокой температурой плавления и малым удельным весом. Тогда он успеет растворить окислы, но не проникнет вглубь пайки. Хорошие флюсы не должны испаряться при нагреве и вызывать коррозию. Их можно легко удалять с деталей.

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.

Классификация флюсов

Флюсы различаются по степени их воздействия на обрабатываемые детали. При пайке применяются следующие виды вспомогательных материалов:

Активные флюсы. Эти вспомогательные вещества активно взаимодействуют с соединяемыми металлами. В зависимости от соединяемых материалов и их свойств применяются следующие виды:

• Содержащие разбавленную соляную кислоту. Используются при пайке цинка и оцинкованных металлов. После пайки детали необходимо очистить, чтобы избежать коррозии. Можно промыть в тёплой воде.
• Раствор хлористого цинка (травленая соляная кислота). Используется при спаивании меди, медных сплавов и стали.
• Хлористый цинк-аммоний. Получается при добавлении аммония в раствор хлористого цинка. Аммоний способствует повышению активности вспомогательного материала и понижает его температуру плавления.

Кислотные составы обладают химической активностью. После их применения требуется нейтрализация. Ещё одним свойством этих составов является высокая электропроводность, и поэтому они непригодны для применения в электротехнике.

Бескислотные. Их ещё называют неактивными. Они взаимодействуют только с припоем, а не с соединяемыми деталями. К ним можно отнести канифоль. Это прошедшая специальную обработку смола хвойных деревьев. Имеет вид стекловидных кусков жёлтого цвета, напоминающих янтарь. Содержит малое количество жирных кислот и не разъедает контакты, если не полностью удалена после пайки. Применяется для спаивания меди, серебра, латуни, золота. К неактивным флюсам можно отнести и вещества, изготовленные на основе канифоли с добавлением спирта, глицерина, скипидара.

Антикоррозионные. Применяются для очистки поверхностей соединяемых деталей от коррозии. Впоследствии на деталях должен образовываться защитный слой, препятствующий окислению. В состав этих соединений обязательно входит ортофосфорная кислота.

Защитные. Сюда относятся вещества, предназначенные только для защиты соединения. Это может быть вазелин, воск или минеральные масла. Наносить жидкий флюс можно ватной палочкой или кисточкой. Для удобства можно приобрести «флюс-аппликатор».

Вспомогательные вещества характеризуются разницей в консистенции. Они бывают:

• жидкие;
• твёрдые;
• пастообразные.

Жидкие используются в труднодоступных местах. Пастообразные наиболее удобны в применении. Их легко наносить.

Ещё одним отличительным признаком разных типов флюсов является температура плавления. Низкотемпературные плавятся при температуре меньше 450 °C, а высокотемпературные имеют температуру плавления выше 450 °C.

Требования к вспомогательным материалам

Существуют общие требования, которые относятся ко всем видам вспомогательных веществ. Какими основные свойствами они должны обладать:

• Текучесть и вязкость состава должны находиться в таком соотношении, чтобы имелась возможность смочить всю обрабатываемую поверхность без растекания за границы обработки.
• Флюсы должны реагировать только с окисленными плёнками, а не с соединяемыми деталями и припоем.
• Флюс должен обладать меньшей адгезией, чем припой.
• Вещество не должно испаряться или выгорать.
• Флюс должен легко удаляться после окончания работ.

Как паять флюсом: сначала нужно подготовить детали, потом обработать их материалом, далее разогреть детали до нужной температуры и внести припой в обрабатываемую зону.

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.

Флюс марки ФППУ25 применяется для лужения и пайки токоведущих частей из меди и её сплавов. Для пайки чёрных металлов используется активный вспомогательный материал хлорид цинка.

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

Для создания прочного паяльного соединения необходим хороший паяльник с правильно подобранным жалом, а также припой и флюс, которые подходят для этого типа работ. Только при выполнении этих условий можно обеспечить необходимое качество соединения.

Классификация флюсов и система их обозначения

Паяльные флюсы — вещества и соединения, применяемые для предотвращения образования оксидной пленки на поверхности припоя и паяемого материала, а также удаления продуктов окисления из зоны пайки. Температура плавления флюсов ниже, чем температура плавления припоя. Флюсы применяют в твердом, пастообразном и порошкообразном состоянии, а также в виде водных, спиртовых или глицериновых растворов.

Флюсы, применяемые при пайке, классифицируются по:

• температурному интервалу активности;
• природе растворителя;
• природе активатора определяющего действия;
• механизму действия;
• агрегатному состоянию.

В зависимости от температурного интервала активности паяльные флюсы подразделяются на:

• низкотемпературные (≤450 °С);
• высокотемпературные (>450 °С).

По природе растворителя паяльные флюсы подразделяются на:

• водные;
• неводные.

По природе активаторов определяющего действия низкотемпературные паяльные флюсы подразделяются на:

• канифольные;
• галогенидные;
• гидразиновые;
• фторборатные;
• аниловые;
• стеариновые.

По природе активаторов определяющего действия высокотемпературные паяльные флюсы подразделяются на:

• галогенидные;
• фторборатные;
• боридно-углекислые.

Если флюс содержит несколько активаторов, необходимо называть все активаторы. Например, канифольно-галогенидный, фторборатно-галогенидный флюс.

По агрегатному состоянию паяльные флюсы подразделяют на:

• твердые;
• жидкие;
• пастообразные.

Свойства флюсов

Параметры флюсов для пайки мягкими и полутвердыми припоями приведены в табл. 1.

Таблица 1. Флюсы для пайки мягкими и полутвердыми припоями (нормали электротехники ОАА.614.017-67 и ОАА.614.028-68)

Параметры флюсов для пайки меди и ее сплавов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Флюсы для пайки — состав и способы удаления остатков флюса

Таблица 3. Флюсы для пайки — влияние остатков флюса на изоляцию и их коррозионное действие

При пайке медных жил, а также проводников заземления к броне и свинцовой оболочке кабелей используют паяльную пасту, состоящую из следующих компонентов (в массовых частях): канифоль — 10, жир животный — 3, аммоний хлористый — 2, цинк хлористый — 1, вода или этиловый спирт (ректификат) — 1. В качестве флюса часто используется паяльная паста по следующему рецепту: канифоль — 2,5 %, сало — 5 %, цинк хлористый — 20 %, аммоний хлористый — 2 %, вазелин технический — 65,5 %, вода дистиллированная — 5 %.

Параметры флюсов для пайки и сварки алюминия приведены в табл. 4.

Таблица 4. Флюсы для пайки и сварки алюминия