Ортофосфорная кислота для пайки

В процессе пайки для устранения всевозможных проблем, например, ржавчины или прочих загрязнений, используются специальные вещества – флюсы, среди которых особым спросом пользуется ортофосфорная кислота. С ее помощью можно не только очистить поверхность металлических элементов, но и обеспечить защиту от коррозионного поражения и иных отрицательных факторов.
Ортофосфорная кислота является неорганическим веществом, представленным при обычных условиях лишенными цвета гигроскопичными кристаллами и выражающимся в химической формуле Н3РО4. При нагревании до температуры, превышающей 213-градусный порог, формула вещества меняется на Н4Р2О7, и кислота преобразуется в пирофосфорную.

При паянии ортофосфорная кислота в большинстве случаев служит для скрепления деталей, изготовленных из стали низколегированного или углеродистого типа, а также из меди. Действие данного флюса направлено на растворение образующейся на поверхности металла и припоя оксидной пленки. Под влиянием кислоты происходит разрыхление этой пленки, которая затем поднимается на поверхность флюса. Далее на расчищенном месте формируется новая, защитная пленка, предотвращающая окисление металлов. В завершение достаточно просто смыть остатки вещества водой.

Данная кислота отличается потрясающей универсальностью, поскольку ее, помимо стали и меди, также можно задействовать при пайке нержавейки, черных металлов и никеля со сплавами. Преимущество данного вещества перед канифолью, кроме широкого спектра действия, заключается еще и более простом процессе пайки. Однако есть и негативный момент: кислоту нельзя применять при паянии контактов, так как высока вероятность, что она просто разъест материал.

Классификация ортофосфорной кислоты

Данное вещество подразделяется на две основных группы в соответствии с областью применения:

• для пищевой промышленности. Активно используется при изготовлении самых разнообразных продуктов питания. В частности, задействуется в качестве регулятора кислотности в газированных напитках, подкислителя для традиционных и плавленых сыров, одной из составляющих разрыхлителя при выпекании хлебобулочной продукции, а также при производстве сахара, колбасы и других продуктов. На упаковках указывается как антиоксидант Е338;
• для технической промышленности. В данном случае имеется в виду широкая сфера применения, начиная от ремонтных мастерских, где она выступает в качестве кислоты для пайки, и заканчивая сельским хозяйством.

Чем отличаеться пайка кислотой от пайки канифолью?

Некоторые смеси кислот обеспечивают получение блестящей после травления поверхности металла, что не всегда можно получить, если кислоты применяются в отдельности. Несколько типичных составов кислотных смесей приводятся ниже’

Если после травления на поверхности металла остаются капельки воды, то это свидетельствует о наличии на поверхности следов жира или других загрязнений, которые необходимо удалить до пайки. После травления детали нужно как можно скорее промыть в горячей воде и высушить.

Читать далее:

Механическая зачистка поверхности при пайке

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] .

Составные элементы и физико-химические свойства

Ортофосфорная кислота имеет вид светло-желтого раствора либо обесцвеченной массы. Основным компонентом в составе выступает хлористый цинк, доля которого составляет не менее 50 процентов. Согласно принятым нормативам, доля нерастворимого осадка не должна быть выше 0,001 процента от всей массы вещества. Допускается содержание аммиака в пределах 0,5 процента.

Как показывает формула Н3РО4, ортофосфорная кислота является трехосновной и имеет среднюю силу. При взаимодействии с более сильными кислотами она проявляет признаки амфотерности, а результатом реакции становится образование фосфорита. Контакт с водой приводит к тому, что возникает процесс электролитической диссоциации.

Кислота относится к категории веществ с довольно высокой степенью опасности, поэтому при работе следует позаботиться о предотвращении ее попадания в глаза и на кожу за счет применения средств индивидуальной защиты. Следует также учитывать, что из-за агрессивности среды существует риск отрицательного воздействия на тонкие детали и элементы. Свои лучшие качества ортофосфорная кислота демонстрирует при спаивании металлов, имеющих высокую температуру плавления.

Для чего нужна паяльная кислота?

При этом образуется гигроскопичная стекловидная масса, которая, нахватавшись воды, превратится в ту же самую ОФК. Кстати, по «дырообразующей» активности ортофосфорная кислота превосходит серную — из нее тоже испаряется вода и из самой разбавленной она становится концентрированной.

Только знают и стоимость этих вещей. Жаба-с:) А канифоль — ее и удалять обычно не надо, разве что только там, где СВЧ или высокое входное сопротивление нужно. А все остальные флюсы по-моему — «от лукавого». Аллах их знает, что там намешали китайцы в какой-то «крутой» флюс? Вон, вспомните историю с «фуджиками»…

Удаление флюса

После пайки флюсы всегда частично остаются на изделии. Остатки флюса портят внешний вид, изменяют электропроводность, и некоторые из них вызывают коррозию паяного шва. По этим причинам после пайки остатки флюса следует удалять с паяного изделия.

Остатки канифоли и флюсы на основе этиленгликоля, тританоламина не вызывают коррозию паяного соединения, и поэтому их можно после пайки не удалять. Если остатки флюса портят внешний вид или мешают нанесению на изделие покрытия, их можно удалить промывкой спиртом или. ацетоном. Канифольные и другие некоррозионные пастообразные флюсы удаляют органическим растворителем или спиртом. Ортофосфорная и органические кислоты, вызывающие незначительную коррозию, после пайки удаляют промывкой водой или спиртом.

Агрессивные кислотные флюсы, содержащие соляную кислоту, хлористый цинк и другие хлориды металлов, должны быть полностью удалены с паяного соединения. Самая тщательная промывка изделия в воде обычно не обеспечивает полного удаления хлористых солей и ионов хлора. Ответственные изделия, особенно в массовом производстве, проходят комплексную обработку, состоящую из нескольких операций: промывки последовательно в холодной и горячей воде, в слабом растворе каустической соды, промывки в холодной воде, пассивирования в растворе хромового ангидрида и сушки.

Флюсы, содержащие буру и борную кислоту, образуют на паяном шве не растворимую в воде плотную стекловидную корку, плотно сцепленную с металлической поверхностью. Корку удаляют одним из следующих способов:

• изделие сразу же после пайки охлаждают. Вследствие различия коэффициентов линейного расширения флюса и металла стеклообразная корка трескается и отходит от поверхности металла. Этот способ не всегда приемлем, так как может вызвать трещины в металле;
• длительное кипячение (5–6 ч) изделия с последующей промывкой в 20 %-ном водном растворе хромового ангидрида;
• длительное кипячение в водном растворе хромового ангидрида (0,3–0,5 г/л);
• кипячение в горячей ванне (2 ч при 140 °С), содержащей 500–600 г/л NaOH и 200–250 г/л NaNO3;
• замачивание в 10–12 %-ном водном растворе кислого сернокислого калия (KHSO4) при комнатной температуре в течение 2 ч или в подогретом до 40–50 deg;С растворе в течение 15–30 мин.

Технические характеристики

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]

Как правильно выбрать кислоту

Ортофосфорная кислота считается одним из наилучших средств, когда речь идет о паянии деталей из низкоуглеродистой стали или других материалов, которые тяжело поддаются спаиванию. Как правило, в структуре флюса на долю ортофосфорной кислоты приходится примерно ¾ от общей массы. Значимую роль играют различного рода добавки, поскольку во многом благодаря им удается преодолеть главные сложности, возникающие при спаивании.

Существуют специальные нормативы ГОСТа, которых должны придерживаться производители, однако на практике так бывает не всегда, и качество кислоты может отличаться у разных поставщиков. При выборе следует особое внимание обращать на наличие и объем осадка, так как он негативно сказывается на качестве самой кислоты и, как следствие, на результате пайки.

Также большое значение имеет цвет вещества: более темные оттенки свидетельствуют о большем количестве примесей. Однако данный момент не всегда является негативным, поскольку ряд добавок, наоборот, обеспечивают улучшение свойств спаивания. Тем не менее, нормальным цветом для данной кислоты считается светло-желтый, и излишне темных жидкостей лучше избегать.

Совет! Всегда перед покупкой проверяйте срок годности кислоты. Этот параметр чрезвычайно важен, так как срок хранения кислоты обычно составляет шесть месяцев.

зачем нужна паяльная кислота

Далее: Механическая зачистка поверхности при пайке

Для удаления жира и масла рекомендуется применять различ ные растворители или щелочные обезжиривающие растворы. Пп” пользовании растворителем применяют метод конденсации парон трихлорэтиленового растворителя, оставляющего самую тонкую пленку осадков на поверхности металла. Обезжириваемые холод, ные детали подвешивают над кипящим растворителем. Пары рас” творителя конденсируются на поверхности холодных деталей и снова стекают в кипящую жидкость. Так как с поверхностью очищаемого металла соприкасается только чистый дистиллированный растворитель, то побочного загрязнения деталей не происходит Растворитель по мере его загрязнения маслом и жиром необходимо заменять. Менее удовлетворительный способ обезжиривания — протирание поверхности деталей хлопчатобумажной салфеткой, пропитанной растворителем.

При отсутствии выпаривающих аппаратов применяют способ очистки погружением деталей в жидкие растворители, например трихлорэтилен, метилхлороформ или очищающие жидкости. Эффективность этого способа можно значительно повысить с помощью ультразвука. Этот способ основан на использовании волновых колебаний, которые благодаря явлению кавитации способствуют удалению грязи, жира, песка или окислов.

Обезжиривание часто проводится в горячих щелочных растворах. Обычно для этой цели вполне пригоден 1—3%-ный раствор тринатрийфосфата или силиката натрия при температуре 80° С и выше с добавлением смачивающей присадки. Перед пайкой очищающие растворы должны быть тщательно удалены с поверхности деталей водой или паром. Если применяется вода, предпочтительно брать мягкую воду, так как жесткая оставляет осадки, которые могут препятствовать пайке. Жиры и масло впитываются, проникая в мелкие трещины и поры на поверхности металла (как, например, в поры чугуна), и если их не удалить, при пайке они испаряются и покрывают поверхность металла.

Описанные методы очистки предназначены для массового производства и вопрос об их применимости в каждом отдельном случае должен решаться особо.

Травление (очистка кислотами)

Целью травления деталей в кислотах является удаление ржавчины, окалины, окислов или сульфидов с металлов и получение химически чистых поверхностей под пайку. Для этих целей применяют неорганические кислоты (соляную, серную, ортофосфор-ную, азотную, и фтористоводородную), взятые по отдельности ил в смеси; однако чаще других применяются соляная и серная ки лоты.

Соляная кислота. Техническая соляная кислота имеет удельный 1,14 и содержит около 28% по весу хлористого водорода. Для травления железа и стали в холодных растворах техническая кис-,ота разводится в пределах от 1 части кислоты на 2 части воды ‘ Ю% НС1), до трех частей кислоты на 1 часть воды (21% НС1).

Соляная кислота как травитель достаточно эффективна при комнатной температуре и в большинстве случаев не требует подогрева. Температура кислоты может повышаться в результате выделения тепла при химической реакции или в результате погружения в нее нагретых изделий. Однако рекомендуемая температура кислоты должна быть в пределах 29—38 °С, но не выше 19 °С. Не покрытые окалиной после светлого отжига изделия можно протравить за 3 мин при 29° или за 10 мин при температуре 18 °С. Удаление тонкого слоя окалины занимает 15—30 мин, толстого слоя — 45 мин и больше. В процессе работы концентрация кислоты в растворе уменьшается, и, если раствор не пополнять свежей кислотой, он станет менее эффективным. Когда содержание железа в растворе поднимется до 12%, раствор необходимо заменить. Иногда в раствор добавляют ингибитор, чтобы не допустить разъедания металла после удаления окалины. При подготовке под пайку алюминиевых деталей в некоторых случаях применяют 10%-ный раствор НС1.

Читать также: Универсальные заточные станки режущего инструмента

Серная кислота. Серная кислота выпускается промышленностью в различных концентрациях. 96—98%-ная кислота имеет удельный вес 1,84, а 77%-ная кислота — удельный вес 1,70. Для травления применяют водные растворы, содержащие 5ч-10 объемных процентов технической (77%-ной) серной кислоты. При температурах ниже 70° серная кислота неэффективна; наилучшие результаты получаются при температуре 82° С. Относительно чистые изделия или изделия после светлого отжига погружают в раствор на 30— 120 сек, изделия с толстым слоем окалины травят до 15 мин. Образующийся черный налет при этом смывают водой. Ингибиторы, добавляемые к серной кислоте, помогают предотвратить разъедание металла. Требуемая концентрация раствора поддерживается периодической добавкой свежей кислоты. Когда содержание кислоты упадет до 1%, или когда содержание железа возрастет до 8%, раствор заменяют.

Серная кислота пригодна для травления сталей и медных сплавов. В последнем случае в раствор добавляют или 1 % по весу Двухромовокислого натрия или 2% по объему азотной кислоты.

Ортофосфорная кислота. Разбавленный раствор ортофосфорной кислоты (удельный вес 100%-ной кислоты 1,87) иногда применяют Для травления нержавеющей стали и марганцевой бронзы. Примечают растворы с концентрацией 10-=-40% п° объему.

Фтористоводородная кислота. Фтористоводородная (плавиковая) кислота очень активна, опасна при попадании на кожу. Смесь Из 5% по объему фтористоводородной кислоты и 5% по объему ееРной кислоты иногда применяют для травления чугуна, высококремнистых сплавов и алюминия. (См. гл. 21 о технике безопас. ности).

Азотная кислота. Концентрированная азотная кислота (70о/ HNO3) редко применяется в чистом виде. Простой и эффективный травитель представляет собой водный раствор, содержащий 15^ 20% (по объему) технической азотной кислоты. Раствор применяется холодным, время травления 2—5 мин.

Нюансы использования и пайки с помощью ортофосфорной кислоты

В связи с тем, что ортофосфорная кислота относится к категории вредных для человека веществ, при ее использовании на первый план выходит соблюдение правил безопасности и мер предосторожности. Хранить ее необходимо исключительно в плотно закрывающейся емкости, а непосредственно применять для пайки – только в помещении, где можно обеспечить надлежащее проветривание.

Обязательно следует позаботиться о наличии средств индивидуальной защиты. Если же все-таки произошло попадание кислоты на кожный покров, то необходимо это место тщательно промыть под проточной водой с мылом.

Процесс пайки в целом аналогичен тому, который имеет место при задействовании иных видов флюса: предварительно металлическая поверхность зачищается механическим путем, а уже после этого обрабатывается кислотой. Благодаря этому устраняются остатки ржавчины и прочих загрязнений, вследствие чего значительно улучшается качество и надежность полученных в результате пайки соединений.

Для чего нужна паяльная кислота?

Алюминий и его сплавы особенно подвержены коррозии при наличии флюса. Остатки флюса после пайки с поверхности алюминиевых сплавов удаляются по следующей технологии:

• травление в концентрированной азотной кислоте при 18–20 °С в течение 5–15 мин;
• промывка в холодной воде в течение 5–10 мин;
• травление и пассивирование в 10 %-ной азотной кислоте и 5–10 %-ном растворе двухромовокислого натрия в течение 5–10 мин;
• промывка в горячей (50–80 °С) воде;
• сушка струей горячего воздуха.

Удаление остатков флюса после пайки не всегда можно осуществить, например, в закрытых соединениях типа сотовых панелей. В этом случае необходимо или изменить конструкцию, чтобы обеспечить полную нейтрализацию остатков солей, или отказаться от флюса, применяя защитную газовую атмосферу.

Обобщенные сведения по удалению остатков флюса после пайки приведены в таблице 1.

Читать также: Можно ли работать перфоратором в воскресенье

ЛИТЕРАТУРА

• Справочник паяльщика / В.Е. Хряпин, А.В. Лакедемонский. М., Машиностроение, 1974, 328 с.

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.

Как обрабатывать детали кислотой

Жидкие флюсы наносятся на поверхности кисточкой. В этом случае обеспечивается более точное и равномерное смачивание ими подлежащих пайке элементов, поэтому кисточка должна находиться в любом комплекте для паяния. В то же время, как уже писалось выше, и более активные флюсы, и менее активные в той или иной степени разрушающе воздействуют и на соединенные поверхности, и на припой. Если по окончании работы не удалить флюс, то на стальных деталях, к примеру, процессы ржавления будут протекать в гораздо более быстрых темпах.
Чтобы исключить подобное, после пайки покрытые флюсом детали нужно обработать нейтрализаторами. Самый простой из них — вода. Чтобы удалить Ф-38 Н, ничего, кроме нее, применять не надо. Хорошо нейтрализует действие соляной, ортофосфорной, ацетилсалициловой кислоты сода, так как является основанием. После пайки на детали следует нанести содовый раствор, который затем смывается водой. Остатки ВТС удаляются спиртом или ацетоном.

Кислота для пайки является флюсом, который находится в особой категории, так как он отличается повышенной агрессивностью к материалам, с которыми работает. Данное вещество распространяется преимущественно в жидком виде, вне зависимости от своей концентрации. Иногда могут продаваться разбавленные разновидность, или же концентрированное вещество, которое можно разбавить самостоятельно. Помимо этого можно еще постараться сделать паяльную кислоту своими руками.

Все свойства материала определяют сферу ее применения. Она предназначена больше для сильно загрязненных металлов, у которых быстро образуются окислы или есть остатки ржавчины на поверхности. Из-за высокой активности материал оказывается опасным для контакта с кожей и поверхностью слизистых оболочек. Нужно знать правила использования кислоты, прежде чем приступать к работе с ней.

Технология, как сделать паяльную кислоту в домашних условиях, предполагает, что в итоге должна получиться субстанция, которая обладала бы свойствами, которые максимально соответствуют ГОСТ 23178-78. Это поможет повысить качество флюса, чтобы получать надежные соединения. Главное, чтобы свойства кислоты проявлялись и после нанесения, так как флюс на металле не только убирает жировые пленки и окислы, но и предотвращает их повторное образование. Стоит также отметить лучшую растекаемость припоя по поверхности и высокий уровень схватываемости с основным материалом.

Использование кислоты

Применение фосфорной кислоты достаточно широкое. Стоит рассмотреть наиболее популярные методы ее использования.

В медицине

Ее применяют в стоматологии во время пломбирования зубов для протравливания эмали непосредственно перед началом процесса. Эта процедура имеет свои негативные стороны, т. к. контролировать глубину и стадию расщепления эмали невозможно, как и их полное удаление перед пломбированием. Оставшееся после такой процедуры вещество может уменьшить прочность защиты и привести к образованию кислотных остатков на эмали зуба. Эта кислота добавляется в малых дозах в зубные отбеливатели.

Преимущество удаления ржавчины ортофосфорной кислотой состоит в том, что она убирает коррозию с металла и создает тонкую пленку на них, защищая от разных внешних воздействий. После покрытия этим веществом металлической поверхности начинается активный процесс разъедания и поглощения оксида железа. Затем на плоскости металла образуется серая пленка маслянистой консистенции.

Существуют различные методы удаления окислов, среди которых можно выделить следующие:

• с полным опусканием элемента в кислотный раствор;
• поверхностная обработка с использованием распылителя, кисти или валика;
• покрытие раствором предварительно обработанного механическим способом верхнего слоя металла.

Преобразователь коррозии — это кислотный раствор с различными добавками. Существуют такие виды растворов, в зависимости от используемых в их составе добавок:

• грунтовки;
• модификаторы-стабилизаторы;
• преобразователи ржавчины.

К 1 типу относится грунтовка ЭВА-0112, состоящая из основного компонента и 85% раствора вещества. Она выступает основой под покраску.

В состав преобразователя «Цинкарь» входит кислота и соли марганца и цинка. При его применении ржавчина трансформируется в плотный защитный слой. Происходит процесс легирования.

Ортофосфорная кислота для металла

Для очистки или для пайки металлических элементов необходимо проделать следующие операции. Перед полным погружением металлического элемента в ортофосфорный состав, его вначале зачищают от разных видов налета на поверхности, в частности от жиров. Для этого следует промыть деталь с использованием чистящего средства. После этого необходимо растворить 150 мл вещества в 1 л воды и опустить в этот раствор металлический элемент на 1 час, время от времени размешивая жидкость для большей эффективности.

Затем необходимо смыть смесь раствором, который состоит из 50% воды, 2% нашатырного спирта и 48% этанола. После этого элемент нужно ополоснуть под струей водой и хорошо высушить.

Перед тем как нанести распылитель на поверхность валиком или кистью, следует предварительно зачистить поверхность от ржавчины. После нанесения следует немного подождать, а затем смыть смесь нейтрализующим раствором и высушить деталь.

Применение в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве используют фосфорную кислоту, добытую из руды, в качестве удобрения. При попадании в грунт, а затем в растения, она помогает им перенести засуху и морозы. При этом почва становится более плодородной и благоприятной для выращивания овощных культур и зелени.

Применение кислоты в быту и пищевой промышленности

Применение кислоты в быту подразумевает ее использование для удаления коррозии с различных поверхностей (за исключением акриловых). Он подходит для обработки эмалированных и фаянсовых поверхностей. Перед нанесением раствора ортофосфорной кислоты металлическую поверхность необходимо обработать моющим средством. Для приготовления раствора следует смешать 1 л воды и 200 г действующего вещества, а затем нанести смесь на обрабатываемую плоскость на 1-12 часов. По прошествии времени смесь необходимо погасить содовым раствором и смыть.

В пищевом производстве применяется как регулятор кислотности.