Несколько слов о флюсах для пайки

Флюсы и припои в Суперайс

Для паяльных работ и нужного качества паяных соединений помимо опыта требуется соблюдение технологии и соответствующие материалы. Первое заключается в настройке мощности паяльника и температуры жала для достаточного прогрева места пайки, а второе подразумевает применение припоя и флюса, подходящих для спайки конкретных металлов или сплавов между собой с образованием высокопрочного механического соединения и надёжного электрического контакта. Про выбор инструмента для конкретных задач подробнее узнайте в статье «Классификация и виды паяльников», а в качестве припоя используйте «нестареющую классику» в лице ПОС-61, неплохо подходящего почти везде. Иное дело обстоит с флюсом: перед неискушённым человеком встаёт вопрос, зачем он вообще нужен; стоит только разобраться с ним, внезапно возникает следующий — как грамотно выбрать нужный вариант из разнообразия жидкостей, паст, гелей и прочих «канифолей».

Основной посыл статьи — дать общее представление, что такое флюс, почему он важен, и описать наиболее часто применяемые его типы с указанием основных характеристик.

Время чтения: 14 минут

Флюс для пайки? Это очень просто!

Что такое паяльный флюс и зачем он нужен

канифоль с паяльниками в Суперайс
Некоторые на полном серьёзе полагают, что канифоль при пайке нужна только для ароматизации воздуха хвойным ароматом

Любой начинающий мастер по ремонту и разработке электронного оборудования, да и просто обыватель с опытом пайки, когда-либо пробовал припаивать провода между собой или монтировать радиокомпоненты на плату с незалуженными контактными площадками без флюса. Тогда он хорошо знаком с тем, какие проблемы и трудности возникают. Припой с великим трудом прилипает выводам компонентов и к контактным площадкам, а даже если и пристаёт, то соединения оказываются хрупкими и имеющими высокое электрическое сопротивление. Происходит так из-за ряда факторов. Один из них — оксидный слой: медные контактные площадки на печатной плате окисляются под действием воздуха и влаги, содержащейся в нём. Тончайший слой, состоящий из смеси оксидов и гидроксидов меди, препятствует правильному прилипанию припоя (или, более верно, не даёт припою смачивать спаиваемые поверхности). Кроме этого, на это самое «прилипание» влияет, собственно, состав припоя.

Решением этих проблем становится применение паяльного флюса. Его химический состав подготавливает проводники, поверхности печатной платы или выводы радиодеталей, удаляя плёнку из оксидов. Кроме того, он обеспечивает диффузию молекул припоя между узлами кристаллической решетки меди или другого спаиваемого металла или сплава, что гарантирует высокопрочную и долговечную пайку, отсутствие повреждений при малейшей механической или температурной нагрузке. А ещё препятствует поступлению кислорода из открытой среды в место пайки, предотвращая образование нового оксидного слоя, который может практически мгновенно появиться вследствие скоротечности реакции окисления из-за высокотемпературного воздействия.

Виды флюсов и сфера их применения

В разделе будут рассмотрены наиболее универсальные и популярные сегодня материалы, дано описание их состава, рекомендованного припоя для максимального качества пайки, а также их применяемости. Флюсы, как правило, применяющиеся не для пайки радиоэлектронной аппаратуры, а, к примеру, чёрных металлов, кратко будут также рассмотрены. Уделим внимание часто применяемой флюсовой смеси и порошкообразного припоя, именуемой паяльной пастой. Флюсы, применяемые для высокотемпературного (500°С и более) спаивания массивных стальных или железных изделий, например, тетраборат натрия (бура) рассматриваться не будут, так как это выходит за рамки статьи. Мы охватим все виды материалов, которые можно паять.

Канифоль и флюсы на её основе

Она представляет собой отвердевшую смолу сосны или некоторых других пород деревьев, в основном хвойных. Получают её методом нагревания жидкой смолы и испарения терпеновых компонентов (скипидара) и других летучих соединений. Состоит из смеси различных смоляных и жирных кислот. Имеет цвет от светло-жёлтого до чёрного.

кристаллическая канифоль
Канифоль собственной персоной

Она используется человеком очень давно. Первоначально её применяли для защиты деревянных конструкций от гниения: расплавом пропитывали элементы зданий и кораблей. На заре машиностроения применялась для натирания ремней и шкивов ременных и колёс фрикционных передач для увеличения сцепления и повышения эффективности работы этих механизмов. Сегодня используется в химической промышленности при изготовлении красок и лаков, в профессиональной среде для натирания смычков музыкальных инструментов и, наряду с магнезией, в спорте для улучшения сцепления рук спортсмена и спортивных снарядов, и, конечно же, в качестве флюса.

канифоль DeBaiLong купить в Суперайс
Классическая сосновая канифоль DeBaiLong

Действие канифоли обусловлено наличием кислот в составе. В расплаве активность смол и жирных кислот возрастает, происходит растворение оксидного слоя на поверхности спаиваемой детали; также он, обволакивая область пайки, не пропускает кислород и влагу из окружающего воздуха, препятствуя тем самым повторной оксидации.

Канифоль относится к слабоактивным флюсам и применяется только с металлами, склонными к диффузии в них оловянно-свинцового припоя (медь и сплавы, серебро, золото) и при незначительном оксидировании. Пайка чёрных металлов, алюминия, спецсплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, манганин, константан) с ней практически невозможна или сопряжена с массой трудностей. Смывка остатков и солей хвойных и жирных кислот в большинстве случаев не требуется. Работы рекомендуется выполнять низкотемпературными припоями, так как с увеличением температуры происходит выгорание канифоли, снижение активности и образование твёрдых трудносмываемых остатков. Наносится только с помощью жала паяльника.

Ввиду более современных вариантов в промышленном производстве электронной техники канифоль в чистом виде не применяется.

Канифоль
Состав Хвойные и жирные кислоты растительного происхождения
Активность Нейтральный
Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки 200°C
Смывка Не требуется

Помимо канифоли в твёрдом состоянии, также применяются её растворы в этиловом, изопропиловом спирте, этилацетате без включения или с различными добавками, увеличивающими активность. Примером спирто-канифольных флюсов служат СКФ (ФКСп), КЭ, ФКЭт (раствор в этилацетате) и множество других под общим названием «жидкая канифоль».

Они предоставляют большее удобство в работе, так как могут наноситься кисточкой, капельным и другими методами. Но для пайки компонентов поверхностного монтажа (SMD) не подходят, так как не фиксируют детали: во-первых, они «плавают» на поверхности жидкости; во-вторых, низкая температура кипения вызывает активное парообразование, провоцирующее смещение невесомых SMD-компонентов. А общие характеристики растворов близки к параметрам обычной канифоли.

флюс канифоль купить в Суперайс
СКФ
Состав Канифоль, этиловый/изопропиловый спирт
Активность Нейтральный
Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки Около 200°C
Смывка Не требуется

Для увеличения активности в состав добавляются присадки-активаторы, улучшающие качество и сокращающие время пайки. Примером служит уважаемый многими поколениями радиолюбителей ЛТИ-120. Смывка здесь не нужна, так как активное вещество разрушается при нагреве.

флюс с канифолью купить в Суперайс
ЛТИ - 120
Состав Канифоль, этиловый/изопропиловый спирт, солянокислый диэтиламин
Активность Слабоактивный
Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки Около 200°C
Смывка Не требуется

Помимо канифоли и жидких канифольных средств, производятся ещё геле- и пастообразные решения, являющиеся в настоящее время самыми применяемыми. Ими паяют как SMD, так и компоненты в корпусах с шарообразными выводами из припоя (BGA). Примером выступает архаичный нейтральный паяльный жир (смесь порошка канифоли и стеарина), простой и дешёвый TR-RM и современные высококачественные флюсы RMA-218 и RMA-223.

заказать TR - RM в Суперайс
TR - RM
Состав Канифоль, технический вазелин
Активность Нейтральный
Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 300°C
Смывка Не требуется
купить флюс RMA - 218 в Суперайс
RMA - 218
Состав Канифоль, технический вазелин, адипиновая кислота
Активность Нейтральный
Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 300°C
Смывка Не требуется
флюс с канифолью RMA - 223 в Суперайс
RMA - 223
Состав Канифоль, технический вазелин, глицерин
Активность Нейтральный
Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 300°C
Смывка Не требуется

На основе глицерина

Кроме канифольных, существуют флюсы, основанные на глицерине — простейшем представителе трёхатомных спиртов. В отличие от быстроиспаряющихся спиртовых, такие практически не испаряются, что позволяет нанести их сразу на множество точек. Они относятся к средне- и высокоактивным, и требуют обязательной отмывки водой, этиловым/изопропиловым спиртом или растворителями: гигроскопичность неотмытого глицерина и сопутствующих остатков быстро приведёт к химическому разрушению соединения.

Высокая активность позволяет использовать их для меди и её сплавов с сильным окислением (чёрный плотный слой оксида двухвалентной меди, зелёный рыхлый слой солей меди и так далее), а также для углеродистых сталей, даже с коррозией.

Ввиду требования к обязательной отмывке и высокой активности остатков не рекомендуется применять их при монтаже деталей на печатной плате. Качественная отмывка плат, особенно при наличии на них элементов поверхностного монтажа, возможна только при использовании ультразвуковой ванны.

Востребованные представители: «Глицерин гидразин» и ТАГС.

флюс на основе глицерина в Суперайс
Глицерин гидразин
Состав Глицерин, вода, ингибиторы коррозии, гидразин гидрохлорид
Активность Высокоактивный
Применимость Медь, сплавы меди, углеродистые стали
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 350°C
Смывка Обязательна
флюсы с глицерином в Суперайс заказать
ТАГС
Состав Триэтаноламин, анилин гидрохлорид, аммоний хлорид, глицерин, спирт этиловый или изопропиловый
Активность Высокоактивный
Применимость Медь, сплавы меди, углеродистые стали
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 320°C
Смывка Обязательна

На основе хлористого цинка

Хлорид цинка II представляет собой бесцветные кристаллы, полученные реакцией металлического цинка с соляной кислотой. Они легко растворяются в воде, спирте и других органических растворителях, образуя раствор с сильной кислотностью. В качестве флюса используют водные растворы ZnCl₂.

Они высокоактивны, поэтому всегда нужно отмывать покрытие водой, спецрастворителями, спиртами. Неотмытые остатки имеют высокую электропроводность. Пайка радиокомпонентов и печатных плат им запрещена. Им паяют и лудят изделия из меди или произведённых из неё сплавов (даже с сильной коррозией), разных чёрных металлов (железа, стали, чугуна, никеля), цинка и оцинкованных изделий, свинца, нихрома.

Пары хлористого цинка опасны. При работах наличие дымоуловителя и системы вентиляции обязательно.

Наиболее известны: «Паяльная кислота» и ЗИЛ-1 и ЗИЛ-2.

флюс с хлористым цинком купить в Суперайс
Кислота паяльная
Состав Хлористый цинк, вода
Активность Высокоактивный
Применимость Медь, сплавы меди, железо, сталь, чугун, никель, нихром
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 350°C
Смывка Обязательна
флюс с цинком в Суперайс заказать
ЗИЛ - 1
Состав Хлористый цинк, двухлористое олово, хлорная смесь, соляная кислота, вода
Активность Высокоактивный
Применимость Железо, сталь, чугун, никель, нихром
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой с высоким содержанием свинца
Температура пайки До 400°C
Смывка Обязательна
флюс для никеля купить в Суперайс
ЗИЛ - 2
Состав Хлористый цинк, хлористый аммоний, хлорное железо, вода
Активность Высокоактивный
Применимость Медь, сплавы меди, железо, сталь, чугун, никель, нихром, цинк, свинец
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 300°C
Смывка Обязательна

Ортофосфорная кислота

По применимости и технологии пайки она близка к хлористо-цинковым вариантам. С ней паяют медь со сплавами, но главным применением является пайка чёрных металлов разных марок, включая нержавеющую сталь, а также изделия, подвергшиеся коррозии. В месте контакта фосфорной кислоты с металлическим изделием образуется защитный слой фосфата железа, предохраняющий от дальнейшего коррозионного разрушения. Также подходит для пайки константана.

Она средне- и высокоактивная, обязательно смывается спиртами или специальными растворителями. Запрещается паять электронные компоненты и печатные платы.

Пары H3PO4 опасны. При работах требуется применение дымоуловителя и хорошая вентиляция.

Среди известных: «Ортофосфорная кислота» и ФИМ.

флюс с ортофосфорной кислотой купить в Суперайс
Ортофосфорная кислота
Состав Ортофосфорная кислота
Активность Высокоактивный
Применимость Железо, сталь, чугун, никель, нержавеющая сталь, константан
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 400°C
Смывка Обязательна
флюс для чугуна купить в Суперайс
ФИМ
Состав Ортофосфорная кислота, этиловый или изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии
Активность Среднеактивный
Применимость Медь, медные сплавы, железо, сталь, чугун, никель, нержавеющая и жаростойкая сталь
Рекомендуемый припой Оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 350°C
Смывка Обязательна

На основе триэтиламина

Они выступают классическими органическими композитными высокоактивными флюсами для пайки низкотемпературными припоями. Основными составляющими являются триэтиламин.

Составы на его основе применимы для пайки меди и сплавов из неё, но основное применение — это трудноспаиваемые материалы, а именно бериллиевая бронза, алюминий и другие лёгкие сплавы, нержавеющие и жаростойкие стали и прочие разновидности чёрных металлов, включая корродированные и сильно загрязнённые.

Обладают средней или высокой активностью, после монтажа их смывают спиртами, либо применяют специальные растворители. Компоненты с платами им не паяют, но допускается пайка алюминиевых и медных проводов и кабелей (в том числе между собой).

Пары триэтиламина ядовиты (особенно содержащие соединения кадмия ФТКА). Пайка осуществляется с дымоуловителем и правильно организованной вентиляцией.

Наиболее известные представители: ФТКА, Ф-34 и некоторые другие.

флюс с триэтиламином купить в Суперайс
ФТКА
Состав Триэтиламин, фтороборат кадмия, фтороборат аммония
Активность Высокоактивный
Применимость Алюминий, бериллиевая бронза, нержавеющая и жаростойкая сталь
Рекомендуемый припой Низкотемпературный оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 320°C
Смывка Обязательна
флюс для нержавейки купить в Суперайс
Ф - 34
Состав Триэтиламин, этиловый или изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии, присадка для улучшения смачивания
Активность Среднеактивный
Применимость Алюминий, магниевые сплавы, нержавеющая и жаростойкая сталь
Рекомендуемый припой Низкотемпературный оловянно - свинцовый припой
Температура пайки До 350°C
Смывка Обязательна

Паяльные пасты

Они занимают промежуточное положение между припоями и флюсами. Вернее, они одновременно и те, и другие. Состоят из тонкого порошка «припой+флюс», преимущественно из канифоли. Применяются только для монтажа SMD и BGA-компонентов: паяльная паста обладает высокой клейкостью, позволяющей надёжно фиксировать деталь, так и высокой температурой закипания. После расплавления превращается в припой, стабильно фиксирующей компонент на плате.

Они нейтральные и не нуждаются в отмывке, но в условиях промышленного производства её всегда проводят.

Применяются как для монтажа с помощью паяльника или паяльной станции и ручным дозированием, так и автоматической пайки.

В качестве примера качественных и популярных продуктов могут быть названы KELLYSHUN GY618B и низкотемпературная бессвинцовая паста MECHANIC WQ-50 Lead Free.

Купить паяльную пасту KELLYSHUN GY618B в Суперайс
KELLYSHUN GY618B
Состав Олово, свинец, серебро, безотмывочный канифольный флюс
Активность Нейтральный
Применимость SMD, компоненты в корпусах BGA
Рекомендуемый припой Не требуется
Температура пайки До 183°C
Смывка Не требуется
MECHANIC WQ-50 Lead Free купить в Суперайс
MECHANIC WQ-50 LF
Состав Висмут, олово, безотмывочный флюс
Активность Нейтральный
Применимость SMD, компоненты в корпусах BGA
Рекомендуемый припой Не требуется
Температура пайки До 138°C
Смывка Не требуется

Паяльный флюс — архиважная составляющая качественного паяного соединения. Припой заполняет места пайки, но его химическая диффузия со спаиваемыми деталями, обеспечивающая механическую прочность, долговечность и электрическую надёжность, возможна только при использовании флюса, полностью подходящего для конкретной ситуации. Металлов и сплавов множество. И флюсовых составов для них примерно столько же.


Количество показов: 3654
17.01.2024
Понравилась статья? Поделитесь ей в ваших социальных сетях:

Возврат к списку