При соблюдении технологии пайки, позволяют получать качественное и долговечное соединение трудно спаиваемых материалов.
Состав флюсов, создаваемых с использованием кислот, может разниться в зависимости от области их применения. Различные виды флюсов имеют свои особенности, которые следует учитывать при осуществлении пайки тех или иных металлов.
Если говорить о паяльной кислоте в целом, то он представляет собой раствор кислоты в различных веществах. Кислота в чистом виде для пайки практически не применяется, так как, представляя собой крайне агрессивное химическое соединение, она способна оказывать разрушающее воздействие на различные материалы, в том числе, и металлы.
Не рекомендуется использовать паяльную кислоту при работе с печатными платами, так как тонкие шины соединений и контакты радиодеталей не способны выдерживать столь агрессивного воздействия. Оптимальным вариантом для пайки радиосхем является или флюсы, созданные на ее основе.
Представим наиболее распространенные флюсы, созданные на основе кислот
Ортофосфорная кислота представляет собой неорганическое химическое соединение средней силы воздействия. Это бесцветное вещество, однако, иногда в нем могут наблюдаться светло-желтые разводы. Для получения флюса ортофосфорную кислоту можно разбавлять водой, этанолом, спиртом, прочими растворителями.
Из-за высокой агрессивности соляная кислота в чистом виде для пайки не применяется. В большинстве случаев ее разбавляют водой в различных пропорциях. Для улучшения схватывающих качеств в раствор может быть добавлен цинк. Этот вид паяльных кислот используется для создания паяных соединений из наиболее сложных металлов.
Серная кислота представляет собой маслянистое вещество без цвета и запаха. Флюс из серной кислоты изготавливается путем ее разбавления в воде или серном ангидриде в определенных пропорциях.
В зависимости от сферы и технологии применения, соотношение кислот и растворителей в флюсах может быть разным – содержание кислоты в них составляет от 25% до 85%.
Прежде чем сделать выбор в пользу той или иной паяльной кислоты, следует определить, какие именно задачи предстоит решить с ее использованием. Исходя из этого, необходимо выбрать флюс с наиболее подходящим составом.
Раствор с ортофосфорной кислотой оптимален для пайки металлов, затронутых коррозией. Это вещество эффективно борется с оксидами, что позволяет получить довольно качественное соединение.
Флюсы на основе соляной кислоты считаются универсальными, их можно использовать для пайки широкого спектра черных и цветных металлов, а также сплавов. Для пайки масштабных деталей используют концентрированную соляную кислоту, так как в таких случаях ее агрессивность не критична для сохранности металла.
Во всех случаях, выбор концентрации кислоты в растворах необходимо соотносить с сечением или толщиной деталей, которые предстоит запаять.
Важным показателем качества растворов является наличие в них осадка. В флюсах допустимо присутствие минимального количества нерастворенных веществ, однако их обилие свидетельствует о плохом качестве раствора.
Канифоль далеко не всегда помогает качественно спаять друг с другом детали, и тогда в дело идет паяльная кислота, которая способна удалить оксидную пленку с поверхностей и качественно подготовить их к пайке. Если канифольный флюс хорошо справляется с «обязанностями» по подготовке к соединению элементов из меди, то кислотными составами лудят не только их, но и детали из медных сплавов (латуни, бронзы), нержавеющей и черной стали, никеля, драгоценных металлов и даже алюминия или чугуна.
Рисунок 1. Паяльная кислота нужна для удаления пленки оксида и подготовки поверхности детали к пайке.
Кислота обеспечивает наилучшую среду для контакта припоя с деталями на как можно большей площади:
Рисунок 2. Устройство солевой батарейки.
Результатом этого становится более надежное соединение спаиваемых деталей.
Разные металлы требуют и применения разных паяльных кислот, но сразу следует усвоить, что кислотные флюсы не следует применять при сборке плат, ведь они являются агрессивной средой, способной разрушительно воздействовать на все их компоненты. Кроме того, кислоты — отличные электропроводники, умеющие создать для тока дополнительные (и нежелательные) каналы прохождения. Полагаться на нейтрализацию кислотной среды после спайки не следует.
Вернуться к оглавлению
Чаще всего для лужения спаиваемых деталей используется флюс, который свободно продается в магазинах. Производители, не мудрствуя лукаво, называют его «Кислота паяльная» (рис. 1). В аннотациях к флюсу они указывают на сферы его применения. Как правило, это пайка и лужение меди, серебра и различных сплавов железа, в том числе и чугуна.
Основой паяльной кислоты являются соединения хлористого цинка, то есть она представляет собой раствор металла в соляной кислоте.
Вернуться к оглавлению
Несмотря на доступность этого активного флюса в магазинах, многие домашние мастера интересуются, можно ли сделать его своими руками. Создание паяльной кислоты не представляет особых трудностей. Для ее изготовления необходимы:
Чтобы получить флюс, его вещества добавляются в следующих пропорциях:
Вначале в лабораторную емкость (стеклянную, керамическую, фарфоровую) помещается цинк, а уже потом в посуду наливается соляная кислота. Заливать ее следует с особой осторожностью, а уровень HCl в емкости не должен превышать ¾ ее объема. После окончания реакции растворения с выделением водорода (прекращения образования в жидкости пузырьков) и осветления до прозрачности готовый состав переливается в другую, плотно закрывающуюся посуду. Соляная кислота и гранулированный цинк продаются в магазинах химреактивов, но металлический реагент можно добыть и в отслуживших свой срок солевых элементах питания (пальчиковых батарейках) типов «АА», «ААА» и т.п. (рис. 2).
При самостоятельном приготовлении активного флюса необходимо соблюдать меры предосторожности. В лабораторных условиях реактив готовится в специальных шкафах, оборудованных вытяжкой. В домашних условиях следует применять средства защиты кожи, органов дыхания, глаз. Растворение цинка лучше проводить вне помещения или в усиленно проветриваемой комнате, так как при реакции активно выделяется водород. Смешивать реагенты для получения хлористого цинка следует вблизи источника воды.
При попадании кислоты на кожу или глаза реактив нужно смывать большим количеством проточной воды.
Вещество, разлитое на какую-нибудь поверхность, смывается раствором воды с нейтрализующей действие кислоты щелочью (питьевой содой). Следует сказать и несколько слов о хранении хлороводородной кислоты.
Емкости с ней должны плотно закрываться и содержаться в затемненном и прохладном месте. Доступ детей к кислоте должен быть исключен.
В качестве флюса можно использовать и чистую соляную кислоту. Она применяется для подготовки к спаиванию деталей из железа (к примеру, кровельного).
Вернуться к оглавлению
Еще одна распространенная паяльная кислота — ортофосфорная (H 3 PO 4). Она успешно справляется с удалением оксидов с поверхностей металлов и защищает их от образования новых соединений с кислородом, образующих на металле препятствующую спаиванию деталей пленку. Неслучайно ортофосфорная кислота входит в состав большинства средств для антикоррозийной обработки стальных конструкций.
Для пайки сплавов хрома и никеля кислота применяется не в чистом виде. Флюс почти на 1/3 состоит из этилового спирта. На долю H 3 PO 4 приходится 32%, и 6% в составе занимает канифоль. В иных составах для лужения и паяния объем кислоты может доходить почти до 100%. Зачастую ортофосфорная кислота разводится вместе с хлористым цинком, массовое содержание которого во флюсе может колебаться от 50% до тысячных долей процента. H 3 PO 4 применяется не только для соединения деталей из никелевых сплавов, ее используют для пайки изделий из низколегированной стали и чистой меди или ее сплавов.
Ортофосфорная кислота входит в состав активного флюса Ф-38 Н, с помощью которого проводится пайка:
Ф-38 Н применяется для пайки в местах с затрудненным доступом и защищает спаянные детали от коррозии. В его составе:
Ортофосфорная кислота взрыво- и пожаробезопасна, но работа с ней и ее хранение должны проводиться с соблюдением всех мер предосторожности. Смывать вещество после попадания на кожу или глаза также следует проточной водой. Длительность промывания составляет не менее 10-ти минут.
Паяльные работы предусматривают обязательное использование качественного флюса, который обеспечивает надежное спаивание материала и припоя, а также высокую электропроводность и длительный срок службы. В качестве флюса часто применяют кислоту для пайки. Существует несколько видов таких химических соединений. Состав паяльной кислоты напрямую влияет на область ее применения.
Специалисты используют для пайки несколько видов паяльных кислот. Их различают по составу и свойствам применения:
Благодаря агрессивному воздействию кислоты, с поверхности материала устраняется оксидный налет и остатки ржавчины.
Раствор имеет ряд несомненных положительных свойств:
Разумеется, есть и минусы:
Паяльная кислота широко применяется при пайке миниатюрных небольших предметов, так как выпускается в жидкой форме.
Любую деталь перед пайкой необходимо подготовить для нанесения припоя. Кроме удаления посторонних частиц (песок, мусор, пыль), нужно очистить поверхность материала от окислительной пленки. Именно с помощью паяльной кислоты можно химически воздействовать на поверхность материала, избавиться от существующего налета и эффективно защитить металл от повторного образования пленки.
В основном, кислоту для пайки используют для таких металлов:
Для пайки латунных или медных изделий, например, применяется бура. А вот для пайки стальных или алюминиевых предметов потребуется только паяльная кислота. По окончании процесса флюс в обязательном порядке смывается водным раствором с добавлением щелочи.
Выбор кислоты зависит от сферы применения. Учитывается не только состав вещества, но и его концентрация. Хотя при определенных условиях, его можно разбавить в домашних условиях. Химические вещества имеют непродолжительный срок годности, поэтому при покупке необходимо обратить внимание на дату изготовления флюса.
При выборе кислоты нужно изучить свойства каждой из них. Если изделия достаточно старые и коррозионные процессы ярко выражены - оптимально использование ортофосфорной кислоты. Она эффективно удалит оксиды и ржавчину, что обеспечит надежное соединение.
Серная кислота, в силу своей агрессивности, применяется для спаивания изделий большой толщины, так как вред от нее в этом случае минимизируется.
Соляная кислота, наоборот, универсальна в своем применении. Ее применяют для пайки различных металлов, в том числе цветных и их сплавов.
Важно отметить! Если в растворе наблюдается заметное количество осадка - кислота непригодна к применению. Либо вышел срок годности, либо изготовлен некачественный продукт.
Специалисты отмечают, что покрытие кислотой основной поверхности материала оказывается достаточно и погружать паяльник в химический раствор дополнительно, не имеет никакого смысла. Припой без проблем заполнит все места, обработанные кислотой для пайки.
Внимание! Использовать паяльную кислоту нельзя для пайки тонких изделий и микросхем.
Основным отличительным свойством кислот можно выделить негативное воздействие на организм человека.
Обязательные условия работы с применением химических веществ - сквозная вентиляция, работа в специальной одежде и нанесение раствора только посредством кисточки. Флюс быстро заполняет обрабатываемую поверхность и через короткое время начинает взаимодействовать с оксидной оболочкой. При контакте кислоты с участками кожного покрова, пораженная область дезинфицируется щелочью и промывается водой.
Обязательно использовать средства специальной защиты и по возможности максимально оградить себя от возможного контакта с химическим раствором.
Даже в разбавленном состоянии пары химических кислот способны нанести слизистой органов непоправимый ущерб. Поэтому, различные действия с кислотами требуют внимательности и добросовестности.
Только изучив внимательно особенности и свойства химических флюсов, можно приступать к пайке различных материалов.
Любой домашний мастер, работающий с радиоэлектроникой, умеет пользоваться паяльником. Классика паяльного дела: припой серии ПОС и сосновая канифоль, при работе с которой и выделяется характерный «ароматный» дым.
Дело в том, что в отличие от сварки, соединение с помощью припоя требует более тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Расплавленный припой ведет себя как обыкновенная жидкость.
Если сила поверхностного натяжения расплава будет выше, чем адгезия, жидкий металл просто не «прилипнет» к детали, а будет оставаться на ее поверхности в виде шарика.
Почему так происходит? На поверхности любого металла образуются окислы. Эта тонкая пленка не дает металлам вступить в нормальный физический контакт. Разумеется, поверхность можно механически зачистить перед пайкой.
Но при нагреве оксидная пленка моментально покроет подготовленную поверхность. Против этого эффекта и работает флюс. Кроме очищающей функции, флюсы создают защитную пленку на металлах, препятствующую появлению окислов.
А вот адгезии припоя эти «помощники» не мешают. Напротив, она с применением флюсов только усиливается. В результате мы получаем прочное соединение с отличной электропроводностью.
При работе с медью, серебром, посеребренными или позолоченными контактами, можно обойтись канифолью, изготовленной на основе смолы хвойных деревьев.
Но у этого препарата есть существенные недостатки:
В некоторых случаях, слой окисла можно «пробить» лишь с помощью кислоты или препаратов, содержащих ее в своем составе. Кислота для пайки может быть универсальной, либо применяться с конкретными металлами.
В состав паяльной кислоты (кроме основного компонента) входят загустители, нейтрализаторы, преобразователи окислов, и прочая химия. Тем не менее, флюсы на основе кислоты доступны на рынке, их стоимость относительно невысокая.
К сожалению, многие производители на маркировке не указывают состав, ограничившись надписью «паяльная кислота». Покупая подобные составы, неопытные мастера сталкиваются с несовместимостью флюса и обрабатываемого металла.
Каждый, кто пробовал паять какие-либо вещи, отлично понимает, насколько важно применять флюс. Без него практически невозможно достичь хоть какого-либо нормального результата, не говоря уже о том, что большинство припоев даже не начнут плавиться без использования дополнительных расходных материалов. Таким образом, пытаясь ответить на вопрос, для чего нужна паяльная кислота, стоит понимать, что она является таким же флюсом, как и остальные материалы. Главной особенностью такого состава является большая активность. Если при помощи обыкновенной канифоли не удается добиться поставленного результата, то кислота зачастую помогает решить проблему.
Многие слышали о ее существовании, но на своем опыте, так и не узнали, зачем нужна паяльная кислота. Несмотря на свою распространенность, чаще всего она применяется в профессиональной сфере, так как именно там встречаются сложные случаи, требующие тщательной подготовки. Данный материал поставляется в жидком виде и хорошо подходит при пайке мелких предметов. производится согласно следующему ГОСТу — 23178-78.
Вне зависимости от своей разновидности, основным предназначением данного материала является создание максимально приемлемых для спаивания условий. Чтобы достичь идеального результата, поверхность материала должна быть чистой, но видимая человеческому глазу чистота это еще не показатель. Здесь требуется, чтобы на поверхности не было даже тонких жировых пленок, а главное, окислов, которые могут создать неразрушимую пленку, что помешает нормальному сцеплению материалов. Температура плавления некоторых окислов значительно выше температуры плавления основного металла и пайки в целом, так что качество соединения при этом будет минимальным. Ярким тому примером является .
Таким образом, основным фактором, для чего нужна паяльная кислота, является ликвидация всех лишних налетов. Применение помогает остановить возникновения окисла, так как некоторые металлы могут снова обрасти пленкой в течение нескольких секунд после механической очистки. Здесь же происходит химическая обработка, что является более надежным и востребованным способом.
Еще одним эффектом, который дает паяльная кислота во время применения, является снижение натяжения расплавленного припоя. Это обеспечивает его более свободное распространение. При компоновке плат таким материалом не стоит пользоваться, так как есть риск повреждения мелких деталей. Особенно характерно данное условие при работе с концентрированной кислотой. Она относится к агрессивным средам, поэтому, когда предстоит выбор, зачастую используют обыкновенную .
Стоит также отметить, что кислота становится проводником, если будет пущен электрический ток. Это еще одна причина, по которой не стоит ее применять во время работы с микросхемами, так как она может вызвать замыкание, что приведет к серьезной поломке всего изделия. Особенно это заметно при недостаточно хорошем просушивании после пайки.
Разобравшись, для чего нужна паяльная кислота при пайке, стоит более подробно рассмотреть, какие бывают ее виды.
Теперь стоит рассмотреть основной процесс, для чего служит паяльная кислота, а именно как следует паять с ее помощью. Перед процессом поверхность металла очищается от грязи и ржавчины. Для этого понадобится напильник или наждак. Примерно по одной-две капли наносится на основной металл и припой.
Работу лучше вести в перчатках, чтобы случайные брызги не повредили кожу.»
Ели кислота покрыла всю рабочую поверхность, то такого количества ее будет явно достаточно. Поверхность должна быть покрыта вся без пропусков, чтобы соединение было крепким по всей длине. Затем жалом раскаленного паяльника расплавляется припой и переносится на покрытую флюсом поверхность. Вначале все должно покрыться тонким слоем, чтобы обеспечить защитное лужение.
Данная процедура повторяется и с заготовкой, которую нужно припаять. После того, как две поверхности будут залужены, можно приступать к непосредственному их спаиванию. Для этого берется значительно большее количество припоя и соединяется на шве соприкосновения двух деталей. Как только металл припоя растекся и его толщина оказалось достаточно большой для надежного схватывания, следует прекратить какое-либо температурное воздействие и нужно дать остыть всей конструкции.
