Какие требования предъявляются к припоям и флюсам

Пасты, припои, флюсы. Как выбрать материал, нужный именно вам

Первое, на что надо обратить внимание при выборе флюсосодержащих материалов, — это тип флюса (ROL0, ORM1, REH0 и пр. согласно IPC J-STD-004A [1]).

Безусловно, конкретные компоненты флюса являются know-how производителя, но многое можно определить и по описанию.

Во-первых, тип флюса говорит о том, что используется в качестве его основы. Во-вторых, он показывает уровень активности, а в-третьих, содержание галогенов. Коротко и емко это проиллюстрировано в таблице [1].

Таблица. Классификация флюса согласно IPC J-STD-004A

Входящие в состав флюса вещества	Уровень активности флюса (% галогенидов)/тип флюса	Обозначение флюса
Канифоль (RO)	Низкий (0%)/L0	ROL0
	Низкий (<0,5%)/L1	ROL1
	Средний (0%)/М0	ROM0
	Средний (0,5–2%)/М1	ROM1
	Высокий (0%)/H0	ROH0
	Высокий (>2%)/H1	ROH1
Синтетическая смола (RE)	Низкий (0%)/L0	REL0
	Низкий (<0,5%)/L1	REL1
	Средний (0%)/М0	REM0
	Средний (0,5–2%)/М1	REM1
	Высокий (0%)/H0	REH0
	Высокий (>2%)/H1	REH1
Органические (OR)	Низкий (0%)/L0	ORL0
	Низкий (<0,5%)/L1	ORL1
	Средний (0%)/М0	ORM0
	Средний (0,5–2%)/М1	ORM1
	Высокий (0%)/H0	ORH0
	Высокий (>2%)/H1	ORH1
Неорганические (IN)*	Низкий (0%)/L0	INL0
	Низкий (<0,5%)/L1	INL1
	Средний (0%)/М0	INM0
	Средний (0,5–2%)/М1	INM1
	Высокий (0%)/H0	INH0
	Высокий (>2%)/H1	INH1

Примечание. * — неорганические флюсы в электронике практически не используются, поэтому их рассмотрение считаем нецелесообразным.

Тип флюса — наиболее важный аспект описания, так как от него зависит и паяемость, и возможность применения в безотмывочном процессе, и возможность отмывки.

Основа флюса

Основа флюса отвечает за равномерное покрытие им контактной площадки, теплопередачу (что особенно важно для флюсов, использующихся для ручной пайки), растворимость флюса и его остатков. В качестве основы для флюса используются:

• Канифоль (RO, от англ. rosin — канифоль). Флюсы, основанные на канифоли, российскому потребителю наиболее известны. Они имеют характерный запах, растворимы в привычной спиртобензиновой смеси и большинстве других отмывочных жидкостей, присутствующих на рынке. Канифоль обладает слабыми флюсующими свойствами (то есть способна паять сама даже в отсутствие активатора). Она растворима в большинстве полярных органических растворителей и смесях полярных и неполярных растворителей, не растворима в воде и неполярных растворителях.
• Синтетические смолы (RE, от англ. resin — смола). В этот класс объединены совершенно разные смолы, часть из которых не претерпевает никаких изменений в процессе пайки (термопластичные смолы), некоторые из них необратимо полимеризуются или сополимеризуются с другими компонентами флюса и вследствие этого теряют способность к отмывке (реактопласты), а другие являются продуктами реакции этерификации канифоли со спиртами или гликолями. В свою очередь все перечисленные типы смол тоже могут делиться на разные классы. Так, среди термопластичных смол можно выделить, например, полиэфирные или полиакрилатные, а также ряд других менее распространенных смол. Каждая смола имеет свои свойства, такие как температура плавления, способность к растворению в различных растворителях (например, некоторые смолы хорошо растворяются в омыляющих отмывочных жидкостях, но совершенно не растворимы в спиртобензине или растворителях с нейтральным pH), термическое поведение и пр. Поэтому ничего конкретного про флюсы, основанные на синтетических смолах, сказать нельзя. Чтобы точно знать, подходят ли они для техпроцесса, необходимо внимательно изучить документацию на них, посмотреть рекомендованный термопрофиль, возможность отмывки или безотмывочного процесса, а также провести испытания, и только после этого принимать решение о применимости такого вида материалов.

Активность флюса

Разобравшись с типом флюса, обратим внимание на следующую букву в классификации — L, M или H. Она говорит об активности флюса, а для того чтобы ее выбрать, нужно будет вспомнить о том, где вы будете применять флюс. Для того чтобы классифицировать флюс, проводят тест «медное зеркало» по стандарту IPC-TM-650 2.3.32 и тест на коррозию медной пластины IPC-TM-650 2.6.15 [2]. Обратите внимание на то, что активность измеряется не по способности очистить поверхность от оксидов, а по степени воздействия на чистую медь! Из этого следует, что могут существовать флюсы, активно удаляющие окислы, но не взаимодействующие с металлом. То есть они будут прекрасно паять по окисленной поверхности, но не оказывать вредного воздействия на металл.

• L — от английского слова low — низкий. Коррозионная активность такого флюса невысока. Его остатки не вызывают изменений на поверхности медного зеркала.
• М — от английского слова middle — средний. То есть его коррозионная активность — средняя. Он оставляет незначительные изменения на поверхности зеркала.
• H — от английского слова high — высокий. Такой флюс разъедает «медное зеркало» до стекла. Выбирая такой флюс, нужно понимать, что очень высока вероятность повреждения изделия этим флюсом в том случае, если отмывка его произведена не полностью. И все-таки следует попытаться поискать материалы, которые обладают высокой активностью при пайке, но более слабым коррозионным воздействием.

Содержание галогенов

Ну и последнее, что мы можем увидеть в типе флюса, — это цифра 0 или 1. Она говорит о присутствии или отсутствии галогенов. 0 — нет, 1 — да. Очень просто и понятно, но, наверно, у многих возникает вопрос: а почему именно галогены? Со школьной скамьи все мы знаем множество разных ионов — ионы металла, сульфаты, гидроксильные ионы. Список можно продолжать, так почему же в классификацию введены именно галогениды? Ответ довольно прост. Дело в том, что наиболее агрессивное коррозионное воздействие на металлы оказывает именно хлоридный и бромидный ион. Отмыть его с поверхности печатной платы довольно сложно, так как связать его в растворе отмывочной жидкости нечем. По этой причине для аппаратуры ответственного применения автор не рекомендует использовать содержащие хлорид флюсы. Хотя для бытовой электроники ничего страшного в них нет.

Наиболее важные тесты

Тест «медное зеркало» на коррозионную активность флюса

Обычно производители обозначают, проходил ли тест «медное зеркало» на коррозионную активность флюса, буквами L или M. Это означает, что за 24 часа при комнатной температуре и 50%-ной влажности медь на поверхности стекла не окисляется или окисляется не более половины поверхности [2].

Сопротивление изоляции поверхности (SIR)

Сопротивление изоляции поверхности (SIR) показывает свойства изоляции поверхности флюса на готовом продукте. Таким образом, этот тест определяет надежность осадка, если его оставлять на модуле без отмывки. Для того чтобы флюс можно было оставить на модуле без отмывки, значение должно превышать 10 8 Ом. Если флюс предполагается отмывать, то необходимо удостовериться, что сопротивление поверхностной изоляции превышает 10 8 Ом для отмытых образцов [2]. Эти данные должен предоставить вам производитель: они обязательны для всех поставщиков материалов, причем в случае применения очистки должен быть указан метод очистки образцов [1, 2].

Определение кислотного числа

Этот метод показывает количество кислоты во флюсе и является обязательным тестом [2]. Обратите внимание на тот факт, что этот метод ничего не говорит о том, насколько сильная и коррозионно-опасная кислота использована во флюсе, он говорит лишь о том, содержит ли данный флюс кислоту и сколько. Не удивляйтесь, если флюс не содержит кислоты совсем. Более того, ряд флюсов являются щелочными или нейтральными (для них приводится значение pH водной вытяжки). Это связано с тем, что в них используются не кислотные активаторы — амины или комплексообразователи.

Тест на наличие хлоридов и бромидов с помощью метода хромата серебра

Этот тест определяет содержание галогенидов, присутствующих во флюсе, и также является обязательным для всех производителей материалов [2]. Как уже обсуждалось выше, галогениды, особенно хлориды, — самые опасные ионные загрязнения, поэтому при высоких требованиях по надежности к выпускаемым изделиям желательно выбирать материалы, не содержащие галогенид-ионов.

Все вышеперечисленные тесты и тип флюса должны обязательно быть в описаниях любого флюсосодержащего материала (жидкого флюса, пасты, флюс-геля и проволочного припоя). А теперь остановимся на специфических свойствах материалов.

Жидкий флюс

Для жидкого флюса очень важным параметром является содержание твердых веществ.

Тут следует отметить, что для флюса, используемого для селективной пайки, его значение должно быть минимально (2–5%), чтобы не засорялся флюсователь, а для флюса, используемого для ручного монтажа, минимально возможное содержание твердых веществ — 15%. Это связано с тем, что при ручной пайке тепло от паяльника к паяемому выводу передается с помощью флюса, точнее расплава полимера, содержащегося во флюсе, например канифоли. Этот расплав выполняет еще одну важную функцию: он защищает разогретый металл от повторного окисления.

Для жидких флюсов, используемых в no clean процессах, важна нелипкость (сухость) остатков. Этот параметр не обязателен для производителей, но важен для потребителей, использующих no clean процессы.

Также очень важно изучить рекомендации производителя по использованию флюса, так как флюсы для диспенсерного нанесения сильно отличаются от флюсов, наносимых с помощью пенного флюсования, и этих требований необходимо строго придерживаться.

Паяльная паста

Для пасты важна вязкость, так как для диспенсерного и трафаретного нанесения она должна быть разной. Как правило, вязкость заменена на более понятный потребителю параметр — содержание металла. Если для трафарета предпочтительно использовать пасту с содержанием металлической составляющей 89–91%, то для диспенсера нужно 86–88%.

Также для пасты часто указывают клейкость (указывают в г/мм 2 ), которая показывает способность удерживать компоненты, не сдвигая их.

Состав припоя. Не хочется повторяться, так как про состав припоя написано много. Подробно припои и их состав разобраны в [3, 4].

Тип припоя. Используется 5 типов припоя, отличающихся размером шариков припоя, содержащихся в пасте согласно стандарту IPC J-STD-005 [5]: тип 2 — 45–75 мкм, тип 3 — 25–45 мкм, тип 4 — 20–38 мкм, тип 5 — 15–25 мкм и тип 6 — 5–15 мкм. Обратите внимание на то, что чем меньше размер шариков, тем сильнее окисление пасты (больше поверхность металла) и тем сильнее разбрызгивание ее при пайке (шарики легче и подвижнее).

Тиксотропность. Это способность пасты сохранять в течение времени свою форму. Это настолько важно для пасты, что об этом даже и не пишут, но пару слов сказать необходимо. Пасты создаются так, чтобы они не растекались, так как иначе надеяться на качественное соединение, а не сплошное замыкание, не приходится.

Термопрофиль. Очень важный параметр, изучением которого не стоит пренебрегать. Дело в том, что профиль может отличаться в зависимости от активности и химической природы используемых материалов. Довольно активные материалы не нуждаются в площадке активации флюса, а некоторые, наоборот, начинают работать только после предварительной активации. Есть полимеры, которые при перегреве перестают отмываться (в основном это касается водосмываемых материалов) [6]. Могут быть и другие нюансы, поэтому к приведенному производителем термопрофилю стоит отнестись со вниманием и почтением.

Для проволочного припоя и флюс-геля каких-то особенных требований нет, поэтому останавливаться на них подробно мы не будем.

В заключение хочется еще раз отметить, что, выбирая материал, необходимо:

Флюсы для пайки. Требования к флюсам, композиция и состав флюсов для пайки, механизм флюсования

Флюсы, применяемые при пайке, представляют собой неоргани-ческие или органические вещества с неметаллической связью. Они защищают паяемое соединение от химического воздействия окружающей среды и очищают паяемые места и припой в процессе пайки от загрязнений и продуктов химической реакции с окружающей средой, а также в некоторых случаях уменьшают поверхностное натяжение и улучшают растекание и затекание в зазор жидкого припоя.

Флюсы для пайки могут применяться в твердом, жидком или газообразном состоянии, но активны они только в жидком и газо-образном виде.

Обычно к флюсам предъявляются следующие требования:

1. Флюс (кроме случаев реактивно-флюсовой пайки) не должен химически взаимодействовать с припоем; при расплавлении флюса и припоя должны образовываться два жидких несмешивающихся слоя. Плотность жидкого припоя быть несколько больше плотности жидкого флюса.

2. Температура плавления флюса должна быть ниже, чем у припоя. Жидкий флюс должен до растворения припоя очистить поверхность соединяемых деталей от примесей и неметаллической пленки и защитить паяемое соединение от воздействия окружающей среды.

3. Флюс должен быть химически инертным или минимально активным по отношению к паяемым металлам или сплавам. Коррозионная активность остатков флюса после пайки по отношению к паяемому шву и основному металлу должна быть также минимальной.

4. Флюс должен разрушить или удалить поверхностные неметаллические пленки, образующиеся на поверхности соединяемых деталей и припоев под воздействием окружающей среды.

5. Флюс в жидком состоянии должен хорошо растекаться по припою, затекать между соединяемыми деталями и смачивать их.

6. В расплавленном и газообразном состоянии флюс должен способствовать растеканию припоя по паяемым поверхностям и соединению его с основным металлом, т.е. быть поверхностно-активным.

7. Флюс должен быть устойчив при транспортировке, хранении и пайке.

8. Флюс не должен заметно изменять состав при нагреве в процессе пайки.

Применяемые в настоящее время флюсы можно разделить на следующие группы:

1. Флюсы на основе соединений бора.

2. Флюсы на основе фтористых соединений металлов.

3. Флюсы на основе хлористых соединений металлов.

4. Флюсы на основе канифоли и др. органических соединений.

К первой группе относятся флюсы, состоящие из тетраборнокислого натрия, борной кислоты, борного ангидрида, а также флюсы более сложного состава на основе этих веществ. Эти флюсы применяются для пайки углеродистых сталей, чугуна, меди, бронзы, латуни медно-цинковыми и серебряными припоями с температурой плавления выше 800 0 С. Качество паяемых соединений получается более высоким при предварительном обезвоживании их, что связано с уменьшением вредного влияния на металлы паров воды. Для пайки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов они не пригодны, так как не удаляют с поверхности химически устойчивые пленки оксидов хрома, титана и др. активных элементов.

При наличии на поверхности основного металла и припоя устойчивых, трудноудаляемых пленок окиси применяют флюсы второй группы на основе фторидов (NaF, KF, фторборат калия). С их помощью можно паять нержавеющие и жаропрочные стали, а также никелевые и медные сплавы серебряными припоями.

Однако они совершенно не подходят для пайки алюминиевых и магниевых сплавов. Для этой цели применяют флюсы третьей группы. Основой этих флюсов является легкоплавкая эвтектика ZiCl – KCl (карналлит). Растворителем оксидов обычно является фтористый натрий. В качестве активного компонента чаще всего применяют хлористый цинк. Для черных и цветных металлов широкое распространение в качестве флюсов имеют водные растворы хлористого цинка. Они обладают высокой химической активностью и применяются, когда имеется возможность полного удаления остатков флюса после пайки. Активность ZnCl₂ повышается при добавлении хлористого аммония. Однако при пайке с применением этих флюсов необходимо тщательно удалять флюс, т.к. они вызывают сильную коррозию металла в зоне паяного соединения.

Флюсы четвертой группы на основе канифоли и других органических соединений применяются при низкотемпературной пайке металлов в тех случаях, когда не представляется возможность тщательно промыть изделие после пайки. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии, но они менее активны в процессе пайки. Флюсующее действие канифоли объясняется наличием в ее составе абиетиновой кислоты C₂₀H₃₀O₂ и других органических кислот, растворяющих окислы меди и некоторых других металлов.

При температуре 125 0 С канифоль переходит в жидкое состояние, а при нагреве до 300 0 С разлагается. Нагрев выше 300 0 С приводит к обугливанию и потере флюсующих свойств. Для пайки металлов и сплавов, оксиды которых плохо удаляются канифолью, применяют добавки активизаторов: анилин С₆Н₅NH₂, триэтаноламин N(CH₂CH₂OH)₂ солянокислый диэтиламин (С₂Н₅)₂NHHCl салициловая кислота НОС₆Н₄СО₂Н и др. Иногда даже вводят в небольших количествах ZnCl₂ и NH₄Cl (до 3 %). Для низкотемпературной пайки алюминия и его сплавов эти флюсы не пригодны. Для этих целей начинают находить применение флюсы, содержащие в качестве активных компонентов борфториды кадмия и цинка. Основой таких флюсов служат высококипящие органические соединения, например, триэтаноламин.

Марки мягких припоев и флюсов
для пайки паяльником

Для пайки паяльником применяется припой, а чтобы припой хорошо растекался по поверхности соединяемых пайкой деталей, используют вещество, которое называется флюс. В зависимости от металла деталей и их размеров, крепости и герметичности пайки необходимо выбирать определенную марку припоя и флюса. Информация в таблицах поможет Вам подобрать необходимый припой и флюс для пайки.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Основным компонентом при пайке электрическим паяльником является оловянно-свинцовый припой. Он выпускается в виде проволоки или трубки разных диаметров. Трубчатый припой внутри заполняется канифолью. Такой припой очень удобен при работе, так как не требует дополнительного брать на жало паяльника флюс.

Припой представляет собой сплав легкоплавких металлов. Как правило, в состав припоя входит олово. Можно паять и чистым оловом, но оно дорогое и поэтому в олово добавляют дешевый свинец. Олово является экологически чистым металлом и его можно применять в качестве припоя для пайки в чистом виде пищевой посуды и медицинских инструментов. Если согнуть или сжать трубочку из чистого олова, то она хрустит. Чем больше в составе припоя свинца, тем темнее поверхность припоя.

Припои маркируются буквами и цифрами. Например ПОС-61, что обозначает П – припой, О – оловянный, С – свинцовый, 61 – % содержания олова. ПОС-61 является самым распространенным, так как подходит для пайки в большинстве случаев. В народе ПОС-61 часто называют третник , так как в его составе третья часть свинца (Pb).

Припои бывают мягкие и твердые. Температура плавления мягких припоев ниже 450˚С. Твердые припои плавятся при нагреве свыше 450˚С и для пайки электрическим паяльником не используются.

Основные технические характеристики мягких припоев
для пайки электрическим паяльником

Марка припоя	Состав % от общей массы	Температура плавления ˚С	Прочность при растяжении кг/мм	Область применения
Сплав Вуда	Олово — 12,5 Свинец — 25 Висмут — 50 Кадмий — 12,5	68,5	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей, токсичен
Сплав д Арсе	Олово — 6,9 Свинец — 45,1 Висмут — 45,3	79	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву, для изготовления предохранителей
ПОСВ-50 Сплав Розе	Олово — 25 Свинец — 25 Висмут — 50	94	–	Для пайки и лужения деталей, чувствительных к перегреву
ПОСВ-33	Олово — 33,4 Свинец — 33,3 Висмут — 33,3	130	–	Для пайки деталей из меди, латуни, константана с герметичным швом
ПОС-61 (третник)	Олово — 61 Свинец — 39	190	4,3	Для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом
ПОС-61М	Олово — 61 Свинец — 37 Медь — 2	192	4,5	Для лужения и пайки тонких медных проводов и печатных проводников
ПОС-90	Олово — 90 Свинец — 10	220	4,9	Для лужения и пайки посуды для пищи и медицинских инструментов
ПОС-40	Олово — 40 Свинец — 60	238	3,8	Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре и деталей из оцинкованной стали
ПОС-30	Олово — 30 Свинец — 70	266	3,2	Для лужения и пайки деталей из меди, ее сплавов и стали
ПОС-10	Олово — 10 Свинец — 90	299	3,2	Для лужения и пайки контактных поверхностей в радиоаппаратуре
Авиа — 1	Олово — 55 Цинк — 25 Кадмий — 20	200	–	Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен
Авиа — 2	Олово — 40 Цинк — 25 Кадмий — 20 Алюминий — 15	250	–	Для пайки тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов, токсичен

Удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцового припоя (проводимость) составляет 0,1-0,2 Ом/метр, алюминия 0,0271, а меди 0,0175. Как видите, припой проводит ток в десять раз хуже, чем медь или алюминий.

Наиболее распространенным припоем является ПОС-61, его еще называют третник. Он отлично подходит для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом и не дорогой. Подходит практически для всех случаев пайки в быту.

Флюс для пайки паяльником

Флюс это вспомогательное вещество, необходимое для освобождения поверхностей спаиваемых деталей от окислов и лучшему растеканию припоя по поверхности металла при пайке. Без применения флюса выполнить паяльником качественную пайку практически не возможно.

При приготовлении наиболее популярных флюсов для пайки электрическим паяльником, применяется канифоль. Ее получают из древесины деревьев хвойных пород, в основном сосны. При температуре около 50 °С канифоль размягчается, а при 250 °С начинает кипеть.

Канифоль не устойчива к воздействию атмосферной влаги – гидролизуется. Она состоит на 85-90% из абиетиновой кислоты. Если не удалить остатки канифоли после пайки то происходит окисление места пайки. Многие этого не знают и считают, что канифоль для металла безвредна. Кроме того, впитывая воду из атмосферы, канифоль увеличивает свою проводимость и может нарушать работу электронных устройств, особенно высоковольтных их цепей.

Популярные флюсы для пайки электрическим паяльником

Наименование флюса	Состав % от общего объема	Область применения флюса	Способ приготовления флюса	Удаление остатков флюса
Канифольные не активные флюсы
Канифоль светлая	Канифоль светлая — 100	Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями	Готов к использованию	Спиртом или ацетоном, кистью
Спирто-канифольный	Канифоль — 20 Спирт — 80	Пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах	Растворить в этиловом спирте порошок канифоли
Глицерино-канифольный	Канифоль — 6 Глицерин -14 Спирт — 80	Герметичная пайка меди и ее сплавов легкоплавкими припоями в труднодоступных местах	Растворить в этиловом спирте порошок канифоли, затем добавить глицерин
Канифольные активные флюсы
Канифольный хлористо-цинковый	Канифоль — 24 Хлористый цинк — 1 Спирт — 75	Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов	Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка	Ацетоном, кистью
Канифольный хлористо-цинковый (флюс паста)	Канифоль — 16 Хлористый цинк — 4 Вазелин — 80	Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов	Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином
Кислотные активные флюсы.
Хлористо-цинковый	Хлористый цинк — 25 Соляная кислота — 1 Вода — 75	Пайка деталей из чёрных и цветных металлов	Кислоту медленно вливают в посуду до ¾ ее высоты с кусочками цинка, когда перестанут выделения пузырьки водорода, флюс готов	Промывка водой или раствором питьевой соды в воде, кистью
	Канифоль — 16 Хлористый цинк — 4 Вазелин — 80	Флюс паста. Пайка повышенной прочности цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов	Смешать порошки канифоли и хлористого цинка с техническим вазелином
	Канифоль — 24 Хлористый цинк — 1 Спирт — 75	Пайка цветных и драгоценных металлов, ответственных деталей из чёрных металлов	Растворить в этиловом спирте смешанные порошки канифоли и хлористого цинка
ФИМ	Ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 16 Спирит этиловый — 1,6 Вода — остальное	Пайка меди, серебра, константана, платины, нержавеющей стали, черных и других металлов	Кислоту медленно вливают в посуду и затем добавляют спирт	Промывка водой, кистью

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем. Перед наполнением флюсом обязательно нужно тщательно вымыть бутылочку и кисточку от лака. Если лак сильно застыл, то налить ацетона и оставить. Через время лак растворится.

В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. Лить нужно очень медленно и ни одной капли не прольете. Со временем спирт испаряется и флюс становится густым. Тогда нужно его разбавить спиртом до требуемой консистенции.

В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные и стальные поверхности. На основе аспирина легко готовится и жидкий флюс для пайки паяльником, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.

Паяльные пасты (тиноль) для пайки

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Паста не заменима при пайке паяльником в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наносится лопаткой в нужном количестве на место пайки и затем прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта работы с паяльником.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния. Хранить пасту нужно в герметичной упаковке. Срок хранения пасты не более полгода, так как опилки припоя со временем окисляются.

Паяние и лужение

При монтаже вторичных цепей на панелях щитов, в шкафах, щитках, а также в распределительных устройствах применяют установочные провода преимущественно с медными жилами. Одним из видов соединения проводов является паяние их между собой. Для получения прочного соединения необходимо удалить с соединяемых поверхностей оксидную плёнку и создать условия взаимодействия твёрдого и жидкого металлов. При кристаллизации вступившего во взаимодействие с материалом паяемых деталей более лёгкоплавкого связующего металла образуется паяное соединение.

Пайка – это физико-химический процесс получения соединения в результате взаимодействия твёрдого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла (припоя). Образующиеся в результате этого взаимодействия переходные слои на границах шва и соединяемых поверхностей деталей называются спаями. Формирование шва при пайке происходит путём заполнения припоем зазоров между соединяемыми деталями, т. е. процесс пайки связан с капиллярным течением. Одним из преимуществ пайки является возможность соединения за один приём в единое целое множества элементов, составляющих изделие. Поэтому пайка, как ни один другой способ соединения отвечает условиям массового производства. Она позволяет соединять разнородные металлы, а также металлы со стеклом, керамикой, графитом и другими неметаллическими материалами.

При пайке не происходит расплавления кромок паяемых деталей, поэтому проще сохранить в процессе нагрева требуемые форму и размеры изделия. Низкотемпературная пайка позволяет сохранить неизменными структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важное преимущество пайки – разъёмность паяных соединений – делает её незаменимой при монтажных и ремонтных работах.

В соответствии со спецификой и особенностями технологического процесса пайку классифицируют:

• по характеру взаимодействия твёрдого и жидкого металлов при возникновении спая;

• по особенностям технологии образования паяного соединения;

• по способам нагрева.

По характеру взаимодействия основного металла с расплавом припоя и природе связей на границе основной металл – припой выделяют четыре вида спаев: бездиффузионный, растворно-диффузионный, контактно-реакционный и диспергированный.

По особенностям технологии образования паяного соединения (режим пайки, способ введения припоя, формирование шва) выделяют пайку капиллярную, диффузионную, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую и некапиллярную.

Образующееся при пайке соединение по своему строению и составу неоднородно, включает литую прослойку (шов), спаи, диффузионные и прикристаллизованные зоны.

Шов – неоднородная по составу и строению прослойка между соединяемыми деталями, образующаяся в результате взаимодействия расплава припоя с паяемым материалом и последующей кристаллизации расплава в зазоре.

Спай – переходный слой на границе паяемая деталь – шов, образующийся в результате взаимодействия расплава припоя с паяемым материалом.

В зависимости от источника нагрева пайка может быть следующих видов: пайка паяльником, газопламенная, электродуговая, электросопротивлением, индукционная, экзотермическая, пайка электронным лучом, лазером, пайка в печи, погружением в расплавленную соль, погружением в расплавленный припой, волной припоя, электролитная пайка, пайка в нагретых штампах, инфракрасными лучами, в нагревательных матах и нагретыми блоками.

Наиболее простой метод пайки с нагревом паяльником широко применяют во многих областях техники и в быту. Простейший паяльник состоит из медного заострённого наконечника, закреплённого на стальном стержне с ручкой.

Независимо от способа нагрева и конструкции основное назначение паяльника – нагрев припоя до расплавления, накапливание расплавленного припоя и нанесения его на паяемое изделие, прогрев металла по месту пайки, а также удаление излишков расплавленного припоя.

Рис. 31. Электрический паяльник на подставке:

1 – медный сменный стержень, 2 – электронагреватель, 3 – изолирующая ручка.

Рис. 32. Пайка электрическим паяльником:

1 – припой, 2 – медный сменный, стержень паяльника (жало), 3 – электронагреватель.

Наибольшее применение в промышленности и в бытовых условиях получили электрические паяльники, которые в зависимости от материалоёмкости паяемых изделий имеют различные размеры. Рабочая часть паяльника представляет собой стержень из меди, медных сплавов и других материалов. Электронагреватель расположен с внешней стороны стержня или внутри его, изготовлен из материала с большим электросопротивлением; подачу теплоты в рабочую часть стержня – жала – регулируют изменением входного напряжения или периодическим отключением паяльника от электропитания. Эффективность электропаяльника зависит от теплоёмкости стержня и скорости восстановления температуры. Выбор паяльника производят по номинальной мощности, при этом выбранное значение мощности округляют до ближайшего значения унифицированного ряда. В конструкции электропаяльников принят ряд мощностей: 4, 6, 12 и 18 Вт – микропаяльники (напряжением 6 В); для печатного монтажа – 25, 30, 35, 40, 50 и 60 Вт, а для пайки объёмного монтажа – 50, 60, 75, 80, 100 и 120Вт.

В зависимости от расположения паяемого шва, конфигурации изделия и назначения паяльники имеют самую разнообразную форму.

Рис. 33. Электрический паяльник с нагревательным элементом, расположенным внутри стержня.

Паяльники с электрическим обогревом в зависимости от рода выполняемых работ выпускают различных типоразмеров и мощностей. Они могут иметь внутренний или наружный обогрев.

Рис. 34. Электрические паяльники с наружным обогревом:

а – универсальный со сменным нагревательным элементом, б – молотковый, в – угловой со сменным стержнем.

Нагревательные элементы изготовляют из жаростойкой проволоки (нихром), намотанной на слюдяное или керамическое основание. Для сокращения времени ремонта паяльника нагревательные элементы делают сменными. Отечественная промышленность выпускает бытовые электрические паяльники различной конструкции, рассчитанные на напряжение 127 и 220 В с номинальной мощностью 35–200 Вт. В зависимости от конфигурации паяемого шва наконечники (жало) к паяльникам могут иметь самую различную форму.

Рис. 35. Форма наконечников для электрических паяльников.

Материалы для наконечников должны иметь высокую теплопроводность, хорошо облуживаться, обладать пониженным окалинообразованием при температурах пайки, хорошо сопротивляться действию расплавленного олова и флюсов. Самым распространённым материалом для изготовления наконечников является чистая медь. Но для уменьшения износа рабочей части наконечников их изготовляют из сплава меди с хромом, никелем, теллуром, серебром или цинком.

Для удобства пайки, сокращения расходов припоя и электроэнергии электрические паяльники выпускают с термостатическим микропрерывателем тока, который выключает паяльник по достижении нужной температуря и снова включает, когда он немного остынет. При пайке в затемнённых местах паяльник снабжают вспомогательной лампочкой, включённой последовательно с нагревательным элементом. Лампочка хорошо освещает место пайки.

Кроме паяльников с электрическим подогревом существует ещё две группы паяльников, отличающихся по способу нагрева: без постоянного подогрева и с непрерывным подогревом газом или жидким топливом. Особую группу составляют паяльники специального назначения. Паяльники первой группы нагревают периодически в пламени паяльной лампы или в специальных горнах, работающих на жидком, твёрдом и газообразном топливе.

Рис. 36. Паяльники, нагреваемые в пламени паяльной лампы или в горне:

а – молотковый, б – торцовый, в – фасонный.

Паяльники с непрерывным подогревом отличаются тем, что медный стержень непрерывно подогревается открытым пламенем. В качестве топлива используют спирт, бензин, городской газ, ацетилен, водород. Паяльники, обогреваемые жидким топливом, обычно состоят из сосуда для топлива, горелки, запорных краников и наконечника. Такие паяльники очень удобны в работе и не требуют дополнительного оборудования.

Рис. 37. Бензиновый паяльник.

Перед пайкой в первую очередь необходимо подготовить паяльник. Для этого рабочий конец паяльника затачивают под углом 30-40° и зачищают от следов окалины. Зачищенный паяльник нагревают до 250-300 °C, затем рабочий конец его погружают во флюс и тщательно залуживают припоем, после этого паяльник готов к работе. Подготовленное к пайке соединение очищают от пыли, жира, грязи и окислов, покрывают флюсом и разогревают паяльником до нужной температуры.

Когда шов прогревается до температуры плавления припоя, облуженным концом паяльника захватывают припой и переносят его в шов. Если припоя требуется много, то он расплавляется паяльником непосредственно на поверхности паяемого изделия. Пайку производят, передвигая паяльник по шву, благодаря чему расплавленный припой затекает в зазор.

Рис. 38. Приёмы пайки паяльником:

а – пластин встык, б – внахлёстку, в – пайка тонкой пластины с толстой внахлёстку, г – толстых проводов на куске канифоли.

Во время пайки следует внимательно следить за температурой паяльника, не допуская его перегрева. Перегрев паяльника выше 400?С повышает ок-а линообразование и затрудняет обслуживание наконечника. Если паяльник перегрет, то полуда на его наконечнике становится жидкой и не держится, сильно окисляется и выгорает. Во время длительной пайки необходимо периодически очищать рабочую часть паяльника от окалины. Очищенный паяльник перед работой подвергают облуживанию.

В серийном и единичном производстве при пайке для нагрева изделий применяют газопламенные горелки. Нагрев газовым пламенем отличается большой универсальностью, позволяет осуществить местный нагрев в ограниченной зоне изделия, применим при пайке изделий любых форм и размеров, не требует сложного оборудования, допускает механизацию и автоматизацию процесса.

При пайке легкоплавкими припоями обычно используют паяльные лампы. Иногда их применяют и при пайке тугоплавкими припоями со сравнительно невысокой температурой плавления (например, серебряными). Пайка паяльными лампами может производиться с менее тщательной подготовкой места спая, так как пламя лампы обеспечивает выгорание различных загрязнений, находящихся на поверхности изделия. При пайке место спая покрывают флюсом и начинают его греть до тех пор, пока пруток припоя при соприкосновении с деталью не начнёт плавиться. Во время пайки необходимо непрерывно добавлять как припой, так и флюс. В случае недостаточного количества флюса поверхность спая в результате нагрева окислится, и затекание припоя в шов может прекратиться.

Паяльные лампы работают на бензине, керосине или спирте. Температура пламени паяльной лампы достигает 1 000-1 100 °C. Паяльные лампы работают следующим образом. Из резервуара под небольшим давлением жидкое горючее поступает в предварительно нагретый испаритель, где переходит из жидкого состояния в газообразное. В трубке, примыкающей к испарителю, горючий газ смешивается с подсасываемым воздухом. На выходе горючую смесь поджигают. Количество подаваемого газа регулируют.

Рис. 39. Паяльная лампа.

Паяльную лампу разжигают в следующем порядке:

– в резервуар лампы наливают горючее до 3 / 4 объёма;

– в чашку под испарителем наливают горючее и поджигают;

– когда пламя затухнет, отвинчивают регулирующий винт, при этом пары бензина выходят через сопло, подсасывая воздух;

– горючую смесь воспламеняют у входа в трубку.

Прежде, чем приступить к пайке, необходимо произвести подготовку поверхностей металлических материалов.

Термическая очистка. Удаление с паяемой поверхности различного рода неметаллических загрязнений можно проводить ацетилено-кислородной или керосино-кислородной горелками, дающими широкий факел пламени. Для удаления окалины и изоляции этот способ очистки сочетается с последующей обработкой металлическими щётками.

Очистка поверхностей деталей от окисных и неметаллических включений может проводиться в восстановительной среде или в вакууме.

Механическая очистка. Этот метод очистки создаёт шероховатую поверхность, что улучшает условия капиллярного течения припоя. В качестве инструмента могут быть использованы металлические щётки, напильники, шаберы, шлифовальная шкурка. Очистка металлическими щётками весьма производительна, рекомендуется для алюминиевых и магниевых сплавов.

Химическая очистка производится путём обезжиривания и травления с последующей промывкой в воде.

Обезжиривание проводится с целью очистки от остатков жировых загрязнений. В зависимости от обрабатываемого металла в состав ванны для химического обезжиривания могут входить следующие вещества: едкий натр, углекислый натрий, тринатрийфосфат, эмульгатор ОП-7, жидкое стекло. Консервирующие смазки с изделий со сложной конфигурацией поверхности, с внутренними полостями и глубокими отверстиями удаляют с помощью органических растворителей. Бензин хорошо растворяет жиры и масла. В крупносерийном и массовом производстве детали очищают от жира дихлорэтаном, трихлорэтаном, трихлорэтиленом и др. эти растворители хорошо поддаются регенерации.

Для химического травления сталей и цветных материалов приготовляют ванны, в состав которых входят химические вещества в разных пропорциях в зависимости от обрабатываемого металла или сплава: серная кислота, соляная кислота, азотная кислота, хлористые натрий, селитра калиевая, натрий двухромовокислый, присадка КС, едкий натр и др.

Кроме этого для очистки поверхностей деталей применяют ультразвуковое обезжиривание, комбинированное обезжиривание и травление, травление с применением ультразвука.

Основными компонентами пайки являются припои и флюсы.

Припой – это металл или сплав, вводимый в зазор между соединяемыми деталями или образующийся между ними в процессе пайки, имеющий более низкую температуру начала автономного плавления, чем паяемые материалы. Припои изготовляются в виде полос, фольги, проволоки, прутков, отливок, порошка.

К припоям предъявляются следующие основные требования: • температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов;

• необходимо, чтобы расплавленный припой (в присутствии защитной сферы, флюса или в вакууме) хорошо смачивал паяемый материал и легко растекался по его поверхности;

• достаточно высокие прочность, пластичность и герметичность; • в паре с паяемыми материалами припой не должен образовывать коррозионно-стойкие пары;

• коэффициенты термического расширения припоя и паяемого материала не должны резко различаться;

• высокая электропроводимость припоев, применяемых для паяния радиоэлектронных и токопроводящих изделий.

По температуре расплавления припои подразделяются на следующие группы: особолегкоплавкие (до 145 °C); легкоплавкие (от 145 до 450 °C); среднеплавкие (от 450 до 1100 °C); высокоплавкие (от 1100 до 1850 °C); тугоплавкие (от 1850 °C). Легкоплавкие припои условно считаются мягкими припоями, а остальные – твёрдыми. К мягким относят припои на оловянно-свинцовой основе ПОС, применяемые в различных областях промышленности; к твёрдым – серебряные припои ПСр, медные М0, М1, М2 (для пайки углеродистой и многих легированных сталей, никеля и его сплавов), медно-фосфористые МФ, медно-цинковые ПМЦ, медно-никелевые ПМН, медно-фосфорные ПМФ, цинко-алюминиевые и др. Мягкие припои предназначены для пайки деталей из меди, латуни, оцинкованной стали с небольшой механической прочностью паяного соединения на разрыв (28–55МПа), а также для лужения; твёрдые – для пайки ответственных деталей и соединений с увеличенной механической прочностью (280–350МПа).

Кроме припоев, предназначенных для пайки меди, латуни, стали, в ремонтной практике применяются припои для пайки токоведущих деталей и проводов из алюминия и его сплавов, например кадмиевый припой, АВИА-1, АВИА-2, ЦА-15, П250А, П300А и др.

Паяльный флюс – это активное химическое вещество, предназначенное для очистки и поддержания в чистоте поверхностей паяемого металла с целью снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания жидкого припоя.

Основные требования, которые должны выполнять флюсы, следующие: • химически не взаимодействовать с припоем (кроме случаев реактивно флюсовой пайки);

• качественно очищать поверхность основного металла и припоя от присутствующих на них окислов и защищать паяемое соединение от воздействия окружающей среды во время паяния;

• температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя;

• в расплавленном и газообразном состоянии способствовать смачиванию поверхности основного металла расплавленным припоем;

• сохранять свойство и не менять своего состава от нагрева при пайки; • не вызывать сильной коррозии паяного соединения и не выделять при нагреве ядовитых газов.

Среди известных паяльных флюсов имеются твёрдые, пастообразные, жидкие и газообразные. Основная роль флюса – очистка поверхности твёрдого металла от окислов и загрязнений, а также высаживание на поверхности паяемого металла тончайшего слоя металла, одноимённого металлу расплава (припоя). Растекание расплавленного припоя происходит по поверхности, покрытой тонким слоем того же металла, высадившегося из флюса. Для обеспечения хорошего растекания необходимо, чтобы поверхностное натяжение твёрдого металла было возможно большим, т. е. удаление окисных плёнок с поверхности твёрдого металла будет улучшать растекание расплава по нему. В состав флюса должны входить компоненты, обладающие травящими или сильно восстанавливающими свойствами, так как они, очищая поверхность твёрдого металла от окисной плёнки, повышают поверхностное натяжение твёрдого металла и тем самым улучшают смачивание его расплавом.

В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные паяльные флюсы (?450 °C) и высокотемпературные (> 450 °C). По природе растворителя и состоянию они делятся на водные и неводные, твёрдые, жидкие и пастообразные.

По механизму действия паяльные флюсы бывают защитные, реактивные, химического и электрохимического действий.

Низкотемпературные флюсы подразделяются на канифольные, кислотные, галогенидные, гидразиновые, фторборатные, анилиновые и стеариновые.

По природе активаторов определяющего действия высокотемпературные флюсы подразделяются на галогенидные, фторборатные, боридные и боридноуглекислые.

Для низкотемпературной пайки в качестве флюса применяют канифоль и её растворы в спирте или в органических растворителях; гидразин, древесные смолы, вазелин, а также их соединения с другими компонентами. Более активны флюсы, содержащие органические кислоты (молочную, лимонную, олеиновую и др.), а также их растворы в воде или спирте. Для ослабления коррозийного действия в эту группу флюсов добавляют канифоль или другие компоненты, не вызывающие коррозии.

Канифоль – это твёрдое стекловидное вещество с температурой плавления 125 °C, полученное из сосновой смолы. Она хорошо растворяется в спирте и во многих других органических растворителях, не вызывает коррозии металлов и сплавов, в нормальных атмосферных условиях стабильно и негигроскопично. Флюсовые свойства канифоли изменяются в зависимости от температуры: при нормальной температуре она обладает защитными свойствами; в расплавленном состоянии до температуры 200–300 °C она растворяет тонкий слой окиси меди; при температуре 310 °C начинает обугливаться и затруднять процесс пайки. Канифоль в качестве флюса применяют в твёрдом состоянии или в виде раствора в бензине, керосине или спирте. В канифоли содержится также терпентин, который нейтрализует абиетиновую кислоту, поэтому остатки флюса после пайки не вызывают коррозии соединения. Для повышения активности канифольных флюсов в них добавляют гидразин, анилин, триэтаноламин и другие компоненты. По своей активности эти флюсы близки к водным растворам хлористого цинка, но по антикоррозионным свойствам они приближаются к спиртовым канифольным флюсам; остатки флюса при паяном изделии вызывают незначительную коррозию. Канифольными флюсами, содержащими хлориды, можно паять при температурах 300–350 °C.

Для пайки меди и её сплавов, стальных и оцинкованных изделий оловянно-свинцовыми припоями отечественная промышленность выпускает паяльные канифольные лаки ЛТИ. Лак на место пайки наносят тонким слоем кистью или деревянной лопаточкой. остатки флюса после пайки можно не удалять, если изделие не предназначено для дальнейшего анодирования или окраски. Пайку с помощью паяльных лаков следует производить при температуре не выше 300-350 °C в хорошо вентилируемом помещении или под тягой.

Высокими антикоррозионными свойствами обладают флюсы на основе древесных смол и вазелина. Эти флюсы применяют для пайки радиоэлектронной аппаратуры, особенно когда требуются высокие изоляционные свойства. Среди слабокоррозионных флюсов хорошо известны флюсы на основе глицерина с небольшими добавками хлористого цинка, хлористого аммония, гидразина и др.

Высокой активностью и сильными восстановительными свойствами обладают флюсы, в состав которых входят водные или спиртовые растворы хлористых или бромистых солей гидразина. Растворы солей гидразина имеют, кислую реакцию, и хорошо очищают паяемую поверхность. Флюсами с салями гидразина можно паять медь и её сплавы, сталь, драгоценные металлы, никель, кадмий и свинец.

Наиболее употребительными флюсами для пайки медными, серебряными и жаростойкими припоями являются прокаленная бура и её смесь с борной кислотой. Для повышения активности флюса в эти смеси добавляют фтористые и хлористые соли металлов. Для пайки при особо высоких температурах и продолжительном нагреве к борной кислоте добавляют порошки металлов магния, титана, алюминия, боросодержащие и другие соли. В состав флюсов, используемых для пайки серебряными припоями, на ряду с хлористыми и фтористыми солями дополнительно выводят сложные соединения, например кремнефторид калия, метаборат натрия, фторборат калия и т. д.

Флюсы, предназначенные для пайки алюминиевых и магниевых сплавов должны иметь повышенную активность и хорошую способность разрушать плотные и прочные окисные плёнки. С этой целью во флюсы, состоящие из смеси хлористых солей, добавляют фтористые соли калия, натрия, лития, кадмия, алюминия и др. Самое большое распространение припайки легкоплавкими припоями имеет водный раствор хлористого цинка. Его приготовляют путём растворения металлического цинка в соляной кислоте. Для этой цели в ванну с кислотоупорной футеровкой загружают цинк, затем постепенно вливают кислоту.

В тех случаях, когда применение обычных флюсов (порошкообразных, жидких, пастообразных) затруднено из-за невозможности удаления их остатков после пайки, применяют газообразные флюсы, являющиеся продуктами распада фтористых или хлористых солей при нагреве. Продукты реакции разложения этих солей при нагреве используют в качестве флюса при пайке коррозийно-стойких сталей и жаропрочных сплавов припоями, имеющими температуру плавления ниже 1000 °C. Флюсообразующие соли помещают вместе с деталями в контейнер для пайки или подвергают нагреву (разложению) в специальной установке, откуда продукты реакции вместе с инертным газом по газопроводу направляют к паяемым деталям.

Качество готового флюса определяется не только его составом, но и последовательностью введения составляющих веществ при его изготовлении. В массовом производстве флюсы обычно изготовляют из технически чистых компонентов.

Качество пайки и возможность получения паяного соединения во многом зависит от правильного выбора флюса. При выборе флюса учитывают паяемый материал, тип припоя, необходимость очистки изделия от остатков флюса после пайки, способ нагрева, температуру и скорость пайки. Из всех приведённых факторов основным при выборе флюса является паяемый материал. Алюминий, магний, нержавеющая сталь и некоторые другие металлы невозможно паять, применяя канифольные флюсы. Для пайки таких металлов следует брать активные флюсы, обеспечивающие во время пайки удаление окисной плёнки и смачивание основного металла. Трудно поддаются пайке с канифолью сталь и чугун. Эти металлы легко паять с хлористым цинком или другими активными флюсами. Совершенно недопустимо применять кислотные флюсы при пайке электрической, радиоэлектронной или другой аппаратуры, промывка которой после пайки невозможна. В этом случае могут быть выбраны только некоррозионные флюсы, имеющие после пайки твёрдый, нелипкий и негигроскопичный остаток с хорошими изоляционными свойствами. Правильно выбранный флюс должен обеспечить смачивание основного металла припоем, быть безопасным в работе и по возможности наименее коррозионно-активным.

Приготовленные флюсы и пастообразные припои следует хранить в чистой посуде с плотно закрываемой пробкой. При открытом хранении вследствие испарения компонентов и поглощения влаги из атмосферы может произойти нарушение состава флюса, изменение его вязкости, цвета, товарного вида и флюсующей активности.

Лужение – покрытие тонким слоем олова какой-либо металлической поверхности, для защиты от окисления и ржавления. Этот слой олова называется полуда. Такие покрытия наносят на поверхность деталей с целью:

• облегчения процесса пайки труднопаяемых металлов (технологические покрытия);

• предотвращения нежелательного взаимодействия припоя и паяемого металла (барьерные покрытия);

• облегчения процесса пайки, при этом наносят припои;

• достижения необходимой пористости поверхности паяемого металла (в случае необходимости получения вакуумно-плотного соединения);

• обеспечения пайки неметаллических материалов (керамики, графита и др.).

Покрытие, нанесённое на места пайки, должно прочно сцепляться с паяемым материалом. Во время последующих нагревов в процессе неизбежной технологической обработки нанесённые покрытия не должны вздуваться и отслаиваться.

Наиболее широко применяют лужение изделий натиранием и погружением. Горячее покрытие погружением изделий в жидкий припой можно производить через слой расплавленного флюса или окунанием в жидкий флюс, а затем в ванну с расплавленным припоем.

Рис. 40. Лужение погружением:

1 – тигель, 2 – расплавленный припой, 3 – детали, подвергающиеся лужению.

Для получения качественного лужения необходимо обеспечивать удаление окислов с поверхности лудильной ванны, для этого на поверхности ванны создают защитный слой флюса или графитового порошка, которые надо периодически возобновлять. При лужении относительно небольших деталей, не имеющих внутренних полостей, пользуются лужением через слой флюса в в специальных ваннах. Температура в ванне должна быть постоянной, так как её повышение приводит к увеличению угара припоя и снижению качества лужения, а понижение – затрудняет условия лужения и увеличивает расходы припоя за счёт наплывов на лужёной поверхности. Толщина покрытия влияет на паяемость лужёных изделий.

Покрытие толщиной менее 2,5 мкм будет иметь удовлетворительную паяемость, если пайка производится немедленно после обработки повертности. Считается, что примерно такая же толщина покрытия достаточна для пайки при небольшом сроке хранения. При продолжительном хранении толщину покрытия берут 30 мкм.

Высокое качество покрытий обеспечивается нанесением металлов в вакууме в результате их испарения (термовакуумный способ). Этот метод даёт получать равномерное покрытие малых толщин (2–100 мкм) в условиях, обеспечивающих отсутствие окисления паяемого металла и металла покрытия.

К качеству покрытий предъявляются определённые требования, поэтому после выполнения лудильных работ необходимо производить его контроль: визуальный контроль изделий после покрытия (цвет, блеск, шероховатость поверхности); определение пористости и толщины слоя покрытий; испытание на коррозионную стойкость; определение следующие механических и физических свойств покрытий (пластичности, стойкости к высоким температурам и др.).

Оценку качества покрытий производят по внешнему виду (осмотр невооружённым глазом) на основании сравнения с эталонами и по результатам лабораторных методов испытания на основании требований к покрытиям, установленным техническими условиями.

Сцепляемость покрытия с паяемым металлом испытывается для листового материала загибом на угол 90° или 180° до поломки образца; для проволоки – навивкой образца вокруг стержня того же или большего диаметра в зависимости от диаметра и назначения проволоки. Во всех случаях испытаний на сцепляемость не должно быть трещин и отслаивания покрытия.

Качество паяных соединений (прочность, герметичность и др.) зависит не только от правильного выбора основного металла, припоя, флюса, способа нагрева и величины зазоров, но и от правильного выбора типа соединения (встык или внахлёстку), способа скрепления элементов перед пайкой, количества припоя и способа введения его в шов.

В связи с тем, что при пайке приходится пользоваться паяльными лампами и паяльниками с применением открытого огня, при производстве работ необходимо соблюдать правила пожарной безопасности.

При работе с паяльной лампой необходимо выполнять требования:

• резервуар лампы нужно заполнять горючим не более чем на 3 / 4 его ёмкости;

• наливную пробку плотно завёртывать;

• не работать с лампой вблизи огня;

• не разжигать лампу путём подачи горючего на горелку;

• не перекачивать лампу во избежание взрыва;

• не снимать горелки до спуска давления;

• пользоваться только тем горючим, для которого лампа предназначена;

• не спускать давление воздуха из резервуара лампы через наливную пробку;

• работать только исправной лампой.

Рабочее место должно быть обеспечено противопожарным инвентарём и огнетушителями. Рабочие должны уметь ими пользоваться при пожаре. Пролитую горючую жидкость необходимо немедленно убирать ветошью. Использованные обтирочные материалы хранить в специальных металлических ящиках с плотно закрывающими крышками.