Ювелирное обозрение

Практически у каждого, кто учился паять самостоятельно, на первых порах случались неудачи. То припой не желал прилипать к заготовкам и деталям, то спаянный шов вдруг распадался.

Не зная технологии паяльных работ, трудно догадаться, почему так происходит. А секрет прост – детали не были подготовлены к пайке, и припой не «прилипал» к поверхностям. Справиться с проблемой помогает кислота для пайки, снимающая окислы, и способствующая отличному соединению.

Назначение

Чтобы подготовить детали к накладыванию припоя, необходимо очистить их от частиц посторонних материалов – пыли, песка, воды. Кроме этого нужно удалить с поверхности пленку окислов, которая присутствует практически на всех металлах.

И если с первым условием легко справиться механически, при помощи напильника, надфиля, наждачной шкурки, то второе условие выполнить без применения химических составов затруднительно – окисная пленка очень быстро появляется на поверхности металла.

Вещества, удаляющие пленку и препятствующие образованию новой, называются флюсами, и самый эффективный из них – паяльная кислота. Она является активным флюсом, то есть при пайке химически воздействует на состав поверхности металла.

У профессионалов никогда не возникает вопрос – зачем нужна паяльная кислота, они отлично знают, что очень часто без нее невозможно выполнить поставленные задачи.

Паяльную кислоту применяют для следующих металлов:

• медь и ее сплавы;
• никель;
• железо;
• конструкционная сталь;
• сплавы цветных металлов.

Если медные или латунные детали с успехом паяют бурой, то припаять друг к другу заготовки из алюминия или стали возможно зачастую только с использованием паяльной кислоты. По завершению работ активный флюс обязательно смывают водой с небольшим содержанием щелочи.

Кислоту покупают в магазинах, или делают самостоятельно, используя химические реагенты. Хотя приобретение исходных материалов может обойтись и дороже, чем готовый к применению флюс.

Из чего состоит

В общем случае паяльной кислотой называют хлорид цинка, однако состав применяемых на практике веществ несколько отличается. Чаще всего пайка производится при помощи препаратов на основе соляной или фосфорной кислоты с добавлением растворителей.

Концентрированная соляная кислота неприменима, поскольку разъедает металл. Для электронных схем кислотные вещества не используют, проводя пайку при помощи канифоли или выбирая другой неактивный флюс.

Одним из универсальных видов жидкого флюса можно считать паяльную кислоту ФЦА, производимую предприятиями химической промышленности.

В состав этого препарата входит:

• хлоридов цинка;
• нашатырь (хлорид аммония);
• соляная кислота;
• очищенная от примесей вода.

В домашних условиях паяльную кислоту делают, растворяя в соляной кислоте цинк. Чтобы получить удовлетворительные результаты, необходимо знать, как нужно паять паяльной кислотой металлы и сплавы, а также строго соблюдать правила безопасности при работе.

Общие правила применения

Для пайки обычно используется оловянно-свинцовый припой (ПОС). В составе его основным компонентом всегда служит олово, а свинец добавляется в пропорции, в зависимости от которой припой приобретает необходимые для пайки свойства.

Свинец делает материал более мягким и текучим, в то время как олово обеспечивает прочность застывшего стыка.

Несмотря на наличие свинца, текучести часто недостаточно, чтобы преодолеть силы поверхностного натяжения в капле припоя и при малой величине сцепления с поверхностью металлов припой остается в форме капли, не желающей прилипать к деталям.

Если предварительно поверхности очистить от окислов, то сила сцепления превысит силы поверхностного натяжения и припой растечется по поверхности, обеспечивая хорошую адгезию, то есть прилипание.

Для очистки поверхности ее механически зачищают при помощи напильника или наждачной бумаги и наносят паяльную кислоту. Наносить ее можно маленькой кистью из натуральных материалов или при помощи небольшой лопатки.

Часто состав содержится в пластиковых бутылочках с дозаторами, которыми удобно пользоваться. Флюс должен покрыть всю поверхность, предназначенную для пайки, иначе припой не будет хорошо прилипать к ней.

Во время контакта разогретого припоя с поверхностью, паяльная кислота испаряется, но ее присутствие уже не требуется. После того как припой нанесен, он сам выполняет защитную функцию, препятствуя окислению. Этот процесс называется лужением.

Лужению подлежат обе спаиваемые заготовки. После лужения можно легко соединить их, нанеся дополнительно припой на место стыка.

Конечно же, при пайке паяльником, инструмент тоже должен быть чистым и жало, сделанное из меди, не должно содержать пленок окислов. Для этого предварительно жало тоже необходимо облудить, обмакнув его разогретым в паяльную кислоту и нанеся на него припой.

Пайка без паяльника

Иногда при пайке с использованием паяльной кислоты, можно обойтись без паяльника. Один из таких способов применяют, например, при пайке скруток проводов во время электромонтажных работ по устройству электропроводки.

В этом случае флюс наносят на скрутку кистью, а для лучшего эффекта скрутку окунают в небольшую емкость с кислотой. После этого скрутку погружают в емкость с расплавленным припоем и выдерживают около 1 минуты, чтобы провода хорошо прогрелись, и припой проник ко всем точкам их поверхности. Такая пайка обеспечивает отличную электропроводность при соединении проводов.

После производства пайки, необходимо удалить с соединения остатки паяльной кислоты, чтобы избежать возникновения коррозии металла и разрушения стыка в дальнейшем.

Необходимо помнить, что при монтаже печатных плат электронных схем, при пайке электронных компонентов радиоустройств применять паяльную кислоту не рекомендуется, так как можно повредить очень тонкие токопроводящие дорожки плат. При нанесении флюса, паяльная кислота может растворить их.

Правила безопасности

При производстве паяльной кислоты применяются соляная и фосфорная кислоты. Они очень активны (хотя фосфорная слабее) и легко вступают в реакцию со многими химическими веществами. Попадая на кожу, такие вещества вызывают химический ожог.

Даже в разведенном виде их пары способны повредить слизистую оболочку органов чувств.

Учитывая вышеизложенные факты, правила безопасности при обращении с паяльной кислотой заключаются в надежном хранении препарата, использовании защитной одежды и перчаток, хорошей вентиляции рабочего помещения.

В качестве одной из разновидностей флюса для пайки используется паяльная кислота. Это вещество помогает улучшить свойства спаивания основного металла и припоя, чтобы они смогли образовать надежное соединение. Существует несколько разновидностей данного материала, которые будут отличаться по своему составу, а соответственно, и свойствам использования. Но у всех них есть общие черты, которые проявляются в высокой активности материала. Если канифоль сосновая является нейтральной средой и может применяться практически для любых случаев пайки, пусть и не всегда эффективно, то использование кислоты может привести к тому, что основной металл будет поврежден, если речь идет о тонких контактах. Также кислоты являются вредными для организма человека.

Самая распространенная кислота для пайки – это хлорид цинка, растворенный в воде, который имеет формулу ZnCl2. Поставляется он чаще всего в небольших флаконах. Но это не единственный вариант, который можно найти на современном рынке. Чаще всего кислота представлена в жидком виде, что облегчает ее применение при использовании паяльника. Флюс находит свое применение как в промышленной, так и в частной сфере. Главное, обеспечить для него надежные условие хранения и эксплуатации, так как пары кислоты могут навредить здоровью человека.

Основным действием, который обладает данный материал, является разрушение оксидных пленок, ржавчины и других лишних вещей на поверхности металла. Когда кислота попадает на поверхность, то она тут же вступает в реакцию со всем, что там находится. В отличие от других видов флюса она очень активна, так что эффективность ее применения существенно возрастает. После того, как ликвидированы все лишние вещества на поверхности металла, а это происходит достаточно быстро, паяльная кислота образует защитную пленку. Эта пленка помогает защитить поверхность от образования оксидной пленки снова.

Паять кислотой намного проще, но при этом не следует забывать о технике безопасности. Она может быть полезна для использования при пайке многих видов металла, в том числе высоко и низколегированных. На данный момент на рынке встречаются растворы, в которых кислота представлена как основной материал, который составляет большую часть раствора. Это связано с тем, что иногда ее воздействие может быть слишком сильным, так что повреждается поверхность основного металла. Данный материал производится согласно ГОСТ 23178-78.

Разновидности паяльной кислоты

Следует выделить основные разновидности, которые имеет кислота для пайки, которые используются в современными мастерами. Среди них имеются:

• Ортофосфорная кислота. Это материал, который применяться не только как флюс, но и как средства для борьбы с ржавчиной. Поэтому, она отлично борется с оксидными налетами и может применяться для пайки чугуна, нержавейки, меди никеля и сплава этих металлов. Цвет раствора является светло-желтым или прозрачным, что зависит от наличия примесей.

• Соляная кислота для пайки. Используется для лужения и пайки материалов. Отлично взаимодействует с такими металлами, как медь, серебро, алюминий, нержавеющая сталь. В саму кислоту зачастую добавляют соединение хлора и цинка, что помогает улучшить ее качества для пайки. Флюс может выпускаться как в концентрированном виде, так и в разбавленном.
• Серная кислота для пайки. Выглядит как тяжелая жидкость маслянистого типа. Это сильнодействующее двухосновное вещество, так что его нередко поставляют в разбавленном состоянии. Помимо этого процесса серна кислота использоваться еще во многих других сферах.
• Кислота для пайки на основе хлористого цинка. Это один из самых распространенных растворов, которые многие мастера делают даже самостоятельно. Он активно применяется в бытовой сфере, даже для пайки кастрюль и прочих герметичных предметов. Не рекомендуется использовать при работе с микросхемами и радиоэлементами.

Преимущества кислоты

• Пайка кислотой паяльной является намного более удобным процессом, чем при использовании канифоли и других разновидностей флюса;
• Высокая агрессивность помогает очень эффективно бороться с ржавчиной и оксидными пленками, невидимыми невооруженным глазом;
• Создает защиту от последующего образования окислительной пленки;
• Кислота паяльная 15 мл удобна в применении и быстро действует, так что не нужно долго ждать;
• Обладает широким спектром действия с различными видами металлов и их сплавов.

Недостатки

• Паяльная кислота является очень агрессивной средой, так что при пайке радиосхем и прочих подобных вещей, вполне возможно, что она разъест некоторые элементы, что сделает их использование невозможным;
• Имеет относительно низкие сроки хранения, так как некоторые из них нельзя держать более 6 месяцев;
• Требует особые условия для хранения, так как в ином случае может утратить свои качества ранее отведенного срока хранения;
• Вредная для организма человека, так что хранить следует только в защищенных герметичных емкостях, а при использовании применять индивидуальные средства защиты и обеспечивать достаточно хорошее проветривание.

Состав и физико-химические свойства

Состав ортофосфорной кислоты предполагает наличие самого вещества, формула которого является Н3РО4, а также солянокислого диэтиламина. Количество основного материала может быть около 25%, но если требуется более высокая концентрация, то она может быть повышена. Помимо этого еще может встречаться концентрированная соляная кислота, формула которой является HCl, в которую добавляют цинк. Соотношение составляет 1 часть цинка на 2 части кислоты.

Среди свойств материала в первую очередь следует выделить агрессивность. Это вещество активно вступает во взаимодействие со всем, к чему прикасается. Это несет с собой как положительные, так и негативные эффекты, поэтому, его применение требует особых правил. Благодаря жидкому состоянию кислота обладает хорошей растекаемостью и отлично проникает во всех сложные места, что дает достаточно высокий результат спаивания. Паяльная кислота может образовывать защиту после того, как ликвидирует все оксиды, так что паять можно не сразу же после ее применения, а через время, не боясь, что пленка снова появится.

Активность воздействия зависит от концентрации кислоты. Далеко не всегда ее используют в 100% концентрации, так как часто приходится иметь дело с растворами. Применение паяльной кислоты может быть невозможным из-за большой концентрации.

Технические характеристики

Ортофосфорная паяльная кислота

Светло-желтая или прозрачная жидкость

Соляная кислота для пайки

Растворимость в воде при нулевой температуре

Особенности выбора

Паяльная кислота подбирается согласно тому, где именно ее будут использовать. Во многом это определяет интенсивность раствора, который следует подобрать, хотя в то же время, имея дополнительные средства, его всегда можно разбавить самостоятельно. Таким образом, при выборе следует обращать внимание на качество продукта, так как состав у них практически идентичный, за исключением интенсивности концентрации. Если в кислоте присутствует осадок, какие-либо помутнения и прочие подозрительные вещи, то такой флюс желательно не использовать. Стоит отметить, что химические кислоты являются одним из немногих видов флюса, которые имеют срок хранения, поэтому, при покупке стоит обращать внимание, когда был изготовлен материал.

Если сложно определиться, какую именно кислоту стоит выбрать, то тут нужно более внимательно ознакомиться с их свойствами. Ортофосфорная лучше борется с ржавчиной и оксидами, так что может быть полезной для тех случаев, когда работа ведется со старыми ржавыми металлами. Соляная кислота имеет более широкий спектр взаимодействия с различными видами металлов и их сплавов, так что является своего рода универсальным вариантом. Серная очень активна, поэтому, может пригодиться при работе с толстыми заготовками, где нужно надежное скрепление припоя и основного материала. Таким образом, для начала следует определиться, зачем паяльная кислота может понадобиться и с чем ей придется бороться. Если температура кипения флюса намного ниже, чем температура расплавления припоя, то следует подобрать другой флюс.

Из-за ограниченного действия не стоит покупать флюс с запасом, так как при нечастой пайке он скорее испортится, чем израсходуется.»

Особенности применения и пайки с паяльной кислотой

Все работы с кислотами должны проводиться с помощью индивидуальных средств защиты и требуется максимально отгородиться от непосредственного контакта с нею.»

Главной особенностью использования кислот является то, что они вредны для здоровья человека. Поэтому, при работе нужно открыть окна, чтобы было хорошее проветривание, а сам материал наносить на поверхность только при помощи кисточки. Благодаря хорошей растекаемости, флюс быстро займет нужное положение, а благодаря его активности не придется долго ждать, пока он вступит в реакцию с оксидной пленкой. Сразу же после нанесения можно приступать к пайке.

Жало паяльника не обязательно погружать в раствор, так как нанесения на основной материал, как правило, достаточно. Расплавленный припой должен быстро растекаться по тому месту, где была нанесена кислота. Не стоит использовать этот флюс для работы с тонкими деталями, а также микросхемами и радиотехникой.

[Кислота для проведения пайки необходима], если применение канифоли не позволяет качественно спаять между собой нужные элементы.

Использование паяльной кислоты для пайки способствует снятию оксидного пленочного слоя со спаиваемых поверхностей и дает возможность надлежаще подготовить их к соединению.

Как правило, канифоль используют, чтобы подготовить своими руками к пайке детали из меди. А вот паяльной кислотой пользуются для лужения не только меди, но и ее сплавов – бронзы и латуни.

А также для нержавейки, драгоценных и черных металлов, алюминия и никеля, даже для пайки чугуна.

Необходимость применения кислотных флюсов

Любая паяльная кислота — соляная или ортофосфорная, призвана создавать идеальную среду для взаимодействия припоя сэлементами.

Их применение позволяет убрать с рабочей области загрязнения и окислы, предотвращать возобновление окислительного процесса и снижать натяжение припоя, с целью его более свободного распространения.

В результате чего обеспечивается надежное спаивание деталей.

В зависимости от типа металла выбирают флюс для пайки. Здесь же стоит отметить, что паяльной кислотой не пользуются при компоновке плат.

Кислота относится к категории агрессивных сред и способствует разрушению, стоящих на ее пути компонентов.

Кроме того, она является идеальным электропроводником и обладает свойством создавать токопроводящие дополнительные каналы.

Поэтому не стоит рассчитывать даже на обезвреживание кислотной среды после пайки.

Флюс из соляной кислоты своими руками

Часто для обработки спаиваемых деталей приобретают флюс, который находится в свободной продаже, и называется просто паяльной кислотой.

Производитель дополняет продукцию инструкцией по условиям ее применения, которая позволяет легко сориентироваться в ее предназначении.

Обычно — это лужение и спаивание нержавейки, серебра, меди, алюминия и различных сплавов.

При производстве флюса используется соляная кислота, в которой растворяют цинк, в результате получается основа – хлорцинковое соединение. Подобный состав достаточно просто изготовить в домашних условиях своими руками.

Чтобы приготовить состав необходимо взять:

• 1 литр HCL (концентрированная соляная кислота);
• 412 г Zn (цинк).

Далее понадобится емкость из стекла, керамики или фарфора. В посуду сначала помещают цинк, затем наливается соляная кислота.

Очень важно готовить состав с осторожностью, кислотой заполняют ¾ емкости.

Цинк и соляную кислоту можно купить в специальных магазинах химических реактивов, но если дома есть старые пальчиковые батарейки «АА», Zn легко добыть из них.

После того как произойдет реакция растворения цинка в соляной кислоте, прекратится выделение водорода.

То есть в жидкости больше не будут образовываться пузырьки, она станет прозрачной. Готовый состав паяльной кислоты осторожно переливают в плотно закрывающуюся стеклянную тару.

Меры предосторожности: при изготовлении флюса рекомендуется находиться вблизи проточной воды, если состав вдруг попадет на кожу или, еще что хуже, в глаза, необходимо промыть их большим количеством воды.

Кстати, в качестве флюса может использоваться соляная кислота в чистом виде при условии обработки железных деталей.

Ортофосфорная кислота для получения флюса

Вторым распространенным типом кислоты для пайки считается ортофосфорная кислота – H3PO4. Она также идеально снимает с металлических поверхностей оксидную пленку и предупреждает ее возобновление.

Справка: H3PO4 (ортофосфорная кислота) – компонент многих антикоррозийных составов для обработки металлов.

Чтобы осуществить качественную пайку элементов из никеля или хрома, такую кислоту используют в неразбавленном виде. При этом приготовленный с ее применением состав, включает в себя 1/3 часть этанола или этилового спирта.

На долю ортофосфорной кислоты берется 32%, а 6% приходится на канифоль.

В других кислотных составах, используемых для лужения и пайки, доля кислоты может достигать 100%.

Очень часто H3PO4 соединяют с хлористым цинком, при этом его масса в готовом флюсе может достигать 50%.

Применение ортофосфорной кислоты не ограничивается пайкой никелевых сплавов, с ее помощью соединяют элементы из нержавейки, меди, алюминия и низколегированной стали.

Ортофосфорная кислота является составляющим компонентом классического активного флюса «Ф-38 Н», применение которого дает возможность осуществлять пайку медных сплавов и чистой меди, различных сталей и хромоникеливых сплавов.

«Ф-38 Н» – отличный вариант для проведения рабочего процесса в труднодоступных местах, обладает свойством защищать спаянные элементы от коррозии.

Составляющими компонентами «Ф-38 Н» являются: солянокислый диэтиламин и 25% ортофосфорной кислоты.

Ортофосфорный паяльный состав характеризуется как пожаро- и взрывобезопасный. При этом хранить и использовать средство рекомендуется со всеми мерами предосторожности.

При попадании на кожу следует промывать ее не менее 10 минут под проточной водой.

Применение олова для пайки

Для пайки металлов могут использоваться разные материалы, но проводить соединение элементов оловом намного проще и удобнее.

Оловом можно соединять детали из нержавейки, алюминия, меди, а также ее сплавов.

Олово расплавляют при температуре 2500, с этой целью могут применяться разные нагревательные приборы:

Паяльник – устройство с металлической рабочей частью и пластмассовой ручкой, может иметь разнообразные жала-наконечники.

Разогревается газовой горелкой.

Электрический паяльник – в комплекте имеет сменные жала различных размеров и форм. Конструкция собрана из паяльного стержня и нагревательной спирали, которая может иметь разную мощность нагрева.

Газовая горелка – переносная конструкция представляет собой емкость с ручкой и соплом для образования огня разной интенсивности.

Как правильно паять оловом нержавейку?

Для пайки элементов из нержавейки рекомендуется применять активную паяльную кислоту, например, хлорид цинка или ортофосфорную.

Флюс наносится на поверхность нержавейки прямо перед началом пайки. Расплавленным оловом облуживают наконечник паяльника и начинают хорошо прогревать поверхность нержавейки.

Процедуру повторяют до тех пор, пока покрытие не станет равномерным. В процессе пайки можно использовать канифоль, которая позволит сделать поверхность гладкой, путем удаления с припоя окиси.

После того как пайка нержавейки завершена, изделие отмывают от остатков кислоты мыльной водой. Излишки канифоли легко удаляются в холодной воде.

Здесь стоит отметить, что качественно выполненная пайка будет иметь равномерную и гладкую поверхность.

Как правильно паять оловом алюминий?

Прежде чем паять алюминий, проводят зачистку поверхности с помощью наждачной шкурки, затем рабочую область обезжиривают органическим растворителем.

Для спаивания алюминия понадобиться паяльник с мощность 100 Вт, а также припой из олова – 95% и висмута – 5%. В качестве флюса можно применить стеариновую кислоту.

Так как изделия из алюминия плохо поддаются пайке по причине быстрого образования оксидного слоя после зачистки, необходимо соединяемую поверхность залить горячей канифолью.

Затем жалом паяльника берут припой и переносят его на рабочую часть, обработанную канифолью.

Выполнив, таким образом, лужение алюминия, спаивать поверхность станет легче, к ней при необходимости можно будет припаять даже провода меди.

Параметры

Как выглядит вещество

Плотность флюса, г/см в квадрате

Растворяется ли в воде

Сила давления паров при температуре 20 градусов Цельсия, Па

Соотношение ортофосфорной кислоты в общей массе флюса, %

Доля сульфатов в общей массе, %

Доля железа в общей массе, %

Доля мышьяка в общей массе, %

Доля тяжелых металлов сероводородной группы в общей массе, %

Доля фтористых соединений в общей массе, %

Доля трибутилфосфата в общей массе,%

Доля взвешенных частиц в общей массе, %

Температура кипения, градусы Цельсия

Температура плавления, градусы Цельсия

Молекулярная масса