Ювелирное обозрение

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.

Разновидности кислотных флюсов и их состав

Специалисты используют для пайки несколько видов паяльных кислот. Их различают по составу и свойствам применения:

1. На основе ортофосфорной кислоты – неорганическое соединение, имеющее формулу H3PO4. В результате применения этой кислоты на поверхности обрабатываемого материала образуется защитная оболочка, которая препятствует дальнейшим коррозионным процессам. Как правило, вещество является прозрачным. Очень редко раствор может иметь мутноватый оттенок – это не говорит о некачественном продукте. Цвет зависит от количества примесей.
2. На основе серной кислоты в качестве флюса. Формула известна еще со школьных времен – H2SO4. Внешний вид характеризуется легкой тягучестью раствора, отсутствием запаха и цвета. Вещество очень сильнодействующее, поэтому перед применением его разбавляют либо ангидридом SO3, либо H2O. Процентное содержание кислоты во флюсе может колебаться в пределах от 25 до 80%.
3. На основе соляной кислоты – ее состав выражается формулой HCL. Имеет своеобразный запах, может присутствовать желтый оттенок. Является очень сильной кислотой, поэтому для паяльных процессов ее разбавляют водой. С целью улучшения спаиваемости материалов, в кислоту очень часто добавляют цинк.

Благодаря агрессивному воздействию кислоты, с поверхности материала устраняется оксидный налет и остатки ржавчины.

Плюсы и минусы паяльной кислоты

Раствор имеет ряд несомненных положительных свойств:

• устраняет почти все окислы, образующиеся на металлических конструкциях;
• препятствует повторному образованию окислительного налета;
• применяется в растворенной субстанции, но может и в концентрированном виде;
• несложная технология использования, отличается быстрым воздействием на металл.

Разумеется, есть и минусы:

• паять с помощью кислоты можно не все материалы, так как вещество очень агрессивно;
• кислота сохраняет свои свойства не более полугода, к тому же в течение этого времени обязательно соблюдать правила хранения;
• хранить в специальных емкостях в помещениях с отличной циркуляцией воздуха – непосредственный контакт с веществом без средств защиты очень опасен для организма человека.

Паяльная кислота широко применяется при пайке миниатюрных небольших предметов, так как выпускается в жидкой форме.

Назначение кислоты

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.

Правильный выбор флюсов

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.

Особенности применения

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.

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.

[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.