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.

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.

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.

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