Основное назначение флюсов при пайке металлов заключается в

Обновлено: 19.05.2024

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.

Назначение разного вида флюсов для пайки

Пайка деталей и изделий с применением специальных реагентов, называемых флюсами, широко распространена в самых различных отраслях промышленного производства.

При этом основное назначение флюсов – обеспечить идеальное растекание припоя по поверхности паяного соединения и создать условия для его надёжной адгезии к металлическим изделиям. Иными словами, без флюса в большинстве случаев при пайке не обойтись, они нужны для соблюдения технологии.

Разновидности флюсовых составов

При рассмотрении вопроса о том, для чего нужен флюс при выполнении пайки материалов, любое дополнительное пояснение можно считать излишним.

Для полного понимания сферы применения и особенностей работы необходимо ознакомиться с известными видами используемых на практике флюсов.

В соответствие со своим основным назначением, а также по степени воздействия на соединяемые изделия все флюсовые составы для пайки подразделяются на следующие категории:

неактивные или нейтральные флюсы, не включающие кислот и практически не проводящие электрический ток;
активные или кислотные флюсовые реактивы, приготавливаемые на основе соляной кислоты;
защитные (антикоррозийные) флюсы, позволяющие уберечь контактную зону пайки уже готового соединения от ржавчины и разрушения.

Каждая из этих категорий находит свою сферу применения. Есть флюсы, которые нужны преимущественно для пайки электронных схем. Производят флюсы в виде паст, гелей и жидкостей.

А известный флюс бура применяется в виде порошка, и нужен для пайки медных труб. Паяльная паста – смесь припоя и флюса – нужна для поверхностного монтажа деталей на платах.

Нейтральные вещества

К нейтральным флюсам можно отнести канифоль, использовать которую рекомендуется при пайке мелких радиотехнических компонентов и микросхем.

Этот популярный реагент нужен для того, чтобы паять разнородные по структуре детали из меди и её сплавов при сравнительно невысоких температурах нагрева места стыка (не более 450-ти градусов). Причём проведение этой операции допустимо даже при наличии на поверхности заготовок тонких оксидных плёнок.

Благодаря малой активности флюсы на основе канифоли обеспечивают защищённость изделий от коррозии и пользуются в связи с этим повышенным спросом.

При приготовлении рабочего состава в растолчённую до порошкообразного состояния канифоль добавляются спирт, глицерин или скипидар, что способствует улучшению качественных показателей смеси.

Продаются нейтральные флюс-гели, которые нужны для бессвинцовой пайки микросхем. Их удобно наносить специальным шприцем-дозатором.

Активные и антикоррозионные

Активные флюсы так же нередко изготавливаются на основе канифоли, доведённой до порошкообразного состояния. Однако в этом случае в составе приготавливаемой смеси в небольших объёмах содержатся органические соединения (кислотные или аминовые).

Благодаря этому с её помощью удаётся припаять к металлическому основанию не только медные детали, но и серебряные, никелевые и стальные изделия или заготовки.

В более сложных условиях пайки нужны активные флюсы на основе соляной кислоты с добавкой хлористого цинка, получаемого в результате простой реакции замещения.

Эта разновидность флюсовой добавки хорошо известна профессионалам: чаще всего она выпускается и продаётся под названием «паяльная кислота». Кислотные флюсы нужны для пайки алюминиевых деталей.

Сфера применения флюсов этого класса – запайка изделий из меди и серебра. Также они нужны для пайки стальных заготовок и различных сплавов.

Поскольку эти реагенты относятся к разряду химически активных составов, паяние с их применением позволяет эффективнее бороться с окисными плёнками. Такая активность обеспечивает более интенсивное взаимодействие с основным металлом, из которого изготовлены сплавляемые заготовки.

Ещё одной особенностью этих реагентов является высокая электрическая проводимость, что исключает возможность их использования в качестве изоляционного защитного покрытия.

Существуют составы на основе фосфорной и органических кислот. Зачем вообще нужны такие флюсы?

Они относятся к категории антикоррозионных и применяются для удаления с металлических поверхностей остатков и следов ржавчины, а также для защиты от возможности появления окислов после пайки (в процессе эксплуатации).

Поскольку при приготовлении этих смесей используются кислотные составляющие – они очень напоминают паяльные кислоты.

Однако в отличие от последних антикоррозийный флюс для пайки не устраняет оксидных плёнок. Он нужен доя защиты от разрушений, возможных из-за реакции окисления.

Порядок применения

Флюсы могут находиться как в твёрдом (пастообразном), так и жидком состоянии и продаваться в упаковках самой различной формы и объёма.

Так, твёрдая канифоль поступает в продажу в плоских баночках, оснащённых плотно закрывающейся крышкой.

Согласно исходному агрегатному состоянию этих составов различают следующие способы их применения:

при твёрдом флюсе во время пайки жало паяльника сначала нужно окунуть в тело реагента, после чего им захватывают небольшое количество припоя;
в тех случаях, когда на основе канифоли приготавливается или используется уже готовая жидкая смесь – она просто наносится на место спайки посредством обычной кисточки с мягким ворсом;
при работе с пастообразным составом небольшие порции флюса наносятся на место контакта любой подходящей для этого палочкой (выдавливаются из шприца, заранее заправленного до нужной дозировки).

Нередко в магазинах продаётся канифоль, приготовленная в виде специального геля, уже размещённого в шприце определённой ёмкости.

Такие гелеобразные составы принято относить к нейтральным реагентам, широко применяемым в радиоэлектронике для пайки миниатюрных деталей.

Самостоятельное приготовление

Приготовить рабочий флюс для пайки на основе канифоли можно самостоятельно. Для этого достаточно раздробить и растереть её в порошок, а затем засыпать полученный состав в ёмкость и сразу же залить небольшим количеством технического спирта.

Соотношение используемых при подготовке флюса компонентов должно составлять три к пяти. После тщательного встряхивания приготавливаемой смеси следует оставить её на пару дней и не трогать до тех пор, пока канифоль окончательно не растворится в спирте.

Самой подходящей ёмкостью под жидкий флюс является обычный пузырёк из-под лака, в крышке которого уже имеется встроенная кисточка. Непосредственно перед использованием рекомендуется тщательно отмыть бывшую в употреблении бутылочку от следов лака.

Довольно часто специалистами применяется ещё одна близкая к флюсам разновидность активных добавок, называемая паяльным жиром. Этот реагент принято относить к условно нейтральным составам. Они нужны, чтобы несколько улучшить условия пайки металлических соединений.

Следует напомнить, что прежде чем покупать какую-либо марку флюса, нужно изучить инструкцию к ней, и понять, для чего конкретно она предназначается.

Какие флюсы применяют для пайки

Большинство металлических поверхностей под действием кислорода, находящегося в воздухе, претерпевают реакции окисления. В результате образуется слой оксидов.

Когда металлы приходится паять, оксидные вещества мешают образованию нормального шва. Поэтому очистка – это обязательная предварительная процедура. Во время пайки припой должен максимально плотно обволакивать детали.

Избыточное поверхностное натяжение мешает растеканию расплава. Помимо этого сложность проведения качественной пайки заключается в стремительном окислении горячего расплава в воздушной атмосфере.

Все проблемы помогает решить флюс для пайки, применение которого обеспечивает очистку поверхности, способствует равномерному распределению припойного расплава, а также ингибирует окисление рабочей зоны.

Принципы классификации

Каждый, кто занимается пайкой, должен иметь представление о том, какие флюсы существуют. Есть несколько общеизвестных и вполне доступных веществ, например, бура или канифоль, на основе которых делают другие составы.

Вообще же, виды флюсов разнообразны, как разнообразны материалы деталей и способы пайки. Подходы к классификации отображает ГОСТ. Деление на группы происходит по нескольким признакам:

температурному диапазону применения;
виду растворителя (спиртом или водой растворяются флюсовые вещества);
виду активатора (основное вещество, вызывающее защитные процессы);
физическому состоянию (порошок, жидкость, паста, гель).

Флюсы проявляют максимальную активность в разных диапазонах температур. Одна группа рекомендована для пайки при относительно низких температурных показателях, до 450 ℃; вторая – при температурах, превышающих указанное значение.

Существует также деление флюсов по механизму действия, тесно связанному со свойствами активатора. Реакции взаимодействия с материалами деталей могут иметь химический или электрохимический характер. В некоторых ситуациях флюсы обеспечивают только защиту, в других оказывают реактивное действие.

Несмотря на разнообразные характеристики составов, требования к ним едины. Средство должно обладать строго определенной текучестью, чтобы состав покрывал рабочую площадь деталей, но не вытекал за ее пределы.

Препараты не должны вступать в неконтролируемые реакции. Флюс всегда должен иметь меньшую плотность и способность к адгезии (прилипчивость), чем масса припоя.

Флюсовые компоненты не могут подлежать выгоранию или испарению. Очень важна заключительная стадия. Нужно иметь возможность после окончания работы легко очистить место пайки от налета.

Канифольная группа

Одну из исторически первых групп составляют канифольные флюсы.

Техническую канифоль получают из древесной смолы, поэтому флюсы на ее основе иногда называют смолосодежащими.

Светлая канифоль не содержит никаких добавок, имеет нейтральный характер. Такой флюс удобен для работы с обычным паяльником. Средство продается в готовом к использованию виде, предназначено для пайки меди и медных сплавов легкоплавящимися припоями.

Спирто-канифольный флюс содержит одну пятую часть канифоли, четыре пятых части этилового спирта. Смесь готовят простым растворением смолы в этаноле, применяют для пайки в труднодоступных местах деталей из меди и медных сплавов, для которых используют легкоплавкие припои.

Канифольно-глицериновый флюс – трехкомпонентная смесь, содержащая 89 % этилового спирта, 14% трехатомного спирта глицерина, 6% канифоли.

Состав готовят следующим образом: сначала в этаноле растворяют глицерин, потом туда добавляют канифоль. Флюс рекомендуют использовать для герметичной пайки легкоплавкими припоями деталей из медных сплавов или чистой меди в труднодоступных местах.

Остатки флюсов с канифолью после окончания работы хорошо удаляются кисточкой, смоченной в ацетоне или спирте. Все представленные выше флюсы не являются активными.

Кислотная (активная) группа

Активные флюсы делают на основе соляной или ортофосфорной кислоты, в редких случаях – фтористоводородной кислоты, в их состав может входить хлористый цинк, хлористые или фтористые металлы. Такие флюсы еще называют коррозионными.

Активный флюс хорошо растворяет оксидную пленку, но его остатки могут разъедать металл. Для пайки радиоэлементов, плат такие составы надо применять с осторожностью, тщательно удаляя остававшуюся пленку. Обычно их используют для коррозионностойких сталей, меди и ее сплавов, оцинкованного железа, никеля, нихрома.

На основе спирта

Для обычной пайки деталей из драгоценных и цветных металлов, важной работы с изделиями из черных металлов применяют раствор. В нем содержится этанола – 75%, канифоли – 24%, хлорида цинка – 1%. Все компоненты флюса растворяют накануне.

Если нужно получить особенно прочное соединение при пайке таких же деталей, то применяют пасту. В ее состав следует ввести 80% вазелина, 16% канифоли, 4% хлорида цинка. Остаточный налет после окончания работы легко удаляется кистью, смоченной в ацетоне.

Паять никелевые, платиновые изделия рекомендуют с флюсом, в состав которого преимущественно входит этанол с добавкой 3% глицерина и 1,4 % хлорида цинка. После окончания пайки рабочее место промывают обычной водой.

Для радиомонтажной пайки применяют флюс из этанола (от 63% до 74%), канифоли (от 20% до 25%), хлорида диэтиламмония (от 3% до 5%) и 1-2% триэтаноламина. Остатки смеси по окончании пайки можно смыть ацетоном, спиртом или оставить на поверхности.

Для многих металлических сплавов (железа, нихрома, серебра, бронзы, цинка, нержавейки) подходит флюс из 70% этанола, 22% канифоли, 6% хлорида фениламмония и 2% триэтаноламина.

Хорошими качествами обладают флюсы из 75% этилового спирта, 25% канифоли и 5% метафенилендиамина или солянокислого гидразина. Они удовлетворяют всем требованиям пайки.

Универсальный состав при нагревании может выделять летучие компоненты. Поэтому пайку нужно проводить в присутствии работающей вентиляции. Хранение флюсов на основе этанола требует особых условий.

Емкость с раствором должна быть закрыта герметично. Если флакон оставить слегка приоткрытым, спирт начнет улетучиваться, Это приведет к увеличению концентрации оставшихся реагентов, изменению свойств флюса.

Водные растворы и подручные средства

Если во всех предыдущих флюсовых растворах базовым являлось жидкое органическое вещество, то состав с аббревиатурой ФИМ радует возможностью приготовления на воде.

К воде нужно добавить 16% ортофосфорной кислоты с плотностью 1,7 г/мл и 3,7% этанола. Флюс применяют для пайки стальных, медных сплавов, драгоценных металлов. Промывать рабочую зону по окончании следует водой.

Можно приводить еще много составов с разными пропорциями компонентов. Способы приготовления зависят от конкретных рабочих потребностей и условий пайки.

Если появилась срочная нужда спаять что-то на удаленной даче, где вообще ничего купить невозможно, то пригодятся экстремальные советы. Например, растворить аспирин в одеколоне или нашатырь в глицерине.

Можно использовать салициловый спирт, фруктовый сок (в нем есть природные кислоты) и растительное (желательно оливковое) масло. Конечно, на детали образуется налет, нагар, но, в крайнем случае, эти советы помогут выйти из положения.

Специалисты по пайке часто готовят флюсы самостоятельно, поэтому рецептов составления растворов довольно много. Однако всегда моно купить готовые препараты. Производители поставляют их на рынок с избытком.

Готовые составы

Среди готовых к использованию составов можно выбрать флюс для свинцовой, безсвинцовой или безканифольной пайки. Производят флюсы в виде паст, которые удобно наносить на металл. Иногда флюсовые составы помещают в полую проволоку припоя.

Постоянно большим спросом пользуется многофункциональная бура. Этот флюс известен давно, пригоден для пайки чистой меди, медных сплавов, чугунной и стальной продукции.

Буру применяют в виде порошков или растворов, в чистом виде или с борной кислотой и другими добавками. Флюс имеет доступную цену, надежную репутацию на рынке продукции для пайки.

Гелевые

Среди гелевых флюсов выделяется продукция Flux-Plus. Конечно, он немало стоит, но цена компенсируется прекрасными качествами, удобством применения для пайки.

Популярны гели компании Amtech. Оригинальная продукция имеет большую стоимость. Маркировка флюсов может быть обманчивой. Подделанная продукция тоже имеет такие надписи.

Как ни странно, это единственный вид флюса, подделка которого не разочарует. Китайский продукт также обладает хорошими свойствами при пайке. В отличие от оригинала остаточный налет приходится снимать.

Российские марки

Среди отечественных продуктов заметен СКФ – флюс паяльный из спирта и канифоли. Готовый раствор можно применять сразу. Все компоненты уже перемешаны. Он удобен в применении, остаточный слой легко снимается бензином или спиртом.

На рынке много узконаправленных составов для пайки от российских производителей, обозначенных аббревиатурами: ЛТИ, ТАГС, ЗИЛ, КРС, ЛК и так далее. Они содержат высокоактивный хлористый аммоний, аммиак, амины, хлорид цинка, другие активные реагенты.

Выбирая флюс, обратите внимание на рекомендации по использованию. В смесях имеет значение каждый компонент.

Некоторые виды подходят для работы только с твердыми припоями. Есть виды, предназначенные для конкретных сплавов. Так, для пайки алюминия были разработаны специальные реактивные составы. Следует тщательно изучить этикетку, после этого выбрать флюс.

Сущность и применение пайки металлов

Процесс соединения заготовок, в результате которого их материал не расплавляется, называется пайкой. То есть, материал не изменяет своих технических характеристик и качеств.

Пайка металлов происходит за счет смачивания поверхностей заготовок жидким припоем, которым заполняется зазор между двумя металлическими изделиями. При этом припой – это металл или сплав нескольких металлов, обычно олова и свинца.

Соединение с помощью пайки, без расплавления, дает возможность в будущем разъединить детали (распаять или перепаять заново), не нарушая их свойств. Качество пайки зависит от типов соединяемых металлов, от припоя и флюса, нагрева и вида соединения.

Преимущества и недостатки

К преимуществам процесса пайки можно отнести:

высокая технологичность процесса;
возможность проводить паяльные операции в труднодоступных и неудобных местах;
возможность соединять сложные по конструкции узлы и детали;
процесс можно проводить не точно по контуру соединения, а по всей плоскости;
нагрев при пайке обеспечивает термическую обработку металлических заготовок.

Что касается недостатков пайки, основной – это невысокая прочность паяного соединения на отрыв и сдвиг за счет мягкости припойного металла. Сложно проводить операции, которые касаются высокотемпературной технологии.

Где применяется

После сварки пайка находится на втором месте по применению в категории стыковки металлов. А в некоторых областях производства она занимает главенствующую позицию.

К примеру, в производстве компьютеров, сотовых телефонов и другой IT-ной техники. Ведь мельчайшие детали этой техники требуют компактного контакта между собой.

Кроме этого пайка применяется для соединения медных трубок в производстве холодильников, теплообменников, при соединении твердосплавных деталей между собой, к примеру, режущие пластины к резцам.

При проведении кузовных работах проводится соединение деталей к тонким металлическим листам. Лужение тоже является частью процесса пайки, а эту операцию применяют для защиты различных конструкций от коррозии металлов.

В общем, можно сказать, что если в каких-то ситуациях нельзя соединить две металлические заготовки между собой сваркой, болтовым соединением, шпильками, клепками, клеем или другими способами, то на помощь приходит именно пайка металла.

Разновидности

Классификация пайки металлов достаточно сложна, потому что в каждой категории приходится учитывать большое количество различных параметров. Имеет значения тип припоя, способ нагрева, присутствует ли в зазоре давление или нет, как кристаллизуется паяный шов.

Но чаще всего разделение проводится по температуре расплавленного припоя. Это низкотемпературный процесс (до 450 ℃) и высокотемпературный (свыше 450 ℃).

Низкотемпературную пайку чаще всего используют именно в электронике, потому что сама технология достаточно проста и экономична. При этом появляется возможность паять мелкие детали, что актуально для этой промышленности. К тому же этим способом можно проводить соединение разнородных металлов и материалов.

Что касается высокотемпературной технологии, то она обозначается высокими прочностными характеристиками места стыка, такое соединение может выдержать даже ударные нагрузки и высокое давление.

В мелкосерийном производстве высокую температуру обеспечивают газовыми горелками или токами индукционного типа средней или высокой частоты.

В классификации процесса пайки есть еще одно разделение, в основе которого лежит тип припоя. Самый распространенный способ – использовать готовый припой.

Кстати, это не обязательно стержни из сплавов, это может быть специальная паста. Припой просто расплавляется и затекает в зазор между деталями. Здесь проявляется капиллярное явление. Силы поверхностного натяжения заставляют расплавленный металл проникать во все поры и трещины деталей.

Вторая позиция в этом разделении – реакционно-флюсовая операция, для чего используется цинкосодержащий флюс. По сути, между нагретыми кромками заготовок из металла и флюсовым материалом происходит химическая реакция, конечный результат которой и есть припой.

Способы нагревания

Паяльные материалы можно нагревать разными способами. Если говорить о домашнем применении процесса пайки металлов, то самый распространенный вариант – паяльник или горелка.

Первый инструмент используется, если необходимо провести низкотемпературный процесс, второй – если высокотемпературный. Разнообразие современных паяльников велико. Среди них есть устройства с автоматической регулировкой температуры и другими полезными функциями.

В производстве используются в основном другие технологии: печная пайка, с помощью индукционных нагревателей, с погружением в специальные ванны с металлом или солями.

Применяется нагрев электросопротивлением, когда припой и соединяемые заготовки нагреваются за счет протекания по ним электрического тока, и прочие.

Припои

В реализации пайки элементов важны припои. Изготавливают их из чистых металлов или их сплавов. При выборе обращают внимание на две основные их характеристики: смачиваемость и температура плавления. Первое свойство – это сцепление припоя с заготовками, где прочность соединения между ними становится выше, чем между молекулами самого припойного материала.

Что касается температуры, то тут есть одно требование – температура плавления припойного металла должна быть ниже, чем тот же показатель у заготовок. Поэтому припойный материал делится на две категории: легкоплавкие и тугоплавкие.

Первые – материалы на основе олова и свинца в чистом виде или с добавлением различных компонентов. Вторые – материалы на основе серебра или меди. Это медно-цинковые припои, которыми можно паять медные, бронзовые и стальные заготовки.

Серебряные марки считаются лучшими, у них высокие прочностные характеристики, поэтому их применяют для стыка деталей, работающих под вибрацией или ударами.

Кроме основных видов в промышленности используются и другие разновидности. К примеру, никелевые применяют для деталей, работающих при высоких температурах.

Золотые – для соединения золотых украшений или пайки трубок, работающих под вакуумом. Магниевые – для стыковки магниевых заготовок или деталей из сплавов этого металла.

Сам припой может быть изготовлен в виде стержней, пасты, порошка, таблеток, тонкой фольги, гранул различного размера.

Флюсы

Основное требование к качеству соединения – это физический контакт припоя с металлом двух деталей. Поэтому очень важно, чтобы на кромках заготовок не образовалась оксидная пленка.

Именно для этого в процессе пайки и применяют флюсы. Их основная задача – удалить старую пленку и не дать возможности образоваться новой.

Классификация флюсов основана на ряде различий по составу и свойствам. Они бывают:

активные и нейтральные;
с низкой температурой нагрева и высокой;
твердые, пастообразные, жидкие, в виде гелей;
на основе воды и безводные.

Из всех разновидностей, что сегодня используются для пайки металлов, самыми распространенными являются борная кислота и ее натриевая соль (бура), хлористый цинк, канифоль и ортофосфорная кислота.

Особенности паяния

Так как в промышленности реализуются разные проекты, то в процессе пайки могут участвовать разные металлы. Поэтому технологии пайки могут отличаться, а некоторых случаях ее применение крайне затруднено.

Сталь

Сразу надо оговориться, что стальные заготовки можно паять только припоями на основе олова. Цинкосодержащие материалы для этой операции не подходят за счет низкого смачивания. Вот технологическая карта проводимых этапов.

Кромки заготовок из металла очищают от грязи. Затем обрабатывают их наждачной бумагой или железной щеткой, удаляя тем самым оксидную пленку.

Проводится процесс обезжиривания с помощью любого растворителя. Заготовки стыкуются с зазором 2-3 мм. Производится нагрев паяльной лампой или другим нагревательным инструментом.

В зону нагрева добавляется флюс, а затем и припой. Обратите внимание, что последний должен нагреваться больше не от пламени огня, а от разогретых кромок заготовок. После окончания процесса с участка стыка удаляются остатки флюса и припоя.

Чугун

Соединять пайкой можно только серый чугун или ковкий, белый паять нельзя. Правила пайки чугуна основаны на решении двух проблем. Первая – плохая смачиваемость металла за счет большого в нем содержания графита.

Титан

Пайка титана одна из самых сложных. На поверхности этого металла расположен альфированный слой, который насыщен атмосферными газами. Его и придется удалить или с помощью травления, или пескоструйкой. И даже после этого на поверхности останется оксидная пленка.

Чтобы соединение стало качественным, пайку проводят или в вакууме, или аргоном, или специальными флюсами. Последний вариант не гарантирует высокое качество конечного результата. При этом необходимо строго соблюдать температурный режим, который варьируется для данного металла в диапазоне 800-900 ℃.

Что касается припоев, то здесь используют или серебряные, или алюминиевые. Оловянные и свинцовые припои применяют редко, потому что с самим титаном они соединяются плохо. Хотя если нанести оловянный слой или свинцовый на поверхность титановой заготовки, то можно гарантировать неплохое качество пайки.

Нихром

Пайка нихрома – самый простой процесс, потому что сам сплав (а это симбиоз хрома и никеля) является жаростойким и пластичным.

Температура его плавления в зависимости от добавок варьируется в пределах 1100-1400 ℃. То есть, для пайки можно использовать даже тугоплавкий припойный материал.

Пайка деталей из нихрома проводится при низкотемпературном режиме. Соединение сплава со сталью требует наличия высокотемпературного паяния. Многие мастера дома делают припои своими руками, смешивая вазелин (100 г), глицерин (5 г) и хлористый порошковый цинк (7 г).

Область применения пайки дает возможность соединять между собой детали из разных цветных металлов. Конечно, к выбору методов пайки надо подходить с позиции соответствия и технологии соединения, и правильного выбора расходных материалов.

Но, как показывает практика, в основе процесса лежит тип самих соединяемых заготовок, то есть, насколько высока их температура плавления.

Отталкиваясь от этого, и выбирается сам вид паяной операции. Ведь температура плавления припоя должна быть ниже, чем у металла соединяемых деталей. И нарушать этот закон нельзя ни в коем случае. Нарушили – получили некачественное соединение или, вообще, не получили спайки.

Читайте также: