Флюс для пайки в домашних условиях

Соединение двух и более неметаллических или металлических материалов и веществ посредством присаживаемого металла, называется пайка. Мы предлагаем рассмотреть, что такое флюс для пайки, как его можно изготовить своими руками, а также рассмотрим характеристики, и как сделать припой для меди, серебра, олова, нержавейки.

Пайка и её особенности

Чтобы получить действительно качественное соединение нужно выдержать специальную температуру в зоне шва. В среднем этот показатель варьируется в пределах 50-100 градусов. Также учитывается то, что температурный порог необходимый для того, чтобы расплавился припой, значительно выше, чем просто для плавления обрабатываемого металла. Положительные качества пайки:

• полная герметичность соединенных деталей;
• высокая прочность соединений;
• значительная экономия времени и затрачиваемых сил, в сравнении со сварочными процессами;
• на местах спайки образуется специальный слой-пленка, которая противостоит коррозии и окислению металлов.

Виды припоя

Припои – это достаточно специфический ряд веществ, которые должны соответствовать следующим условиям:

1. Высокие показатели теплопроводности и электропроводности;
2. Хорошая прочность и высокий коэффициент растяжения;
3. Коррозионная стойкость;
4. Преобразование в жидкую среду при воздействии температуры сварки;
5. Контрастная величина остывания металла пайки и кристаллизации припоя.

Данные вещества варьируются в зависимости от температуры процесса паяния, и бывают мягкие и твердые.

Таблица флюсов

Пайка мягкими припоями

Пайка мягкими припоями может осуществляться только до температуры ниже, чем 400 градусов по Цельсию. Эти вещества позволяют обеспечить образование действительно прочного и одновременно мягкого шва, который не только будет отличаться относительной гибкостью но и хорошими показателями стойкости к коррозии и физическим воздействиям.

К мягким припоям относятся:

1. Свинцово-оловянные
2. Припои с малым содержанием олова
3. Специальные и легкоплавимые

Припой, температура работы у которого 185 ÷ 267˚С – соединяет в себе олово и свинец. Также в небольшом количестве добавляется и сурьма. Перед покупкой обязательно проверяйте ГОСТ, там указана вся информация по припою. Например, ПОС 40 – последняя цифра означает что в данном веществе содержится 40% олова, в среднем сурьмы добавляется от 3 до 5 процентов, все остальное – свинец. Данные припои используются для соединения швов, которые не нуждаются в ответственности, т.е. не нагружены, не подаются битью или постоянной вибрации.

Для пайки также применяется бессвинцовой флюс. Их еще называются малооловянистые соединения. В основном их применяют для соединения небольших плат, контактов на нежных электрических схемах и т.д. Максимально допустимая температура плавления – 330 градусов по Цельсию.

Самые нераспространенные – это припои легкоплавкового типа, температура от 60 градусов до 145. Они приобретаются для низкотемпературной пайки или очень осторожной ручной сварки. В частности, их нельзя назвать основными припоями, т.к.у них очень маленькая прочность и эластичность. Они чаще применяются для повторного или ступенчатого паяния.

В отдельных случаях необходимо изготовление специального состава, его свойства подгоняются непосредственно для материалов, не поддающихся пайке (это флюс для никеля, низкоуглеродистой стали, алюминия, вольфрама и чугуна).

Рассмотрим самые популярные смеси:

1. Флюсы для пайки алюминия в обязательном порядке должны быть на оловянной основе, также в них содержится бура, цинк, кадмий, но все, же олова в них содержится более чем 99 %. Цинк и кадмий необходимы для повышенной диффузии, которая способна проникнуть даже в глубинные слоя алюминия.
2. Паста-флюс или гель для пайки микросхем, также такие припои используются для печатных плат.

Флюс гель

Для таких сплавов припои поставляются в виде разнообразных составов относительно густых, прутьев, лент и проволочных катушек (как для сварки). Также бывают чушки, которые наполовину заполнены флюсом из канифоли.

Твердые припои для пайки

Состав флюсов для пайки твердым припоем используется соединения проблемных мест, которые все время поддаются негативному воздействию окружающей среды (вибрации, перепады температур, удары и прочее). В основном это составы для высокотемпературной пайки, о т 400 градусов по Цельсию и выше. К ним относятся:

1. Припой для твердого сплава из меди и цинка (до 1000);
2. Фосфор и медь (до 900 градусов);
3. Чистая медь применятся для процесса пайки высокоуглеродистого железа;
4. Флюс безотмывочный, для пайки серебром (до 800 градусов включительно).

У твердоплавких припоев также есть свое распределение, они бывают тугоплавкими, с температурой для плавки от 850 градусов, и легкопавкие – с показателем выше данного температурного режима.

Нужно отметить, что смесь меди (используются марки М21, М11 и прочие) и цинка недостаточно распространена, из-за низких показателей прочности и относительно дорогой стоимости в большинстве случаев её успешно может заменить припой из бронзы с цинком или латуни.

Припои медно-фосфорного типа – это заменители очень дорогих серебряных флюсов. Они незаменимы при соединении медных металлов, бронзы, латуни и прочих соединений металлов, которые не должны работать на сгибы или ударные нагрузки. К слову, этот сплав еще называется припой для бесфлюсовой пайки (но не для меди).

Категорически запрещено использовать данные сплавы для пайки железа, черных металлов, низкоуглеродных сталей, т.к. при температурном воздействии и соединении с медью или фосфором образуется очень хрупкий химический элемент – фосфиды железа, который поспособствует тому, что шов разойдется.

Из-за металлофосфористых припоев образуются фосфиды железа, которые являются члишком хрупкими соединениями, и способствуют понижению качества металла, их не советуют использовать для пайки железа.

Видео: Приготовление паяльного флюса своими руками

Самым лучшим вариантом для таких спаечных процессов является серебряные припои. Они наиболее дорогостоящие. И используются также для соединения проводов, капиллярной сетки из проводов, и очень сложных плат из серебряных компонентов.

Прочие типы флюса

1. Флюсы с ярко выраженными антикоррозийными свойствами. Это соединения на основе кислоты фосфора и растворителя, которые при взаимодействии образовывают органические соединения. Их очень выгодно использовать, потому что после процесса пайки не нужно использовать специальные очистители;
2. Жидкие флюсы из салициловой кислоты, вазелина, золота и этилового спирта. Это самое удобное соединение для радиаторов, спайки электрических проводов. Этот флюс обеспечивает высокую чистоту шва и его аккуратность;
3. Для того чтобы изготовить нейтральный флюс для электрических приборов, отличающихся повышенными требованиями к точности (реле времени, выключатели, для соединения контактов мобильных телефонов, и т.д.) понадобится соединения канифоли с воздухом. Канифоль очень низкоактивна и её следует применять только на подготовленных металлах, предварительно очищенных и залуженных; Канифоль
4. Активированные флюсы – это бура и канифоль. В большинстве случаев она используется для водопроводных соединений и пайки медных труб. Главным отличием является тот факт, что бура плавится при температуре от 70 градусов, при этом, не выделяя абсолютно никаких вредных соединений. Это только одна разновидность; Бура
5. Еще для того, чтобы приготовить активированные флюсы можно использовать такой рецепт: смешиваем канифоль, анилин, добавляем немного ангидрида, салициловой кислоты и диэтиламина. Это неплохой вариант изготовления пайки для монтажных скреплений.

Общие советы по флюсам

Самодельный флюс для пайки – это не всегда выгодный вариант, иногда его действительно выгоднее купить, тем более, что в большинстве случаев цена позволяет, скажем, smd или bga. На данный момент более сотни отечественных компаний производят флюсы и смеси для пайки и сварки, среди которых мы можем посоветовать лти 120, Brazetec, harris, rma, sanha, welco (в среднем стоимость от 80 рублей).

Продажа осуществляется в любом магазине электрических приборов и рынке во все городах: Екатеринбурге, Минске, Москве, Новосибирске, Харькове, Челябинске Ростове-на-Дону.

Нужно отметить, что в любом случае во время процесса сварки или пайки выделяются газы, которые могут навредить организму, но если пользоваться профессиональными смесями это вред будет гораздо ниже, поэтому остановите свой выбор на известных марках.

Флюс — это легкоплавкий сплав металлов, посредством которого спаивают два материала. Флюс для пайки своими руками можно сделать, если знать особенности соединения разных материалов путем термической обработки.

Флюс предназначен для спаивания металлов.

С помощью припоев соединяют провода, радиоузлы и мелкие детали.

Как насадить топор на топорище — читайте тут.

Разновидности флюса

Соединение двух материалов получается, если в зоне шва выдержать определенную температуру. Для разных материалов этот показатель варьируется от 50ºС до 500ºС и выше. Температура плавки припоя должна быть значительно выше температуры плавления обрабатываемого материала.

Выбор флюса зависит от таких параметров:

• соединяемых материалов;
• температур плавления детали и флюса;
• размеров поверхности;
• прочности и коррозионной стойкости.

Флюсы делятся на две группы: твердые с высоким температурным порогом и мягкие — с низкой температурой плавления.

Тугоплавкие припои имеют температуру плавления более 500ºС и создают очень прочное соединение. Недостаток этих припоев в том, что их высокая температура плавления иногда приводит к нежелательным последствиям: перегреву основной детали и выведению ее из рабочего состояния.

Легкоплавкие припои имеют температуру плавления от 50 ºС до 400 ºС. В их составе преобладают 38% олова, 61% свинца и 1% других примесей. Этот вид флюсов применяют радиотехники для монтажных работ.

Есть группа так называемых сверхлегкоплавких припоев. Их применяют для соединения транзисторов. Температура плавки таких флюсов не превышает 150ºС.

Для пайки тонких поверхностей используют мягкие припои, а для проводов большого диаметра требуются твердые припои с высоким температурным порогом.

Флюс должен соответствовать таким характеристикам, как:

Характеристики флюсов для пайки.

• хорошо проводить ток и тепло;
• прочность;
• высокий коэффициент растяжения;
• стойкость к коррозионному воздействию;
• разность температур плавления припоя и основного металла.

Припои бывают в виде прутков, лент, катушек с проволокой, трубочек, наполненных канифолью или другим флюсом.

Самая распространенная форма припоя — оловянный прут с диаметром сечения от 1 до 5 м.

Также существуют многоканальные флюсы, имеющие несколько источников поступления припоя для прочного соединения. Такие припои продаются в мотках, в колбах, свернутые в спираль, в бобинах. Для одноразового использования рекомендуется приобретать небольшой кучек проволоки, размером со спичку.

Для пайки электрических схем используют флюсы в виде трубочек, заполненных колофонием. Эта смола выступает в роли припоя. С помощью данного присадочного материала выполняется соединение меди, латуни, серебра.

Легкоплавкий флюс для пайки

Мягкие флюсы плавятся при температуре не более 400ºС. Они создают мягкий, эластичный и достаточно прочный шов.

Легкоплавкие флюсы делятся на такие категории:

Флюс для пайки и легкоплавким припоем.

1. Свинцово-оловянные.
2. С низким содержанием олова.
3. Сверхлегкоплавкие.
4. Специальные.

Лучшим припоем считается олово, однако его крайне редко используют в чистом виде. Данный материал дорогой, поэтому чаще всего применяют оловянно-свинцовые припои. Соединения получаются прочными и плавятся при температуре 180-200ºС.

Оловянно-свинцовый припой обозначают так: ПОС-40, ПОС-60. Буквы являются аббревиатурой названия флюса, а цифры указывают процентное содержание олова. Данные припои содержат в себе небольшое количество сурьмы: 3-5%. Эти флюсы применяют для неответственных соединений, которые не подвержены вибрациям и нагрузкам.

Бессвинцовый флюс с малым содержанием олова применяют при пайке контактов малых электрических схем. Процесс должен происходить при температуре не более 300 ºС.

Сверхлегкоплавкие флюсы переходят в жидкое состояние при температуре от 60 до 145ºС. Их используют для ручной пайки очень деликатных деталей. Данные соединения не обладают высокой прочностью, так как их применяют чаще всего для повторного процесса.

Специальные припои готовят в частных случаях, когда необходимо получить совместимость свойств с основным материалом. В качестве таких материалов выступают составы, не поддающиеся пайке: никель, алюминий, низкоуглеродистая сталь, чугун.

Например, для пайки алюминия готовят припой, который на 99% состоит из олова. Для хорошей диффузии в смесь добавляют небольшие примеси буры, цинка и кадмия.

Тугоплавкий флюс для плавки

Твердый припой применяют для соединения швов, подверженных ударам и нагрузкам.

Этот вид припоев применяют для соединения ответственных швов, которые подвержены ударам, вибрации и перепаду температур. Флюсы данной группы переходят в жидкое состояние при температуре свыше 400ºС.

Твердые припои делятся на такие категории:

• сплав из меди и цинка (до 1000ºС);
• фосфоро-медный сплав (до 900ºС);
• серебряный флюс (до 800ºС) ;
• медь в чистом виде (для высокоуглеродистой стали).

Смеси меди и цинка марок М21, М11 не очень широко применяются. Это связано с недостаточной прочностью шва и высокой стоимостью сплава.

Данный припой успешно заменяют на латунь или сплав бронзы с цинком.

Медно-фосфорный тип применяют при соединении медных, бронзовых и латунных деталей, которые не подвергаются силовым нагрузкам. Данный сплав успешно заменяет дорогой серебряный припой. Его еще называют припоем для бесфлюсовой пайки.

Твердые припои не применяют для спаивания низкоуглеродистой стали и чугунов. Это связано с тем, что при нагревании железа с медью и фосфором, образуются хрупкие элементы — фосфиды железа, которые разрушают целостность шва.

Для железа лучшим припоем является серебро. Данный припой дорогой, зато обеспечит прочное соединение материалов.

Посредством серебряного припоя соединяют провода и сложные платы, состоящие из серебряных компонентов.

Другие виды припоя

Существуют альтернативные виды припоев:

Характеристики серебряных припоев.

1. Флюсы с повышенными антикоррозионными свойствами. Данный состав делают на основе кислоты, фосфора и растворителя. Они выгодны тем, что после процесса пайки не требуется использовать дополнительные очистители.
2. Жидкие флюсы на основе салициловой кислоты, вазелина, золота и этилового спирта. Их применяют для пайки радиаторов и электрических проводов. В этом случае получаются очень аккуратные и чистые швы.
3. Соединение канифоли с воздухом. Этот флюс называют нейтральным и его применяют для электрических приборов высокой точности: выключатели, реле, схемы мобильных телефонов. Канифоль малоактивна, поэтому ее следует применять на металлах, предварительно очищенных и залуженных. Для качественной очистки алмазных контактов можно воспользоваться лазером.
4. Смесь буры с канифолью. Их применяют для соединения водопроводных медных труб. Данный флюс высокоактивный и не требует тщательной зачистки металлов. Бура плавится при температуре 70ºС, не выделяя при этом вредных испарений.
5. Для пайки соединений, которые подвержены силовым нагрузкам и ударам, можно приготовить активированный флюс самостоятельно. Для этого необходимо взять в определенных пропорциях канифоль, анилин, ангидрид, салициловую кислоту, диэтиламин и смешать.
6. Смесь канифоли со спиртом — активный флюс, который недавно являлся самым популярным припоем. Недостаток данного флюса в том, что при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. К тому же очистка платы после пайки требует большого труда.

Типы бессвинцовых припоев.

Остатки флюса — это не только неэстетично, но и вредно. В электросхемах с малыми промежутками между проводами возможны замыкания, вызванные гальваническими процессами на неочищенной поверхности.

Для осуществления пайки с помощью трубочек, наполненных колофонием, необходимо:

1. Сопрягаемые поверхности тщательно зачистить от грязи и окислов.
2. Деталь в месте шва нагреть до температуры, которая превышает температуру плавления флюса.
3. Произвести процесс пайки.

Данный метод не подходит для больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, так как мощности паяльника может не хватить для достаточного нагрева металла.

Как сделать флюс для пайки самостоятельно

Для пайки радиотехнических проводов можно использовать припои в виде тонких прутков, диаметром 2 мм. Их можно изготовить самостоятельно.

Для этого необходимо взять сосуд и на дне проделать отверстие. Затем взять расплавленный оловянно-свинцовый припой и вылить в данное отверстие. При этом сосуд должен находиться над металлической плитой или листом жести. Когда полученные прутки застынут, их следует разрезать на куски нужной длины.

Данную смесь можно также разлить в специальные формы: желоба из жести, дюралюминия, гипса. Технология приготовления такая:

Самостоятельно сделать флюс можно, залив в банку с отверстием расплавленный металл.

1. На весах отвешивают олово и свинец в необходимых количествах.
2. Металлы расплавляют в металлическом тигле над газовой горелкой, перемешивая смесь стальным стержнем.
3. Стальной пластинкой снимают тонкую пленку с расплавленной поверхности.
4. Разливают жидкий сплав в формы.

Готовую пайку, независимо от вида флюса, необходимо протирать тряпочкой, смоченной в ацетоне или спирте-ректификате. Шов можно очистить жесткой щеточкой, смоченной в растворителе.

Сейчас выпускаются так называемые безотмывочные флюсы в виде жидкости или геля. Их преимущества:

• они не содержат компоненты, вызывающие коррозию, окисление;
• данные флюсы не проводят электрический ток;
• не требуют очистки после паяльного процесса.

Жидкий флюс этой категории необходимо наносить кисточкой или ватной палочкой. А можно сделать самостоятельно приспособление для нанесения данной жидкости.

Для этого потребуется: одноразовый медицинский шприц, кусок силиконового шланга диаметром 5-6 мм. Шприц разрезают на две части и вставляют по обе стороны резинового патрубка. Иголку следует немного укоротить и слегка изогнуть.

Теперь следует наполнить шланг присаживаемой жидкостью. Слегка нажимая на конструкцию, выдавливаем капельки флюса на соединяемые детали.

Если процесс будет повторяться, то такую конструкцию можно сохранить. Чтобы полость иголки не засохла, в нее вставляют тонкую проволоку.

Данной конструкцией можно пользоваться, если в качестве флюса используется гель или паста.

Преимущества соединения металлов путем пайки такие:

• отличная прочность;
• герметичность;
• устойчивость к окислению и коррозии;
• простота процесса, требующая минимум времени и профессиональных навыков, по сравнению со сварочными работами.

В процессе пайки выделяются вредные газы, которые доставляют ущерб организму, поэтому в работе нужно использовать защитные перчатки, очки и фартук из плотной ткани. Применение профессиональных смесей известных марок значительно уменьшит риск отравления вредными парами.

Флюс — это вещество, как органическое так и неорганическое, которое обеспечивает удаление окислов спаиваемых проводников, уменьшает силу поверхностного натяжения, а также улучшает равномерность растекания расплавленного припоя. Кроме своего основного назначения флюс может защитить контакт от воздействия окружающей среды, но следует заметить что данным свойством владеют не все виды флюсов.

В зависимости от потребности, флюс может быть в виде жидкости, порошка или пасты.

Производятся также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом, а все современные припои представляют из себя трубку из припоя внутри которой находится флюс-заполнитель.

По температурному режиму и интервалу активности, флюсы можно разделить на низкотемпературные (до 450 градусов) и высокотемпературные (больше 450 градусов).
Кроме того флюс может быть водным и безводным.

По химическим свойствам все флюсы можно разделить на кислотные (активные) и бескислотные. Кроме того существуют еще активированные и с антикоррозийной защитой.

Активные флюсы в основном состоят из соляной кислоты и хлористых или фтористых металлов.
В качестве активного флюса давно применяется аптечный препарат — ацетилсалициловая кислота (аспирин).
Эти флюсы очень интенсивно растворяют окисленный слой на поверхности металла, и пайка сразу становится качественной и прочной, но остаток флюса после пайки вызывает интенсивную коррозию соединения и основного металла в будущем. Поэтому рекомендуется смывать все остатки флюса которые остались на месте пайки.

При пайке радиоэлектронных элементов применение активных флюсов не допустимо, так как с течением времени их остатки все равно разъедают место пайки тонких радио элементов.

Бескислотные флюсы, в основном это канифоль и флюсы, приготовленные на ее основе с добавлением спирта, скипидара или глицерина.
В процессе пайки канифоль очищает поверхность от окислов, а также защищает ее от окисления. При температуре 150 градусов канифоль растворяет окислы свинца, олова и меди, очищая их поверхность в процессе пайки и паяное соединение становится блестящим и красивым. Но самое главное, в отличии от активных флюсов, канифольные флюсы не вызивают коррозии и разъедания метала.
С помощью канифольных флюсов паяют медь, бронзу и латунь.

Активизированные флюсы, в главном кроме того, состоят из канифоли в которую прибавляют небольшое количество солянокислого либо фосфорнокислого анилина, салициловой кислоты либо солянокислого диэтиламина.

Данные флюсы используют при пайке основной массы металлов и сплавов (железо, сталь, нержавеющая высококачественная сталь, медь, бронза, цинк, нихром, никель, серебро), даже оксидированных элементов из медных сплавов в отсутствии подготовительной зачистки.

Активированными флюсами считаются флюсы ЛТИ, в состав которых входит этиловый спирт (66 — 73%), канифоль (20 — 25%), солянокислый анилин (3 — 7%), триэтаноламин (1 — 2%). Флюс ЛТИ дает отличные итоги при применении оловянистых припоев ПОС-5 и ПОС-10, обеспечивая завышенную крепкость спаянного соединения.

Антикорозийные флюсы используют для спаивания меди и медных сплавов, константана, серебра, платины и ее сплавов. Они содержат внутри себя фосфорную кислоту с прибавлением разных органических соединений и растворителей. В состав некоторых противокоррозийных флюсов входят органические кислоты. Остатки данных флюсов не вызывают коррозии.

ВТС-флюс, к примеру, состоит из 63% тех. вазелина, 6,3% триэтаноламина, 6,3% салициловой кислоты и этилового спирта. Остатки флюса убирают протиркой детали спиртом либо ацетоном.

Защитные флюсы защищают раньше очищенную плоскость металла от окисления не оказывают хим действия на сплав. К данной группе относятся неактивные мат-лы: воск, вазелин, оливковое масло, сладкая пудра и др.

Для пайки твердым припоем углеродистых сталей и чугуна используют буру (тетраборат натрия), которая выглядит как белый кристаллический порошок.
Плавится бура при температуре — 741° С.

Для пайки латунных деталей серебряными припоями в качестве флюса применяют смесь 50% хлористого натрия (поваренной соли) и 50% хлористого кальция. Температура плавления смеси составляет — 605° С.

Для пайки алюминия можна применять флюсы которые обычно содержат 30—50% хлористого калия.

Для пайки нержавеющей стали, твердых и жароупорных сплавов, медно-цинковыми и медно-никелевыми припоями используется смесь, состоящая из 50% буры и 50% борной кислоты, с прибавлением хлористого цинка.

Активные флюсы смывают при помощи волосяной щетки либо обыкновенной зубной, применяя тёплую воду либо спирт.

Для пайки медных проводников, а часто как раз такие используются в электрике и электронике, надежным средством в виде флюса станет работать "жидкая канифоль".
Для тех кто не в курсе это сосновая смола — чистый экологический продукт.

Как самостоятельно приготовить жидкую канифоль?

1.Перебиваем кристалл канифоли в пыль с помощью толчена или завернув в ткань и постукав молотком. В больших масштабах некоторые умельцы умудряются применять советскую ручную мясорубку. Средства неважны, главное добиться однородной мелкой пыли из канифольных кристаллов.

2. Всю пыль надо залить спиртом с отношением 1:1.5 (канифоль: спирт).
Это удобно сделать пользуясь той же бутылочкой от спирта.
В аптеке можно купить спирт с салициловой кислотой, что сам по себе такой раствор может послужить флюсом, и хоть там процент салициловой кислоты очень малый но такой "спирт" будит оптимальным вариантом для усиления нужных свойств флюса.
Дальше в половинку бутылочки спирта высыпаем канифоль до тех пор пока не появится нужное отношение составляющих и смотрим чтоб примерно 1/5 бутылки осталась свободной!

3. Закрываем нашу бутылочку (или другую емкость) и ставим в емкость с теплой водой (60-80C) когда нагреется раствор начинаем интенсивно взбалтывать раствор, что бы он растворился в однородную массу. В горячей воде это получится гораздо лучше и быстрее.

Дальше полученный флюс разливают по шприцам для удобства применения, ну или же в бутылочки с кисточкой, как из под лака для ногтей.