2. Флюсы

Флюсы применяются для удаления оксидной пленки с поверхности основного металла и припоя, а также для предотвращения окислительных процессов при пайке, снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания жидкого припоя. Механизм влияния флюсов на процесс пайки до конца не изучен. Установлено, что флюс должен уменьшать поверхностное натяжение расплава и увеличивать поверхностное натяжение твердого металла. Дополнительно улучшения смачиваемости поверхности пайки достигают в результате адсорбции на ней металлических ионов и молекул солей. Имеют место и электрохимические процессы в системе припой – флюс – твердый металл.

В процессе нагревания соединяемых металлов твердый флюс плавится, смачивает поверхности деталей и припоя и взаимодействует с оксидной пленкой. Флюс должен взаимодействовать с оксидной пленкой прежде, чем расплавится припой.

Флюсы содержат вещества, которые:

– вступают во взаимодействие с оксидной пленкой, образуя шлаки, легко растворимые во флюсе;

– растворяют оксидную пленку;

– вступают в реакцию замещения с оксидами труднопаяемого металла и образуют оксиды, легко растворимые во флюсе.

Флюсы классифицируются по следующим признакам:

а) по температурному интервалу пайки:

– низкотемпературные (t < 450°С);

– высокотемпературные (t > 450°С);

б) по природе растворителя:

– водные;

– неводные;

в) по природе активатора:

– канифольные;

– галогенидные;

– фтороборатные;

– анилиновые;

– кислотные и др.;

г) по агрегатному состоянию:

– твердые;

– жидкие;

– пастообразные;

– газообразные.

Низкотемпературные флюсы. Для низкотемпературной пайки в качестве флюса применяют ка­нифоль и ее растворы в спирте или в органических растворителях, гидразин, древесные смолы, вазелин, а также их соединения с дру­гими компонентами.

Канифоль имеет температуру плавления 70–100°С, хорошо рас­творяется в спирте и во многих других органических растворителях, не вызывает коррозии металлов и сплавов, в нормальных атмосферных условиях стабильна и негигроскопична. Флюсовые свойства канифоли изменяются в зависимости от температуры: при нормальной темпера­туре она обладает защитными свойствами; в расплавленном состоянии до температуры 200–300°С она растворяет тонкий слой оксида меди; при температуре 310°С начинает обугливаться и затруднять процесс пайки. Оставшийся после пайки слой канифоли предохраняет паяный шов от коррозии, при погружении в воду или в атмосфере с повышен­ной влажностью канифоль превращается в белый порошок с понижен­ными изоляционными свойствами. По этой причине паяные соединения, предназначенные для эксплуатации в странах с повышенной влажно­стью, необходимо очищать от остатков канифоли. Канифоль в качестве флюса применяют в твердом состоянии или в виде раствора в бензине, керосине или в спирте (табл. 18 приложения 1).

Для повышения активности канифольных флюсов в них добавляют гидразин, анилин, триэтаноламин и другие компоненты. По своей активности эти флюсы близки к водным растворам хлористого цинка, но по антикоррозионным свойствам они приближаются к спир­товым канифольным флюсам; остатки флюса на паяном изделии вы­зывают незначительную коррозию. Канифольными флюсами, содержа­щими хлориды, можно паять при температурах 300–350°С.

Более активные флюсы содержат органические кислоты (молочную, лимонную, олеиновую и др.), а также их растворы в воде или спирте. Для ослабления коррозионного действия в эту группу флюсов добавляют канифоль или другие компоненты, не вызы­вающие коррозии.

В группу высокоактивных флюсов входят хлористый цинк и хлористый аммоний (табл. 19 приложения 1). Хлоридные соли при­меняют в виде твердой смеси, порошков, водных растворов. С целью получения пастообразного состояния в хлоридные флюсы добавляют вазелин, минеральное масло, глицерин, воск (табл. 20 приложения 1).

Высокотемпературные флюсы. Наиболее употребляемыми флюсами для пайки медными, серебряными и жаростойкими припоями являются прокаленная бура и ее смесь с борной кислотой. Для повышения активности флюса в эти смеси добавляют фтористые и хлористые соли металлов (табл. 21 приложения 1). Для пайки при особо высоких температурах и продолжительном нагреве к борной кислоте добавляют порошки металлов магния, титана, алюминия, боросодержащие и другие соли.