Разновидности и выбор паяльных кислот

Качество паяльных работ определяется не только мастерством исполнителя, но также от инструментов и средств, которые способствуют упрощению процесса и помогают устранить факторы, мешающие надежному соединению металлических элементов. Одним из таких эффективных средств является паяльная кислота.

Состав паяльной кислоты и назначение

В процессе пайки важным условием является использование качественных флюсов, которые обеспечивают надежное соединение материалов и припоя, а также высокую электропроводность и длительный срок эксплуатации. Чаще всего для этих целей используется паяльная кислота, которая существует в нескольких формах. Состав паяльной кислоты значительно влияет на ее применение в зависимости от конкретных задач.

Разновидности кислотных флюсов и их состав

Варианты паяльных кислот, применяемых в практике, могут значительно различаться по своему составу и назначению. Основные виды кислотных флюсов следующие:

1. На основе ортофосфорной кислоты. Это неорганическое соединение с формулой H3PO4, которое при использовании создает на поверхности материала защитную оболочку, препятствующую дальнейшей коррозии. Обычно данное вещество является прозрачным, хотя иногда может иметь легкий мутноватый оттенок, который не говорит о плохом качестве. Цвет может быть вызван наличием определенных примесей.
2. На основе серной кислоты. Известная с детства формула H2SO4 обозначает очень сильное соединение. Раствор обладает легкой тягучестью, не имеет запаха и цвета. Ввиду своей высокой активности, прежде чем применять, его необходимо разбавить либо анхидридом SO3, либо водой. Процентное содержание кислоты во флюсе может варьироваться от 25 до 80%.
3. На основе соляной кислоты. Эта кислота с формулой HCl имеет узнаваемый запах и может проявляться с небольшим желтоватым оттенком. Она также относится к высокоактивным кислотам, поэтому требуется разбавление перед использованием. Для улучшения пайки и соединения часто добавляют цинк.

Благодаря агрессивному воздействию этих кислот, с поверхности металлов удаляются оксиды и остатки ржавчины, что способствует более качественной пайке.

Что это такое и для чего нужна?

В процессе эксплуатации металлические изделия подвержены влиянию различных загрязнений, а также при контакте с атмосферой на их поверхности образуется оксидная пленка и ржавчина. Перед проведением пайки оборудования или материалов необходимо тщательно очистить рабочую поверхность. Это может быть достигнуто с помощью наждачной бумаги или напильника, однако механическая обработка может удалить лишь верхний слой загрязнений, тогда как удалить оксидную пленку помогают химические средства, таким как паяльная кислота.

С помощью механической очистки можно устранить только поверхностные загрязнения или ржавчину, в то время как оксидная пленка требует применения химических реагентов, включая паяльную кислоту.

Основная функция паяльной кислоты заключается не только в удалении существующей оксидной пленки, но и в предотвращении образования новых слоев загрязнений.

Эта кислота применима в различных случаях, включая пайку радиаторов, цинкование при ремонте автомобильных кузовов, соединение медных проводов и рядом других процессов, связанных с работой с медью, алюминием и нержавеющей сталью. Повышевая обработка металлической поверхности паяльной кислотой облегчает процесс работы с припоем (оловом) или другими флюсами.

Чаще всего паяльная кислота используется с такими материалами:

• стальными сплавами;
• сплавами цветных металлов;
• сплавами, содержащими медь;
• никелем;
• железом.

Паяльная кислота представлена в различных вариантах, но каждый вид регламентируется нормами ГОСТ 23178-78. Согласно этим стандартам, готовый продукт имеет сравнительно низкую вязкость и хорошую текучесть. Перед началом применения кислотного флюса поверхность должна быть проведена через механическую подготовку, а после завершения процесса пайки остатки кислоты следует удалить растворами, нейтрализующими кислоту.

Паяльная кислота является химически активным компонентом, который требует осторожного обращения. При работе с ней следует контролировать, чтобы она не попала на кожу и предметы, не предназначенные для пайки.

Чтобы избежать разбрызгивания паяльной кислоты, рекомендуется проводить паяльные работы исключительно в специально отведенном для этих целей рабочем помещении, без возможности выхода кислоты за пределы зоны работы.

Преимущества и недостатки

Различные составы паяльной кислоты имеют свои преимущества и недостатки, но есть также общие характеристики, присущие всем её видам. Преимущества применения паяльной кислоты разнообразны.

• Паяльная кислота обладает текучестью, что позволяет легко обрабатывать труднодоступные участки, что в значительной степени упрощает процесс пайки.
• С помощью кислоты можно эффективно удалить не только оксидные пленки, но и ржавчину. Поскольку оксидные пленки невидимы, важно помнить, что их наличие не гарантирует качественного спаивания металла, поэтому паяльная кислота необходима для предварительной обработки всех металлических поверхностей.
• После обработки паяльной кислотой оксидная пленка на поверхности не образуется, даже при дальнейших механических воздействиях.
• Паяльная кислота является универсальным средством, что позволяет использовать ее на различных типах металлических поверхностей.

Однако у паяльной кислоты есть и недостатки.

• Не рекомендуется использовать паяльную кислоту при работе с микросхемами и электронными платами, так как она может расплавить проводящие дорожки или увеличить их проводимость, что может привести к короткому замыканию.
• Паяльная кислота требует соблюдения определенных условий хранения и срока годности. Пренебрежение этими нормами делает её непригодной для использования, поэтому нет смысла запасать её в больших количествах.
• Агрессивные пары, выделяющиеся при работе с паяльной кислотой, могут вызвать серьезные ожоги как дыхательных путей, так и кожи, что делает использование защитных средств обязательным. Работы следует проводить в хорошо проветриваемом помещении.

В чистом виде паяльная кислота не используется из-за своей высокой агрессивности. В большинстве случаев ее применяют в разбавленном состоянии, сочетая с другими компонентами, что приводит к созданию флюса, который адаптирован для конкретных целей. Каждый вид флюса с добавлением кислоты обладает уникальными характеристиками, которые нужно учитывать в процессе пайки.

Паяльная кислота

В числе различных флюсов для пайки выделяется паяльная кислота, которая значительно улучшает спайку основного металла с припоем, обеспечивая прочное соединение. На рынке существует множество разновидностей этого средства, отличающихся по составу и применению, однако у всех них есть общие черты, связанные с высокой активностью. Если канифоль считается нейтральной средой и подходит для большинства пайки, хотя и не всегда эффективно, то использование кислоты требует аккуратности, так как она может повредить основной металл в случае слишком тонких контактов. Кроме того, кислоты представляют опасность для здоровья.

Разновидности паяльной кислоты

Наиболее распространенной кислотой для пайки является хлорид цинка, который представляет собой растворенное в воде химическое соединение ZnCl2. Обычно его можно найти в небольших флаконах. Однако это не единственное средство, представленное на современном рынке. Паяльная кислота чаще всего выпускается в жидком виде, что значительно упрощает ее применение при использовании паяльника. Это вещество активно используется как в промышленности, так и в домашнем паяльном производстве. При этом крайне важно обеспечить надежные условия хранения и эксплуатации, поскольку пары кислоты потенциально опасны для здоровья.

Основное действующее свойство паяльной кислоты заключается в разрушении оксидных и ржавых пленок, образовавшихся на поверхности металлов. Как только кислота попадает на обрабатываемую поверхность, происходит реакция с загрязняющими веществами. В отличие от других флюсов, кислота обладает высокой активностью, что значительно увеличивает эффективность её применения. После удаления всех нежелательных веществ, на поверхности металла образуется защитная пленка, предотвращающая дальнейшее возникновение оксидного налета.

Процесс пайки с использованием кислоты упрощен благодаря её активному воздействию, однако необходимо помнить о мерах безопасности. Паяльная кислота подходит для пайки различных типов металлов, включая как высоколегированные, так и низколегированные. На современном рынке доступны растворы, содержащие кислоты в большом количестве, так как иногда это может привести к чрезмерной агрессии к поверхности основного металла. Все продукты должны соответствовать стандартам ГОСТ 23178-78.

Разновидности паяльной кислоты

Существует множество разновидностей кислот, используемых в сегодняшней практике паяльщиков. К числу наиболее распространенных относятся:

• Ортофосфорная кислота. Широко используется как флюс и как средство для борьбы с ржавчиной. Эта кислота эффективно удаляет оксиды и может применяться для пайки чугуна, меди, нержавеющей стали и никеля. Раствор обычно светло-желтого или прозрачного цвета, в зависимости от примесей.

Ортофосфорная кислота для пайки

Как самостоятельно сделать паяльную кислоту?

Паяльная кислота доступна для закупки в специализированных магазинах радиотехники, а также может быть заказана онлайн. Однако иногда возникает необходимость в спешной подготовке кислоты для пайки, и на помощь могут прийти несколько проверенных рецептов. Большинство из них имеют простой состав и могут быть изготовлены в домашних условиях:

• Самодельный хлороцинковый флюс. Для его приготовления в 1000 мл концентрированной соляной кислоты растворяют 400 г гранулированного цинка. При этом важно помнить, что металлический цинк, вступая в реакцию с соляной кислотой, выделяет водород, который в виде пузырьков выходит в воздух. Совместное содержание кислорода и водорода может образовать взрывоопасную смесь, обладающую высокой горючестью. Поэтому следует соблюдать строгие меры предосторожности: не курить, избегать открытого огня и предотвращать любые искры в зоне работы. Не рекомендуется работать в помещениях с неисправной электропроводкой и максимально уменьшать вероятность накопления водорода в воздухе, что делает использование открытых окон или балконов предпочтительным вариантом.
• Аспириново-глицериновая смесь. Для этого рецепта в горячем глицерине растворяют измельченные таблетки аспирина. Также возможно смешение аспирина в порошке с техническим вазелином в соотношении 1:2, то есть вазелина должно быть в два раза больше, чем ацетилсалициловой кислоты.
• С использованием ортофосфорной кислоты. Ортофосфорную кислоту можно наносить на место пайки в чистом виде или в составе смесей. Один из способов — смешать одну часть ортофосфорной кислоты с таким же количеством хлористого цинка. В другом варианте соединяют кислоту с канифолью, этиловым спиртом и водой. Она может быть использована для пайки поверхностей из нержавеющей стали, никеля, алюминия, меди и низколегированной стали, а также хромоникелевых сплавов.

Меры безопасности при изготовлении и использовании средства

При изготовлении кислотных смесей для пайки используется ряд агрессивных, а также огне- и взрывоопасных веществ. Необходимо помнить о соблюдении осторожности также и во время самой пайки, поскольку некоторые флюсы, например ацетилсалициловая кислота, могут выделять едкие парообразные вещества при нагревании.

Чтобы обеспечить безопасность и избежать ущерба для здоровья, необходимо использовать средства индивидуальной защиты: перчатки, защитные очки и респиратор. Курение и любые источники открытого огня категорически запрещены в рабочих помещениях. Большинство кислот способно разъедать металл, поэтому смешивание компонентов следует производить в посуде из стекла или керамики.

Результаты реакций также нельзя сливать в канализацию, так как это может привести к загрязнению трубопроводов. Рекомендуется нейтрализовать все остатки реактивов и утилизировать их в почве. Для нейтрализации активных кислот, таких как соляная и ортофосфорная, можно использовать различные щелочные растворы, например, мыльную воду или раствор кальцинированной соды.

Необходимо обеспечить хорошую вентиляцию рабочего места, желательно оборудовать вытяжной шкаф для работы с химическими веществами. Если это невозможно, смеси и пайку следует проводить на открытом воздухе или вблизи открытых окон или дверей.

При случайном контакте этих веществ с кожей рекомендуется обильно промыть пораженный участок проточной водой в течение 10 минут. В случае контакта кислотных смесей необходимо обработать поврежденную область раствором питьевой соды.

Если у вас возникли такие симптомы, как изменение цвета кожи, жжение или боль, необходимо незамедлительно обратиться к врачу. Особое внимание следует уделить защите глаз и слизистых оболочек от возможности случайного попадания химических веществ.

Для чего нужна канифоль и другие флюсы?

Процесс пайки требует более тщательной подготовки соединяемых металлов, чем при сварке, поскольку расплавленный припой ведет себя как обыкновенная жидкость. Поэтому, если сила поверхностного натяжения расплава превышает силу адгезии, жидкий металл просто не сможет прилипнуть к поверхности детали и останется на ней в виде капли.

Почему возникает такая проблема? На поверхности большинства металлов образуются защитные оксидные пленки. Эти тонкие образования не позволяют металлам правильно контактировать друг с другом. Конечно, поверхность можно очистить механическим способом перед пайкой, но при нагреве оксидный налет быстро восстанавливается. Здесь на помощь приходят флюсы, которые, помимо очистки, формируют защитную пленку, не дающую окислам образовываться.

Флюсы также усиливают адгезию припоя, тем самым создавая прочные соединения с высокой проводимостью. При работе с медными, серебряными либо позолоченными контактами возможно применение канифоли, производимой из сосновой смолы.

Однако данный метод имеет свои минусы:

• Канифоль начинает плавиться при нагреве (обычное состояние – кристаллическое). Таким образом, контакт зачастую успевает окислиться.
• Невысокие очистительные способности канифоли не позволяют использовать её на детальных соединениях с крепкими оксидными пленками, таких как алюминий или нержавеющая сталь. В таких случаях потребуется применение более активных флюсов на основе кислоты.

В некоторых случаях слои оксидов могут быть преодолены лишь с использованием кислоты или составов, содержащих её. Кислота для пайки может применяться как универсально, так и в зависимости от конкретных металлов.

В состав паяльной кислоты, кроме основного элемента, входят загустители, нейтрализаторы, преобразователи оксидов и другие химические компоненты. Однако на рынке доступно много флюсов на основе кислоты, и их стоимость сравнительно невысока.

К сожалению, многие производители не указывают точный состав на этикетках, ограничиваясь понятиям «паяльная кислота». Таким образом, неопытные мастера могут столкнуться с несовместимостью флюса с материалами, с которыми они работают.

К примеру, кислота для пайки нержавеющей стали может неэффективно работать с медными контактами, в то время как состав, предназначенный для меди и серебра, может быть абсолютно не подходящим для алюминиевых элементов.

В связи с вышеизложенным, многие радиолюбители отдают предпочтение самодельным составам. Паяльная кислота может быть изготовлена собственноручно из доступных компонентов, позволяя опытным мастерам подобрать соответствующие пропорции для повышения эффективности средства в зависимости от конкретных условий пайки.

Виды паяльных кислот и особенности применения

Чтобы не испортить изделие и в то же время получить качественный очиститель оксидов, необходимо знать назначение каждой из паяльных кислот.

Недостаток понимания правильного использования паяльной кислоты может привести к разрушению дорожек печатной платы или проводного соединения, что ведет к медленному разрушению контактов.

Ситуация может ухудшиться в самый неподходящий момент, и соединение неожиданно оборвется. Другой возможный негативный эффект – применение неправильно подобранной кислоты может привести к образованию тончайшего диэлектрического слоя, препятствующего хорошей проводимости.

При этом прочность соединений может быть высокой, в то время как параметры электропроводности окажутся нарушенными, что сделает такой контакт слабым звеном в цепи и затрудняет диагностику неисправностей.

Замена паяльной кислоты для конкретного металла составом, основанным на другом активном элементе, может иметь нежелательные последствия.

Хлорцинковый флюс

Этот флюс применяется в основном для пайки железных изделий. Он представляет собой чистый цинк, растворенный в соляной кислоте, также известный как раствор хлористого цинка.

Формула классического рецепта для получения этого флюса: на 1000 мл концентрированной кислоты необходимо добавить 400 грамм чистого цинка.

Меры предосторожности:

Процесс следует проводить в стеклянной или керамической посуде. Кислоту нужно добавлять в цинк, а не наоборот. При реакции выделяется водород, который может образовать взрывоопасную смесь с кислородом из атмосферы (газы сами по себе горючие). Поэтому приготовление хлорцинкового флюса лучше организовать в хорошо проветриваемом помещении.

После обработки поверхность рекомендуется обработать щелочным раствором для прекращения реакции, например, использовать мыльный раствор или раствор соды.

Олеиновая кислота

Это незаменимый состав для пайки алюминия. В чистом виде олеиновая кислота не используется, чаще применяется технический олеин.

Чтобы сохранить стабильность, олеиновую кислоту смешивают с другими жирными кислотами, а полученную массу соединяют с йодидом лития, что позволяет получить идеальный флюс для алюминиевых сплавов.

Важно отметить, что с помощью этого флюса можно соединять медные проводники с алюминиевыми без возникновения электрохимической коррозии.

Применение паяльной кислоты при пайке алюминия особенно важно, так как оксидная пленка на этом металле трудно удалима. При механической обработке она практически мгновенно восстанавливается.

Технологи долго искали замену для кислоты. Главной задачей являлось защитить место пайки от воздействия кислорода.

Никакой другой флюс не может полностью заменить паяльную кислоту, но можно смешивать железные опилки с машинным маслом, растереть точку соединения с одновременным нагревом и добавлением припоя.

Олеиновый флюс выполняет две задачи: растворяет оксидную пленку, что очень сложно, и сохраняет защитный слой до завершения процесса пайки. При нагреве кислота испаряется, однако место соединения уже надежно подготовлено.

Изготовление олеиновой кислоты в домашних условиях проблематично, однако она доступна на рынке и достаточно недорогая.