Преимущество паяльной кислоты заключается в ее удобстве и чистоте процесса пайки, однако, как утверждают эксперты, применение кислоты не рекомендуется при пайке особо мелких деталей в электронной и телевидео аппаратуре, а также в компьютерах и прочей технике.
Ортофосфорная кислота для пайки
Для достижения качественных соединений в процессе пайки необходимо не только специализированное оборудование, но также дополнительные расходные материалы. В процессе пайки используют флюс, совместимый с припоем, который обычно изготавливается на основе свинца и олова, что зачастую подразумевает использование в форме проволоки. Наиболее популярный флюс — это паяльная кислота, которая имеет несколько разновидностей. Среди них наибольшей популярностью пользуется ортофосфорная кислота.
Особенности и назначение
Металлические изделия подвержены окислению при длительном использовании, на их поверхности скапливаются загрязнения и пыль. Грязь можно удалить механически, используя напильник, однако окислы устраняются только с помощью химических веществ. Ортофосфорная кислота для пайки эффективно предотвращает образование новой оксидной пленки и устраняет уже имеющиеся отложения.
Она не только эффективно очищает металлические поверхности, но и защищает их от коррозии и других неблагоприятных воздействий.
Ортофосфорная кислота отличается от остальных паяльных кислот своим составом и концентрацией, и ее применение оправдано. Обрабатывая металлические поверхности этой кислотой, можно сформировать защитную пленку, препятствующую образованию оксидов. Данное вещество можно использовать для пайки различных видов материалов:
- алюминия;
- стали;
- медных сплавов;
- никеля.
Температура пайки должна превышать 350 градусов, что обеспечивает разрушение кислородной пленки, и позволяет удалить оксидные слои с поверхности. Надежность соединения достигается за счет формирования новой защитной пленки.
История и происхождение
Ортофосфорная кислота, также известная как ортофосфорная кислота 85%, представляет собой бинарное соединение фосфора и кислорода. Она была разработана в контексте развития электроники и радиоэлектроники, где был необходим материал с высокой теплопроводностью, низким электрическим сопротивлением и хорошими паяльными свойствами. С начала 60-х годов XX века ортофосфорная кислота стала активно использоваться в процессах пайки.
Эта кислота находит широкое применение в пайке благодаря своим уникальным свойствам. Она служит для удаления оксидных пленок с поверхностей металлов перед пайкой, а также для улучшения адгезии паяльного сплава к металлу.
Одним из главных достоинств ортофосфорной кислоты является высокая скорость ее действия. Она может эффективно и быстро удалить оксиды с таких металлов, как медь, алюминий, железо и другие, что обеспечивает стабильное качество пайки.
Благодаря своей низкой вязкости, ортофосфорная кислота также подходит для соединений с маленькими отступами. Ее легкость в применении позволяет ей проникать в труднодоступные места и улучшает связывание паяльного сплава с поверхностью деталей.
Применение в других отраслях
Ортофосфорная кислота нашла также применение в таких областях, как электроника, автомобилестроение и медицина. В электронике ее используют для удаления оксидных пленок с поверхностей печатных плат и компонентов, что обеспечивает надежные и качественные соединения. В автомобилестроении ортофосфорная кислота применяется для пайки электронных компонентов на печатных платах автомобилей. В области медицины употребляется для соединения медицинских инструментов и аппаратов, обеспечивая чистоту и герметичность соединений.
Необходимые инструменты и материалы для пайки с использованием ортофосфорной кислоты
Здравствуйте, дорогие друзья! Если вас интересует процесс пайки и вы хотите попробовать использовать ортофосфорную кислоту, вам понадобятся некоторые специальные инструменты и материалы. В этом разделе я подробно расскажу о том, что необходимо подготовить для начала работы, включая саму кислоту, паяльник, флюс, паяльную проволоку и другие нужные инструменты. Я также дам рекомендации по выбору качественных материалов.
Бура
Бура — это еще один флюс, который также используется при пайке. Она доступна в форме порошка и продается в баночках или целлофановых пакетах.
Бура имеет высокую температуру плавления (около 900 градусов); для ее плавления и последующего нанесения не подойдут обычные паяльники, что делает ее использование неподходящим для пайки радиодеталей.
Этот флюс применяется преимущественно для соединения крупных деталей из цветных металлов, таких как медные трубы в системах отопления и кондиционирования, бронза, а также стали, с помощью тугоплавких припой и специальных инструментов, как паяльные лампы или газовые горелки.
Паяльная кислота
Следует заметить, что данный термин устарел, поскольку при пайке используются не чистые кислоты, а их производные — ортофосфорная, серная и азотная кислоты.
Соляная кислота является наиболее известной и часто используемой в быту. При этом ее легко изготовить самостоятельно: понадобятся сама кислота, цинк (например, корпус от батарейки), чистая вода, стеклянная емкость и немного времени.
Паяльная кислота используется в основном для соединения сильно загрязненных металлов, таких как медь и ее сплавы, никель, железо, а также конструкционные стали и сплавы цветных металлов. Однако, как и в случае с бурой, применять паяльную кислоту не рекомендуется для соединения проводов и радиодеталей, так как со временем места соединения окисляются и разрушаются.
Соляная кислота для пайки упаковывается во флаконы из ПЭТ-материала, оснащённые специальными носиками, что удобно для нанесения на место спайки.
Преимущества паяльной кислоты заключаются в ее быстром и качественном обезжиривании деталей, а также надежности соединений.
Однако, как упоминалось ранее, данный флюс продолжает реагировать с металлом под зоной пайки и рядом с ней в течение длительного времени, что может привести к разрушению соединения. Кроме того, он является плохим проводником электричества и может вызывать локальный нагрев при прохождении тока через спайку, что негативно сказывается на электротехнических характеристиках соединения.
Что такое паяльный флюс и зачем он нужен
Любой начинающий специалист по ремонту и разработке электронного оборудования, а также любитель, имеющий опыт пайки, хотя бы раз пытался соединять провода или монтировать радиокомпоненты на печатную плату без предварительной залужки контактных площадок без использования флюса. Тогда они хорошо знакомы с теми проблемами, которые могут возникнуть. Припой с трудом прилипает к контактам компонентов и к контактным площадкам, а даже если он и прилипает, соединения выходят хрупкими и имеют высокое электрическое сопротивление. Это происходит по ряду причин. Одной из них является оксидная пленка, которая образуется на медных контактных площадках под воздействием воздуха и влаги. Тонкий слой оксидов и гидроксидов меди препятствует хорошему сцеплению припоя с поверхностями (или, правильнее, не позволяет припою смачивать спаиваемые участки). Весьма важным также является состав самого припоя.
Использование паяльного флюса решает эти проблемы. Его химический состав подготавливает поверхности проводников, платы или выводы радиодеталей, очищая их от оксидов. Кроме того, флюс обеспечивает диффузию молекул припоя между кристаллическими узлами меди или другого соединяемого металла, что гарантирует высокопрочные и долговечные соединения, защищая их от повреждений даже при малейшей механической или температурной нагрузке. Более того, флюс предотвращает доступ кислорода из окружающей среды к месту пайки, что снижает вероятность образования новой оксидной пленки, способной возникнуть практически сразу из-за высоких температур, вызывающих быструю реакцию окисления.
Виды флюсов и сфера их применения
В данном разделе рассмотрены наиболее универсальные и популярные флюсы, описан их состав, рекомендуемые типы припоя для достижения максимального качества пайки и их применение. Мы коротко затронем и флюсы, которые обычно не используются для пайки радиоэлектронной аппаратуры, например, черных металлов. Отдельное внимание уделим часто используемой флюсовой смеси и порошковой припе, известной как паяльная паста. Мы не будем касаться флюсов, которые предназначены для высокотемпературного (500°C и выше) соединения массивных стальных или железных изделий, таких как тетраборат натрия (бура), так как это выходит за рамки нашего освещения. Подробно разберем все виды материалов, которые можно паять.
Канифоль и флюсы на её основе
Канифоль представляет собой затвердевшую смолу, получаемую из некоторых хвойных деревьев. Она образуется методом нагрева жидкой смолы и последующего испарения терпеновых соединений и прочих летучих компонентов. Канифоль — это смесь различных смоляных и жирных кислот, имеющая цвет от светло-желтого до черного.
Человечество использует канифоль на протяжении веков. Изначально она находила это применение для защиты деревянных конструкций от гниения, расплавляли её и пропитывали ею элементы зданий и кораблей. В начале развития машиностроения канифоль применялась для натирания ремней и шкивов в передачах, что улучшало сцепление и повышало эффективность механизмов. На сегодняшний день канифоль используется в химической промышленности для изготовления красок и лаков, в профессиональной среде для натирания смычков музыкальных инструментов, а также в спорте, где она способствует лучшему сцеплению рук спортсмена со снарядами и, конечно же, в качестве флюса.
Эффект действия канифоли обусловлен присутствием кислот в её составе. При расплавлении активность смол и жирных кислот возрастает, что приводит к растворению оксидного слоя на спаиваемой детали. Она, обволакивая место пайки, препятствует доступу кислорода и влаги из окружающей среды, тем самым предотвращая повторную оксидацию.
Канифоль является слабоактивным флюсом и используется преимущественно с металлами, подверженными диффузии в оловянно-свинцовый припой (медь и её сплавы, серебро, золото), при небольшом уровне оксидирования. Пайка черных металлов, алюминия и специальных сплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, манганин, константан) с её помощью затруднительна или практически невозможна. Обычно нет необходимости в смыве остатков и солей канифоли. Работы рекомендуется выполнять с использованием низкотемпературных припоев, так как при увеличении температуры происходит выгорание канифоли, снижается ее активность и образуются твердые трудносмываемые остатки. Канифоль наносится исключительно с помощью жала паяльника.
В связи с появлением более современных аналогов, канифоль в чистом виде сейчас практически не применяется в производстве электротехники.
| Канифоль | |
| Состав | Хвойные и жирные кислоты растительного происхождения |
| Активность | Нейтральный |
| Применимость | Медь, медные сплавы, серебро, золото |
| Рекомендуемый припой | Оловянно-свинцовый припой |
| Температура пайки | 200°C |
| Смывка | Не требуется |
Как правильно выбрать
Ортофосфорная кислота используется в случаях, когда необходимо спаивать компоненты со сложными свойствами. Обычно состав флюса включает ортофосфорную кислоту в количестве до трех четвертей от общего объема. Добавки, входящие в состав смеси, могут способствовать пайке тяжелых металлов.
Производители должны руководствоваться нормативными требованиями государственного стандарта. Однако не всегда удается получить качественное вещество, и поставщики могут поставлять изделие разного качества. При приобретении кислоты важно обратить внимание на следующие аспекты:
- Качество вещества, проверяемое по стандартам ГОСТ;
- Наличие осадка и его количество, так как это может негативно сказаться на пайке;
- Цвет смеси также имеет значение, темный цвет свидетельствует о высоком содержании посторонних примесей;
- Некоторые добавки могут оказаться полезными и улучшают свойства вещества.
Следует избегать покупки реагента с мутным темным цветом. Не забывайте, что срок годности ортофосфорной кислоты составляет шесть месяцев. После этого времени применить её не рекомендуется, так как она теряет свои свойства.
Перед началом пайки металлических элементов специалисты предлагают проверять надежность ортофосфорной кислоты следующим образом:
- Нанесите флюс на поверхность металлической детали или пластины;
- Нагрейте нижнюю часть детали при помощи горелки;
- Сначала начнет испаряться растворитель;
- Затем флюс растечется и образует белое пятно.
Если на поверхности детали образовались мелкие шарики, это указывает на то, что вещество не пригодно для работы. Расплав должен равномерно распределяться по поверхности. После проведения опыта следует хорошо смыть поверхность детали. Если под флюсом обнаружится чистая поверхность, это докажет отличную активность пайки и хорошую защиту металла.
Как паять ортофосфорной кислотой
Продукт на основе фосфора является вредным веществом для человека, и при работе с ним следует соблюдать особые меры предосторожности. Флюс ортофосфорной кислоты следует хранить в плотно закрывающихся контейнерах.
Рабочая зона должна быть в обязательном порядке оборудована для принудительного проветривания. Человеку необходимо защитить глаза и органы дыхания, что можно сделать с помощью специальных масок, респираторов и защитных очков.
Если флюс попадает в глаза, их необходимо немедленно промыть проточной водой. Руки после работы также следует тщательно мыть с мылом.
Процесс пайки включает в себя следующие этапы:
- Удалите остатки ржавчины и грязи с металлических поверхностей механическим способом;
- Обработайте поверхности ортофосфорной кислотой.
Работа, выполненная таким образом, обеспечивает прочное и качественное соединение элементов.
Ортофосфорная кислота предназначена для соединения сложных металлических сплавов, обладает высокой активностью. Для того чтобы замедлить реакцию, смесь можно разбавить изопропанолом или этанолом.
