При выборе типа припоя основной задачей является создание качественного и надежного соединения, способного прослужить длительный срок. Важно также учитывать удобство выполнения пайки. Выбор конкретного типа припоя основывается на следующих характеристиках.
Разнообразие припоев: несколько слов о флюсах
Когда я общался с радиосвязистами относительно выбора припоя, типичным ответом было: «Хороший — чтобы хорошо паять». Погружение в этот вопрос выявило несколько популярных брендов, таких как Asahi, но, к сожалению, очень мало информации о флюсах и их отличиях.
Задачи пайки, с которыми сталкиваются связисты, охватывают широкий спектр — от антенно-фидерного хозяйства (кабели, разъемы) до аксессуаров (зарядные устройства, гарнитуры) и ремонта радиоаппаратуры (компоненты SMD).
В связи с этим я не только провел краткое обучение по этой теме и представил несколько таблиц для визуализации, но также намерен изложить этот материал здесь для удобства дальнейшего доступа 🙂
Итак, каковы различные типы флюсов в припоях, и как выбрать между ORL0 и ROM1 (проверив в поисковых системах, я обнаружил, что ни один из этих терминов на Хабре не упоминается), где искать нужную информацию и почему это вообще необходимо знать.
Припой для радиомонтажных работ может быть в виде проволоки или трубочки с флюсом внутри. Второй вариант гораздо удобнее, так как требует меньшего количества операций для выполнения процесса (при наличии хорошего флюса предварительная обработка паяемых поверхностей не требуется), лучше смачивает спаиваемые детали, более терпим к передержке и перегреву, и так далее.
Тем не менее, флюсы в припоев — как внутри, так и вне его — имеют значительные различия в своих характеристиках, начиная от обычной канифоли и заканчивая агрессивными составами, предназначенными для лужения кастрюль. Увы, магазины и производители массовых припоев часто не указывают состав используемых флюсов (в большинстве случаев это просто канифоль, так как она является наиболее дешевой).
Однако на практике нас интересуют, прежде всего, две характеристики флюса: наличие остатков и агрессивность. Мы не будем рассматривать специфические металлы и сплавы, такие как алюминий, а сосредоточимся на обычных оловяно-свинцовых или оловяно-медно-серебряных припоев, используемых для пайки радиоэлектронных аппаратов.
Наличие остатков определяет, какой вид остатков останется после завершения пайки. Идеальный флюс оставляет после себя полностью прозрачный или слегка желтоватый остаток, который, даже без отмывки, минимально ухудшает внешний вид спаиваемой поверхности. Флюс менее высокого качества создает заметные коричневые остатки, которые требуется удалить.
Наличие остатков и их цвет зависят от базового материала флюса.
Агрессивность показывает, насколько хорошо флюс справляется с пайкой не идеально чистых поверхностей, то есть покрытых различными оксидами, без предварительной механической обработки. Однако агрессивные остатки, которые не были удалены с платы после пайки, могут вызывать коррозию дорожек и выводов (особенно при эксплуатации устройства в условиях повышенной температуры и влажности) и снижать сопротивление между соседними контактами, что в худшем случае может привести к серьезным сбоям в работе устройства.
Агрессивность определяется количеством галогенов (фтора и брома), содержащихся в флюсе.
Для того чтобы быстро сориентироваться, где и как применяется тот или иной флюс, была разработана довольно удобная 4-символьная система обозначений:
Первые две буквы обозначают базовый принцип флюса, давая возможность оценить количество и качество остатков, которые он оставляет.
ROL0
Большинство недорогих припоев не имеет качественной документации относительно используемого в них флюса; обычно речь идет просто о канифоли, что автоматически относит их к классу ROL0. Такие припои, такие как отечественные изделия от ООО «ПМП», являются распространенными и достаточно неплохими.
У фирмы «Изагри» указание на класс ROL0 присутствует к флюсу ФВК 525-2-T1 (обратите внимание, в этой маркировке именно последняя цифра определяет активность флюса!).
Из зарубежных брендов можно отметить припои Asahi с флюсами FC5000 и FC5005 (разница между ними заключается в том, что первый допускает низкотемпературную пайку от 270 °C, тогда как второй требует температуры 320 °C и выше), а также Felder ISO-Core EL (не путать с ISO-Core ELR) и Stannol HF32-SMD.
Данные припои обеспечивают хорошую пайку только на чистых поверхностях (свежеваренное лужение, иммерсионное золочение и подобные), после их использования остается некрасивый коричневый остаток подгоревшей канифоли.
Стоит отметить, что качественный припой в этой категории будет значительно отличаться от менее качественного: так, Asahi, Stannol и Felder в пайке заметно превосходят продукцию ПМП, что, вероятно, связано с наличием дополнительных добавок в их флюсах. Хотя между этими брендами также существуют отличия — например, у Felder содержание флюса составляет 3,5%, у Asahi — 2,0%, а у Stannol всего 1,0%.
Особенности и сферы применения
Канифольный припой представляет собой недорогой, но одновременно высококачественный материал, обладающий многофункциональными свойствами и возможностью применения для спайки разных видов металлов. Этот припой уже включает в себя флюс (вещество для удаления оксидов с поверхности перед пайкой), который в данном случае выполняет роль канифоли, что избавляет от необходимости отдельной покупки и использования дополнительных материалов. Канифоль облегчает расплавление припойного материала, что в свою очередь способствует повышению качества выполненной пайки.
Следует отметить, что оптимальное соотношение канифоли имеется в идеальном количестве, тогда как при использовании ее самостоятельно существует риск как недостатка, так и избытка расходного материала. Это положительно сказывается на качестве получаемой пайки. Еще одним позитивным аспектом этого припоя является его низкая температура плавления, что позволяет избежать изменений в структуре основного соединяемого металла.
Припои на основе канифоли используются в области радиоэлектроники, электротехники, а также в процессе выполнения жестяных работ.
Разновидности
На текущий момент канифольный припой выпускается в нескольких вариантах. Известно, что подобные расходные материалы различаются по количественному содержанию канифоли, сечению проволоки и другим параметрам. Существует возможность выбора припоя как для бытового, так и промышленного применения. Данный расходный материал доступен в следующих формах.
- Катушки. Это универсальный вариант припоя, который можно использовать как в профессиональной сварке в мастерских, так и радиолюбителям в домашних условиях. Сечение проволоки может находиться в пределах от 0,8 до 2 мм. Использование таких катушек очень удобно. Необходимо лишь подобрать нужную марку припоя и соответствующее сечение проволоки.
- Тубусы (тубы). Этот формат припоя предназначен исключительно для бытового применения. В тубусе содержится минимальный запас расходника, поэтому, если нужно больше объемов, потребуется либо сразу купить большое количество туб, либо брать материал в катушках.
- Бухты. Они содержат большой объем припоя, и поэтому这种 форма в основном предназначена для промышленного применения. Сечение проволоки может варьироваться в зависимости от требований потребителей, а бухты тоже могут иметь разные размеры, что упрощает их эксплуатацию.
Типы и особенности припоев без канифоли
Элементы электроники не соединяются сваркой; для этого процесса используется пайка. При ней необходим качественный припой и вспомогательный компонент – канифоль или любой другой тип флюса. Сплав металлов, который соединяет детали, способствует смочению контактирующих участков, а канифоль очищает их. Припой должен быть термически и электрически устойчивым.
Расходный материал бывает:
- Твердыми, с температурой плавления выше 450 градусов.
- Мягкими.
Формы выпуска этого материала:
- Гранулы.
- Прутки.
- Проволока.
- Порошок.
- Фольга.
- Пластины.
Выбирая необходимый припой, учитывают:
- Свойства соединяемого металла.
- Механическую прочность сварного соединения.
- Коррозионную устойчивость с учётом удельной проводимости.
Для стыковки плат в радиоаппаратуре чаще всего применяется марка ПОС-61 из-за приемлемой температуры плавления (до 190 градусов). Если работа связана с чувствительной к перегреву аппаратурой, стоит выбрать ПОСК 50—18. Для обработки материалов с высокими прочностными характеристиками подойдет маркировка ПМЦ, которая включает в себя медь с цинком. ПСр обозначает сплав из серебра со добавками в различных процентах:
Существуют также образцы, в состав которых дополнительно добавляют фосфор.
Общие свойства припоев
По своему назначению припои с канифолью и без, выполняют одну и ту же задачу: спаивают электронные компоненты. Можно выделить следующие общие характеристики:
- Форма, если производство выпускает припои в виде проволоки.
- Высокая смачиваемость соединяемых поверхностей.
- Использование единственного инструмента для работы – паяльника.
- Процесс выполнения пайки происходи с нагревом и расплавлением припоя.
- Состав сплавов для низкотемпературной плавления.
- Легкость в пайке.
На рынке представлено множество различных видов припоев, что избавляет от трудностей при их выборе.
Припой с канифолью
Припой является основным расходным материалом, используемым во время процесса пайки. Этот метод существует довольно давно, и производители продолжают проводить работы по его совершенствованию. Важным шагом является также улучшение расходных материалов. Припой с канифолью представляет собой одну из современных модификаций, которая значительно облегчает процесс спаивания, так как требует меньшего количества дополнительных материалов. При стандартном проведении пайки необходимо использовать не только сам припой, но также канифоль в качестве флюса. Она играет роль в облегчении процесса расплавления припоев и улучшении связи между припойным материалом и основным металлом. Кроме того, поскольку процесс проводятся при относительно низких температурах и не влияет негативно на структуру основного металла, качество смачивания становится особенно важным аспектом.
Припой с канифолью для пайки
В данном случае флюс уже содержится в самом припое, что избавляет от необходимости применения каких-либо дополнительных материалов. Этот способ удобен как для новичков, так и для опытных специалистов. Важно отметить, что в марках, относящихся к данному типу, уже присутствует оптимальный баланс. При применении канифоли отдельно в процессе всегда есть риск недостатка или избытка материала. В случае же использования марки с включением канифоли, она будет подобрана в необходимом количестве в зависимости от размера проволоки. Все изделия производятся в соответствии с стандартом ГОСТ 21931-76.
Разновидности припоя с канифолью
Припой с канифолью производится в нескольких вариантах, которые зависят от толщины проволоки, ее количества и других характеристик, определенных производителем. Среди них можно выделить следующие:
- В тубусе – этот вид припоя предназначен для личного использования, так как содержит минимальное количество самого материала. По объему и весу туба проигрывает остальным видам, но в других характеристиках они остаются примерно одинаковыми, исходя из особенностей марки.
- Катушки – это более крупный вариант, который может использоваться как в частной сфере, так и в ремесленных мастерских, где расход материала больше. Толщина проволоки может изменяться от 0,8 до 2 мм. Главное — правильно выбрать марку, так как пользоваться катушками удобно.
Припой ПОС-61 с канифолью в виде катушки
- Бухты – в этом варианте содержится наибольшее количество материала. Эта разновидность в основном предназначена для промышленного использования, поскольку такие поставки можно рассматривать как оптовые. Толщина проволоки может быть разной в зависимости от потребностей потребителей.
Состав и физико-химические свойства
Благодаря вышеупомянутым характеристикам, припой с канифолью и другие составы обладают специфическими физическими свойствами. Припой с канифолью и аналогичные соединения обладают особой гибкостью, что позволяет подбирать нужное положение перед проведением спайки. Этот состав характеризуется относительно низкой температурой плавления, что делает невозможным применение припоя для пайки тугоплавких металлов. Тем не менее, он хорошо проникает во все неровности в жидком состоянии, что обеспечивает максимально высокую смачиваемость. Несмотря на то, что здесь нет проникновения в структуру основного металла, данное свойство обеспечивает максимально возможное покрытие связываемой поверхности.
Паяльная кислота
Сразу отметим, что такое название является неточным, поскольку при пайке используются не чистые кислоты, а производные ортофосфорной, серной или азотной кислот.
Наиболее известная и широко применяемая в быту — это азотная кислота, которую легко можно приготовить самостоятельно — для этого потребуется сама кислота, цинк (можно использовать корпус от батарейки), чистая вода, стеклянная емкость и немного времени.
Паяльная кислота используется Mainly при соединении сильно загрязненных (в химическом смысле) металлов, таких как медь и ее сплавы, никель, железо, конструкционные стали и разнообразные сплавы цветных металлов. Также важно отметить, что подобно буре, паяльную кислоту не следует использовать для пайки проводов и радиодеталей, так как со временем место соединения может окисляться, что ведет к разрушению соединения.
Паяльная кислота выпускается в флакончиках из ПЭТ-материала со специальными носиками для удобного нанесения на место пайки.
Преимущества паяльной кислоты заключаются в быстром и качественном обезжиривании деталей и создании надежного соединения. Однако к недостаткам относится то, что этот флюс долго реагирует с металлом под зоной пайки и около нее, что может вызвать разрушение соединения. Кроме того, паяльная кислота плохо проводит электричество и может вызывать локальный нагрев в месте спаивания, тем самым нарушая электротехнические характеристики устройства.
Паяльный жир
Существует также еще один флюс, который почему-то используется довольно редко при пайке — это паяльный жир. Этот вид флюса из-за своей специфики редко применяют в быту, но активно используют профессионалы в области ремонта электроники.
Паяльная жировая смесь содержит канифоль, стеарин, технический вазелин, хлорид цинка, хлорид аммония и высокоочищенную воду. Внешний вид жира напоминает животный жир, что и послужило причиной его наименования.
В зависимости от консистенции и сочетания химических компонентов, паяльный жир делится на два типа — нейтральный и активный.
Нейтральный состоит из канифоли и стеарина и применяется для удаления оксидов при пайке с использованием оловянно-свинцовых припойных материалов.
Активный ингредиент предназначен для пайки цветных металлов и сильно ржавого железа, так как его высокая коррозионная активность требует внимательности — данный вид нельзя использовать для пайки печатных плат.
Также ниже представлено видео, которое поможет лучше понять, как выбрать флюс по другим критериям.
Канифоль, по сути, является одним из видов флюса.
Флюс для пайки — это вещество, предназначенное для очищения поверхности от жировых загрязнений, оксидных пленок и прочего.
Флюсы естественного (или природного) происхождения, такие как канифоль, изготавливаются из смолы хвойных деревьев.
Визуально канифоль представлена как стекловидная масса, а ее плавление происходит постепенно при нагреве, т.е. у нее не наблюдается четкой границы плавления — канифоль является аморфным веществом.
Вот как выглядит канифоль в заводской упаковке:
Цвет канифоли варьируется от темно-красного до светло-желтого.
Канифоль чаще всего используется для работы в домашних условиях; например, я использую её для спайки медных проводов, и это дает положительные результаты, так как такое соединение гораздо качественнее скрутки, а клеммы часто недоступны.
Канифоль рекомендуется использовать в тех случаях, когда к прочности соединений нет строгих требований.
Кроме того, канифоль имеет демократичную цену, что делает её доступным флюсом и практически безвредным для использования в домашних условиях.
Канифоль также широко применяется при пайке различных микросхем.
Бура, также являясь флюсом, отличается высоким температурным диапазоном использования (температура плавления 700 градусов и выше) по сравнению с канифолью.
Химически, бура представляет собой декагидрат тетрабората натрия и используется для пайки различных металлов и их сплавов, где требуется высокая прочность соединений.
Я, например, использую этот флюс для пайки медных труб (канифоль в данном случае не подходит), например, в трубах отопления и водопровода, и результат тоже положительный.
Бура также подходит для ремонта медных труб.
Соответственно, бура используется в комплекте с припоем.
Визуально бура выглядит как белый порошок.
Паяльная кислота, частично являясь «конкурентом» буры, также может использоваться для пайки (в частности, подготовки к спайке) меди, а также для работы с конструктивной сталью, никелем, железом и различными сплавами цветных металлов.
