Припой — это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой. Ранее припои обозначали тремя буквами — ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показывающее содержимое олова в процентах, например ПОС-40, ПОС-60.
Лучший припой — чистое олово. Однако оно дорогое и используется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще применяют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180 – 200 °С.
Выбор припоя для пайки
Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов: от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, от температурных ограничений, от размера деталей, от требуемой механической прочности, от коррозийной стойкости и др.
Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.
В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм2/м, а свинца — 0,21 Ом х мм2/м).
Разновидности припоев.
Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и сверхлегкоплавкие. Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не используют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления свыше 500 °С, создающие очень высокую механическую прочность соединения (сопротивление разрыву до 50 кг/мм2). Недостатком их является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокой, интенсивный нагрев может привести к нежелательным последствиям: можно, например, «отпустить» стальную деталь.
Недостатком твердых припоев является то, что они требуют высокой температуры нагрева, и хотя прочность такой пайки весьма высока, интенсивный нагрев может привести к весьма нежелательным последствиям: можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя (например, транзистор или микросхему), можно «отпустить», например, стальную деталь (пружину).
Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400 °С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление разрыву до 7 кг/мм2). При радиотехнических монтажных работах применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой ПОС-61 , который содержит 61% свинца, 38 % олова и 1% различных присадок.
Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят висмут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из них температура плавления менее 100 °С. Механическая прочность соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят применение при ремонте печатного монтажа. Используются они также для пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомендуется паять припоем с температурой плавления, не превышающей 150 °С.
Для пайки транзисторов можно применять так называемый сплав Вуда с температурой плавления 75 °С, в состав которого входят: олово — 13%, свинец — 27%, висмут — 50%, кадмий — 10%. Сплав Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в аптеке. Пайка ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса используется канифоль.
Форма радиолюбительских припоев
В прошлом веке порекомендовали оловянный прут сечением 10 мм. Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5—2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки.
Продается такой припой в мотках — на радиорынках, в колбах — в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год). Рекомендуется приобретать в виде проволочки, толщиной со спичку — удобнее паять.
При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно пользоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких прутков диаметром 2 – 2,5 мм. Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный припой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом следует держать над листом жести или металлической плитой. После остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.
Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия: поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов, деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.
Самостоятельное приготовление припоя
Для самостоятельного приготовления припоя компоненты состава (олово и свинец) отвешивают на весах, расплавляют смесь в металлическом тигле над газовой горелкой и, перемешав расплав стержнем из стали, стальной пластинкой снимают пленку шлака с поверхности расплава. Затем осторожно разливают расплав в формы — желоба из жести, дюралюминия или гипса.
Плавку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помещении, надев защитные очки, перчатки и фартук из грубой ткани.
Флюсы для пайки
Для чего при пайке нужен флюс? Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повышается. При этом скорость окисления металлических поверхностей возрастает. В итоге припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому необходимо использовать вспомогательные вещества, флюсы.
Что такое флюс? Флюс — это вспомогательный материал, который призван во время пайки удалять оксидную пленку с деталей, подвергаемых пайке, и обеспечивать хорошее смачивание поверхности детали жидким припоем. Без флюса припой может не прикрепиться к поверхности металла. Назначение флюсов: надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.
Действие флюса зависит от его состава, имеемые флюсы: или растворяют окисные пленки на поверхности металла (а иногда и сам металл), или предохраняют металл от окисления при нагреве. Таким образом, флюс образует защитную пленку над местом пайки.
Флюс уже содержится в современном припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла. Флюсом покрывают поверхности уже залуженных металлов также и перед их соединением (собственно пайкой). При этом флюс является ПАВ, то есть Поверхностно Активным Веществом. После соприкосновения деталей избыток флюса между ними вылезает наружу и все время испаряется потому, что температура его испарения ниже, чем у припоя.
Флюсы бывают разные. Например, для ремонта металлической посуды пользуются «паяльной кислотой» — раствором цинка в соляной кислоте. Паять радиоконструкции с таким флюсом нельзя — со временем он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в которых нет кислоты, например, канифоль.
Требования к радиолюбительским флюсам
Выбор флюса — важный вопрос. Раньше использовалась только канифоль, другого флюса не было. Чем плоха канифоль — канифоль, спиртовой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов. Первый недостаток — при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. Второй недостаток — очистка платы после пайки с канифолью является большой проблемой. Смыть остатки можно только спиртом или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то острым).
Остатки флюса на плате не только некрасиво с эстетической точки зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводников возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных гальваническими процессами на загрязненной поверхности. Каков же выход — на современном рынке материалов можно найти широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не разрушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки. Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно для использования.
Независимо от того, какой флюс используется, готовую пайку нужно обязательно протирать тряпочкой, смоченной в спирте-ректификате или ацетоне, а также прочищать жесткой щеточкой или кисточкой, смоченной растворителем, для удаления остатков флюса и грязи. В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно пользоваться ее заменителями:
– канифольным лаком, имеющимся в продаже в хозяйственных магазинах. Его можно применять как жидкий флюс взамен раствора канифоли в спирте. Этот же лак можно использовать и для антикоррозийного покрытия металлов.
– живицей — смолой сосны или ели — доступным материалом, особенно любителям, живущим в сельской местности. Такой флюс можно приготовить самому. Набранную в лесу с деревьев смолу нужно растопить в жестяной банке на слабом огне (на сильном огне смола может воспламениться). Расплавленную массу разлить в спичечные коробки.
– таблеткой аспирина, имеющейся в любой домашней аптечке. Недостаток этого флюса — неприятный запах дыма, выделяющийся при плавлении аспирина.
Сейчас выпускается большое количество разнообразных, так называемых «безотмывочных», флюсов, как жидких, так и в виде полужидкого геля. Особенность их такова, что они не содержат компонентов, вызывающих окисление и коррозию соединяемых деталей, не проводят электрический ток и не требуют промывки платы после пайки. Хотя все равно лучше после завершения пайки удалять с припаянных деталей все остатки флюса.
Для нанесения жидкого флюса можно воспользоваться кисточкой, ватной палочкой или просто спичкой, но удобнее пользоваться так называемым «флюсапликатором». Можно попробовать купить фирменный флюсапликатор стоимостью примерно 20—30$, но куда проще и дешевле сделать его самому. Для этого потребуется кусочек силиконового или резинового шланга с внутренним диаметром 5 – 6 мм и одноразовый медицинский шприц.
Шприц разрезается на 2 части. Обе части вставляются в резиновую трубку. Иголка слегка укорачивается, ее можно для удобства пользования слегка изогнуть. Слегка нажимая на шланг, выдавливаем из кончика капельку флюса на припаиваемые детали и производим пайку. При хранении, чтобы не засыхала иголка внутрь нее можно вставлять тонкую проволоку. Так же удобно пользоваться флюсом в виде геля или пасты. Для его нанесения тоже можно воспользоваться одноразовым шприцем, только из-за его густоты иголку шприцевую придется взять потолще.
Другие статьи из цикла про пайку:
Выход из строя электроприбора ведет за собой его ремонт. Основными причинами поломок современной техники являются вышедшие из строя платы, конденсаторы, другие изделия, крепление которых производиться путем пайки. Обладая определенными навыками, домашний мастер может отремонтировать устройство самостоятельно, но для этого понадобятся сопутствующее сырье. Пайка происходит с использованием припоя, электрического паяльника.
Что такое канифоль
Флюс в твердом состоянии это хрупкое амфорное вещество, состоящие из кусков стекловидного типа. Из чего делают канифоль — производится путем очищения специальными химическими реакциями смол хвойных растений. Канифоль для пайки используется для противостояния окислительным процессам, которые могут разрушить соединение при эксплуатации, устойчивый к потере химических свойств элемент при воздействии высоких температур.
Состав канифоли позволяет надежно соединить металлы процессом пайки.
Жидкое состояние при нагреве содействует растеканию материала по элементам нужной формой. Перед тем, как узнать, для чего нужен канифоль, важно разобраться с химическими свойствами состава. Сырье, из которого изготовлена смола, имеет свойства диэлектрика, однако на способность соединения передавать электрический ток это не отражается.
Нормируемые параметры канифоли по ГОСТ 19113-84
Скачать ГОСТ 19113-84 «Канифоль сосновая»
В сфере ремонта радиотехники, канифоль является наиболее доступным вариантом флюса. Некоторые новички, не имеющие опыта в паяльном деле, не осознают, что такое канифоль и применяют повсеместно. При таком подходе возможно совершить ошибку, т. к. продукт применяется не ко всем типам соединений. В основном изделие применяют в домашних условиях, при нечастой работе, т. к. флюс имеет неограниченный срок годности простым исполнением.
Способы получения
Разновидности канифоли происходят от способа получения, состава и физического состояния. Основные различия способов производства являются вещества, из которых добывается состав.
Делится материал на три категории, живичная, таловая и экстракционная смола для пайки.
- Живичная канифоль производится путем обработки живицы хвойных деревьев, основным растениям является сосна, ввиду доступности и распространенности. Основным отличительным моментом можно заметить отсутствие жирных кислот, применение которых недоступно некоторыми работами.
- Экстракционная основа производится путем экстрагирования бензина и основной составляющей – доли древесины сосновых деревьев. Отличается более низким температурным порогом размягчения, темным цветом. Температура плавления начинается от 52 градусов, кислотное число варьируется от 145 до 175. Наличие жирных кислот в составе – 10%, если произвести химическое осветление вещества, он будет более похож на живичную субстанцию.
- В сульфатцеллюлезном производстве выделяется побочный продукт – таловая канифоль. Подразделяется на несколько сортов по качеству и назначению, способ получения из сульфатного мыла. Более дорогие разновидности не уступают по свойствам натуральному продукту.
Подробное знакомство с основой поделки приводит к выводу, что он относиться к категории флюсов. В случае, когда не оказывается под рукой нужного предмета, можно использовать сварочную буру.
Виды паяльной канифоли
Реализация канифоли происходит разбавленным и чистым видом. Очищенное сырье существует в форме палочки или кусков. Более дорогими и сложными по производству являются флюсы жидкого типа. Наиболее простой вариант спиртосодержащий, состоящий из раствора канифоли и спирта, разведенный практически равными пропорциями. Данный раствор не вызывает реакций при использовании, предотвращает коррозию и не проводит электрический ток.
Живичная канифоль по ГОСТ 19113-84
Изготовления спиртового раствора может быть выполнено в домашних условиях. Важно соблюдать последовательность действий:
- Необходим этиловый спирт в малых количествах, крепостью не менее 70°. Найти его можно в аптеке или местах реализации подобных изделий.
- Канифоль живичная измельчается до песчаного состояния ступкой, после этого необходимо добавить спирт в соотношении 70 на 30.
- В случае отсутствия под рукой спирта, возможно использовать аналогичный растворитель, к примеру бензин или ацетон. Добавлять размягченную субстанцию необходимо малыми порциями, перемешивая до полного растворения.
Более современная модель раствора имеет вместо спирта глицерин. Приготовление происходит тем же способом, данный материал более удобен в работе. Его можно непосредственно наносить на спаиваемые детали, имеет более твердую форму относительно раствора. Некоторые припои реализуются уже с готовым флюсом посередине проволоки. Вариант удобен при действиях, однако высокая цена и отсутствие в мелких торговых токах могут привести к эксплуатации таловой канифоли.
Получение жидкой канифоли
Канифоль сосновая имеет следующие характеристики:
- Температура кипения начинается от 250 °C, зависит от состава и добавленных примесей.
- Размягчение происходит на пороге 52-72 °C.
- Теплопроводность элемента – 0,1 ккал/м, теплотворность – 9100 ккал/кг.
- Расширение в расплавленном состоянии равняется коэффициенту 0,05, кислотное число от 145 до 175.
Основной разновидностью материала является прозрачная колофонская смола, применяется твердым состоянием, имеет светло желтый оттенок. Основой для качественного производства продукции используется абиетиновая кислота, занимающая большую долю в составе вещества.
Свойства канифоли
Низкотемпературный флюс, применяется с легкоплавкими припоями, температура плавления не позволяет использовать канифоль при действиях с твердыми элементами пайки. Основные свойства определяются составом и способом приготовления, даже дорогие разновидности не отличаются высокой активностью.
Изделие в неопытных руках может быть использовано несколько раз.
Канифоль имеет относительный плюс, обладая повышенной растекаемостью, тем самым, воздействие небольших температур может надежно разместить материал на месте. Данное свойство допускает работу в труднодоступных местах, помогает удалить окисленный налет с поверхности ремонтируемого изделия. Жидкая субстанция растекается или наносится на изделие предварительно, тем самым работая без температурного воздействия. Свойства могут отличаться наличием химических добавок. Температура плавления канифоли начинается от 52 °C, вне зависимости от марки.
Основной составляющей качественного продукта является абиетиновая кислота соляного типа, соотношением от 60 до 90%. Количество кислоты определяется от назначения, более дорогие марки имеют большое содержание канифоли. Основа для натуральных разновидностей – около 20% нейтральных веществ, количество химических кислот достигает до 10% путем применения определенного способа производства. Жидкие разновидности имеют в составе разбавитель, эфир, спирт, бензин и т.д.
Применение канифоли
Перед применением канифоли важно понимать, что с тугоплавкими припоями использование невозможно. Температура кипения – 250 °C, в этом состоянии вещество испаряется. Флюсом определяется вспомогательное сырье, с помощью которого очищается поверхность от окисления, грязи и прочих неудовлетворяющих при пайке воздействий.
Состав и свойства канифоли позволяют растворять при нагреве различные оксиды, состоящие из меди, олова, либо свинца.
Благодаря характерной особенности к очищению от окислов, применяется при очистке металла при пайке. Изделие применяется зачастую в домашних условиях, на производственных линиях используется припой с добавлением к составу флюса.
Использование канифоли при пайке
Наиболее распространенный способ пайки колофонской смолой:
- паяльник подготавливается к работе, путем нагрева до рабочей температуры;
- на конце жала инструмента размещается вещество легкоплавкого типа, оно применяется качеством припоя, обычно состоит из отлива со свинцом с добавлением цинка, кадмия или висмута;
- вместе с веществом паяльник опускается во флюс, характерный дым указывает на произведенную реакцию, процесс происходит как можно быстрее, до испарения.
Метод применяется при наличии определенного опыта, при работе могут возникнуть некоторые трудности у неопытных мастеров.
Техника пайки канифолью
Любые работы можно облегчить с применением некоторых изделий, пайка материалов не исключение. Для работы понадобится основа жидкого флюса – этиловый спирт. Изготовление возможно собственными усилиями, достаточно измельчить продукт и смешать с растворителем.
Жидкий раствор позволяет проникнуть к труднодоступным местам, наносится непосредственно на площадь объекта.
- Нанесение производится при помощи кисти или зубочистки, после этого подготавливается паяльник.
- На разогретый паяльник наносится припой нужными количествами, в зависимости от размера соединения. Большим количеством припоя можно задеть соседние контакты, что нарушит схему работы ремонтируемого прибора.
- Распределение припоя происходит равномерно, надежного соединения можно достигнуть, прижав элемент к плате небольшим усилием.
- После снижения температуры, удаляются остатки флюса, т.к. он может растечься по соседним деталям и нарушить электропроводность.
Данный способ более удобен, помогает соединить даже мелкие детали. Паяльник используется в зависимости от соединения, температурный режим подбирается от параметров плавления припоя.
Основные достоинства
Каждый материал имеет определенные достоинства и недостатки, канифоль зарекомендовала себя при паяльных действиях на протяжении многих лет, используется по сей день. Основные достоинства материала:
- Диэлектрические свойства помогают избежать ненужных контактов на поверхности пайки.
- Доступная цена по сравнению с аналогами, имеется в свободной продаже в любых торговых точках радиоэлектроники.
- Процесс пайки с использованием изделия может производиться вне зависимости от окружающей среды, уровня влажности, температуры воздуха.
- Свойства изделия имеют защиту от воздействия к влаге, обдает большим сроком годности.
- Препятствует образованию налета ржавчины на металлических конструкциях, обезжиривает изделие.
Канифоль для пайки
Разрешается использовать натуральный продукт без средств индивидуальной защиты, ввиду отсутствия токсичности. Процесс использования не составляет труда, можно изготовить самостоятельно необходимую концентрацию и вид для удобной работы.
Отрицательные стороны
Минусами можно отметить несколько факторов, препятствующих к применению материала в определённых ситуациях.
- При отсутствии опыта низкая активность элементоа может потребовать дополнительной обработки. Использование требует некоторых навыков, чтобы сократить время обработки.
- Гиперскопичность может не дать веществу выделить видимый пар при обработке, что повлечет коррозию соединения в последующем времени.
- Доступно применение к узлам небольшого размера, определенного состава металлов. Продукт применяется к простым металлам, для обработки больших соединений используются другие виды флюсов.
- Хрупкая конструкция материала может доставить проблемы при транспортировке. Легко крошится при механических воздействиях.
Существуют другие виды флюсов, активно взаимодействующие с металлом. Такие элементы взаимодействуют с металлом, состоят из хлорида цинка, или аммония. После пайки вещество максимально удаляется с изделия, т.к. возможны процессы коррозии. Нейтральные вещества, такие как канифоль, не взаимодействуют с металлом и не проводят электрический ток.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
К анифоль относится к природным изоляционным смолам . Она представляет собой хрупкое стеклообразное вещество в виде кусков неправильной формы. Канифоль получают в результате термической обработки живицы – сока хвойных деревьев. После отгонки из живицы воды и скипидара образуется твердое аморфное вещество – канифоль , которую подвергают химической очистке.
Цвет очищенной канифоли меняется от светло-лимонного до темно-оранжевого. Чем темнее окраска канифоли, тем больше в ней примесей, снижающих ее электроизоляционные свойства.
В электротехнике применяют канифоль марок I и II желтой окраски. В состав канифоли входят смоляные кислоты: абиэтиновая, колофеновая, эфирные масла и другие вещества.
Основные характеристика канифоли : плотность 1,07 – 1,10 г/см 3 , температура размягчения 65 – 70° С (переход канифоли в жидкое состояние происходит при 110 – 120° С), ε = 3,5 – 4,0, tg δ = 0,01 – 0,05, Епр =-15 – 20 кВ/мм. Канифоль является полярным диэлектриком.
Канифоль относится к термопластичным материалам, размягчающимся при нагревании и хорошо растворяется во многих растворителях – скипидаре, бензине, этиловом спирте, ацетоне, минеральном масле и др.
В электротехнике канифоль применяется в качестве загустителя минеральных масел, идущих для пропитки бумажной изоляции кабелей, а также в качестве составной части масляно-канифольных заливочных электроизоляционных компаундов.
Канифоль применяется также для изготовления сиккативов – веществ, ускоряющих процесс высыхания масляных лаков. В этом случае расплавленную канифоль нагревают с окислами свинца Р b О, марганца М nO 2 и др. В результате образуются резинаты, представляющие собой соли соответствующих металлов и смоляных кислот канифоли.
Канифоль находит большое применение в качестве флюса при пайке медных проводов. В расплавленном состоянии канифоль растворяет окислы меди и олова и обеспечивает надежную пайку.
Кроме канифоли из природных изоляционных смол в электротехнике также используются шеллак и битумы. Шеллачные лаки применяются для склеивания листочков слюды в производстве миканитов и для пропитки катушек электрических аппаратов. Битумы широко используются для изготовления электроизоляционных заливочных и пропиточных составов – компаундов и маслянно-битумных электроизоляционных лаков различного назначения.