Для чего нужна паяльная кислота при пайки

Содержание

Кислота для пайки – применение, изготовление

Любой домашний мастер, работающий с радиоэлектроникой, умеет пользоваться паяльником. Классика паяльного дела: припой серии ПОС и сосновая канифоль, при работе с которой и выделяется характерный «ароматный» дым.

Для чего нужна канифоль, и прочие флюсы?

Дело в том, что в отличие от сварки, соединение с помощью припоя требует более тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Расплавленный припой ведет себя как обыкновенная жидкость.

Если сила поверхностного натяжения расплава будет выше, чем адгезия, жидкий металл просто не «прилипнет» к детали, а будет оставаться на ее поверхности в виде шарика.

Почему так происходит? На поверхности любого металла образуются окислы. Эта тонкая пленка не дает металлам вступить в нормальный физический контакт. Разумеется, поверхность можно механически зачистить перед пайкой.

Но при нагреве оксидная пленка моментально покроет подготовленную поверхность. Против этого эффекта и работает флюс. Кроме очищающей функции, флюсы создают защитную пленку на металлах, препятствующую появлению окислов.

При работе с медью, серебром, посеребренными или позолоченными контактами, можно обойтись канифолью, изготовленной на основе смолы хвойных деревьев.

Но у этого препарата есть существенные недостатки:

Канифоль начинает плавиться при нагреве (обычное состояние – кристаллическое). Соответственно контакт иногда успевает окислиться.
Невысокие чистящие способности не позволяют работать с металлами, у которых оксидная пленка слишком прочная: алюминий, нержавейка. При пайке необходимо применять химически активные флюсы.

Чем может быть заменена паяльная кислота?

Существует не так много веществ, которые можно рассматривать в качестве альтернативы данной кислоте. Часть из них без проблем готовится в домашних условиях, хотя и не всегда при этом удается получить заданные свойства.

Одним из наиболее простых и доступных веществ, которые можно использовать вместо паяльной кислоты, является водный раствор обыкновенного аспирина. Для его получения необходимо просто взять таблетку, измельчить ее для более быстрого растворения, засыпать в емкость с водой и тщательно перемешивать до тех пор, пока не останется ни одной твердой частицы. Использование полученного раствора аналогично другим видам флюса. Несомненным преимуществом такого вещества является его абсолютная безвредность и безопасность.

Также можно применять лимонную или уксусную кислоту, однако они обладают не столь высокой эффективностью, как паяльная. Реализовываются они уже в разбавленном виде, поэтому никаких дополнительных манипуляций с ними проводить не требуется.

Еще один вариант – концентрированная соляная кислота. Она является одним из главных компонентов оригинального флюса, но может также применяться для изготовления паяльной кислоты в домашних условиях. Благодаря своей высокой агрессивности, она позволяет качественно избавиться от самых различных видов загрязнений и гарантирует надежную защиту. Однако она опасна для здоровья и может разъесть тонкие элементы, поэтому данные аспекты следует учитывать при пайке.

Хорошо зарекомендовал себя активный паяльный жир, который отлично справляется с загрязнениями. Также несомненным его плюсом является удобство использования и простота размещения на поверхности изделия. Однако, как и паяльная кислота, он относится к высокоагрессивным веществам, которые таят в себе опасность для здоровья человека и не рекомендуются для использования с тонкими изделиями из металла.

Достойной альтернативой паяльной кислоте является ортофосфорная. Она проста в использовании, доступна, хорошо справляется с оксидными, жировыми и прочими пленками и налетами, но при этом щадящее относится к металлам.

При отсутствии под рукой оригинальной паяльной кислоты можно самостоятельно приготовить ей замену в домашних условиях. Безусловно, у нее не будет столь богатого состава, однако она все равно отлично справится с поставленными перед ней задачами.

Необходимые инструменты и материалы для изготовления

Следует понимать, что паяльная кислота в домашних условиях будет иметь несколько иной состав, что в свою очередь делает ее более простой в производстве. Для ее приготовления требуются следующие материалы и инструменты:

Банка или другая емкость для приготовления и смешивания (желательно стеклянная);
Гранулированный цинк или вместо него можно применять стаканчики от старых батареек, которые содержат данный элемент;
Вода, которая служит для разбавления концентрата;
Концентрированная соляная кислота, которая является основным элементом и может растворять дополнительные примеси.

Материалы для кислоты для пайки своими руками

Технология создания кислоты для пайки своими руками

Первым делом подготавливается лабораторная емкость, в роли которой выступает стеклянная баночка, или другая фарфоровая и керамическая емкость. В нее следует поместить цинк или остатки от батареек. Только после помещения добавок в емкость помещается концентрат соляной кислоты

Заливать ее нужно очень осторожно, так как при попадании на руку можно получить химический ожог. Общий уровень жидкости в емкости не должен превышать ¾ от полного объема

Процесс смешивания соляной кислоты с цинком

Пропорции вещества, если есть точные измерительные инструменты, должны выглядеть следующим образом – на один литр соляной кислоты требуется 412 г. цинка. Естественно, что возможны небольшие отклонения, но они не должны быть слишком высокими.

Следующим пунктом, как приготовить паяльную кислоту, является ожидание окончания реакции. При контакте кислоты и цинка, металл начинает растворяться. Во время растворения выделяется водород, благодаря чему в жидкости образуются пузырьки.

Химическая реакция соляной кислоты и цинка

Также жидкость становится более прозрачной. После того, как все закончилось, полученную субстанцию следует перелить в другую емкость, которая плотно закрывается. Приобрести все материалы можно без проблем в магазинах, которые продают химические реактивы. Если использовать батарейки, то подойдут практически любые типа «ААА» и «АА».

Если вам требуется не сольно концентрированный материал, а нужно сделать что-то более слабое, что не обладало бы высоким уровнем агрессивности, то можно добавить воды, чтобы снизить концентрацию. Это также необходимо делать крайне аккуратно, чтобы не разбрызгать жидкость. Пропорции можно подбирать самостоятельно, в зависимости от особенностей пайки.

Как правильно приготовить паяльную кислоту в домашних условиях

В первую очередь нужно уделить внимание мерам безопасности, так как это очень опасное дело. При производстве на предприятиях, все делается в специальных шкафах, где реактивы смешиваются под вытяжкой и в защищенных от посторонних местах

Дома нужно обязательно использовать средства индивидуальной защиты, которые помогут защитить кожу, глаза, органы дыхания и прочие. Процесс растворения лучше всего производить вне помещения на открытом воздухе, или же обеспечить хорошее проветривание. Это необходимо из-за того, что в воздух активно выделяется водород. Поблизости также должен быть источник воды, для того, чтобы была возможность промыть поврежденный участок кожи, если случится несчастный случай. Желательно должна быть проточная вода из крана, лучше всего холодная, так как это слегка снизит уровень боли.

Если вещество было разлито на какую-либо поверхность, то его можно смыть при помощи раствора щелочи и воды. Не стоит забывать и о правильном хранении материала емкость должна быть герметичной, а хранить все следует в прохладном темном месте. Посторонние люди, которые не знают, как пользоваться паяльной кислотой, не должны иметь к ней доступа. Для флюса иногда применяется и чистая соляная кислота, без добавления примесей цинка, а также не разбавляемая водой. Такой флюс чаще всего применяется для материалов из железа.

Сущность паяльной кислоты

При помощи паяльной кислоты можно соединить поверхности разных материалов путем введения между этими деталями расплавленного материала. Его называют припоем. Он имеет более низкую температуру плавления, чем металл.

Припой должен равномерно распределиться по поверхности элементов и обеспечить хорошую цепкость с основой. После остывания он твердеет и обеспечивает неразрывное соединение заготовок.

Эффективность представленного процесса зависит от чистоты оснований, на которые будет наноситься пайка. Для подготовки поверхности деталей и применяется паяльная кислота. Без нее процесс пройдет неудовлетворительно, и требуемый результат не будет достигнут.

Общие правила применения

Для пайки обычно используется оловянно-свинцовый припой (ПОС). В составе его основным компонентом всегда служит олово, а свинец добавляется в пропорции, в зависимости от которой припой приобретает необходимые для пайки свойства.

Свинец делает материал более мягким и текучим, в то время как олово обеспечивает прочность застывшего стыка.

Несмотря на наличие свинца, текучести часто недостаточно, чтобы преодолеть силы поверхностного натяжения в капле припоя и при малой величине сцепления с поверхностью металлов припой остается в форме капли, не желающей прилипать к деталям.

Если предварительно поверхности очистить от окислов, то сила сцепления превысит силы поверхностного натяжения и припой растечется по поверхности, обеспечивая хорошую адгезию, то есть прилипание.

Для очистки поверхности ее механически зачищают при помощи напильника или наждачной бумаги и наносят паяльную кислоту. Наносить ее можно маленькой кистью из натуральных материалов или при помощи небольшой лопатки.

Часто состав содержится в пластиковых бутылочках с дозаторами, которыми удобно пользоваться. Флюс должен покрыть всю поверхность, предназначенную для пайки, иначе припой не будет хорошо прилипать к ней.

Во время контакта разогретого припоя с поверхностью, паяльная кислота испаряется, но ее присутствие уже не требуется. После того как припой нанесен, он сам выполняет защитную функцию, препятствуя окислению. Этот процесс называется лужением.

Лужению подлежат обе спаиваемые заготовки. После лужения можно легко соединить их, нанеся дополнительно припой на место стыка.

Конечно же, при пайке паяльником, инструмент тоже должен быть чистым и жало, сделанное из меди, не должно содержать пленок окислов. Для этого предварительно жало тоже необходимо облудить, обмакнув его разогретым в паяльную кислоту и нанеся на него припой.

Как паять без кислоты

Чтобы качественно и правильно паять, достаточно придерживаться простых правил:

Не перегревать место пайки. Если кажется, что лужение и плавление припоя идут туго, лучше попробовать другое жало, попробовать подогреть воздух феном до ста градусов (сверху фен, возле места пайки). Ни в коем случае не повышать температуру на паяльнике до 400 градусов, это только ухудшит ситуацию. Припой при таких температурах начинает испаряться, а не плавиться, что уж говорить о флюсе.
Оценивайте ситуацию. Например, некоторые детали или разъемы не получится хорошо залудить без подогрева. В особо тяжелых случаях можно даже слегка пройтись по контакту самой мягкой и щадящей наждачной бумагой. Бывает такая проблема у самодельных плат, когда их долго не паяют после изготовления. Медные дорожки покрываются медью и их сложнее лудить, чем раньше.
Безопасная пайка. Паять нужно только в проветриваемом помещении. Даже продукты испарения канифоли не очень полезные, что уж говорить о других флюсах, тем более о паяльных кислотах. При пайке необходимо придерживаться дистанции, иначе капля припоя может случайно попасть на кожу или слизистые.

Например, для пайки витой пары подойдет среднее жало типа мини волна и спиртоканифоль. Время пайки — не более 5 секунд. Не спаялся контакт? Подождите, пока остынет место пайки, нанесите снова флюс, и плавно пройдитесь паяльником.

Для сложных случаев хватит и ЛТИ-120. Это активированный флюс (не активный и без кислоты)

Активный флюс можно использовать только в крайнем случае. Даже сильные окислы обычные флюсы без кислоты отлично очищают и лудят. Не нужно использовать никакие аспириновые таблетки, кислоты, Ф-38Н. Для пайки тех же проводов хватит обычной канифоли.

Состав паяльной кислоты

Чаще всего паяльной кислотой считают хлорид цинка. В действительности же жидкие флюсы готовятся на основе фосфорной или соляной кислот.

Учитывая агрессивность соляной кислоты в отношении металлов, предприятиями химической промышленности выпускается универсальная паяльная кислота ФЦА, состоящая из следующих ингредиентов:

хлорида цинка;
хлорида аммония (нашатыря);
соляной кислоты;
дистиллированной воды.

Для паяния электронных схем кислоту не применяют, в таких случаях используется канифоль или один из неактивных флюсов. О том, что такое канифоль, и где она используется, вы можете прочесть на сайте svarkapajka.ru

Изготовление паяльных кислот своими руками

Соляная кислота для пайки в домашних условиях

Если для пайки вам нужны будут активные смеси то, к таким относятся растворы с хлоридом цинка.

Одной из таких активных смесей является соляная кислота.

Обычно соляную кислоту делают по рецепту 412 грамм цинку разбавить в 1 литре концентрированной соляной (гидрохлоридной) кислоты.

Процесс добавления цинка не очень приятный и безопасный, так как во время процедуры выделяются летучие пары.

Поэтому делайте это в проветриваемом помещении и в респираторе.

Пользуются популярностью сразу несколько различных составов на основе хлорида цинка.

Также соединения цинка используют во время цинкования для защиты металлов от коррозии.

Итак, для работы с продукцией чёрных и цветных металлов следующее соотношение:

Хлорид цинка – от 25% до 30%;
Концентрированная гидрохлоридная (соляная) кислота – 0,7%;
Вода – от 69,3% до 84,3% (в зависимости от процента хлорида цинка);

Соляную кислоту и хлорид цинка необходимо развести в воде, после чего хорошо перемешать. Желательно работать под вытяжкой.

Готовый материал хранить только в закрытой ёмкости, так как соляная кислота – сильно летучее вещество.

Паяльная паста с салициловой кислотой

Для работы с платиной, медью, серебром и их сплавами используют специальное средство.

Это средство – салициловая кислота, которую весьма легко изготовить своими руками.

Для этого просто смешайте салициловую кислоту, технический вазелин, триэтаноламин, после чего растворите смесь в спирте.

Паяльная кислота с вазелином

Иногда при работе с чёрными и цветными металлами удобнее использовать паяльную пасту на основе вазелина.

Для её изготовления необходимо смешать насыщенный раствор хлорида цинка (3,7%) с техническим вазелином (85%), после чего, для придания пасте нужной консистенции добавляют немного воды (приблизительно 11,3%).

Паяльная кислота с этиловым спиртом

Данная паяльная кислота с этиловым спиртом отлично подойдёт для работы с платиной, никелем и их сплавами.

Для её изготовления смешайте всё тот же хлорид цинка (1,4%) с этиловым (винным) спиртом (40%).

Полученную смесь разведите в воде и хорошо перемешайте.

С канифолью

Паяльная кислота с канифолью имеет пастообразную форму и используется для проведения ответственных работ с чёрными и цветными металлами и вообще весьма универсальна.

Её изготовление происходит путём смешивания 24% канифоли с 1% хлорида цинка, после чего полученную смесь непобедимо растворить в этиловом спирте.

После работы с данной паяльной кислотой рабочую зону необходимо промывать ацетоном.

Для изготовления паяльной пасты с канифолью, что используют для швов повышенной прочности, используйте следующую пропорцию:

Хлорид цинка – 4%
Канифоль – 16%
Технический вазелин – 80%

Однако данную паяльную кислоту куда труднее отмыть после работы.

Паяльный флюс на основе олеиновой кислоты

Данный паяльный флюс используют для работы с алюминием, он имеет вязкую консистенцию и похож на тягучую жидкость.

Изготовление данного паяльного флюса происходит путём смешивания 20 миллилитров олеиновой кислоты с 3 граммами йода лития, полученную смесь подержите немного в водяной бане, а после перелейте в стеклянную ёмкость.

После остывания раствора перелейте и храните его в стеклянном флаконе.

После пайки с использованием этого самодельного флюса промойте рабочую зону ацетоном, спиртом или бензином.

Паяльная паста для пайки нихрома

Как понятно из названия, данная паяльная кислота используется при пайке нихрома.

Изготавливается она путём смешивания 7 г порошкообразного хлорида цинка, 7 г глицерина и 100 г технического вазелина.

Полученную массу необходимо хорошо перемешать, делать это лучше в специальной ступке или фарфоровой чашке, там же можно и хранить пасту.

Другие особенности пайки

На этапе обучения у многих новичков возникает вопрос: «а что такое припой и флюс». Припой представляет собой распространенную разновидность легкоплавкого металла, который требуется для успешной пайки радиосхем, элементов электроники и ювелирных изделий. Чаще всего припой создаётся из олова, но в чистом виде такой металл стоит недешево, поэтому его используют лишь для лужения и пайки посуды, которая применяется для хранения и приготовления еды. При необходимости выполнить пайку проводов и электросхем, задействуется вариант оловянно-свинцового припоя.

При выполнении паяльных работ вам могут понадобиться такие инструменты и принадлежности:

подставка под паяльное устройство;
бокорезы;
плоскогубцы;
пинцет;
канцелярский нож;
тиски;
оловоотсос или оплетка из меди.

Сам процесс пайки включает в себя несколько действий:

Зачистку выбранной зоны до блеска.
Окунание жала паяльника в канифоль для более эффективной очистки.
Плотное прижимание соединяемых элементов друг с другом.
Затем требует приложить к месту соединения таких частей паяльник с небольшим количеством припоя на конце.
Дальше жалом паяльника нужно провести по детали или проводу, делая это максимально быстро, чтобы избежать выгорания канифоли на жале.
Место пайки следует тщательно прогреть, чтобы канифоль при плавлении покрыл всю поверхность детали, а припой заполнил зазор между деталями.
Не забудьте удалить излишек припоя с помощью паяльника или оловоотсоса. Также не помешает применение оплетки.

Если все операции выполнены в точности установленными правилами, твёрдость припоя станет максимальной, а его распределение будет равномерным.

Если на этапе затвердевания припоя спаянные детали перемещались с места, скорее всего, пайка недостаточно хорошая. Чтобы избежать такого хода событий, достаточно научится не допускать многих ошибок.

https://youtube.com/watch?v=Szi0G6ZSeMM

Что такое пайка

Пайка — совершенно другой процесс. Он никак не затрагивает внутреннюю структуру металла. Протекает исключительно на поверхности спаиваемых материалов. Никаких монолитных соединений на уровне атомов при пайке не образуется.

Для осуществления пайки необходимо наличие третьего более легкоплавкого металла, который носит название припой. С помощью припоя и происходит непосредственно процесс спаивания. В качестве припоя чаще всего применяют чистое олово либо его всевозможные сплавы. Задача любой пайки состоит в том, чтобы расплавить припой и обеспечить его хорошее растекание по поверхности спаиваемых металлов. По мере застывания припой переходит из своего жидкого расплавленного состояния в состояние твёрдое и обеспечивает надёжное соединение двух металлических изделий.

На практике всё оказывается немного по-другому. Дело в том, что все без исключения металлы имеют на своей поверхности достаточно твёрдую и химически инертную оксидную плёнку. Прочность этой плёнки различна у разных металлов. Наиболее прочная оксидная плёнка образуется на поверхности алюминия. Эта плёнка, а также всевозможные механические загрязнения, которые всегда присутствуют на поверхности любого металла, приводят к тому, что припой не хочет растекаться по металлу.

То есть, говоря профессиональным языком, лужение металла не происходит. Вместо этого припой превращается в подвижный шарик, который катается по металлической поверхности, никак не соединяясь с ней. Это говорит о том, что сила поверхностного натяжения расплавленного припоя значительно выше, чем адгезия (прилипание) этого припоя к поверхности металла. Чтобы усилить адгезию припоя и обеспечить надёжную спайку двух металлов, используют так называемые флюсы.

Какие вещества можно использовать?

Наложить при пайке одну или несколько капель обычного оловянно-свинцового припоя на зачищенное, полностью подготовленное соединение деталей и/или проводов без вспомогательных реагентов весьма затруднительно. Эти реагенты, или паяльные флюсы, подразделяются на органические и неорганические. По кислотности флюсы также делятся на активные (кислотные) и неактивные (бескислотные). Первые воздействуют на поверхностный слой спаиваемых металлов и отчасти изменяют их химический состав, из-за чего их после пайки необходимо смывать, так как паяный стык может со временем окислиться.

Самыми простыми из широко и давно известных являются хлорид цинка и канифоль. Хлорид цинка, или так называемую паяльную кислоту, можно заменить на лимонную или аспириновую (ацетилсалициловую). Канифоль также хорошо растворяется в спирте или глицерине. К наиболее опасным флюсам относят вещества, включающие в себя соляную и фосфорную кислоты. Самые сложные составы могут содержать в себе сурочий или китовый жир, смешанный с канифолью и нашатырем (хлорид аммония).

Любой паяльный флюс имеет три направления предназначения.

Защита нагревающихся металлов и сплавов, из которых состоит заготовка, и самого припоя от образования оксидной пленки. Дело в том, что при значительном разогревании (до 300 градусов) она образовывается в десятки раз быстрее, чем при нормальных условиях. Она препятствует контакту припоя с заготовками. Задача паяльного флюса – не допустить образования этой плёнки.
Предварительная очистка поверхности свариваемых заготовок от большинства посторонних реагентов, ухудшающих качество пайки. Это отдалённо напоминает шлак, который вовремя не сбили со сварного шва и продолжили варить заготовки дальше.
Снижение значения силы поверхностного натяжения припоя с целью более равномерного его растекания. При этом паяная точка имеет аккуратный и законченный вид.

Хлорид цинка используют для пайки стали. Исключение – нержавеющая сталь: здесь уже применяется фосфорная кислота. Медь, золото, серебро и покрытая их слоями сталь и алюминий паяются при помощи спиртовых и флюсов, содержащих в себе органические кислоты. А вот для пайки чистого алюминия или латуни применяется, например, флюс на основе китового жира и припой, содержащий данный металл (либо сплавы на его основе).

Промышленные флюсы в последнее время всё чаще вводятся как гель в полость трубки из припоя, что обеспечивает мастеру дополнительные удобства при высоком темпе паяльных работ. Самодельные же флюсы не обладают такими достоинствами – их необходимо наносить при помощи кисточки перед наложением на спаиваемые детали припоя.

Виды паяльных кислот и особенности применения

Паяльная кислота подразделяется на два основных вида, вне зависимости от сферы применения, ортофосфорный и соляной тип. Вне зависимости от состава, назначением является удаление окислов, загрязнений с областей пайки. Качественный, аккуратный шов может быть исполнен только при соблюдении условий подготовки металлов. Долговечность материалов повышается за счет образования защитной пленки от окисления на поверхности соединения.

Важно знать, что использовать флюс при работе с электронными платами категорически запрещается. Тонкие и хрупкие элементы могут быть стерты с конструкции платы, кислота для пайки производит токопроводящие соединения

Все эти факторы могут плачевно повлиять на работоспособность узла, конструкции общим состоянием.

Хлорцинковый флюс

Раствор хлористого цинка применяется для пайки соединений железа. Составом является цинк, растворенный соляной кислотой. Производится раствор следующим образом:

подготавливается гранулированный цинк;
в зависимости от технического задания, добавляют раствор, либо концентрат;
после химической реакции цинка, возможно использовать смесь.

Пропорциональные части берутся на примере 1 литр соляного раствора на 400 грамм гранулированного цинка. По окончании работ следует обработать поверхность для прекращения реакции, для этого отлично подходит мыльный раствор

Перед изготовлением самостоятельно, следует помнить, что важно соблюдать последовательность. Кислоту разбавляют цинком, при этом образуются газы, получается достаточно взрывоопасная смесь

Все действия производятся на проветриваемом месте.

Олеиновая кислота

Для пайки алюминиевых сплавов прекрасно подходит олеин. Не применяется чистым видом, доступен только в техническом состоянии. Стабильное состояние достигается путем смешивания олеина с различными жирными кислотами. Далее вступает в реакцию йодид лития, который заканчивает смешивание массы для пайки алюминия.

Что такое паяльная кислота, и зачем она нужна