Флюсы для пайки. Требования к флюсам, композиция и состав флюсов для пайки, механизм флюсования

Флюсы, применяемые при пайке, представляют собой неоргани-ческие или органические вещества с неметаллической связью. Они защищают паяемое соединение от химического воздействия окружающей среды и очищают паяемые места и припой в процессе пайки от загрязнений и продуктов химической реакции с окружающей средой, а также в некоторых случаях уменьшают поверхностное натяжение и улучшают растекание и затекание в зазор жидкого припоя.

Флюсы для пайки могут применяться в твердом, жидком или газообразном состоянии, но активны они только в жидком и газо-образном виде.

Обычно к флюсам предъявляются следующие требования:

1. Флюс (кроме случаев реактивно-флюсовой пайки) не должен химически взаимодействовать с припоем; при расплавлении флюса и припоя должны образовываться два жидких несмешивающихся слоя. Плотность жидкого припоя быть несколько больше плотности жидкого флюса.

2. Температура плавления флюса должна быть ниже, чем у припоя. Жидкий флюс должен до растворения припоя очистить поверхность соединяемых деталей от примесей и неметаллической пленки и защитить паяемое соединение от воздействия окружающей среды.

3. Флюс должен быть химически инертным или минимально активным по отношению к паяемым металлам или сплавам. Коррозионная активность остатков флюса после пайки по отношению к паяемому шву и основному металлу должна быть также минимальной.

4. Флюс должен разрушить или удалить поверхностные неметаллические пленки, образующиеся на поверхности соединяемых деталей и припоев под воздействием окружающей среды.

5. Флюс в жидком состоянии должен хорошо растекаться по припою, затекать между соединяемыми деталями и смачивать их.

6. В расплавленном и газообразном состоянии флюс должен способствовать растеканию припоя по паяемым поверхностям и соединению его с основным металлом, т.е. быть поверхностно-активным.

7. Флюс должен быть устойчив при транспортировке, хранении и пайке.

8. Флюс не должен заметно изменять состав при нагреве в процессе пайки.

Применяемые в настоящее время флюсы можно разделить на следующие группы:

1. Флюсы на основе соединений бора.

2. Флюсы на основе фтористых соединений металлов.

3. Флюсы на основе хлористых соединений металлов.

4. Флюсы на основе канифоли и др. органических соединений.

К первой группе относятся флюсы, состоящие из тетраборнокислого натрия, борной кислоты, борного ангидрида, а также флюсы более сложного состава на основе этих веществ. Эти флюсы применяются для пайки углеродистых сталей, чугуна, меди, бронзы, латуни медно-цинковыми и серебряными припоями с температурой плавления выше 800 ⁰С. Качество паяемых соединений получается более высоким при предварительном обезвоживании их, что связано с уменьшением вредного влияния на металлы паров воды. Для пайки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов они не пригодны, так как не удаляют с поверхности химически устойчивые пленки оксидов хрома, титана и др. активных элементов.

При наличии на поверхности основного металла и припоя устойчивых, трудноудаляемых пленок окиси применяют флюсы второй группы на основе фторидов (NaF, KF, фторборат калия). С их помощью можно паять нержавеющие и жаропрочные стали, а также никелевые и медные сплавы серебряными припоями.

Однако они совершенно не подходят для пайки алюминиевых и магниевых сплавов. Для этой цели применяют флюсы третьей группы. Основой этих флюсов является легкоплавкая эвтектика ZiCl – KCl (карналлит). Растворителем оксидов обычно является фтористый натрий. В качестве активного компонента чаще всего применяют хлористый цинк. Для черных и цветных металлов широкое распространение в качестве флюсов имеют водные растворы хлористого цинка. Они обладают высокой химической активностью и применяются, когда имеется возможность полного удаления остатков флюса после пайки. Активность ZnCl₂ повышается при добавлении хлористого аммония. Однако при пайке с применением этих флюсов необходимо тщательно удалять флюс, т.к. они вызывают сильную коррозию металла в зоне паяного соединения.

Флюсы четвертой группы на основе канифоли и других органических соединений применяются при низкотемпературной пайке металлов в тех случаях, когда не представляется возможность тщательно промыть изделие после пайки. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии, но они менее активны в процессе пайки. Флюсующее действие канифоли объясняется наличием в ее составе абиетиновой кислоты C₂₀H₃₀O₂ и других органических кислот, растворяющих окислы меди и некоторых других металлов.

При температуре 125 ⁰С канифоль переходит в жидкое состояние, а при нагреве до 300 ⁰С разлагается. Нагрев выше 300 ⁰С приводит к обугливанию и потере флюсующих свойств. Для пайки металлов и сплавов, оксиды которых плохо удаляются канифолью, применяют добавки активизаторов: анилин С₆Н₅NH₂, триэтаноламин N(CH₂CH₂OH)₂ солянокислый диэтиламин (С₂Н₅)₂NHHCl салициловая кислота НОС₆Н₄СО₂Н и др. Иногда даже вводят в небольших количествах ZnCl₂ и NH₄Cl (до 3 %). Для низкотемпературной пайки алюминия и его сплавов эти флюсы не пригодны. Для этих целей начинают находить применение флюсы, содержащие в качестве активных компонентов борфториды кадмия и цинка. Основой таких флюсов служат высококипящие органические соединения, например, триэтаноламин.