Бескислотный флюс для пайки

Сначала надо разобраться что такое флюс. Флюс это вещество, которое позволяет горячему жидкому припою смачивать места пайки. После остывания припоя образуется пайка. Если это сделать без флюса, то получится холодная пайка, которая может отвалиться сразу или со временем. Все флюсы в горячем состоянии проявляют кислотные свойства. Многие являются кислотами и при обычной температуре, например ортофосфорная кислота, паяльная кислота. Чем выше кислотные свойства во время пайки тем сильнее флюс, качественнее и быстрее будет пайка. Вот список выпускаемых нами флюсов в порядке увеличения их активности. Чем больше номер тем выше активность флюса.

1. Канифоль
2. Жидкая канифоль
3. Флюс паста
4. Жидкая канифоль LUX
5. канифоль гель
6. канифоль гель актив
7. ЛТИ-120 LUX
8. ЛТИ-120
9. Глицерин гидразиновый флюс
10. ФИМ
11. Ф-34
12. Паяльная кислота
13. Ортофосфорная кислота
14. Ф-64

А значит ли это, что можно взять самый сильный флюс и спаять всё? Увы нет. Например самый сильный флюс выпускаемый нами это Ф-64 – флюс для алюминия и он имеет соответствующую для этого химию. А вот для пайки меди самой сильной окажется "Ортофосфорная кислота". Но в остальном, если Вам не хватает активности флюса, надо посмотреть на этот список и взять более активный, следующий по номеру. Отрезвит от выбора слишком активного флюса и список безопасности остатков:

1. Паяльная кислота
2. Ортофосфорная кислота
3. Ф-64
4. Ф-34
5. ФИМ
6. Глицерин гидразиновый флюс
7. ЛТИ-120 Lux
8. ЛТИ- 120
9. Жидкая канифоль LUX
10. Канифоль гель Актив
11. Канифоль гель
12. Жидкая канифоль
13. Флюс паста
14. Канифоль

Самый высокий номер – самый безопасный флюс. Надо понимать, что выбирая более активный флюс Вы увеличиваете опасность окисления места пайки. Но даже остывающая канифоль может создавать на полированной меди зеленоватый налёт.

Выбор флюса по теме пайки

1. Пайка радиодеталей небольшого размера на печатную плату.

Если все детали залужены то Вам подойдёт Жидкая канифоль или ЛТИ-120. Удалять остатки не требуется, но добейтесь их высыхания т.к. жидкие остатки могут иметь мегоомные сопротивление. Жидкую канифоль может заменить флюс паста, благодаря своей пастообразной форме и не сохнущей основе она имеет некоторые преимущества. Остатки безопасны, но трудны в удалении. Современным средством замены Жидкой канифоли и флюс пасты является Канифоль гель. Обладая всеми преимуществами обоих флюсов он, состоя из видоизменённой канифоли, так же легко удаляется как Жидкая канифоль., при этом обладает более высокой активностью. Гелеобразной заменой ЛТИ-120 является Канифоль гель Актив. По структуре это Канифоль гель а по активности сравним с ЛТИ-120. Канифоль для пайки радиодеталей сегодня применяется уже достаточно редко. Стали широко применяются ЛТИ-120LUX и Жидкая канифоль LUX благодаря их модному свойству абсолютной смываемости водой. К закисшим радиодеталям лучше применить ЛТИ-120 или Канифоль гель актив, а так же новые флюсы ЛТИ-120LUX и Жидкая канифоль LUX.

2. Пайка радиодеталей небольшого размера на печатную плату.

Великолепно справляются с радиодеталями больших размеров канифольные активированные флюсы: ЛТИ-120 или Канифоль гель актив. Так же очень хорошо себя зарекомендовал флюс Глицерин гидразиновый, но после него надо обязательно отчищать места пайки с горячей водой от остатков глицерина. Остатки Глицерин гидразинового флюса не окисляют пайку и для деталей не связанных с электроникой деталей остатки допустимы, но на печатной плате возможны остаточные мега омные сопротивления.

3. Железо, медь, латунь. Детали небольшого размера.

Когда детали малы и к кислотным флюсам можно не прибегать берут Глицерин гидразиновый флюс или ЛТИ-120. Содержащие воду ЛТИ-120LUX и Жидкая канифоль LUX так же могут справиться с этой задачей. Частенько и флюс паста помогает. Иногда важнее не активность флюса а сколько времени он не испарится при температуре пайки, так как деталь ещё прогреть надо а за это время активный, но быстроиспаряющийся флюс испарится. Тут и пригождается флюсы на водной основе, такие как ЛТИ-120LUX и Жидкая канифоль LUX, Глицерин гидразиновый. Кроме того не сохнущие флюсы Канифоль гель Актив и флюс паста по той же причине что и водные могут весьма полезны. В отличии от водных флюсов они не шипят а красиво плавятся.

4. Железо медь латунь, оцинкованное железо. Массивные детали.

В таких случаях берут кислотные флюсы: Паяльную кислоту, Фим, Ортофосфорную кислоту. Кислотные флюсы начинают работать моментально и создаётся впечатление, что деталь нужно меньше греть. Это иллюзия, но она отражает насколько легче поддаются детали пайке при использовании кислотных флюсов. По активности Ортофосфорная кислота и Паяльная кислота более менее похожи. Флюс ФИМ обладает меньшей активностью. Различаются они по своим остаткам после пайки, а для таких активных кислотных флюсов это очень важно. Раньше всех начинают взаимодействовать с металлами остатки Ортофосфорной кислоты. Это тёмнно-серые налёты фосфатов. Но эти остатки достаточно стабильны и создают прочную фосфатную плёнку защищающую металл от окисления. Достаточно сказать что этой кислотой в автомастерских пользуются вместо ненадёжного в гаражных условиях цинкования. Фосфатные покрытия, получаемые таким образом, надёжно защищают железо от ржавчины. Чуть дольше проявляет себя Cl паяльной кислоты. Остатки это хлориды металла которые образуют некрасивые окислы. Если это железо, применяемое на открытом воздухе, то это может стать катализатором очага ржавчины. И на конец флюс ФИМ. Остатки его, в виду малого содержания ортофосфорной кислоты, мало корродийны, поэтому он хорошо подходит для чистых но активных паек. Вопрос который очень часто встаёт у людей паяющих активными флюсами: Что делать когда Вы паяете изделие и последний шов закрывает ёмкость? Часть флюса останется внутри и удалить его уже не получится. Ответ на этот вопрос был найден в советское время при запайке герметичных корпусов инфракрасных приборов для спутников. Последний шов выполнялся исключительно ортофосфорной кислотой. Количество подбиралось ровно столько, сколько необходимо для пайки. Флюс наносился заострённой размоченной в кислоте деревянной палочкой. Достаточность флюса определялась тем насколько разбрызгивается флюс. Проводились контрольные вскрытие после климатических испытаний. На внутренней стороне пайки, где удаление по причине не доступности не могло проводиться, остатки флюса образовывали стойкие фосфатные плёнки которые ни на что не влияли.

Из всего что я сказал понятно, удалять остатки надо. И если в случае с ортофосфорной кислотой удалять остатки необходимо из эстетических соображений, то в случае с паяльной кислотой это предотвратит дальнейшие неприятности. Как удалять остатки кислот? Идеально смыванием в большом количестве воды с кисточкой. Лучше после этого использовать средство Удалитель флюса, нейтрализующее кислотность остатков кислотных флюсов. Так же широко используется протирание влажной тряпочкой. Обычно двух трёх движений хватает. Но надо протирать ни как крошки со стола смахивают а с небольшим усилием, что бы пайка заблестела. Удаление канифольных флюсов лучше проводить "Растворителем канифоли", но можно использовать большинство растворителей продающихся в хозтоварах или спирт.

Существует множество "способов" как спаять алюминий. К примеру натереть под каким ни будь канифольным флюсом жалом паяльника и может быть припой в каком то месте пристанет к алюминию. Всё это больше похоже на добывания огня с помощью трута. Сегодня все пользуются зажигалками. И для пайки алюминия есть современный флюс Ф-64, который легко паяет алюминий просто как канифольный флюс паяет печатную плату. Но не увлекайтесь – паяя много включите вентиляцию. На абсолютно другой химии сделан флюс Ф-34. Он гораздо менее активный, но и во много раз более безопасен. Оба относятся к флюсам остатки которых требуют удаления.

Таблица сравнения флюсов.

печ. платы и маленькие радио детали

печ. платы и большие радио детали

Железо, медь, латунь, никел. железо.
Детали не большого размера

Железо, медь, латунь, никель, оцинкованное железо.
Детали большого размера

Невозможно представить себе радиолюбителя, который не держал бы в руках паяльника. Разумеется, каждый радиолюбитель при пайке пользуется флюсами, благо их существует десятки и сотни видов. И конечно же, рано или поздно возникает вопрос, в какой мере эти флюсы могут нанести вред здоровью. В данной статье мы не будем касаться качества пайки, технических характеристик флюсов, их цены и популярности, сконцентрируем своё внимание исключительно на вопросах их безопасности. Чего требует техника безопасности на рабочем месте по законодательству об охране труда? Цитирую: "Крайне серьёзно нужно относиться к соблюдению техники безопасности, поскольку при пайке и лужении, на работника могут воздействовать различные вредные факторы. К таковым следует отнести повышенную загазованность воздуха парами химических веществ, пожароопасность, брызги флюсов и припоев, повышенную температуру воздуха рабочей зоны. В данном случае крайне важно иметь средства индивидуальной защиты. Работы, связанные с пайкой и лужением, должны проводиться в специально оборудованных и предварительно подготовленных помещениях. Обязательно должна присутствовать система вентиляции. Вентиляционные установки должны быть оснащены звуковой и световой сигнализацией."

Все работают под вытяжкой или со средствами защиты? Сильно сомневаюсь. Поэтому предлагаю рассмотреть составляющие флюсов и припоев, которые могут нанести вред здоровью.

Канифоль. Один из самых старых и популярных флюсов. Представляет собой смесь различных смоляных кислот и их изомеров, основная масса которых приходится на абиетиновую кислоту. Вещество сравнительно безопасное, но и с ним не всё так просто. Длительное вдыхание воздуха, в котором содержание частиц канифоли превышает допустимый уровень, приводит к развитию аллергической реакции организма, часто переходящей в астму. При пайке перегретым паяльником канифоль распадается. В продуктах её распада немало веществ с разной степенью вредности. Это кислоты: валерьяновая, гептиловая, каприловая, пеларгоновая, уксусная, пинолин, состоящий из кумола, цимола, метилциклогексана, диметилциклогексана, а так же абиетен, абиетип, декст – ропимарен, гидроретены и гидропимантрены. Это вещества с невысокой токсичностью, способные, однако, вызвать аллергию, астму и поражение слизистых оболочек. Синтетическая и гидрированная канифоль практически не содержат абиетиновую кислоту, поэтому почти не вызывает аллергической реакции, при нагревании в основном возгоняется, а не разлагается. В итоге – менее вредна. Единственный минус – такая канифоль в десятки раз дороже обычной сосновой.

Комбинированные флюсы состоят из двух или нескольких компонентов, упрощающих процесс нанесения и улучшающих качество пайки. Их множество, рассмотрим сначала флюсы отечественного производства, а затем импортные. Определённый плюс наших флюсов состоит в том, что большинство из них разрабатывалось с учётом ГОСТа и имеет описание с указанием состава.

Итак:

Глицерин гидразиновый флюс. В составе глицерин и гидразин. Глицерин – вещество совершенно безвредное. Но при пайке, будучи подверженным высокой температуре превращается в альдоль и акролеин. Как и все остальные альдегиды, они токсичны. Акролеин относится к I классу опасности, является сильным токсином, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Мутаген. Гидразин так же относится к I классу опасности, вызывает головокружение, головную боль, тошноту и судороги. При отравлении высокими дозами – летальный исход по причине токсического отёка лёгких. Низкая цена и качество пайки делают его популярным, но при работе с ним необходимо соблюдать меры безопасности.

ЛТИ-120. Состав: канифоль,спирт этиловый, диэтиламин солянокислый, триэтаноламин. Про канифоль уже сказано. Диэтиламин солянокислый при пайке выделяет хлороводород (соляную кислоту), которая и разрушает окислы. Диэтиламин токсичен, вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз, возбуждение ЦНС с последующим угнетением, тремор, судороги и смерть по причине асфиксии. Влияние на нервную систему этим не ограничивается. Экспериментальным путем доказано, что при вдыхании диэтиламина млекопитающими, у последних наступает длительное нарушение условных и безусловных рефлексов. Триэтаноламин, являющийся в данном флюсе нейтрализующим реагентом и ингибитором коррозии, менее вреден, тем не менее, является контактным аллергеном.

ФИМ. В составе: ортофосфорная кислота. Пары ортофосфорной кислоты при пайке могут вызывать раздражение слизистых оболочек, кашель. При длительной работе возможно накопительное отравление.

СКФ или ФКСп спиртовой флюс на основе канифоли, Смотрите "Канифоль".

Ф38М. Состав: ортофосфорная кислота, глицерин, этиленгликоль, диэтиламин солянокислый. Среди перечисленных веществ "новичком" является этиленгликоль. По степени воздействия на организм он относится к веществам 3-го класса опасности, вызывает раздражение и кашель. Ф38М – весьма токсичная смесь и работать с ней необходимо используя вентиляцию.

ЗИЛ-1. В состав флюса входят: двухлористое олово, хлорная медь и цинк, соляная кислота. Олово – тяжёлый металл. Менее опасно, чем свинец, но тем не менее, при разложении большая часть его хлорида вместе с другими соединениями образует паяльный дым. Пары соляной кислоты вызывают раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, и, как следствие, развитие отёка лёгких. Продукты разложения хлорида меди также токсичны, вызывают накопительное отравление.

ЗИЛ-2. Состав: хлористый цинк, хлористый аммоний, хлорное железо. Воздействия на организм аналогичны ЗИЛ-1. Использование средств индивидуальной защиты при эксплуатации обоих флюсов обязательно.

ФКТ. Несмотря на то, что тетрабромид дипентена, содержится в этом флюсе в очень малых количествах, менее 0,1%, следует помнить , что это вещество токсично, и работы необходимо проводить под вытяжкой.

ФТС. Состав: спирт, кислота салициловая, триэтаноламин. Салициловая кислота обладает слабым раздражающим действием, токсична в больших дозах, триэтаноламин – контактный аллерген.

Флюс паста ВТС. Тот же ФТС, только в гелеобразном состоянии. Состав: салициловая кислота, триэтаноламин, технический вазелин.

Флюс – ТТ. Состав: вазелин, эмульгатор, тетраэтиленгликоль. Тетра- и триэтиленгликоль гораздо менее токсичны чем этиленгликоль и диэтиленгликоль. В целом данный состав достаточно малотоксичен, но тем не менее может вызывать раздражение дыхательных путей.

ФРК525-3К (Изагри). Состав: канифоль сосновая, эмульгатор, производные целлюлозы, спирт вторичный, активатор. Каких-либо опасных веществ не указано.про природу активатора правда ничего не сказано, но будем надеяться на порядочность изготовителя.

E-700 (Cyberflux) Состав: канифоль синтетическая, канифоль лиственничная модифицированная высшей категории, воск синтетический высокотемпературный, нейтральный растворитель, спирт бензиловый. Синтетическая канифоль – в отличии от обычной сосновой продукт менее аллергенный и более стабильный. канифоль лиственничная – достаточно безопасна, но имеет достаточно сильный запах и в больших количествах её пары могут вызывать раздражение слизистых оболочек.

TR-RM Состав: канифоль и пластификаторы. Виду отсутствия активаторов опасности представляет не более чем обычная канифоль.

Паяльный жир. Состав может варьироваться, чаще это стеариновая кислота, вазелин, различные активаторы начиная от адипиновой кислоты, заканчивая хлористым оловом. Нейтральный жир сравнительно безопасен, активный может вызывать раздражение дыхательных путей и аллергию.

Флюсы для пайки алюминия. Не будем рассматривать каждый по отдельности, их состав достаточно однотипен. Большинство из них содержат в своём составе фторбораты. Избыток фтора очень опасен, он вызывает остеосаркому. При регулярном использовании таких флюсов соблюдение мер безопасности крайне необходимо.

Теперь рассмотрим флюсы зарубежного производства

Одним из самых массовых поставщиков флюсов является Китай. Состав нигде не указан, да что состав, на большинстве указана страна происхождения США либо Япония. Для того, чтобы определить хотя бы примерный химический состав пришлось подвергнуть анализу несколько самых распространённых.

Amtech RMA-223 Состав: Вазелин технический, кислота стеариновая, кислота пальмитиновая, высшие жирные спирты. Вещества эти достаточно безопасны. В некоторых образцах встречается этиленгликоль, достаточно токсичный компонент антифризов и тормозных жидкостей.

Amtech NC-559-ASM и KINGBO RMA-218 Как выяснилось качественный состав этих флюсов весьма близок, разница лишь в процентном содержании основных компонентов. Были обнаружены Высшие карбоновые кислоты, высшие жирные спирты, сложные эфиры стеариновой и линолевой кислот, канифольные смолы природного либо искусственного происхождения. Перечисленные вещества не являются токсичными, но среди них оказался ещё и фенол, токсичное вещество второго класса опасности! Как выяснилось, в этом нет ничего удивительного. Для того, чтобы канифоль обладала заданными свойствами, такими как пластичность, низкая способность к окислению, отсутствие склонности к кристаллизации, её модифицируют. Один из недорогих, простых и эффективных способов это модификация канифоли фенолом.При этом канифоль ещё и существенно осветляется . Даже если на производстве полученный продукт очищают от избытка фенола, то всё равно часть его остаётся связанной канифольными кислотами. При производстве синтетических смол, которые используют при производстве флюсов, этот химикат также широко используется.

При пайке фенол освобождается и его пары попадают в воздух. Стоит заметить, что его наличие процессу пайки не вредит, наоборот, карболовая кислота, как ещё называют фенол, оказывает заметное флюсирующее действие. А теперь об опасности этого вещества. Хроническое отравление фенолом приводит к поражению центральной нервной системы, наблюдаются нервные расстройства, головокружение, головная боль. Страдают также почки, печень, органы дыхания и сердце. Имеются предположения о канцерогенном действии фенола. В России модификация канифоли фенолом не получила, но широко используется в Китае, Южной Корее, Индии и других странах.

Стоим отметить, что в небольших концентрациях фенол имеет своеобразный, слегка сладковатый запах, и в некоторых обзорах паяльных флюсов авторы на него указывают, не догадываясь о токсичности. Возникает вопрос, а производители таких флюсов знают о феноле? И если да, то почему не предупреждают? Разумеется знают. наверняка не все ещё забыли скандал, связанный с детскими игрушками из токсичных пластмасс из Китая. Стоит ли удивляться составу Китайских флюсов.

GOOT BS-850 Содержит канифоль высокой чистоты, 2-метил-2, 4-пентандиол (гексиленгликоль), активатор. Именно гексиленгликоль является основным компонентом, его по массе не менее 40%. Вещество это вызывает дерматит; раздражение глаз, кожи и слизистых оболочек. Способно поражать органы дыхания и печень. Поражает центральную нервную систему, вызывает слабость, ухудшение памяти. Стоит отметить, что данный ингредиент фирма GOOT применяет в большинстве своих флюсов.

На этом мы закончим первую часть статьи. Во второй части будет представлен анализ химического состава флюсов производства США, Канады, Германии и Японии.

Автор статьи: Крамарев Олег Витальевич

Консультанты:
Карнаухов С.Н. (доцент кафедры прикладной химии)
Никифоров А.А. (химик-технолог)
Баркалова Е.Н. (химик-биолог)

• Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, Том 1. Органические вещества. Под ред. Н. В. Лазарева и Э. Н. Левиной. Л., «Химия», 1976.
• Елизарова О.Н., Жидкова Л.В, Кочеткова Т.А. "Пособие по токсикологии для лаборантов" — М.:Медицина, 1974.
• "Методы определения токсичности и опасности химических веществ" под ред. И.В. Саноцкого. — М.:Медицина, 1970.

Пайка представляет собой процесс соединения радиоэлементов между собой, и для этого требуется применение различных присадочных материалов, таких как припой и флюс.

Припой представляет собой металл или сплав различных металлов, имеющий температуру плавления меньшую, чем в соединяемых металлах. Он обеспечивает прочное соединение и заполняет зазоры между соединяемыми частями заготовки.

Требования к флюсам

Для улучшения спаивания деталей и качества получаемого соединения, а также очищения поверхности от оксидной пленки и жировых загрязнений, применяются различные флюсы. Любой применяемый в работе флюс должен выполнять следующие требования:

1. Температура плавления должна быть ниже температуры плавления припоя. Это основное условие качественного соединения деталей.
2. Не должен вступать в реакцию с припоем.
3. Должен обеспечивать хорошее растекание припоя по поверхности и смачивать все обрабатываемые изделия.
4. Должен удалять и разрушать все оксидные и жировые пленки.
5. Остатки должны хорошо смываться с поверхностей.

Флюсы принято делить на активные и нейтральные в зависимости от наличия в их составе кислот. Кислотные активно взаимодействуют с многими растворяемыми оксидными пленками и жирами.

При этом они выделяют токсичные вещества при испарении и могут со временем повредить печатную плату, если их не удалить. Это связано с тем, что активная кислота, входящая в состав данных флюсов, хорошо растворяет различные металлы, например, те, из которых состоят радиодетали и сама плата.

Нейтральные варианты зачастую лишены этих недостатков, но пайка проходит не так качественно, как при применении кислотных.

Группы флюсов

Все существующие препараты можно разделить по эффективности на три группы согласно ГОСТу:

• Нейтральная группа. Из-за почти нулевой активности компонентов данные флюсы слабо очищают поверхности, а припои, которые используются с ними, должны быть легкоплавкими. Применяются при работе с медными материалами, медью, покрытой кадмием, серебром и оловом. К этой категории относят канифоли, воски, древесные смолы и стеарин.
• 

  Чем заменить флюс для пайки

  При отсутствии флюса и невозможности его приобретения можно применять некоторые подручные материалы, но следует помнить, что качество пайки будет очень низким, а остатки материала зачастую трудноудалимы или токсичны. Тем не менее о некоторых адекватных вариантах следует знать.

  • Аспирин. Салициловая кислота или раствор таблетки аспирина в воде может применяться при пайке, но его пары слишком токсичные, и очень желательно работать в нежилых помещениях с хорошей вентиляцией, а лучше всего на открытом воздухе. Обладает всеми недостатками активных флюсов, требует обязательной промывки поверхности после пайки.
  • Нашатырь, а также лимонная или уксусная кислота тоже может применяться как замена флюсам, при этом их концентрация не требует дополнительного разведения водой.
  • Глицерин может подойти для пайки радиодеталей на плате, но имеет остаточное сопротивление и хорошую гигроскопичность, поэтому обязательно промывается с платы.

  Следует помнить, что пайка будет качественной в том случае, когда флюс подобран правильно. Для каждого металла есть идеально подходящие флюсы, а другие могут не сработать. Помимо этого, очень не рекомендуется паять платы активными флюсами, особенно имеющими в своем составе кислоты, поскольку при неполном удалении остатков флюса с поверхности печатной платы активные компоненты будут уничтожать токопроводящие медные дорожки.

  Паять детали следует паяльником с идеально залуженным жалом, а при появлении нагара стараться очищать жало в оксидале, это позволит провести очень хорошую пайку. По завершении работ остатки флюса с поверхности спаянных деталей и плат обязательно нужно удалять подходящим способом. Дорожки платы можно покрывать специальными лаками, например, цапонлаком, это позволит защитить их от влаги.

  “>