3. Флюсы

Флюс — химическое вещество, применяемое для уда­ления окисной пленки с поверхности паяемого металла и припоя и предотвращения ее образования при нагреве в процессе пайки, а также снижения поверхностного на­тяжения припоя.

Таблица 8

Химический состав и температура плавления серебряных припоев

Марка припоя	Химический состав, %						Температура плавления, °С
	Ag	Cu	Zn	Cd	Другие элементы	Примеси	начало	конец
ПСр72	71,5—72,5	Ост.	—	—	—	0,15	779	779
ПСр71	70,5—71,5	Ост.	—	—	Р=0,8— 1,2	—	645	795
ПСр45	44,5—45,5	29,5—30,5	Ост.	—	—	0,3	665	730
ПСр40	39,0—41,0	16,0—17,4	16,2-17,8	Ост.	Ni=0, 1—0,5	0,3	590	610
ПСр92	92,5	7,0	—	—	Li=0, 3—0,5	—	780	890
ПСр85-15	85,0	—	—	—	Mn=15,0	—	960	980

Таблица 9

Химический состав и температура плавления жаропрочных припоев

Марки припоя	Химический состав, %						Температура плавления, °С
	Cu	Mn	Ni	Si	Fe	Другие элементы	начало	конец
ВПр1	Ост.	—	27—30	1,5—2,0	до 1,5	0,1— 0,3 В	1080	1120
ВПр2	Ост.	22—26	5-6	—	0,8—1,2	0,15— 0,25 Li	960	980
ВПр13	Ост.	20—23	10—13	0,2-0,4	21— 25Ag	0,5— 2,0 Zn 0,1— 0,3 В 0,1— 0.З Р	850	910
ВПр4	Ост.	27—30	28-30	0,8—1,2	1,0—1,5	4— 6 Со 0,01-0,25 Li, В, K,Na,P	940	980
ПЖ45-81	Ост.	2,0-3,0	30-35	1,5-2,0	2,5—3,0	2,5-3,5 Cr	1120	1200

К флюсам предъявляются требования: высокая жидкотекучесть, сохранение стабильности химического соста­ва и активности в интервале температур плавления при­поя, отсутствие химического взаимодействия с паяемым металлом и припоем, легкость удаления остатков флюса (продукты его взаимодействия с окисной' пленкой) про­мывкой или испарением при пайке. Температура плавле­ния флюса должна быть ниже температуры плавления припоя, а плотность — меньше плотности припоя.

В зависимости от температурного интервала актив­ности флюсы разделяются на низкотемпературные с тем­пературой плавления ≤450°С и высокотемпературные с температурой плавления >450°С. По своему состоя­нию флюсы могут быть твердые, жидкие, газообразные. Низкотемпературные флюсы по химическому составу и активности могут быть бескислотные, активированные и кислотные. Канифольные и стеариновые флюсы отно­сятся к бескислотным малоактивным.

Канифоль — органическое вещество с температурой плавления 83—125°С, содержит в составе слабую абеитиновую кислоту C₂₀ H₃₀O₂, которая воздействует только на окисные пленки меди, серебра, золота (медные проводники, покрытые серебром или золотом). Окись меди, реагируя с абеитиновой кислотой, образует абеитинат меди, который легко удаляется. Очищенная поверх­ность меди смачивается расплавленным припоем.

Для пайки применяют твердую канифоль и флюс КЭ-раствор канифоли в этиловом спирте. Остаток канифоли образует твердую прозрачную пленку с хорошими электроизолирующими свойствами, которую удаляют при помощи этилового спирта или других растворителей.

Во флюсах на основе стеарина имеется стеариновая кислота, воздействующая на окисную пленку.

Для пайки металлов с трудноудаляемой окисной пленкой (сплавы меди, углеродистые, легированные, не­ржавеющие стали) применяют активированные флюсы на основе канифоли, глицерина, вазелина с активными добавками: хлористого цинка, соляной кислоты, хлори­стого аммония, ортофосфорной кислоты, гидразина, со­лянокислого анилина и др. Для некоторых марок нержа­веющих сталей, жаропрочных сплавов, имеющих на по­верхности окисные пленки, в состав которых входят окислы Cr, Al, Ti, применяют кислотные флюсы.

Основным компонентом многих кислотных флюсов является хлористый цинк, получаемый растворением из­быточного количества цинка в концентрированной соля­ной кислоте. Можно приготовить этот флюс растворением химического соединения ZnCl₂ в воде.

Действие хлористого цинка на окисные пленки осно­вано на образовании соляной кислоты по реакции ZnCl₂ + H₂O→Zn(OH)Cl + HCl. Соляная кислота взаимодейст­вует с окислами металлов по реакции МеО + 2НС1→MeCl₂+H2O.

Соединение MeCl₂ растворяется в воде и легко удаля­ется.

Имеются и другие кислотные флюсы. Для монтажных соединений в радиотехнике и электронике кислотные флюсы применяют ограниченно.

Для пайки алюминия используют активные галогенидные флюсы, содержащие хлористые и фтористые соединения.

Активные флюсы после пайки могут вызвать корро­зию паяных соединений, в связи с чем их применяют при условии тщательной промывки и полного удаления их остатков с паяных соединений.

Химический состав, температурный интервал актив­ности и области применения низкотемпературных флю­сов приведены в табл. 10.

Высокотемпературные флюсы по действию активных составляющих, входящих в них, разделяются на галогенидные, фторборатные, боридные и др.

Для пайки медными, медно-цинковыми припоями уг­леродистых сталей, меди и медных сплавов в качестве флюсов применяют буру, смесь буры с борной кисло­той и др.

Для очистки от окисных пленок поверхности нержа­веющих сталей, жаропрочных сталей и сплавов приме­няются более активные флюсы № 200, 201, содержащие, кроме буры, фтористый кальций и лигатуру А1-Cu-Mg.

Для пайки припоями на основе серебра температура плавления флюсов должна быть ниже 750°С и, следова­тельно, активность флюса повышена. В состав таких флюсов вводят большее количество борной кислоты (флюс ББ1) или активные химические соединения KF, KBF3 (флюсы № 209, 284).

Таблица 10

Низкотемпературные флюсы

Марка флюса	Компоненты	Содержа- ние,%	Температурный интервал активности, °С	Области применения (пайка)
Бескислотные
Твердая канифоль	Канифоль	100	150—350	Медь, медные проводники, покрытые серебром и золотом
КЭ	Канифоль Этиловый спирт	15 — 30 70—85	150 — 300
Стеарино- парафиновый	Стеарин Парафин	30 70	180—300
Активированные
Паста НИСО	Глицерин Вазелин ZnCl2	5 80 15	200-300	Медь, никель, их сплавы, цинк, углеродистые, ле- гированные и не­ ржавеющие стали
ЛМ-1	Ортофосфор-ная кислота (плотность 1,6 — 1,7) Канифоль Этиловый спирт	32 6 62	200-240
Кислотные
Хлористый цинк	ZnCl2 Вода	30 70	180-350	Легированные и нержавеющие стали, жаропрочные сплавы, тугоплавкие металлы
Флюс № 3	ZnCl2 HCl (плотность 1,9) Вода	25 25 50
Г а л о г е н и д н ы е
Ф61А	Триэтаноламин Фторборат цинка Фторборат аммония	82 10 8	150-320	Алюминий и его сплавы
—	ZnCl2 Хлористый аммоний Фтористый натрий	88 10 2	150-300

Марки, химический состав, температурный интервал активности и области применения высокотемпературных флюсов приведены в табл. 11.

Таблица 11

Высокотемпературные флюсы

Марка флюса	Компоненты	Содержание,%	Температурный интервал активности, °С	Области применения
Бура	Na2B4O7— тетра- борнокислый натрий	100	800-1150	Углеродистые ста- ли, чугун, медь и ее сплавы
№7	H3BO3 — борная кислота Na2B4O7	20 80	850-1150
№ 200	H3BO3 Na2B4O7 CaF2— кальций фтористый	68-72 19-21 8-10	850-1150	Нержавеющие стали, жаропрочные стали и сплавы, медные сплавы
№201	H3BO3 Na2B4O7 CaF2 Лигатура состава: 48% А1, 48% Cu, 4% Mg	79-81 13-15 5-6 0,4-0,6		Нержавеющие стали, жаропрочные стали и сплавы, медные сплавы. Активность флюса выше благодаря вве- денной лигатуре
ББ1	Na2B4O7 H3BO3	25 75	750-850	Медные, никелевые сплавы, нержавею­щие стали
№ 209	KF — фтористый ка- лий обезвоженный KBF3 — фторборат калия В2О3 — борный ангидрид	40—44 21 — 25 33—37	600-850	Медные, никелевые сплавы, легированные и нержавеющие стали, тугоплавкие металлы
№284	KF — обезвоженный KBF3 — фторборат калия В2О3 — борный ангидрид	40— 44 38-42 23-27	500-850