Флюсы для пайки. Классификация. Способы нанесения и удаления остатков флюсов и продуктов флюсования.

Паяльный флюс – вспомогательный материал, применяемый для удаления оксидов с поверхности паяемого материала и припоя и предотвращения их образования.

При активировании поверхностей флюсами реализуются физико-химические процессы растворения и диспергирования оксидных пленок, реакций замещения и электрохимического взаимодействия. Подробное рассмотрение этих процессов будет осуществлено в следующих разделах.

Флюс выполняет при пайке следующие основные функции:

– защищает паяемый металл и припой от взаимодействия с окислительной газовой средой;

– разрушает и удаляет оксидные пленки с поверхностей паяемых материалов и припоя;

– уменьшает поверхностное натяжение припоя и облегчает его затекание в зазор;

– реактивные флюсы также слу­жат источниками компонентов легкоплавкого припоя или покрытия при пайке.

Для выполнения этих функций флюс должен удовлетворять следующим требованиям:

– иметь достаточную жидкотекучесть при температурах пайки, легко затекать в зазоры и способствовать формированию паянного шва;

– не изменять свой состав и сохранять флюсующие свойства в течение всего процесса пайки;

– температура плавления флюса должны быть ниже температуры плавления припоя (Т_ПЛ.Ф.<Т_С.ПР.);

– флюс при температурах пайки должен образовывать с припоем два несмешивающихся слоя, при этом плотность флюса должны быть меньше плотности припоя (γ_фл<γ_пр.);

– флюс должен легко удаляться с поверхности, либо не должен оказывать коррозионного воздействия на паяемый металл и паяное соединение.

Согласно ГОСТ 17325-79 флюсы можно классифицировать по следующим признакам:

– по температурному интервалу активности: флюсы для низкотемпературной пайки (до 450ºС) и флюсы для высокотемпературной пайки (свыше 450ºС);

– по природе растворителя в температурном интервале активности: боридные, фторидные, хлоридные и другие;

– по механизму действия: флюсы химического действия, флюсы электрохимического действия и рективно-химического действия;

– по агрегатному состоянию при поставке: твердые флюсы, жидкие флюсы.

В зависимости от физико-химических свойств паяемых металлов и припоя применяют следующие компоненты флюсов: соли, кислоты, оксиды, а так же вещества органического происхождения. Флюсы могут быть однородными веществами (Na₂B₄O₇, ZnCl₂) и сложными системами, состоящими из двух и более компонентов. Флюсы сложного состава содержат компоненты, являющиеся основой, которые растворяют остальные компоненты флюса и продукты флюсования, а при смачивании и растекании образуют плотную пленку, защищающую паяемый металл и припой от взаимодействия с окружающей средой.

Применяемые в промышленности флюсы для высокотемпературной пайки в качестве основы имеют устойчивые при нагреве соли или системы солей, позволяющие выбрать требуемые температуры плавления. Наиболее широко для этих целей используется соль Na₂B₄O₇ (обезвоженная бура), KCl–NaCl, NaCl–BaCl₂, KCl–LiCl₂ и другие.

Многообразие разработанных и применяемых в промышленности флюсов, различный химизм их действия в процессе пайки не позволяют объяснить все явления, происходящие при флюсовании, в рамках единой теории. Имеющийся экспериментальный материал, и созданные на его основе гипотезы позволяют выделить следующие основные механизмы активирования компонентами флюса паяемых поверхностей:

1. Химическое взаимодействие между активным флюсующим компонентом и оксидной пленкой, в результате чего образуется соединения, растворимые во флюсе, образующие легкоплавкий шлак или переходящие в газообразное состояние.

2. Химическое взаимодействие между активным флюсующим компонентом и паяемым металлом, в результате чего происходит разрушение и отрыв оксидной пленки от основного металла, и перевод ее в шлак.

3. Растворение оксидных пленок паяемого металла и припоя во флюсе.

4. Кроме воздействия флюса при активировании паяемой поверхности, разрушение и измельчение оксидной пленки может быть результатом адсорбционного воздействия на нее расплава припоя.

При пайке все эти механизмы действия флюса могут проявляться единовременно.

Защита паяемого материала и жидкого припоя в месте пайки от непосредственного контакта их с кислородом воздуха, а также восстановление металлов из оксидов возможны также с помощью инертных газовых сред, активных газовых сред и вакуума.

Важнейшей характеристикой инертных газовых сред и вакуума при пайке металла с выбранным припоем является температур­ный интервал восстановимости в них оксидов, а активных газовых сред – температурный интервал активности.

К вспомогательным материалам для пайки относятся также вещества – стоп-материалы, используемые при подготовке по­верхности конструкционного материала и наносимые на паяемый материал в местах, где нежелательно смачивание паяемого метал­ла жидким припоем. Такие вещества подразделяют на стоп-пасты и покрытия, наносимые, например, гальваническим методом, путем распыления или пульверизацией.