Виды и состав паяльной кислоты, способы ее применения

Как правильно выбрать кислоту

Ортофосфорная кислота считается одним из наилучших средств, когда речь идет о паянии деталей из низкоуглеродистой стали или других материалов, которые тяжело поддаются спаиванию. Как правило, в структуре флюса на долю ортофосфорной кислоты приходится примерно ¾ от общей массы. Значимую роль играют различного рода добавки, поскольку во многом благодаря им удается преодолеть главные сложности, возникающие при спаивании.

Существуют специальные нормативы ГОСТа, которых должны придерживаться производители, однако на практике так бывает не всегда, и качество кислоты может отличаться у разных поставщиков

При выборе следует особое внимание обращать на наличие и объем осадка, так как он негативно сказывается на качестве самой кислоты и, как следствие, на результате пайки

Также большое значение имеет цвет вещества: более темные оттенки свидетельствуют о большем количестве примесей. Однако данный момент не всегда является негативным, поскольку ряд добавок, наоборот, обеспечивают улучшение свойств спаивания. Тем не менее, нормальным цветом для данной кислоты считается светло-желтый, и излишне темных жидкостей лучше избегать.

Совет! Всегда перед покупкой проверяйте срок годности кислоты. Этот параметр чрезвычайно важен, так как срок хранения кислоты обычно составляет шесть месяцев.

Преимущества

• Позволяет уничтожить практически любые окислы, которые образуются на металле;
• Сохраняет свое воздействие достаточно долго, что не позволяет повторно образовываться налетам и окислам;
• Может использоваться как в концентрированном виде, так и в растворенном, чтобы снизить агрессивность среды;
• Очень распространенным по тематическим магазинам и доступный флюс;
• Улучшает смачиваемость и растекаемость припоя по основному металлу.

Недостатки

• Среда является очень агрессивной, что подходит далеко не для всех вариантов пайки;
• Контакт с кислотой может быть опасен для здоровья человека, так что нужно следить, чтобы она не попала на слизистую оболочку;
• Работать с ее применением желательно в проветриваемых помещениях.

Виды паяльной кислоты

Разобравшись, для чего нужна паяльная кислота при пайке, стоит более подробно рассмотреть, какие бывают ее виды.

Ортофосфорная – когда поверхность металла обрабатывается при помощи такого флюса, то на ней образуется защитная пленка. Она позволяет обеспечить защиту от образования окислов и прочих загрязнений.

Ортофосфорная паяльная кислота

Соляная кислота – данный вид флюса является более сложным химическим составом. Она распространяется в небольших флаконах и имеет желтоватый оттенок. Жидкость обладает резким специфическим запахом, благодаря чему и требуется проветривание во время использования. Она более агрессивная, чем ортофосфорная и может разъедать кожный покров при попадании на него

Во время работы с ней нужно соблюдать особые меры предосторожности

Паяльная кислота с соляной кислоты и цинка

Технология пайки

Теперь стоит рассмотреть основной процесс, для чего служит паяльная кислота, а именно как следует паять с ее помощью. Перед процессом поверхность металла очищается от грязи и ржавчины. Для этого понадобится напильник или наждак. Примерно по одной-две капли наносится на основной металл и припой.

Нанесение паяльной кислоты на металл

Ели кислота покрыла всю рабочую поверхность, то такого количества ее будет явно достаточно. Поверхность должна быть покрыта вся без пропусков, чтобы соединение было крепким по всей длине. Затем жалом раскаленного паяльника расплавляется припой и переносится на покрытую флюсом поверхность. Вначале все должно покрыться тонким слоем, чтобы обеспечить защитное лужение.

Данная процедура повторяется и с заготовкой, которую нужно припаять. После того, как две поверхности будут залужены, можно приступать к непосредственному их спаиванию. Для этого берется значительно большее количество припоя и соединяется на шве соприкосновения двух деталей. Как только металл припоя растекся и его толщина оказалось достаточно большой для надежного схватывания, следует прекратить какое-либо температурное воздействие и нужно дать остыть всей конструкции.

Это интересно: Характеристика мягкого припоя ПОС 61

Что такое ортофосфорная кислота

Что же такое ортофосфорная (фосфорная) кислота? Она относится к неорганическим веществам. При комнатной температуре она приобретает вид ромбических кристаллов. Имеет консистенцию сиропа и представляет собой 85-процентный раствор. Ее кристаллы хорошо растворимы в воде и этиловом спирте.

Это вещество относится к группе антиоксидантов (антиокислителей) и используется как регулятор кислотности. В качестве добавки ей присвоен код Е338.

Описание препарата, характеристики, вредные свойства

Химическая формула вещества — H3PO4. При нагревании вещества до температуры более 213°C оно меняет свой состав и превращается в пирофосфорную кислоту (H4P2O7).

Основным свойством этого химического компонента выступает отсутствие выраженного запаха и цвета. Она обладает хорошей растворимостью в воде и других жидкостях. Образуется она при химическом воздействии на фосфат или же во время применения гидролиза. Ее преимуществом выступает низкая себестоимость (в отличие от лимонной кислоты). В связи с этим ее часто используют в производстве напитков и продуктов питания.

Это вещество негативно влияет на здоровье, повышая кислотность желудочного сока. Людям, страдающим гастритом с повышенной кислотностью, необходимо свести к минимуму или исключить из рациона продукты, содержащие в своем составе такое вещество.

Получение кислоты

Многие задаются вопросом, как получить кислоту в лабораторных условиях? Существуют различные способы получения ортофосфорной кислоты, наиболее распространенными среди которых являются следующие:

1. При взаимодействии воды с оксидом фосфора (v) во время нагревания:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

1. При воздействии серной кислоты на ортофосфат кальция (природную соль):

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4

1. При воздействии на фосфор азотной кислоты высокой концентрации:

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO

Сфера применения

Ортофосфорную кислоту применяют в таких сферах деятельности, как нефтяная промышленность, стоматология, животноводство. Ее также используют при производстве:

• спичек;
• кинопленки;
• фосфатных удобрений;
• средств бытовой химии;
• веществ против коррозии металла;
• огнеупорных элементов и материалов.

Меры предосторожности

Чтобы избежать неприятных происшествий, следует тщательно придерживаться правил хранения представленного вещества. Оно должно храниться в плотно закрытой емкости, вне досягаемости солнечных лучей, тепловых воздействий и детей. Хранится вещество при температуре от -25°С до +35°С.

Пайка кислотой паяльной проводится в хорошо проветриваемом помещении. Перед началом работы необходимо открыть все его окна настежь. Даже после окончания проведения работ помещение должно проветриваться не менее 30 минут.

В процессе пайки необходимо воспользоваться средствами защиты дыхательных путей, глаз и кожи рук. В случае случайного попадания вещества на кожу рук или в глаза следует тщательно промывать этот участок проточной водой достаточно длительное время.

При попадании кислоты для пайки на различные поверхности их следует очищать содовым раствором, который после обработки смывается водой.

Ознакомившись с сущностью такого вещества, как паяльная кислота, можно смело применять ее в процессе ремонта различного оборудования. Зная ее состав, а также способы заменить кислоту в домашних условиях, обрабатывать детали перед пайкой будет совсем не тяжело. Такая технология поможет продлить долговечность функционирования техники и механизмов различной сложности. Выполняя работы в соответствии с правилами техники безопасности, можно не бояться нежелательных происшествий, способных навредить здоровью.

Основные правила при использовании ортофосфорной кислоты для удаления ржавчины

1. Перед началом основной работы, необходимо подготовить все средства защиты, так как вещество является агрессивным, и при попадании на кожу, оставляет ожоги.
2. Вначале поверхность необходимо очистить от обычных загрязнений, чтобы средство могло выполнять свои функции в полной мере, иначе поверхность очистится частями.
3. Если слой ржавчины слишком толстый, то необходимо прибегнуть к механической очистке поверхности, для этого используют болгарку и щетку из металла.
4. Место очищения обязательно необходимо обезжирить, а затем промыть водой, чтобы средство хорошо ложилось, и действовало эффективно.
5. После окончания очищения, кислоту необходимо смыть нейтральным раствором, а затем водой.
6. Так как вещество является агрессивным, оно может повредить основную поверхность, поэтому её необходимо закрыть пленкой.
7. Если не получается производить очищение методом погружения, то используют распылители или наносят кислоту с помощью кисточки или валика на ржавую поверхность.
8. Если поверхность не очистилась с первого нанесения, то потребуется дополнительное распыление. После этого очищаемое место необходимо промыть нейтральным раствором, а затем водой.
9. Ортофосфорную кислоту нельзя использовать для очищения ржавчины на акриловой поверхности.

Недостатки

• Слишком агрессивная среда не позволяет вести работу с тонкими деталями, подверженными сильному воздействию флюса такого рода;
• Есть вероятность получения травмы при непосредственном контакте с материалом, так как концентрированная кислота может разъесть кожу, а также мышечные ткани;
• Во время работы материал выделяет испарения, которые также вредны, но на этот раз страдают дыхательные пути;
• Кислота выделяет неприятный запах, который сильно распространяется в близлежащем пространстве.

Чем заменить паяльную кислоту в домашних условиях?

За все время существования данного вещества, специалисты нашли несколько вариантов, которые могут выступить в качестве замены. Многие из них легко готовятся в домашних условиях, но при этом могут не полностью соответствовать заданным свойствам оригинального вещества.

Одним из первых вариантов, чем можно заменить кислоту для пайки, является аспирин, растворенный в воде. Для этого берется таблетка аспирина, которую можно предварительно по дробить, чтобы она быстрее растворилась. Затем она высыпается в емкость с водой, где и происходит растворение. Когда в жидкости не останется твердых частичек таблетки, то ее можно использовать. Делается это как при работе с обыкновенными жидкими флюсами. Полученное вещество является безвредным.

Таблетка аспирина в воде

Использование концентрированной уксусной или лимонной кислоты также допускается. Эффективность их несколько ниже. Разбавлять такие варианты ни в коем случае не стоит, так как зачастую они продаются уже в разбавленном виде. Как правило, они обладают неким уровнем агрессивности, но не достигают тех же показателей, что и сама кислота.

Применение концентрированной соляной кислоты. Данный материал входит в основу оригинального флюса, а также используется для приготовления паяльной кислоты в домашних условиях. Этот вариант наиболее опасен для здоровья, но позволяет справиться практически со всеми видами загрязнений и обеспечивает надежную защиту. Но и уровень агрессивности здесь сильно возрастает, так что тонкие детали не стоит паять таким методом. Чаще всего он применяется для деталей из железа.

Паяльный жир активный служит альтернативой кислоте, так как в отличие от других его разновидностей, он достаточно агрессивный и его также не рекомендуют использовать для тонких металлических изделий. Он намного удобнее, чем другие варианты, в плане размещения флюса на поверхности заготовки, но также обладает негативными побочными эффектами, вредными для здоровья человека. В домашних условиях он не всегда может быть. Но его следует иметь про запас, так как именно паяльный жир обеспечивает одни из лучших условий спаивания среди всех имеющихся аналогов.

Паяльный жир

Выбирая, какая нужна кислота для пайки, помимо паяльной, следует рассмотреть еще ортофосфорную. Это более простой и щадящий вариант. Ее также можно приобрести в магазине и она неплохо справляется с условиями работы, так как легко снимает окислы, жировые налеты и прочие пленки с поверхности.

В домашних условиях также можно самостоятельно подготовить паяльную кислоту, которая станет заменой оригиналу. Она будет иметь не столь богатый состав, как магазинные марки, но сможет справиться с теми процедурами, на которые она рассчитана. Приготовление ее займет больше времени, чем вышеуказанные варианты, но и качество полученной субстанции будет несколько выше. К тому же, ее можно потом будет хранить в течение долгого времени для последующего использования.

 

Вывод

Существует множество вещей, которые можно использовать вместо паяльной кислоты. Все они обладают своими свойствами, но вполне пригодны для пайки. Некоторые имеют ограничения из-за своей агрессивности, у других преимуществом является их стоимость и доступность, а в третьих высокий уровень качества. Каждый пайщик подбирает тот вариант, который ему удобнее, но практически ни какой из них не может стать полным аналогом, так как каждый элемент состава приносит свои нюансы.

Популярные ошибки

Почему паяльной кислотой проще паять? Во время нагрева место пайки быстрее покрывается окислами так как чем выше температура — тем быстрее протекают химические реакции. Кислота тоже начинает быстрее разъедать эти окислы. Здесь кроется еще одна проблема. Кислота так же разъедает место пайки, помимо окислов. Это ухудшает прочность соединения.

Плохой пайке предшествуют множество ошибок:

• Перегрев. Флюс испаряется, не успевает принять участие в пайке. Такое происходит, когда выставляют температуру на паяльнике выше 300 градусов;
• Недогрев. Это происходит из-за малой площади нагрева, не понимания принципов паяльных работ или некачественного оборудования;
• Долгое касание паяльника к месту контакта. Пайка не должна продолжаться больше нескольких секунд. Иначе большая часть флюса испариться, а остальной припой соберется в комочек, и начет окисляться.
• Количество флюса и припоя. Переизбыток или недостаток компонентов – тоже критический фактор. Слишком много флюса — припой начнет растекаться, слишком мало — быстро испариться и не на полный участок хватит.

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.

Хлористый цинк

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.

Пайка олеиновой кислотой позволяет производить стыковку материалов из медных и алюминиевых сплавов, без образования химической пленки и окисления.

Олеиновая кислота Б-115

Флюс используется для защиты от процессов коррозии на стыке, при механическом воздействии, образуется новая пленка, что позволяет не беспокоится о надежности соединения.

Взамен паяльной кислоты, другие флюсы не имеют схожих свойств, возможно применение машинного масла с растертыми опилками, процесс пайки происходит втирание состава при стыковке. При нагревании олеиновый тип паяльной кислоты испаряется, но место пайки залужено, о качественном соединении бессмысленно беспокоится.

Ортофосфорная кислота

При обработке металлов ортофосфорным раствором происходит построение защитной пленки, препятствующей образованию окислов, химических реакций металла. Характеристики раствора состоят в бесцветной субстанции, неорганического рода. Гигроскопичная структура в виде пастообразной структуры взаимодействует при нагревании и растворяется в жидкий состав. Обладает хорошими свойствами текучести, легко убирается водой после работы.

Пайка ортофосфорной кислотой

Применяется ортофосфорная кислота при пайке углеродистых, легированных сталей. Также к работе подходят сплавы меди и никеля, рабочая температура при паяльных работах начинается от 350 градусов. Кислотная пленка разрыхляется, отводится на поверхность путем растворения слоя оксидов. Надежная спайка достигается путем образованной оксидной пленки ортофосфорной кислотой.

Флюс ВТС

Салициловая основа, распространенная составом аспирина, применяется как составляющая часть . Наиболее широко применяется к работе с драгоценными металлами, ввиду слабого взаимодействия с частицами изделия.

Основное преимущество, это защита от окисления места пайки, нет необходимости удалять флюс, если только не предъявляются дополнительные требования.

Флюс-паста ВТС

Универсальность применения, дешевое изготовление позволяют применять паяльную кислоту на основе салициловых соединений. Едкие выделения предполагают рабочую вытяжку при выполнении паяльных действий, также отрицательной стороной является плохое взаимодействие с алюминием.

Возможно использовать подручные средства, достаточно растереть таблетку аспирина или другой препарат, содержащий салициловую кислоту. Наносится порошок на место пайки, при работе с проводами пайку возможно производить прямо на таблетке. Более удобная смесь изготавливается совместно с вазелином, пропорциями 1 к 2, пасту легко наносить на место пайки тампоном, удалять по окончанию работ.

Как пользоваться паяльной кислотой

Чтобы понять, как пользоваться паяльной кислотой, следует обратиться к технологии ее нанесения. В зависимости от производителя различаются вещества по способу нанесения. Это может быть горлышко в форме капельницы или банка с кисточкой.

Перед нанесением кислоты деталь необходимо зачистить. Это лучше сделать при помощи напильника или наждачной бумаги. Серьезного отношения требует нанесение такого вещества, как паяльная кислота. Как пользоваться ею, обязательно указано производителем в инструкции.

Вещество должно равномерно распределиться по детали. По окончании работы любой флюс убирают с поверхности детали. Это необходимо для предотвращения ускоренного процесса окисления поверхности заготовки и самого припоя.

Удалить кислоту можно при помощи воды или содового раствора. Остатки ВТС смываются ацетоном или этиловым спиртом. Жалом паяльника расплавляют немного припоя и переносят его на поверхность.

Флюс из ортофосфорной кислоты

Еще одна распространенная паяльная кислота — ортофосфорная (H3PO4). Она успешно справляется с удалением оксидов с поверхностей металлов и защищает их от образования новых соединений с кислородом, образующих на металле препятствующую спаиванию деталей пленку. Неслучайно ортофосфорная кислота входит в состав большинства средств для антикоррозийной обработки стальных конструкций.

Для пайки сплавов хрома и никеля кислота применяется не в чистом виде. Флюс почти на 1/3 состоит из этилового спирта. На долю H3PO4 приходится 32%, и 6% в составе занимает канифоль. В иных составах для лужения и паяния объем кислоты может доходить почти до 100%. Зачастую ортофосфорная кислота разводится вместе с хлористым цинком, массовое содержание которого во флюсе может колебаться от 50% до тысячных долей процента. H3PO4 применяется не только для соединения деталей из никелевых сплавов, ее используют для пайки изделий из низколегированной стали и чистой меди или ее сплавов.

Таблица кислотных флюсов.

Ортофосфорная кислота входит в состав активного флюса Ф-38 Н, с помощью которого проводится пайка:

• легированной, малоуглеродистой и среднеуглеродистой стали;
• меди и ее сплавов;
• хромоникелевых сплавов.

Ф-38 Н применяется для пайки в местах с затрудненным доступом и защищает спаянные детали от коррозии. В его составе:

• солянокислый диэтиламин;
• H3PO4 (25%).

Ортофосфорная кислота взрыво- и пожаробезопасна, но работа с ней и ее хранение должны проводиться с соблюдением всех мер предосторожности. Смывать вещество после попадания на кожу или глаза также следует проточной водой

Длительность промывания составляет не менее 10-ти минут.

Зачем нужна паяльная кислота?

Вне зависимости от своей разновидности, основным предназначением данного материала является создание максимально приемлемых для спаивания условий. Чтобы достичь идеального результата, поверхность материала должна быть чистой, но видимая человеческому глазу чистота это еще не показатель. Здесь требуется, чтобы на поверхности не было даже тонких жировых пленок, а главное, окислов, которые могут  создать неразрушимую пленку, что помешает нормальному сцеплению материалов. Температура плавления некоторых окислов значительно выше температуры плавления основного металла и пайки в целом, так что качество соединения при этом будет минимальным. Ярким тому примером является пайка алюминия.

Таким образом, основным фактором, для чего нужна паяльная кислота, является ликвидация всех лишних налетов. Применение помогает остановить возникновения окисла, так как некоторые металлы могут снова обрасти пленкой в течение нескольких секунд после механической очистки. Здесь же происходит химическая обработка, что является более надежным и востребованным способом.

Еще одним эффектом, который дает паяльная кислота во время применения, является снижение натяжения расплавленного припоя. Это обеспечивает его более свободное распространение. При компоновке плат таким материалом не стоит пользоваться, так как есть риск повреждения мелких деталей. Особенно характерно данное условие при работе с концентрированной кислотой. Она относится к агрессивным средам, поэтому, когда предстоит выбор, каким припоем паять микросхемы, зачастую используют обыкновенную канифоль еловую.

Стоит также отметить, что кислота становится проводником, если будет пущен электрический ток. Это еще одна причина, по которой не стоит ее применять во время работы с микросхемами, так как она может вызвать замыкание, что приведет к серьезной поломке всего изделия. Особенно это заметно при недостаточно хорошем просушивании после пайки.

Меры предосторожности

Ортофосфорную кислоту причисляют к группе токсичных для здоровья веществ, в ходе ее применения необходимо строго соблюдать правила безопасности, не пренебрегать мерами предосторожности. Для хранения этого вещества применяют герметичную тару

Используют кислоту исключительно в помещении, где есть возможность обеспечения хорошего проветривания.

При работе с этим материалом в обязательном порядке нужно пользоваться средствами, предназначенными для индивидуальной защиты. При случайном попадании кислоты на кожу ее смывают мыльной водой. Процедура пайки идентична проведению операций с использованием других разновидностей флюсов. Металлическую поверхность предварительно зачищают механическим способом. Затем ее обрабатывают кислотой.

Подобная манипуляция ликвидирует следы ржавчины и иные загрязнения, существенно повышая качество и прочность получаемых методом спаивания соединений

Важно принимать во внимание, что в условиях агрессивной среды есть вероятность негативного влияния на тонкие детали. Лучше всего свои качества ортофосфорная кислота проявляет при спайке металлов, обладающих высокой температурой плавления

Как использовать ортофосфорную кислоту смотрите далее.