Канифольный флюс

Канифольный флюс — это группа паяльных флюсов, основным компонентом которых является канифоль (продукт переработки живицы хвойных деревьев). Применяются для удаления оксидной плёнки с поверхности металлов и защиты их от окисления в процессе пайки, обеспечивая качественное смачивание и растекание припоя.

Состав и свойства

Канифоль (гарпиус) представляет собой аморфное хрупкое вещество от светло-жёлтого до тёмно-коричневого цвета, получаемое после отгонки скипидара из живицы сосны, ели, кедра и других хвойных. Основным действующим веществом являются абиетиновая и другие смоляные кислоты (до 90 % массы). При нагреве до температуры пайки (обычно 150–250 °C) эти кислоты вступают в химическую реакцию с оксидами металлов (например, CuO, SnO₂, Fe₂O₃), восстанавливая их до чистого металла или образуя растворимые соли — резинаты. Побочные продукты реакции и остатки канифоли удаляются с поверхности пайки механически или с помощью растворителей.

Чистая канифоль является неактивным (слабокислым) флюсом. Она эффективна только для легкоокисляющихся металлов (медь, олово, серебро, золото, их сплавы) и не подходит для пайки алюминия, нержавеющей стали, чугуна, цинка и других металлов с прочной оксидной плёнкой. Для расширения области применения в состав канифольных флюсов вводят активаторы — органические кислоты (щавелевая, лимонная, салициловая), соли аммония, анилины, галогениды (хлориды, бромиды цинка, аммония). Такие флюсы называются активированными или галогенсодержащими и способны паять нержавейку, никель, константан.

Классификация

По химическому составу и степени активности канифольные флюсы делятся на три основные группы:

Безгалогенные (неактивированные) — чистая канифоль или её растворы в спирте, ацетоне, бензине. Не содержат агрессивных добавок. Остатки флюса не вызывают коррозии, не проводят ток и не требуют обязательной отмывки. Примеры: канифоль сосновая (ГОСТ 19113–84), спиртовой раствор канифоли (СКФ, ФКСп).
Активированные (слабокислотные) — содержат до 1–3 % органических кислот или их солей. Обладают повышенной флюсующей способностью, но их остатки могут вызывать коррозию при длительном воздействии влаги. Требуют отмывки водой или спиртом. Примеры: ЛТИ-120 (содержит салициловую кислоту), ФК-1, флюсы на основе канифоли с добавлением ортофосфорной кислоты.
Галогенсодержащие (сильнокислотные) — содержат хлориды или бромиды (например, хлорид цинка, хлорид аммония). Очень активны, позволяют паять нержавеющую сталь, никель, титан. Остатки крайне коррозионно-активны, требуют тщательной отмывки дистиллированной водой или специальными составами. Примеры: Ф-38, Ф-61, флюс «Коррозия» (устаревшее название).

По агрегатному состоянию различают:

Твёрдые (кусковая канифоль, стержни, прутки).
Жидкие (растворы в спирте, ацетоне, бензине; реже — в маслах).
Пастообразные (смеси канифоли с наполнителями, например, с порошком припоя).

Применение

Канифольные флюсы — наиболее распространённый тип флюсов в радиоэлектронике, приборостроении и электромонтажных работах. Основные области применения:

Пайка медных проводов, контактов, радиодеталей (резисторов, конденсаторов, микросхем, транзисторов) мягкими припоями (олово, оловянно-свинцовые сплавы, например, ПОС-61).
Лужение — покрытие медных дорожек печатных плат, выводов деталей и проводов тонким слоем припоя для защиты от окисления и улучшения пайки.
Пайка в электронике — для монтажа и демонтажа компонентов на печатные платы, в том числе в технологии поверхностного монтажа (SMT).
Пайка ювелирных изделий из меди, серебра, золота (используется специальная ювелирная канифоль).
Ремонт музыкальных инструментов (пайка струн, контактов в электрогитарах, звукоснимателях).

Преимущества и недостатки

Преимущества:

Низкая токсичность (безгалогенные составы практически безопасны при соблюдении вентиляции).
Отсутствие коррозионной активности после пайки (для чистых и безгалогенных флюсов).
Высокая диэлектрическая прочность остатков (не вызывают утечек тока).
Доступность и низкая стоимость.
Хорошая растворимость в органических растворителях (спирт, ацетон, уайт-спирит).

Недостатки:

Низкая активность — не подходит для пайки окисленных, загрязнённых или трудносмачиваемых металлов.
Требует предварительной механической зачистки поверхности (наждачная бумага, скальпель).
При перегреве (выше 300–350 °C) канифоль разлагается, образуя кокс и твёрдые углеродистые остатки, которые ухудшают качество пайки и плохо отмываются.
Остатки активированных флюсов могут вызывать коррозию при длительном воздействии влаги (требуется отмывка).
Растворы на спирту легко воспламеняются.

Технология применения

Для пайки с использованием канифольного флюса обычно применяют следующую последовательность:

Зачистка — удаление оксидной плёнки и загрязнений с поверхности металла (механически или химически).
Нанесение флюса — твёрдую канифоль нагревают жалом паяльника и касаются ею места пайки; жидкий флюс наносят кисточкой или каплей.
Нагрев — паяльник (или другой источник тепла) разогревает место пайки до температуры плавления припоя (обычно 180–300 °C). Канифоль плавится, испаряется и активируется.
Подача припоя — припой (обычно оловянно-свинцовый или бессвинцовый) вводится в зону пайки. Канифоль способствует его растеканию.
Удаление остатков — после пайки остатки флюса (особенно активированного) рекомендуется удалять спиртом, ацетоном или специальными отмывочными жидкостями. Для безгалогенных флюсов отмывка необязательна, но желательна для эстетики.

История

Канифоль известна с древности. Её использовали в качестве флюса ещё в античные времена для пайки медных и бронзовых изделий. В Средние века канифоль применяли алхимики и ювелиры. С развитием электротехники в XIX веке канифоль стала основным флюсом для пайки проводов и контактов. В СССР и России канифольные флюсы регламентировались ГОСТами (например, ГОСТ 19113–84 на канифоль сосновую, ОСТ 4Г 0.033.200 на флюсы для пайки). В современной электронике канифольные флюсы постепенно вытесняются «no-clean» (не требующими отмывки) флюсами на основе синтетических смол, но остаются популярными в радиолюбительской практике и мелкосерийном производстве.

Интересные факты

Канифоль применяется не только как флюс, но и для обработки смычков струнных инструментов (скрипка, виолончель) — она увеличивает трение волоса о струну.
В медицине канифоль используется в составе пластырей и мазей (например, «канифольная мазь»).
При нагреве канифоль выделяет характерный запах, который у многих ассоциируется с пайкой.
В некоторых странах (например, в Китае) канифоль добавляют в жевательную резинку для улучшения её текстуры.

Источники

ГОСТ 19113–84 «Канифоль сосновая. Технические условия».
ОСТ 4Г 0.033.200 «Флюсы для пайки. Технические условия».
Справочник по пайке и лужению / под ред. И. Е. Петрунина. — М.: Машиностроение, 1984.
Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 3.
Технология пайки в электронике / В. В. Смирнов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →