Классификация и составы флюсов

Применяемые в настоящее время флюсы по составу можно разделить на следующие группы:

1) флюсы на основе соединений бора;

2) флюсы на основе фтористых соединений металлов;

3) флюсы на основе хлористых соединений металлов;

4) оксидные флюсы;

5) флюсы на основе канифоли и других органических соединений.

К первой группе относятся флюсы, состоящие из тетраборно-кислого натрия, борной кислоты, борного ангидрида, a также флю­сы более сложного состава на основе этих веществ.

Тетраборнокислый натрий получают путем обезвоживания буры (Na₂B₄O₇·10H₂O). По внешнему виду это бесцветные прозрачные кристаллы. При нагреве до 80 °С происходит удаление 80% кристаллизационной воды. Полное обезвоживание наступает при температуре 350-400 °С. Тетраборнокислый натрий плавится при температуре 740 °С, но до 800 °С он остается очень вязким, поэтому пайка с применением его в качест­ве флюса может производиться только при температурах выше 800°С.

Борная кислота H₃BO₃ – белое кристаллическое вещество, растворяющееся в горячей воде. При нагреве выше 70 °С она диссо­циирует. Во флюсы ее вводят вместе с тетраборнокислым натрием.

Борный ангидрид получается путем обезвоживания борной кис­лоты. При нагреве борная кислота теряет воду, превращаясь после­довательно в метаборную HBO₂ и тетраборную H₂B₄O₇ кислоты, а также в борный ангидрид B₂O₃.

Флюсы на основе соединений бора применяют для пайки углеродистых сталей, чугуна, меди, бронз, латуней медноцинковыми и серебряными припоями с температурой плавления выше 800°С. Если компоненты флюса предварительно обезводить, то паяные соединения получаются более высокого качества.

Для пайки нержавеющих и жаропрочных сплавов эти флюсы непри­годны, так как не могут удалить с поверхности стойкие пленки оксидов хрома, титана и др. активных элементов.

Поэтому для пайки таких сталей применяют боратные флюсы сложного состава, содержащие фториды. Состав сложных флюсов приведен в таблице 3.

Таблица 3 – Составы сложных боратных флюсов

¹ Состав лигатуры: 48% Al, 48% Cu, 4% Mg

Более высокими флюсующими свойствами обладает флюс № 201, что объясняется наличием в нем лигатуры.

При наличии на поверхности основного металла и припоя устойчи­вых, трудно удаляемых оксидных пленок применяют флюсы на основе фторидов (Таблица 4).

Самый активный флюс № 284, затем № 209 (он более дешев) и № 18В (более технологичен при нанесении и удалении после пай­ки, более стоек при нагревании).

Таблица 4 – Флюсы для пайки нержавеющих сталей

Для алюминиевых и магниевых сплавов применяют флюсы третьей группы. Основой этих флюсов чаще всего является карналлит (LiCl – KCl). Растворителем оксидов обычно является фтористый натрий, активным компонентом – хлористый цинк. Составы флюсов приведены в табли­це 5.

Таблица 5 – Флюсы для пайки алюминиевых и магниевых сплавов

Для низкотемпературной пайки черных и цветных металлов в ка­честве флюсов применяют водные растворы хлористого цинка. Эти флю­сы обладают высокой химической активностью, их применяют в тех случаях, когда имеется возможность полного удаления остатков флю­са после пайки. При их применении процесс флюсования протекает интенсивно, припой легко растекается по поверхности металла, обра­зуя достаточно прочное соединение. Стоимость этого флюса самая низкая. Активность этих флюсов зависит от концентрации хлористо­го цинка. Обычно применяется 20-30% водный раствор ZnCl₂ – не более, т.к. применение больших концентраций не повышает актив­ность флюсов, а снижает ее.

Хлористый цинк часто применяют в смеси c хлористым аммо­нием NH₄Cl, который усиливает флюсующее действие ZnCl₂ особен­но при низких температурах. Составы флюсов приводятся в таблице 6.

Флюсы на основе канифоли и др. органических соединений при­меняют для низкотемпературной пайки металлов в том случае, ког­да не представляется возможным удаление остатков флюса после пайки.

Остатки этих флюсов не вызывают коррозии, но они менее активны при пайке. В качестве флюса часто применяют кусковую канифоль, но гораздо более удобно применять спиртовые растворы (в частности 25% раствор канифоли в этиловом спирте – флюс КЭ).

Таблица 6 – Флюсы для пайки черных и цветных металлов

Для пайки металлов и сплавов, оксиды которых плохо удаляются канифолью, применяются добавки активизаторов к спиртовым растворам. Такими добавками являются анилин (C₆H₅NH₂), триэтаноламин – N(CH₂CH₂OH)₃, солянокислый диэтиламин (C₂N₅)₂NHCl, салициловая кислота HOC₆H₄CO₂H и некоторые другие, не оказывающие вредное воздейст­вие на коррозионную стойкость швов, иногда даже вводят хлорис­тый цинк до 3% и хлористый аммоний.

Составы и область применения некоторых активизированных кани­фольных флюсов приведена в таблице 7.

Для низкотемпературной пайки алюминия и его сплавов при­меняют флюсы, содержащие в качестве активных компонентов борфториды кадмия и цинка.

Основой таких флюсов служат высококипящие органические соединения, например триэтаноламин. Состав такого флюса известен под маркой Ф61А.

борфторид кадмия 10%

борфторид цинка 8%

триэтаноламин 82%

Таблица 7 – Составы активизированных канифольных флюсов