Для обеспечения физического контакта Мн и Мп в процессе пай­ки применяют различные способы удаления окисной пленки —флю­совой и бесфлюсовые. К бесфлюсовым способам пайки относят аб­разивную и ультразвуковую пайку, пайку в активных и инертных газовых средах и в вакууме.

Для смачивания паяемого металла жидким припоем ие всегда необходимо полностью удалять с его поверхности окясную пленку. При возможности плавления паяемого металла под окисиой плен­кой (в контакте с жидким припоем или вытесненным из флюса жидким металлом) достаточно локальное нарушение ее сплошнос­ти. Смачивание поверхности паяемого металла припоем и его зате­кание в зазор при этом будут происходить в результате отделения окисиой пленки от паяемого металла в процессе его контактного подплавления под пленкой и диспергацией последней. Плавление паяемого металла в жидком припое под окисиой пленкой от мест нарушения ее сплошности ускоряет процесс флюсования Мк.

Для развития химической эрозии материала изделия через раз­рывы в окисиой пленке необходима существенная растворимость его в жидком припое при температуре пайки, а - при контактио-реак- тивиом плавлении — достаточное его содержание в образующейся эвтектике. При этом химическая эрозия паяемого металла в контак­те с жидкйм припоем должна быть сравнительно большой для под - плавлеиия окисной пленки, но достаточно малой, чтобы не приводить к заметному развитию подрезов, сквозных проплавлений Мк нли недопустимому уменьшению толщины стенки изделия,

Процессы подплавлеиия и диспергации окисной пленки с по­верхности паяемого металла, по-видимому, вносят определенный вклад как при флюсовой, так и бесфлюсоиой пайке и начинаются сразу же от мест нарушения сплошности окисиой пленки. Поэтому оценку активности флюса или газовой среды неправомерно прово­дить по времени полного удаления окисиой пленки с паяемого металла. Такая оценка без учета воздействия жидкого припоя воз­можна только в тех редких случаях, когда последний способен лишь к весьма слабому взаимодействию с паяемым металлом, а флюс иереактивеи.

Паяльным флюсом называют неметаллическое вещество, приме­няемое для полного или локального удаления окисиой пленки с по­верхности паяемого металла и припоя, для предотвращения ее об­разования при пайке, а также для изменения, чаще всего снижения, поверхностного натяжения припоя, иногда для вытеснения металли­ческого слоя на поверхности паяемого материала с целью его об - луживаиия или в качестве припоя. Активность паяльного флюса оп­ределяется его способностью выполнять эти функции.

Активную часть флюсов называют активатором, а основу — растворителем. Флюсы, кроме растворителя и. активатора, могут содержать поверхностно-активные вещества, улучшающие смачи­вание флюсом паяемого металла и окислов. Растворители обычно выбирают в зависимости от применяемых активаторов и от - тре­буемой температуры пайки, а активаторы — в зависимости от хими­ческой стойкости окислов, образующихся, иа металле.

Для защиты металла от окисления в процессе пайки флюс должен иметь температуру ликвидуса ниже температуры солидуса припоя, так как твердый флюс не способен эффективно защищать поверхность металлов от контакта с воздухом, смачивать и расте­каться по поверхности паяемого материала и припоя, затекать в зазор между паяемыми поверхностями, удалять адсорбированные иа них газы, сохранять покровное действие до конца пайки, дол­жен быть легче припоя и образовывать с ним два иесмешивающих - ся слоя. Последнее требование обусловлено тем, что флюсовые включения ослабляют паяный шов, а после вскрытия, например при механической обработке галтельных участков, могут способство­вать развитию коррозии паяного соединения.

Флюс в условиях неконтролируемого нагрева, например при га­зопламенной или индукционной пайке, имея температуру плавления иа 50°С ниже температуры ликвидуса припоя, является своеобраз­ным индикатором подачи припоя в зазор. Если флюс более туго­плавок, чем припой, то поверхность металла к моменту расплавле­ния припоя может остаться окисленной.

Флюсы классифицируют по следующим признакам (ГОСТ 19250—73): 1) температурному интервалу их активности; 2) природе растворителя и природе активатора; 3) механизму действия; 4) аг­регатному состоянию при поставке.

По температурному интервалу активности различают низкотем­пературные (<450°С) и высокотемпературные (>450°С) флюсы. По природе растворителя низкотемпературные флюсы могут быть водными и спиртовыми. По природе активатора такие флюсы мож­но в свою очередь подразделить на неорганические и органические, кислотные, остатки которых способствуют развитию коррозии пая­ных соединений', и бескислотные. К кислотным флюсам относятся флюсы, остатки и шлаки которых после пайки имеют pH <7. При

значении рН>7 остатки флюсов и шлаки после пайки коррозионно неактивны.

По механизму действия флюсы подразделяют на защитные, электрохимического, химического и растворно-химического действия. По агрегатному состоянию при поставке различают твердые, жид­кие и пастообразные флюсы. Солевые флюсы выполняют свою функ­цию только после расплавления и диссоциации входящих в них солей, например: 3ZnClr-*-ZnClg— +2Zn2+; SnCl2-»-Sn2+ +2С1~. Степень такой диссоциации характеризуется проводимостью соле­вого расплава.

Твердые при комнатной температуре флюсы наносят на паяе­мые участки деталей в виде порошка, водных или спиртовых раст­воров, паст, вводят в смесь с порошком, зернами или стружкой припоя, иногда в виде таблетизированной смеси с припоем, в труб­ках из припоя, заполненных флюсом. В трубчатых припоях ПОС40 и ПОС61 количество флюса составляет 2—2,5% от масСы припоя.

Проволока припоя может иметь вместо внутреннего канала или нескольких каналов сплошные или прерывистые углубления, запол­няемые предварительно расплавленным флюсом. Такие углубления обычно располагаются иа поверхности поперек оси проволоки, что предотвращает выкрашивание флюса при ее изгибе; углубления мо­гут располагаться по спирали. Длина углублений ~2 см; их нано­сят режущим инструментом нли путем накатки. Подготовленную таким образом проволоку припоя погружают в жидкий флюс, За­полняющий углубления, снаружи проволоки стирают излишки флю­са. Для улучшения затекания жидкого флюса в углубления послед­ние предварительно заполняют быстроиспаряюшейся хорошо сма­чивающей жидкостью, например спиртом [1].

Возможно дозированное флюсовое покрытие с двух сторон лен­ты припоя. При нанесении флюсов для легкоплавкой пайки в ка­честве связующего может служить раствор канифоли с добавлением воды и натурального каучука.

Тамада Минору показал, что применение мелких зерен припоя с охлажденной на них тонкой пленкой флюса предотвращает окис­ление поверхности припоя в течение длительною срока хранения. Применение прутков серебряных припоев с углублениями, предва­рительно заполненными флюсом, позволило понизить требования к точности подгонки и сборки под пайку [1].

Дозирование флюса обеспечивает равномерную его подачу, устраняет или облегчает трудоемкую операцию по удалению остат­ков флюса и продуктов флюсования после пайки, предотвращает попадание флюса на участки деталей, не подвергаемые пайке.

Флюсы не являются нейтральными по отношению к паяемому материалу. Они могут взаимодействовать с его иомпонеитами. Так, электронографически показано, что в местах контакта латуни Л62 с флюсами, содержащими хлориды, или с хлором иа поверхности образуется тонкий слой меди, покрытый хлоридом цинка [44].

При взаимодействии окислов металлов с кислотами, входящи­ми во флюсы или образующимися в иих (например, при нагреве), имеет место реакция замещения:

МетОп + хИпК -*• МетКл + п ’ Н20 ,

где К — кислотный остаток; т, п, х — коэффициенты. 112

При флюсовании Мк, покрытого слоем окисла, протекают анод­ные и катодные окислительно-восстановительные реакции. При этом металл — окисел, погруженный в электролит (флюс), представляет собой соответственно анод и катод. На аноде-металле происходят в основном анодные (окислительные) реакции, а на катоде-окисле — катодные (восстановительные) реакции. Эти реакции эффективны только тогда, когда флюс контактирует одновременно с окислами и металлом, например через трещины и разрывы в окисной пленке.

Изолированные окислы, например, железа растворяются во флю­се значительно медленнее, чем в контакте с М„. Для предотвра­щения сильного растворения металла при наличии на нем окислов во флюсы иногда добавляют ингибиторы.