Описание паяльных флюсов преследует цель облегчить потреби­телю изучение свойств флюсов и таким образом обеспечить более эффективное их применение. Это не значит, конечно, что каждый потребитель сможет сам разрабатывать новые флюсы. Такая ра­бота очень сложна и требует большого опыта и специального обо­рудования.

В состав флюсов входит большое число химических компонентов. Собственно флюс представляет собой смесь многих химических соединений, смешанных в определенных соотношениях, обеспечи­вающих удовлетворительные результаты. После перемешивания химических компонентов флюса (в особенности при нагреве в про­цессе пайки) между различными составляющими флюса происходят реакции. В результате этого окончательный раствор компонентов флюса при температуре пайки химически и физически совершенно отличен от первоначально смешанных составляющих. Так, напри­мер, если во флюсе присутствует фторборат в качестве составляю­щего компонента, то после смешения компонентов в нем образуются фториды, хотя они первоначально во флюс и не вводились.

В процессе пайки химические реакции проходят с большой ско­ростью. Находящиеся во взаимном соприкосновении флюс, основ­ной металл, припой и газообразные продукты реагируют между собой, причем скорость этой реакции возрастает с повышением температуры. Составные части флюса должны действовать таким образом, чтобы соответствовать всем требованиям процесса пайки, в том числе и фактору времени. Флюс не должен слишком сильно растворять основной металл при температуре пайки и должен со­хранять свои свойства достаточно долго, чтобы обеспечить надле­жащее паяное соединение.

Активные галоиды, такие как хлориды и фториды, необходимы, например, во флюсах для пайки алюминия и других электрополо­жительных металлов (см. табл. 3 типы 1, 2, 4 и 6). Некоторые особо активные флюсы следует приготовлять непосредственно пе­ред употреблением, чтобы избежать реакции между компонентами флюса во время хранения.

Приводимый ниже список химических компонентов включает наиболее распространенные составные части, входящие в состав флюсов (описание основных свойств этих компонентов приведено ниже):

бораты (натрия, калия, лития и др.);

плавленая бура;

кислота (борная, прокаленная борная);

фторбораты (калия, натрия и др.);

фториды (калия, натрия, лития и др.);

хлориды (натрия, калия, лития);

щелочи (гидроокись калия, гидроокись натрия);

смачивающие компоненты;

вода (или как кристаллизационная, или как добавляемая для превращения флюса в пастообразное состояние).

Бораты полезны во флюсах с высокой температурой плавле­ния. Они хорошо растворяют окислы и обеспечивают защиту основ­ного металла от окисления при нагреве в течение длительного пе­риода времени. Большинство боратов плавится и эффективно действует при температуре около 760° или выше. Даже в расплав­ленном состоянии бораты обладают относительно высокой вяз­костью и поэтому должны применяться в смеси с другими солями.

Бура имеет высокую температуру плавления и активна при высоких температурах пайки. Бура редко применяется в низкотем­пературных паяльных флюсах.

Борная кислота является основным компонентом многих паяльных флюсов, применяется в обычном, а иногда в прокаленном виде. Прокаленная борная кислота реагирует подобно обычной, но имеет несколько более высокую точку плавления. Борная кислота действует главным образом как компонент, очищающий поверхно­сти от окислов. Однако она применяется как составная часть флю­са, так как улучшает его вязкость. Кроме того, борная кислота облегчает удаление стекловидных остатков флюса после пайки. Температура плавления борной кислоты ниже, чем температура плавления других боратов, но выше, чем температура плавления фторидов.

Фторбораты реагируют во многих отношениях подобно бо­ратам. Однако они не обеспечивают настолько же эффективную защиту от окисления, как бораты. В расплавленном состоя­нии они лучше растекаются и обладают большей способностью растворять окислы, чем бораты. Фторбораты применяются во флюсах в смеси с боратами и карбонатами. Важным компонен­том во флюсах является фторборат кремния. Этот препарат имеет более высокую температуру плавления, чем другие фторбораты и обеспечивает хорошее покрытие и смачивание поверхности метал­ла. Высокая температура плавления ограничивает его применение во флюсах. (Соответствующие рекомендации по фтористым состав­ляющим паяльных флюсов см. в гл. 23).

Фториды легко реагируют при повышенных температурах почти со всеми окислами металлов и поэтому часто применяются в качестве составной части флюсов как очищающий компонент. Их применение особенно важно в тех случаях, когда необходимо уда­лять с поверхности металлов такие тугоплавкие окислы, как окислы хрома, алюминия и др. Кроме очистки поверхности от окис­лов, фториды увеличивают жидкотекучесть расплавленных боратов, улучшая капиллярное затекание жидкого припоя. (Рекомендации по фтористым составляющим в паяльных флюсах см. в гл. 23).

Хлориды действуют подобно фторидам. Они дешевле, но ме­нее эффективны по сравнению со фторидами. Хлориды следует применять со знанием дела, так как при повышенных температу­рах они имеют склонность окислять поверхности некоторых ме­таллов.

Щелочи, такие, как гидроокиси калия и натрия, находят ограниченное применение во флюсах вследствие их высокой гигро­скопичности, т. е. способности поглощать влагу из воздуха. Даже небольшие добавки щелочи к флюсу делают его гигроскопичным. Поэтому при пайке с флюсом, содержащим щелочи, необходимо ра­бочую температуру пайки несколько повышать.

Смачивающие компоненты применяются в пастооб­разных и жидких флюсах для того, чтобы облегчить смачивание флюсом паяемого изделия перед пайкой. Смачивающие компонен­ты не должны оказывать вредного влияния на свойства паяльного флюса.

Вода присутствует в паяльных флюсах или в форме кристал­лизационной воды, входящей в состав применяемых компонентов, или добавляется отдельно во флюс для того, чтобы сделать его пастообразным или жидким. Если входящая в состав компонентов флюса кристаллизационная вода нежелательна, то ее удаляют про­каливанием этих компонентов. Вода, добавляемая во флюс для образования пасты, должна быть соответствующего качества; чрез­мерно жесткую воду для этой цели применять не следует. Если для перемешивания флюса нельзя применить воду, то с соответст­вующими предосторожностями можно употреблять спирт.