Как пользоваться канифолью при пайке оловом

Зачем нужна канифоль для пайки

Достойное место среди инструментов домашнего мастера непременно занимает канифоль для пайки. Во все времена при любом развитии сервиса или его полном отсутствии находятся люди со светлыми головами и умелыми руками, любящие и умеющие многие вещи делать самостоятельно. Видное место в процессах приложения мастерства отводится пайке во время монтажа и ремонта электронных схем, слаботочных электрических контактов и прочих работах по созданию неразъёмных соединений, не требующих высокой прочности.

Назначение канифоли

Прежде, чем описать назначение канифоли, надо разъяснить, чем отличаются пайка от сварки:

• В процессе сварки кромки соединяемых деталей расплавляются, жидкие фазы смешиваются и, затвердевая, образуют неразъёмное соединение.
• При пайке соединяемые детали остаются в твёрдом состоянии, а расплавляется только металл, служащий для соединения – припой. Расплавленный припой растекается по соединяемым кромкам и при застывании образует неразъёмное соединение.

Для гарантированного качества края скрепляемых деталей должны хорошо смачиваться припоем. Это достигается их очисткой от окислов и загрязнений с помощью флюсов – в данном случае канифоли.

Что такое канифоль? Нормативные документы

Канифоль представляет собой твёрдое стекловидное вещество. Она аморфна, т. е. не имеет чётко выраженной температуры плавления, а постепенно размягчается при нагревании. Начало размягчения происходит в зависимости от вида и сорта приблизительно при 55 — 70 ºC.

Канифоль является составной частью смолы хвойных деревьев. Существует несколько способов её получения:

• Выпарить летучие вещества из сырой смолы;
• Экстрагировать органическими растворителями из древесных опилок;
• Перегнать талловое масло, являющегося отходом производства бумаги.

Качество канифоли в России регламентируется двумя нормативными документами ГОСТ 19113-84 «Канифоль сосновая» и ГОСТ 14201-83 «Канифоль талловая».

Канифоль, полученная из смолы, несколько более тугоплавка – температура размягчения приблизительно на 5 выше и более, кислая – на 5 – 10 мг KOH на 1 г продукта больше. Талловая канифоль более светлая, чем сосновая, но цветность очень зависит от сорта, т. е. от степени очистки от примесей.

В розничную канифоль обычно поступает в круглых металлических коробках. Но может продаваться и в составе готового припоя – трубки из сплава на основе олова, заполненной канифолью.

Как паять с канифолью

В общих чертах процесс пайки заключает следующие операции:

1. Механическая очистка соединяемых поверхностей;
2. Разогрев жала паяльника;
3. Нагрев соединяемых поверхностей;
4. Обработка жала канифолью;
5. Обработка поверхностей канифолью;
6. Покрытие жала припоем (лужение);
7. Соединение деталей и покрытие припоем стыка и прилегающих участков.
8. Охлаждение соединения.

Теперь подробнее о каждой операции?

• Канифоль способна растворять окисные плёнки и частично восстанавливать их до металла. Если поверхность соединяемых деталей не покрыта видимыми загрязнениями, эту операцию можно пропустить. Она необходима, когда загрязнения или окислы покрывают поверхность настолько, что препятствуют смачивание её расплавленной канифолью и далее припоем.
• Ранее упоминалось о температуре начала размягчения канифоли в районе 55 – 70ºC. Но для того, чтобы надёжно покрыть жало паяльника и соединяемые детали, её надо разогреть до 100 — 130ºC. Критерием достаточной температуры жала является его свободное проникновение в массив твёрдой канифоли с появлением лёгкого дымка.
• Необходимость нагрева соединяемых поверхностей очень сильно зависит от их размеров. Если паять предстоит тонкие проводки, можно эту операцию пропустить. Надо понимать, что на холодной поверхности произойдёт быстрое охлаждение и застывание канифоли и припоя. Как следствие, не удастся добиться растворения окислов канифолью и достаточного растекания припоя. Поэтому необходимо перед началом пайки оценить, можно ли прогреть детали уже в процессе обработки флюсом или надо сделать это предварительно.
• Если паяльник используется в первый раз или долго не был в работе, можно пройтись по жалу металлической щёткой или тонкой наждачной бумагой. Но это требуется в самых запущенных случаях. Обычно достаточно разогреть его и обработать канифолью, а затем покрыть слоем олова – облудить. Теперь жало готово к работе.

Если перерыв в работе был небольшой, и жало осталось покрыто припоем, лужения не потребуется, достаточно просто нагреть его и опустить в канифоль.

• Далее готовим к пайке поверхность деталей. Как уже было сказано, может понадобиться нагрев стыковых поверхностей соединяемых деталей. Это определяется их массивностью и размерами жала паяльника. Если жало массивней деталей, можно обойтись без предварительного нагрева перед пайкой, а произвести его непосредственно в процессе обработки деталей канифолью.

Фиксируем соединяемые поверхности в положении, в котором они будут смонтированы, греем при необходимости, обрабатываем флюсом и затем наносим расплавленный припой. Жалом паяльника помогаем ему растечься по стыку и прилегающим площадям, даём соединению остыть.

Процесс пайки завершён.

Пайка припоем с канифолью

В этом виде пруток припоя представляет собой смотанную в бухту трубку из оловянно-свинцового сплава, внутри которой находится канифоль. При пайке его используют, как присадочный материал. Разогревают паяльником соединяемые детали, а затем в зону пайки вводят конец прутка, и совместными движениями жала и присадки лудят место соединения.

Плавящиеся флюс и припой покрывают стык одновременно, сокращая время процесса. Такой способом можно производить пайку деталей в случаях, не требующих предварительной подготовки поверхностей.

Выбор паяльника

Вопрос выбора паяльника не случайно рассматривается после детального обзора особенностей процесса пайки. Его мощность и размеры жала находятся в прямой зависимости от того, что надо будет паять. Ранее говорилось, что для качественной пайки крупных деталей может понадобиться их предварительный разогрев, и нужно выбирать мощный инструмент с массивным медным жалом. В то же время для пайки тонких проводков в глубине электронных блоков лишнее тепло не нужно, достаточно тонкого жала, которым удобно паять в ограниченном пространстве.

Вопросы техники безопасности при пайке

Процесс пайки сопровождается рядом вредных факторов. Первый из них – это загрязнение зоны дыхания. Канифольный дым, неизбежно выделяющийся при проведении пайки, пары олова и свинца являются аллергенами и канцерогенами. Помещение, предназначенное для пайки, даже любительской, должно хорошо проветриваться.

Следующий фактор – опасность поражения электрическим током. Для получения разрешения на проведение пайки рабочие на предприятиях должны иметь 2 группу электробезопасности. Перед началом пайки дома следует хотя бы визуально убедиться в исправности электропаяльника и розетки.

Пожарная опасность. Для инструментов и процесса пайки необходимо использовать подставки из негорючего теплоизолирующего материала.

Заключение

В данной статье рассмотрены наиболее характерные особенности процессов пайки с применением канифоли. Но для обучения любому ремеслу и пайке, в том числе, теория должна неразрывно переплетаться с практикой. Только тогда всё сказанное сможет принести реальную пользу в овладении мастерством.

Источник

Канифоль: что это такое и как ей пользоваться — подробная инструкция для новичков при пайке в картинках и с видеороликом

Эх, знали бы вы, сколько я пожег дорожек, транзисторов и диодов, пока научился самостоятельно паять в детстве без наставника. Мне было интересно осваивать ремонт бытовой техники самому, а хорошего наставника, да и интернета тогда у меня не было.

Я ничего не знал про канифоль: что это такое и как ей пользоваться. Поэтому наделал очень много ошибок. Вы не должны их повторять. Написал статью на эту тему. Читайте и делитесь своим мнением.

Историческим названием канифоли стало словосочетание «колофонская смола» благодаря древнему греческому городу Колофон. В нем очень ценилась хорошая музыка, а музыканты натирали ей смычки и струны.

В основу состава канифоли входят смеси природных карбоновых кислот с их изомерами.

По внешним признакам она выглядит хрупким аморфным веществом, обладающим характерным изломом с раковинами, и блестит подобно стеклу. Ее оттенки: от яркого светло желтого до темного красного цвета.

Электрики издавна используют ее при пайке в качестве флюса для соединения металлов. Потребительские свойства этого вещества сильно зависят от способов его получения.

3 метода промышленного изготовления канифоли и как они влияют на качество пайки

Производственное получение канифоли осуществляется одним из трех способов:

1. Термической переработкой живицы (народное название смоляного сока от хвойных деревьев: сосны, лиственницы, кедра) с целью выпаривания из нее воды со скипидаром. Полученные твердые полупрозрачные куски очищают химическими веществами.
2. Измельчением на механическом оборудовании хвойной древесины до мельчайших частиц и экстракцией (извлечением смол) специальными растворителями (экстрагентами), не смешивающимися со смолами.
3. Перегонкой таллового масла, выделяемого в качестве отходов во время производства целлюлозы и бумаги.

Способ изготовления канифоли и ее сырье закладывают в ее название. Например, галловая, экстрационная, сосновая или гарпиус. По нему, как и по цвету, можно уже судить, пользуясь вторичным методом, о качестве продукта.

Самая светлая желтая канифоль лучше всего подходит в качестве флюса для пайки, а более темная работает хуже, оставляя больший нагар на жале паяльника.

Состав и физико-химические свойства: на что обращать внимание

Будем использовать научный подход. Для этого вначале обратимся к требованиям государственного стандарта по характеристикам канифоли, как выпускаемой продукции, а затем — на производственные возможности технологического оборудования ее изготовления разными способами.

ГОСТ 19113-84 определяет технические требования к качеству канифоли и подразделяет ее на три сорта по потребительским показателям:

В то же время промышленность способна обеспечить только следующие характеристики качества при производстве тремя перечисленными выше способами.

В живичной канифоли практически отсутствуют жирные кислоты, применять которые часто недопустимо при выполнении определенных операций. А экстракционный состав может содержать их до 10%.

Полезные свойства канифоли

Для практического применения в домашней мастерской следует учитывать следующие качества колофонской смолы:

• высокие диэлектрические свойства, которые позволяют в ряде случаев после пайки не удалять остатки флюса на спаиваемых деталях. Исключением являются очень ответственные соединения на микрочипах точной электроники;
• хорошее растворение такими органическими растворителями, как ацетон, бензин, спирт, хлороформ, эфир;
• не растворяется в воде;
• температура плавления колеблется от 50÷70 градусов до 130 у отдельных сортов. Она зависит от исходного материала, из которого производится, и способа получения;
• основную часть смоляных кислот, а это порядка 90% всей массы, составляет полезная абиетиновая кислота;
• даже большие куски довольно просто разделять и размельчать самыми простыми механическими инструментами;
• срок годности практически ничем не ограничен.

Домашнему мастеру полезно знать, что кроме пайки это вещество используют:

• в процессе изготовления большого ассортимента красок или лаков;
• при производстве пластмасс;
• для обработки струн и смычков на музыкальных инструментах;
• как порошок для натирки подошв у балетной обуви или обеспечения хорошего хвата ладонями у гимнастов на спортивных снарядах;
• в качестве эффективного средства, создающего дымовые завесы при постановках в театре и кино.

2 технических приема, которые портят полезные свойства канифоли для пайки

Обратите внимание на:

1. Температуру нагрева жала паяльника, которое должно надежно расплавить флюс, но не пережечь его. Иначе происходит повышенное образование дыма. Из продуктов сгорания создаются твердые частицы. На соединяемых деталях образуется нагар. Наблюдать этот процесс можно по образованию слоя сажи на паяльнике, преобразованию светлого цвета колофонской смолы в темно бурый.
2. Хотя канифоль и не растворяется в воде, но обладает определенной гигроскопичностью. При хранении в неотапливаемых влажных помещениях она может впитать влагу, что значительно ухудшит ее применение в качестве флюса.

Краткие сведения о получении в домашних условиях

Канифоль среднего качества можно успешно изготавливать своими руками без дорогого промышленного оборудования для собственных нужд. По этой теме имеются видеоролики на канале Ютуб.

Рекомендую посмотреть один из них: владельца Эквибривалентум. Однако он допускает определенные ошибки в технологии. На них в комментариях обратил внимание посетитель Сяотестер Сяомей.

После просмотра ролика обязательно прочитайте его комментарий в случае, если возникнет желание заняться подобной деятельностью.

Простое объяснение технологии пайки с научной точки зрения: что делают флюсы

Под пайкой принято понимать технологический процесс безразъёмного соединения различных деталей за счет ввода между ними другого металла с более низкой температурой плавления (припоя), нежели у соединяемых элементов.

При этом соединение создается за счет образования межатомных связей между материалами при их нагреве меньшем, чем температура собственного плавления. Жидкий горячий припой затекает в зазоры между деталями, заполняет их, а при дальнейшем охлаждении кристаллизуется и прочно схватывает.

Припой в жидком состоянии взаимодействует с основным металлом. В результате между ними создаются переходные процессы, образующие твердые растворы и интерметаллоиды.

Они обеспечивают адгезию (прилипание) соединяемых частей. Надо знать, что на качество и прочность создаваемого контакта влияет его величина. Толстый слой интерметаллоидов обладает повышенной хрупкостью, легко разрушается.

На адгезию также сильно влияет чистота поверхностей припоя и соединяемых деталей. Грязь, коррозия, минеральные примеси, масла, жиры не позволяют качественно соединить детали.

Поэтому их до пайки очищают различными способами, а при нанесении припоя используют флюсы — химические вещества или их смеси, способные удалять слои оксидов с поверхностей спаиваемых деталей. При этом они дополнительно:

• понижают поверхностное натяжение расплавленного припоя;
• улучшают его растекание по образованным зазорам;
• защищают от воздействия внешней окружающей среды, предохраняя от начала образования окислительных процессов.

Канифоль является универсальным флюсом, хорошо подходит для спаивания большинства металлов кроме стали, чугуна, алюминия. Благодаря своей универсальности ее издавна применяют при домашнем ремонте и в небольших мастерских.

Однако пайка деталей в производстве промышленных масштабов требует более качественного соблюдения технологии, точного подбора характеристик флюса. По этим причинам колофонской смолой пользуются реже, а для каждой технологии применяют свои специально подобранные флюсы.

Виды флюсов из канифоли для пайки: 3 состава для разных ситуаций

Канифоль для спаивания металлов используют в различных физических состояниях. Она выпускается промышленностью в:

1. твердом кристаллообразном состоянии;
2. специальным жидким раствором;
3. в виде геля.

Каждый из этих типов имеет свои особенности в применении, достоинства и недостатки.

Колофонская смола в кристаллообразном состоянии применяется издавна, пользуется популярностью, хорошо хранится, проста в обращении. Однако паяльщику необходимо сформировать точные практические навыки, уметь грамотно соблюдать пропорции при нанесении такого флюса в труднодоступных местах.

Жидкий флюс на основе спиртового раствора обладает более универсальными способностями. Он хорошо подходит для спаивания деталей различных размеров, как больших, так и мелких. Правильную пропорцию здесь соблюсти проще, а его нанесение на металлы осуществляется простой кисточкой.

Подобный раствор легко сделать самому на основе концентрированного медицинского или технического спирта и измельченной в мелкий порошок канифоли. В стеклянную баночку заливают жидкость и засыпают порошок. Соотношение примерно 70/30%.

Все перемешиваем и ставим в теплое место для растворения. Периодически проверяем и встряхиваем. Можно немного досыпать порошка при необходимости. Время окончательной готовности — несколько часов, но пользоваться раствором можно и раньше.

Канифоль-гель обладает вязкой консистенцией. Таким веществом просто покрывать обрабатываемые поверхности. Им удобнее пользоваться в труднодоступных местах. Точнее соблюдается дозировка флюса. К тому же гель не так быстро высыхает, как спиртовые растворы. Гель более технологичен чем твердые кристаллы.

Как паять паяльником с канифолью: 2 методики пользования флюсом

В принципе технология пайки во всех случаях имеет общие черты. Отличия заключаются в особенностях применения флюса.

До начала момента спаивания необходимо подготовить рабочее место, инструмент и соединяемые материалы. Всегда обращайте внимание на чистоту жала паяльника, не допускайте образования нагара и сажи на нем.

3 совета по борьбе с нагаром и сажей

Если не рассматривать дорогие паяльные станции, то сейчас можно встретить два вида паяльников:

1. старые советского типа с медным наконечником;
2. современные с веллеровским жалом из никелевого покрытия.

При неправильном обращении нагар может образоваться на любом. Однако в первом случае достаточно взять напильник или надфиль с мелкой насечкой и просто зачистить им металл меди до чистого слоя. Когда жало съемное, то его лучше слегка проковать на наковальне: станет плотнее поверхностный слой.

Дальше такой паяльник начинают нагревать, но, не доводя до рабочей температуры, его слегка смазывают канифолью и, пока он прогревается, водят по припою, чтобы хорошо залудить.

Во втором случае поступают иначе, ибо механическая очистка даже лезвием ножа способна повредить внешнюю поверхность никелевого покрытия. В нем станут образовываться микротрещины, начнется процесс растворения ядра жала.

Самый безопасный в этом случае способ иной: загрязненный наконечник паяльника прогревают до высокой температуры порядка 450÷480 градусов около пяти минут. За это время весь нагар просто выгорит. Затем ему дают возможность остыть при температуре 280°.

После этого надо взять обыкновенный целлюлозной карандаш, которым чистят подошву утюгов, и окунуть в него жало с последующей обработкой в специальном активаторе. Если же его нет, то просто обработать паяльной губкой. Последняя должна быть пропитана не обыкновенной водой, а водяной глицериновой смесью с соотношением 7/3, где 7 частей отводятся глицерину.

Здесь же важно правильно подобрать паяльник по мощности, ибо каждый его вид предназначен для соединения металлов разных объемов и габаритов. При этом учтите:

1. Мощные модели хорошо создают высокий нагрев соединяемых деталей, но они легко пережигают малогабаритные электронные детали и дорожки плат.
2. Низковатные паяльники используют при точной пайке маломощных транзисторов и микросхем, но ими невозможно нормально прогреть провода.

Я же отдаю предпочтение трансформаторным паяльникам: видимо сказывается сила привычки и необходимость работать в разных местах. С Советских времен использую заводской паяльник Момент.

Он немного тяжеловат, но для спаивания проводов 2,5 квадрата подходит идеально, а перегорающие тонкие медные наконечники делаю сам. У электрика такой исходный материал всегда имеется под рукой.

Нагрев наконечника происходит быстро. Он регулируется длительностью включения кнопки на рукоятке, позволяет контролировать процесс визуально по дымообразованию от канифоли.

В большинстве случаев домашнего мастера выручают регуляторы температуры жала паяльника, которые можно сделать своими руками из доступных деталей или приобрести в магазине.

Стал часто наблюдать, что многие радиолюбители стали пользоваться простыми диммерами, предназначенными для регулирования освещения.

Только подбирают их по нагрузке и ограничивают величину выходного напряжения в пределах от 150 до 220 вольт.

Особенности пайки твердым флюсом

Этот вариант рассматривается как классическая схема пайки. Ее можно представить за пять шагов.

Шаг №1. Подготовительный этап.

Какая бы спешка ни была, всегда начинайте с оборудования рабочего места, обеспечения правил безопасности и подготовки инструмента. Заранее продумайте стационарное фиксирование проводов и соединяемых деталей.

Помните, что закрепленный с одной стороны провод работает как пружина и способен при случайном нажатии на конец паяльником отбросить расплавленный припой в глаз. Пользуйтесь защитными очками, не паяйте навесу.

Твердую канифоль удобно держать в специальной жестяной баночке, которая показана на фотографии моего советского паяльника. О чистоте жала и спаиваемых поверхностей я уже заострял внимание выше.

Шаг №2. Лужение соединяемых поверхностей

Процесс сводится к покрытию зачищенных медных жил и контактных площадок тонким слоем припоя.

Для этого начинают нагревать паяльник и его наконечник погружают в твердую канифоль. Она плавится и смачивает жало, дополнительно очищая его. Сразу же быстро касаются припоя. Он переходит в жидкое состояние, а небольшая капелька прикрепляется на конце наконечника.

Ее переносят на очищенную контактную площадку, быстро прогревают колебательными движениями и убирают паяльник в сторону. Припой охлаждается и затвердевает.

Если необходимо залудить обычный конец провода, то его можно просто прогреть паяльником в баночке с канифолью, а затем обработать припоем.

Процесс необходимо выполнять быстро, уложиться буквально за пару секунд. Правильно залуженная поверхность выделяется однородным цветом чистого олова, покрыта ровным тонким слоем.

Новые электронные детали обычно всегда залужены на заводе. Им дополнительная обработка припоем не требуется.

Шаг №3. Фиксация деталей

Элементы, подлежащие спаиванию, необходимо четко соединить и надежно зафиксировать, исключить их случайное смещение. С этой целью используют небольшие тиски, пинцеты, острогубцы.

Удобно пользоваться специальным приспособлением, которое получило название «третья рука».

Существует много вариантов его заводского исполнения и самодельных конструкций.

Шаг №4. Непосредственная пайка

Подготовленные детали соединяют и прогревают паяльником с каплей припоя, а затем быстро отводят его, обеспечивая естественное охлаждение.

Работаем быстро, помним о правиле двух секунд.

Шаг №5. Проверка качества и заключительные операции

Созданную спайку необходимо визуально осмотреть, проверить соединение деталей на механическую прочность легким продергиванием. Поверхность застывшего припоя не должна иметь шероховатостей, пор.

На этом этапе многие работники считают процесс законченным, что неправильно. Необходимо удалить следы оставшегося флюса с поверхностей и дорожек.

Дело в том, что канифоль, являясь хорошим диэлектриком, обладает гигроскопичностью. Влага же, впитанная ей, нарушает изоляционные свойства. В результате на ответственных участках микросхем и малогабаритных электронных плат возможны токи утечек. Они приведут к сбоям в работе микропроцессорных устройств.

Да и внешний вид пропаянного участка изменится, станет более аккуратным, скроются следы ремонта.

Удаляют остатки флюса с дорожек спиртом. Он растворяет возникшие подтеки, после чего обработанное место протирается сухой чистой тряпочкой.

В продаже можно встретить трубчатый припой в виде прутков с канифолью, расположенную во внутренних полостях. Такой материал сокращает время пайки, удобен в работе.

Как паять растворенной и гель-канифолью

Технологический процесс практически повторяет предыдущий метод. Только в нем используется жидкий флюс, диктующий особенности:

• Спиртовым раствором или гель-канифолью первоначально покрывают очищенные контактные площадки для лужения.
• Обрабатывают их разогретым паяльником с каплей припоя, обеспечивая равномерное тонкое покрытие.

Залуженные детали прочно соединяют и пропаивают, как описано выше.

Старый проверенный прием: упражнение для освоения качества пайки от бывалых

Проверить свое мастерство и усовершенствовать практический навык может любой человек. Для этого потребуется паяльник с подготовленным рабочим местом и кусочек медного провода от электропроводки.

Из него нарезается 12 отрезков одинаковой длины порядка пары сантиметров. Они будут служить ребрами кубика. А его потребуется спаять и проверить на прочность небольшим усилием сжатия в ладони.

Тренируйтесь на этом упражнении и осваивайте правильную, качественную пайку. Надеюсь, что мой материал про канифоль: что это такое поможет вам хорошо развить этот навык. Если же знаете другие способы или имеете отличное от меня мнение, то пишите его в комментариях. А я рекомендую посмотреть видеоролик автора AlexGyver «Как паять паяльником».

Источник