Алифатические кислоты, аминикислоты
Состав флюсов для высокотемпературной пайки приведены в соответствующем разделе.
В таблице приведены состав, температурные интервалы активности и назначение некоторых флюсов, разработанных с 1973 по 1984 г. Среди органических кислот и других веществ, пригодных в качестве активатора флюсов
для пайки алюминия и его сплавов при температуре <300 °С, пригодны только алифатические кислоты, их амиды, а также триэтаноламин, имеющий свойства основания. Среди алифатических кислот наиболее активны одноосновные кислоты: стеариновая, элаидиновая, олеиновая, лауриновая, коприновая, каприловая, капроновая, валериановая, масляная, пропионовая, уксусная, муравьиная. Активность этих кислот повышается с увеличением их относительной молекулярной массы и температуры плавления. При взаимодействии их с оксидом Al2O3 протекают следующие реакции:
2Al + 6RCOOH → (RCOO)3Al + ЗН2 (2)
Наиболее энергично протекает реакция с муравьиной и уксусной кислотами, менее энергично с капроновой кислотой. Однако введение этих кислот во флюсы мало перспективно вследствие их интенсивного выкипания при температуре пайки и снижения энергии разрыва связи СОО—НС — с возрастанием молекулярной массы кислоты. Соли карбоновых кислот, получаемые по реакциям (1) и (2), термически неустойчивы. Например, уксуснокислый алюминий разлагается при температуре 200°С.
| Марка или номер флюса | Состав флюса, % | Температурный интервал активности,°С |
Примечание |
| 1 | 4—7 борофтористого аммония; 4—7 борофтористого кадмия; эпоксидная смола остальное |
<450 | Для пайки алюминия и сплава Al — 2 % Mg(АМг2). Высокая коррозионная стойкость |
| Ф59А | 10±0,5 фторобората кадмия; 2,5±0,5 фторбората цинка; 5±0,5 фторбората аммония; 82±1 триэтаноламина |
150—320 | Для пайки алюминия или сплава АМц с медью и сталью припоями на основе: Sn — Zn, Zn —Cd |
| Ф61А | 10 фторбората цинка; 8 фторбората аммония; 82 триэтаноламина |
150—320 | Для пайки алюминия, бериллиевой бронзы, оцинкованного железа, меди припоями на основе Sn — Zn, Zn — Cd |
| Ф54А | 10 фторбората кадмия; 8 фторбората аммония; 82 триэтаноламина |
150—320 | |
| 3 | 7 бромида висмута; 47,9 уксусной кислоты; 55,1 олеиновой кислоты |
<380 | Для лужения в жидком олове более активен, чем флюс Ф54А |
| 4 | 4,2—10 иодида титана; 16,8—22 канифоли; капроновая кислота — остальное |
<350 | Для лужения алюминиевых сплавов слабокорро-зионно-активен |
| 5 | 1,5 триэтаноламина; 4 салициловой кислоты; 94,5 этилового спирта |
150—320 | Для пайки алюминия с медью, бериллиевой бронзой, оцинкованным железом припоями на основе Sn —Zn и Zn —Cd |
| 6 | 30 г иодида лития; 200 мл олеиновой кислоты |
<450 | Для пайки алюминия
|
| 7 | 4,2—10 иодида титана; 16,8—22 канифоли; капроновая кислота — остальное |
<450 | |
| 8 | 5—8,6 BiBr2; 23—39,8 капроновой кислоты; канифоль — остальное |
<450 | |
| 9 | 10—15 тетрафторбората цинка; триэтаноламин остальное |
≥350 | Для пайки алюминиевых проводов с изоляцией (повышает ее стабильность)
Для пайки алюминия |
| 10 | 7,5 фторгидрата анилина; 92,5 канифоли |
<250 | |
| 11 | 83 триэтаноламина; 9 фтор-бората кадмия; 7 кислого фтористого аммония; 1 канифоли |
> 150 |
Среди двуосновных предельных кислот, более сильных, чем одноосновные, первые три члена гомологического ряда кислот (щавелевая, малоновая, янтарная) не обладают активностью при пайке алюминия, что обусловлено декарбоксилированием их при нагреве. Высшие кислоты имеют во флюсах такую же активность, как и одноосновные кислоты, с тем же числом атомов в радикале.
Ангидриды кислот не активны при пайке. Более высокую активность во флюсах для пайки алюминия имеют галогензамещенные кислоты, что объясняется одновременным воздействием на оксид алюминия как карбоксильной группы, так и атома галогена.
Обнаружено, что активны во флюсах некоторые твердые аминокислоты: α-аминопропионовая и фениланитрониловая, которые обеспечивают хорошее растекание припоя.
С учетом физических свойств, степени токсичности и активности во флюсах среди органических кислот наиболее пригодными можно считать высшие жидкие незамещенные кислоты, их твердые аналоги и аминокислоты. Флюсующая способность смесей кислот в любых соотношениях не превышает активности компонента с наиболее высокой молекулярной массой.
Салициламид и мочевина по активности равноценны действию капроновой или элаидиновой кислоты.
Добавка солей в кислотные растворы
Активность аммонийных солей органических кислот близка к активности исходных одно- и двуосновных кислот. Эти соли имеют преимущества перед амидами — меньшую летучесть при пайке и лучшую растворимость в кислотах. Характерно, что введение органических кислот и их производных в триэтаноламин не повышает его активности при флюсовании алюминиевых сплавов.
Дальнейшее повышение флюсующей активности кислотных органических растворов достигается при добавке в них галлоидных солей аминов или металлов. Введение в дециловый спирт (температура кипения 231°С) LiI и SnCb или в капроновую кислоту (температура кипения 205°С) LiBr, LiI, NaI, SnCb в виде кристаллогидратов активирует раствор.
Введение в кислотные флюсующие растворы солей 95 %-ного этилового спирта дезактивирует их из-за вытеснения воды по реакции:
Однако присутствие кристаллизационной воды в спиртовом растворе хлорида олова не влияет на активность его при пайке
Реактивные органические флюсы
Для пайки алюминия легкоплавкими припоями были предложены реактивные органические флюсы. Основой этих флюсов является органический аминоспирт триэтаноламин, а активаторами фторбораты тяжелых металлов и аммония. В местах контакта фторборатов с алюминием через несплошности в оксидной пленке Al2O3 высаживаются металлы: кадмий и цинк. Остатки триэтаноламина в процессе нагрева переходят в инертное вещество смолообразного вида, не вызывающее коррозии паяных соединений. Эти флюсы и их остатки после пайки имеют рН = 8, что также подтверждает их некоррозионно-активность. Все эти флюсы не отличаются по коррозионной активности при пайке алюминия, но при пайке его со сплавом АМц, медью и ее сплавами наиболее эффективным является флюс Ф59А. Температурный интервал активности этих флюсов 150—300°С. Флюсы этого типа непригодны для пайки в нахлестку с укладкой припоя у зазора деформируемых сплавов АМг, Д1, Д16, В95 и литейных алюминиевых сплавов. Ими можно пользоваться только при облуживании паяемой поверхности алюминия с последующей пайкой, например с флюсом ЛТИ-120. При этом температура между паяемыми деталями при пайке не должна отличаться более чем на 10°С. Остатки флюсов легко смываются водой или протираются влажной салфеткой, смоченной водой или этиловым спиртом, и не вызывают сколько-нибудь заметной коррозии в течение более 1000 ч. Исследования показали, что по сравнению с флюсами, содержащими в качестве растворителя уксусную, капроновую, олеиновую, лауриновую кислоты, а в качестве активатора хлорид висмута, флюс Ф54А обеспечивает большую площадь растекания припоя П250А по алюминию АД1; но он менее активен при пайке коррозионностойкой стали, латуни и меди, чем флюсы, содержащие хлорид висмута.
Флюсы Ф54А, Ф59А и Ф61А пригодны для пайки в указанном интервале температур припоями П200А, П250А, П300А, П170А и П150А. Для этого используют терморегулирующие электропаяльники, индукционный нагрев, а также пайку погружением в расплавленный припой. Недопустима пайка с этими флюсами при нагреве открытым пламенем из-за возможности их сгорания. При температуре выше 350 °С в паяных швах соприкасающихся соединений, выполненных этими флюсами, образуются непропаи. При быстром нагреве (электроконтактным, индукционным способами) в среде чистого аргона пайка с этими флюсами возможна при температуре 320°С.
Есть данные о применении для пайки алюминиевых сплавов легкоплавкого припоя Sn — (8—15)% Zn— (2—5)% Pb с температурой плавления 190°С с флюсом в виде раствора борно-фтористого и фтористого аммония в моноэтаноламине. Во флюсах для низкотемпературной пайки алюминия и его сплавов вместо канифоли предложено использовать пентаэритрит бензоата, который более термостоек, чем канифоль, а остатки его некоррозионно-активны и в виде эластичной пленки предохраняют паяные швы от окисления. В качестве активатора флюса используют карбоновые кислоты. Паяные соединения (припой П250) не разрушаются в солевом растворе в течение 200 суток. Припой из проволоки (Sn—Pb—Ag) с сердцевиной из указанного флюса пригоден для пайки всех алюминиевых материалов, в которых содержится менее 3% Mg и 3% Si.