Раствор химического лужения для печатных плат

Кустарные способы получения

Получить чистое олово можно различными не промышленными (кустарными) способами. Если есть доступ к природным источникам олова (оловянной руде и колчедану), то породу смешивают с углем. Уголь разжигают в обыкновенном кузнечном горне. Подавая с помощью мехов поток воздуха поднимают и удерживают температуру немного выше температуры плавления олова. В результате такого обжига из породы получается расплавленное олово.

Если под рукой нету доступа к природным минералам, то получить олово можно из подручных материалов, например, припоев или консервных банок. Покрытие консервной банки содержит в среднем 0,5 грамма олова.

В консервную банку необходимо налить концентрированный раствор соды, довести до кипения и кипятить пол часа. Это удалит загрязнение. Банка ополаскивается водой и заполняется электролитом. Он готовится из небольшой порции 7% хлористого олова и 9-10% раствора щелочи. Реакция происходит с образованием гидроксид олова и выпаде в виде белого осадка, который растворится в избытке щелочи и тем самым образует станнит.

Определить окончание химической реакции можно по прозрачности раствора. Если жидкость стала прозрачной – это означает, что электролит готов. Банка накрывается крышкой с установленным в ней катодом в виде угольного стержня, анод подсоединяется к корпусу банки. Источником тока служат пара батареек с напряжением 4В. Губчатое олова собирается с угольного стержня и плавится в тигле. Для увеличения выхода количества осаждаемого олова в электролит можно добавить обрезки других банок, главное, чтобы они не соприкасались с катодом.

Природные источники олова

В природе олово встречается в виде:

• элемента, рассеянного в породе,
• в виде минералов.

Основным минеральным источником олова является – касситерит, другое название – оловянный камень. Он содержит до 78,8% олова. Станнин, он же оловянный колчедан (27,5% олова) встречается гораздо реже. Залежи минералов олова расположены в Юго-Восточной Азии, в Южной Америке, в России (Чукотка, Якутия, Хабаровский край, Приморье) и Австралии.

Касситерит – минерал формирует зерна, отдельные, обособленные выделения матового цвета как микро включения в других минералах, как выделения в породах, как вкрапленные руды, как коломорфные скопления.

Из чего и как изготовить форму?

Раньше при литье олова и его сплавов для изготовления форм использовался гипс. Развитие химических технологий вывело на арену много новых материалов, среди которых достойное место заняли силиконовые резины и герметики. Необходимо определиться с температурой герметика, которую он способен выдерживать. Она должна соответствовать температуре плавления применяемого сплава – до 240 градусов.

Мягкость герметика тоже окажет влияние на качество получаемой отливки, повышая риск деформации материала формы. Прототип необходимо покрыть разделительным слоем вазелина, чтобы исключить прилипание и можно приступить к нанесению силикона. Лучше использовать прозрачный силикон, так как в этом случае будет легче контролировать толщину формы и образование пузырей воздуха. Когда копируемый прототип представляет собой легкую и тонкую конструкцию, встают вопросы: Как лить олово?, Как лить тонкое олово?, Как изготовить форму для тонкого литья?. Что бы максимально точно скопировать рельеф поверхности прототипа и не допустить появление пузырей в форме, силикон разводят растворителем (уайт-спиритом) или бензином. Полученную жидкую массу, с помощью кисти, наносят тонкими слоями и дают высохнуть в течении суток. После нанесения 3-4 слоев жидкой массы, будущую форму покрывают не разведенным силиконом.

После затвердевания формы изготавливают гипсовый саркофаг, в котором вырезаются конусные замки, формируется канавка-выпор для выхода излишков воздуха и литник для заливки сплава. Изготовив саркофаг, силиконовую форму аккуратно извлекают, намечают положение отверстия выпора, разрезают силикон на половинки в виде книжки, раскаленной иглой прожигают намеченное отверстие, извлекают прототип. Для четкости проработки рельефа формируемой отливки, внутреннюю поверхность силиконовой формы натирают графитовым порошком.

Типы флюсов для пайки

Флюсы для пайки бывают нескольких разновидностей, в зависимости от воздействия этих составов на соединяемые контакты во время нагревания. Перед покупкой легкоплавкого вещества необходимо ознакомиться с его основными видами.

Активные флюсы

Это флюсы в составе которых преобладает соляная кислота. Они применяются для работы с железными деталями. Во время процесса пайки эти составы проявляют мощную химическую реакцию. Не используются при работе с радиотехникой, так как быстро разъедают плату.

Бескислотные флюсы

Это жидкие флюсы, которые изготавливаются на основе скипидара, глицерина и этилового спирта. Плавятся такие составы до 150 градусов. Применяются бескислотные флюсы для спайки мелких деталей.

Пайка мелких деталей

Активированные флюсы

Составы, изготавливаемые на основе салициловой кислоты. Используется при соединении элементов, которые не требует изначальной зачистки.

Антикоррозийные флюсы

Это специальные вещества, которые очищают детали от отложений, появляющихся в процессе коррозии. Они защищают место соединения от разрушения в процессе эксплуатации. Изготавливаются на основе ортофосфорной кислоты.

Защитные флюсы

Главная особенность таких составов — отсутствие химической реакции. Защищают детали от коррозийных процессов. Их изготавливают на основе воска, оливкового масла или вазелина. Такие составы начинают плавиться при 70 градусах. При термической обработке они не выделяют вредных веществ. Также при работе с защитными флюсами не требуется предварительно зачищать детали.

Виды припоев для ремонта кузова

• Суще­ству­ют раз­ные типы при­по­ев. Для ремон­та кузо­ва чаще при­ме­ня­ют­ся мяг­кие (лег­ко­плав­кие) при­пои. Они про­да­ют­ся в виде стерж­ней, длин­ной 45 см, раз­ной тол­щи­ны. В целом, они клас­си­фи­ци­ру­ют­ся как при­пои с содер­жа­ни­ем свин­ца и без содер­жа­ния свин­ца (lead free). Пер­вый тип при­поя при­ме­нял­ся мно­го лет из-за его лёг­ко­сти исполь­зо­ва­ния. Одна­ко он был запре­щён в неко­то­рых стра­нах для при­ме­не­ния в мас­со­вом про­из­вод­стве, по при­чине вре­да здо­ро­вью и окру­жа­ю­щей сре­де. Одна­ко, свин­цо­вый при­пой, по-преж­не­му исполь­зу­ет­ся част­ны­ми лица­ми и его  мож­но встре­тить в про­да­же. Мно­гие масте­ра пред­по­чи­та­ют исполь­зо­вать имен­но свин­цо­вый при­пой.
• На при­пое ука­зы­ва­ет­ся соот­но­ше­ние его ком­по­нен­тов (оло­ва, свин­ца). Тра­ди­ци­он­ный при­пой для кузо­ва состо­ит из 30% оло­ва и 70% свин­ца. Может содер­жать­ся допол­ни­тель­ный ком­по­нент, к при­ме­ру, 74% свин­ца, 25% оло­ва и 1% сурь­мы. Сви­нец опа­сен для здо­ро­вья. Что­бы его при­ме­нять, тре­бу­ют­ся сред­ства защи­ты, и нуж­но учи­ты­вать меры без­опас­но­сти. Одна­ко его лег­че исполь­зо­вать. Он доль­ше оста­ёт­ся мяг­ким после нагре­ва (в диа­па­зоне от 180 до 260 гра­ду­сов по Цель­сию). Это облег­ча­ет его нане­се­ние и раз­рав­ни­ва­ние. Этот при­пой лег­ко нано­сит­ся на вер­ти­каль­ные и гори­зон­таль­ные поверх­но­сти. После затвер­де­ва­ния свин­цо­во­го при­поя, его не реко­мен­ду­ет­ся обра­ба­ты­вать шли­фо­валь­ной машин­кой, так как обра­зу­ет­ся очень ток­сич­ная пыль. Так, его обыч­но обра­ба­ты­ва­ют спе­ци­аль­ным кузов­ным напиль­ни­ком, а на завер­ша­ю­щей ста­дии брус­ком с круп­но­зер­ни­стой шли­фо­валь­ной бума­гой вруч­ную. Если всё же при­ме­ня­е­те шли­фо­валь­ную машин­ку, то нуж­но исполь­зо­вать толь­ко круп­ный абра­зив, что­бы не было взве­си из мел­кой пыли. Остат­ки свин­ца после шли­фо­ва­ния нуж­но сра­зу ути­ли­зи­ро­вать.

При­пой с содер­жа­ни­ем свин­ца (Pb 74%), оло­ва (Sn 25%) и сурь­мы (1%).

• При­пой может иметь раз­ное соот­но­ше­ние свин­ца и оло­ва (70/30, 60/40 или 50/50). При­пой с более низ­ким содер­жа­ни­ем свин­ца так­же исполь­зу­ет­ся при ремон­те кузо­ва, но име­ет низ­кий диа­па­зон пла­стич­но­сти (от 183ºC до 188ºC), поэто­му его слож­нее исполь­зо­вать. При­пои с таким соот­но­ше­ни­ем обыч­но при­ме­ня­ют на гори­зон­таль­ных поверх­но­стях, так как они быст­ро ста­но­вят­ся жид­ки­ми и могут сте­кать. При­ли­па­ние у всех свин­цо­вых при­по­ев при­мер­но оди­на­ко­вое и зави­сит от пра­виль­но­сти под­го­тов­ки поверх­но­сти.
• Как аль­тер­на­ти­ва при­пою со свин­цом был раз­ра­бо­тан более без­опас­ный при­пой без содер­жа­ния свин­ца. Во всех при­по­ях без содер­жа­ния свин­ца, оло­во явля­ет­ся глав­ным ком­по­нен­том. Дру­гим ком­по­нен­том может быть сереб­ро, медь, индий или вис­мут. Боль­шин­ство при­по­ев без свин­ца име­ют либо более высо­кую, либо более низ­кую точ­ку плав­ле­ния, чем у свин­цо­во­го при­поя. Для ремон­та кузо­ва наи­бо­лее рас­про­стра­нён при­пой без свин­ца, состо­я­щий из оло­ва и сереб­ра (94% оло­ва и 6% сереб­ра или 96% оло­ва и 4% сереб­ра). Он име­ет более высо­кую сто­и­мость. При­пой без свин­ца при­мер­но равен по харак­те­ри­сти­кам тра­ди­ци­он­но­му при­пою со свин­цом с соот­но­ше­ни­ем 50/50 (свинец/олово). Такой при­пой име­ет более высо­кую точ­ку плав­ле­ния (221°C). После нагре­ва, он оста­ёт­ся в мяг­ком состо­я­нии менее про­дол­жи­тель­ное вре­мя, чем свин­цо­вый при­пой, что услож­ня­ет его вырав­ни­ва­ние. При засты­ва­нии полу­ча­ет­ся более твёр­дым и хруп­ким. Его слож­нее обра­ба­ты­вать напиль­ни­ком. Пре­иму­ще­ство в том, что его мож­но обра­ба­ты­вать шли­фо­валь­ной машин­кой, так как он не обра­зу­ет ток­сич­ной пыли. Хотя, не нуж­но забы­вать про респи­ра­тор. Допол­ни­тель­ным пре­иму­ще­ством при­поя без свин­ца явля­ет­ся более высо­кая проч­ность на раз­рыв.
• При­пой, при­ме­ня­е­мый в элек­тро­ни­ке, обыч­но состо­ит из 60% оло­ва и 40% свин­ца. Он может содер­жать флюс в цен­тре. Флюс с кани­фо­лью, часто исполь­зу­е­мый с таким при­по­ем, не спо­соб­ству­ет адге­зии к ста­ли, а флюс с кис­ло­той может дей­ство­вать хоро­шо. Такой при­пой луч­ше при­ме­нять толь­ко для пай­ки малень­ких отвер­стий, так как его диа­па­зон пла­стич­но­сти очень малень­кий.
• Для рабо­ты с кузо­ва­ми из алю­ми­ния исполь­зу­ет­ся дру­гой тип при­поя (с содер­жа­ни­ем оло­ва и цин­ка).

Способ третий (на растительном масле)

Множество людей рекомендуют использовать для припойной пасты-флюса масло из косточек пальмы. Оно само по себе уже обладает подходящей консистенцией, дает возможность производить самую филигранную пайку при выполнении электротехнических работ.

Повысить активность данной припойной пасты можно добавлением хлористого аммония (нашатыря). Дозу добавки меняют от 5% до 10%. Отдельные домашние мастера считают важным вводить в паяльную массу еще анилин солянокислый.

Необходимо взять 100 граммов простого растительного масла.

Лучше применять рафинированный продукт: он очищен от включений, не станет запенивать припойную пасту при увеличении температуры. Потребуется еще 300 граммов чистого говяжьего жира. Желательно брать перетопленный жир, не содержащий включений волокон и соединительных тканей.

Главный ингредиент домашней припойной пасты – канифоль. Ее потребуется 500 граммов

Все это необходимо объединить в фарфоровой чашке, осторожно смешать, нагревая на водяной бане до абсолютного расплавления

В получившуюся смесь необходимо добавить 100 граммов тонкоизмельченного хлористого аммония, размешивая до растворения. Нагретую припойную пасту необходимо сразу же поместить в банку для дальнейшего хранения. Оставлять смесь в чашке нежелательно.

Материалы и инструменты

Материалами служат олово и флюсы.

1. Олово и сплавы.При лужении используется олово марки 01 (Sn 99,1 %, примеси 0,1 %) и марки 02 (Sn 99,5 %, примеси 0,5 %). Чистое олово служит основой защитного покрытия для посуды.В качестве припоя при пайке олово не применяется, потому что при низкой температуре оно становится хрупкими. Долговечность обеспечивается добавлением к олову других компонентов, в основном свинца. Используются сплавы олова со свинцом: ПОС-18, ПОС-30, ПОС-50, ПОС-90. Цифра в обозначении показывает содержание олова в процентах.
2. Флюсы.Облегчают очистку поверхностей от загрязнений, жиров и окислов, снижают температуру плавления. Самые распространенные флюсы – нашатырь (хлористый аммоний) и паяльная кислота (хлористый цинк). Часто при паянии меди и сталей используется их смесь.

В качестве инструментов применяются:

• измерительные приборы (линейка, рулетки, штангенциркуль);
• лудильные клещи для поддерживания и перемещения деталей;
• шаберы для соскабливания загрязнений с покрываемых поверхностей;
• кисти для нанесения смазки и очистки поверхностей;
• паяльные лампы для нагрева изделий перед нанесением полуды.

Выбор технологической оснастки определяется методом лужения и пайки. Применяется вспомогательное и основное оборудование:

1. Ванны для гальванического лужения:
   • стационарные;
   • вращающиеся ванны-колоколы.
2. Лудильные аппараты и установки.Это сложные системы, состоящие из последовательно соединенных ванн для подготовки и лужения. Обычно они помещаются в кожух, оснащенный аспирационными зонтами, что улучшает условия труда.
3. Верстаки для лужения и выполнения вспомогательных работ.<Верстаки бывают деревянные со столешницами из листовой стали или досок. Обязательно в столешнице должны быть отверстия для стекания жидкостей, используемых при лужении. Под верстаком устанавливают ванну для сбора жидкости.

4. Ванны для обезжиривания.Для химического обезжиривания поверхности используют различные емкости. Это может быть котел с крышкой или металлическая ванна, оснащенная змеевиком для подогрева раствора. Обязательное условие – вся применяемая посуда должна содержаться в чистоте.

5. Ванны для промывки поверхности.Рекомендуется промывать изделия перед и после процесса лужения. Ванны могут быть выполнены из металла или дерева. Следует обеспечить в них непрерывное горячее и холодное водоснабжение.

Инструменты для пайки серебра

Виды припоя для серебра

Крайне важно выбрать подходящий припой для серебра. В качестве припоя нельзя использовать лом серебра, так как припой должен обладать меньшей температурой плавления, чем материал, который предполагается спаять

Справка:

Температура плавления серебра составляет +960 градусов по Цельсию.

Для такого тугоплавкого металла необходим особый припой. Как правило, это сплавы серебра с другими металлами. Такие сплавы приближаются к серебру по надежности, прочности и устойчивости паяного соединения к коррозии.

Чем больше процентное содержание серебра, тем более прочным считается припой. В зависимости от изменения доли серебра меняются и температура плавления, плотность, удельное сопротивление.

В связи с этим чаще всего используют ПСР-3, ПСР-10, ПСР-15, ПСР-25 (число означает содержание серебра в процентах). Если необходима особая прочность соединения и высокая защита от коррозии, то можно взять ПСР-72.

В продаже существует порошкообразные припои, а также состоящие из отдельных кусочков размером в 2-3 мм. Иногда встречаются припои, имеющие форму проволоки или листов. В таком случае подготовить куски нужного размера нужно будет самостоятельно с помощью кусачек.

Флюс

Для качественной пайки необходимо обеспечить в месте соединения удаление окислов с помощью флюса. Проще всего сделать флюс своими руками из порошковой буры (декагидрат тетрабората натрия) и поташа (карбонат натрия). Компоненты следует смешать в равных частях, предварительно растерев кристаллики буры в мелкий порошок.

Также можно использовать более эффективный магазинный флюс ПВ-209, имеющий повышенную активность. Он состоит из борного ангидрида (до 35%), фтористого калия (до 42%) и тетрабората калия (до 23%). Для получения необходимой консистенции данный флюс следует развести водой либо глицерином.

Одним из самых распространенных готовых флюсов считается канифольный. Это вещество представляет собой особую смолу, образующую пленку на месте пайки, которая препятствует контакту с окружающим кислородом.

Паяльник

При пайке необходимо создать надежное соединение деталей. Если мощность паяльника окажется недостаточной, то образуется холодная пайка и соединение будет не прочнее клея. Как правило, с помощью паяльника можно соединить лишь мелкие детали, используя малое количество серебряного припоя. Пример в следующем видеоролике.

горелки

Газовая горелка

Для полноценного расплавления серебряного припоя лучше использовать компактную газовую горелку, имеющую температуру пламени до 1300 градусов Цельсия.

Чаще всего такие горелки заправляют пропаном, но также допускается бутан-пропановая смесь. Для получения более высоких температур используют газовые смеси на основе ацетилена, которые дают пламя с температурой около 2000 градусов Цельсия. Чтобы спаять серебряные изделия, достаточно обычного пропана.

Часто пропан продается в баллончике. На горелке существует специальная система регулировки и наконечник горелки, чтобы пламя подавалось направленно и равномерно. Также регулировать пламя можно при помощи насадок. Для пайки можно установить насадку с плоским носиком.

Физиологическое действие

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1—2)· 10−4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2—3,5 мг. Металлическое олово не токсично, что позволяет применять его в пищевой промышленности. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких. Станнан (оловянистый водород) — сильнейший яд. Также очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.

Вредные примеси, содержащиеся в олове в обычных условиях хранения и применения, в том числе в расплаве при температуре до 600 °C, не выделяются в воздух рабочей зоны в объёмах, превышающих предельно допустимую концентрацию в соответствии с ГОСТ. Длительное (в течение 15—20 лет) воздействие пыли олова оказывает фиброгенное воздействие на лёгкие и может вызвать заболевание работающих пневмокониозом.

Как паять

Для пайки понадобятся паяльник с оловоотсосом, флюс для устранения окислов – любой состав, альтернативный канифоли, но хорошо смываемый водой. При высокотемпературном виде пайки понадобится горелка, но для проведения низкотемпературных процессов подходит паяльник. В качестве припоя берётся проволока, продающаяся в бобинах и мотках, она же содержит флюс, кроме того, потребуются пассатижи и нож. Перед работой с рабочего места нужно убрать всё лишнее, установить нормальное освещение. Для мусора и мелких отходов можно взять любую неглубокую ёмкость.

Следует отметить, что в домашних условиях пайка должна осуществляться быстро, поскольку часто требуется дополнительная зачистка из-за обугливания флюса, делающего припой текучим. Но пока он полностью не затвердеет, трогать соединяемые детали нельзя.

Как паять металл правильно – дадим несколько рекомендаций:

• Перед пайкой соединяемые части должны быть очищены. Для хорошей адгезии их можно залудить.
• При плавлении проволоки или прутков содержащийся в них защитный флюс начнёт выделяться и выполнять свои функции по разрушению окисла.
• Олово помещается на деталь лёгким касанием, оно должно образовать тонкий слой на нужном участке.
• При работе для снижения воздействия температуры на деталь её удерживают пинцетом в качестве теплоотвода.
• Паяльник нельзя длительное время держать в месте припоя.
• Необходимо следить за чистотой наконечника паяльника и своевременно очищать его от нагара абразивным полотном или напильником.

Обеспечив нагрев и расплавление, нужно закрепить поршень устройства и, поднеся его носик к контакту, нажать кнопку фиксатора. Расплавленный припой окажется внутри цилиндрической ёмкости оловоотсоса.

Специалисты, имеющие опыт работы с оловянным припоем, рекомендуют выбирать состав с минимальным включением свинца и точно подбирать температуру плавления, ведь от этого зависят текучесть олова и качество полученных соединений.

Наглядный обзор различных припоев и их тестирование представлено в следующем видео.