В интернет-сообществе начала распространяться информация, будто «точка вспышки» флюса – это та самая температура, когда начинает работать активатор. Подобное утверждение звучит правдоподобно для новичков, но на деле смешивает два совершенно разных понятия. Давайте разберёмся, в чем заключается разница между точкой вспышки и температурным окном активности (температурой активации) флюса – и почему их ни в коем случае нельзя путать.
Что такое точка вспышки флюса?
Точка вспышки – это показатель пожарной безопасности вещества. Проще говоря, это самая низкая температура, при которой испаряющееся вещество образует с воздухом воспламеняющуюся смесь. Если нагреть жидкость (или твёрдый состав) до этой температуры и поднести источник огня, пары вспыхнут (но не будут гореть постоянно без внешнего пламени). Чем ниже точка вспышки, тем легче материал воспламеняется при обычных условиях.
Для паяльных флюсов точка вспышки главным образом определяется используемым растворителем. Например, многие жидкие флюсы на спиртовой основе содержат этанол или изопропанол, у которых очень низкая точка вспышки – порядка 12–18 °С. Это означает, что такие флюсы очень огнеопасны: их пары могут загореться уже при комнатной температуре в присутствии искры или пламени. Так, согласно спецификации Sigma NC-530, раствор на основе канифоли имеет точку вспышки всего ~13 °С, и производитель прямо предупреждает, что флюс нельзя использовать рядом с открытым огнём или искрящим оборудованием. Таким образом, точка вспышки нужна для оценки пожарной опасности и условий хранения/работы с флюсом, но не имеет отношения к началу пайки с химической точки зрения.
Обратим внимание, что точка вспышки разных видов флюсов может сильно отличаться. Жидкие спиртовые флюсы имеют низкую температуру вспышки, поскольку спирт легко испаряется и воспламеняется. А вот гелевые флюсы, которые содержат более тяжёлые растворители или сгущающие добавки, зачастую менее летучие и воспламеняются хуже. Их точка вспышки гораздо выше – как правило более +90 °С. Например, Sigma NC-560 имеет точку вспышки 146 °С, поэтому риск возгорания минимален. Поэтому гелевые флюсы удобнее и безопаснее в обращении: они не испаряются и не вспыхивают при комнатной температуре. Однако даже у них точка вспышки не имеет ничего общего с эффективностью очистки поверхности – это исключительно параметр безопасности.
Что такое окно активности (температура активации) флюса?
Для успешной пайки нужен флюс, который удаляет оксидную плёнку с металлов и улучшает растекание припоя. В состав флюсов входят активаторы, выполняющие роль «очистителей» оксидов. Эти активаторы, как правило, представляют собой слабые органические кислоты или их соединения, способные при нагреве взаимодействовать с оксидами металлов и растворять их. Важный нюанс: в безотмывочном флюсе при комнатной температуре активаторы не реагируют с металлом. Безотмывочный флюс не должен разъедать металлы “на холодную”, иначе это создает риски по коррозии. Поэтому активатор срабатывает только при нагреве до определённой температуры – это и есть температура активации флюса.
Большинство популярных флюсов начинают работать в диапазоне от ~120–160 °С и выше. Например, обычная канифоль (основа многих флюсов) сама по себе плавится при ~125–130 °С – лишь превратившись в жидкость, она может растекаться и убирать лёгкие окислы. Активированные же флюсы содержат добавки, которые разлагаются при нагреве и высвобождают кислотные соединения для более агрессивного удаления оксидов. Конкретный порог активации зависит от состава: так, у Sigma NC-560 активаторы включаются лишь при ~125 °С и достигают пика эффективности в интервале 200–260 °С. Иными словами, окно активности флюса – это тот температурный промежуток, в котором флюс эффективно удаляет оксиды и обеспечивает пайку. Ниже этого окна активатор ещё «спит» и не проявляет своих свойств, а выше – флюс обычно выгорает, разлагается и теряет способность защищать поверхность.
Важно понимать, что у большинства флюсов диапазон активной работы как раз совпадает с типичными температурами пайки. Для бессвинцовых припоев это около 250 °С и выше, для свинцово-оловянных ~180–240 °С – вот почему активаторы настроены на эти температуры. Если попытаться паять при 100 °С, ничего не выйдет: припой не расплавится, а флюс не удалит оксиды. А при чрезмерном перегреве, скажем 350–400 °С, любой обычный флюс уже разрушается – либо сгорает, либо испаряется полностью, переставая защищать металл. Таким образом, температурное окно активности характеризует эффективность флюса при пайке и подбирается под технологический процесс.
Разные параметры – разное назначение
Сопоставив определения, легко увидеть, что точка вспышки и температура активации флюса – вовсе не одно и то же. Эти параметры не связаны напрямую, поскольку описывают разные явления: одно – физическую летучесть и воспламеняемость, другое – химическую активность для пайки. Ниже мы кратко перечислим ключевые отличия:
- Точка вспышки – порог воспламенения паров. Показывает, при какой минимальной температуре пары флюса могут вспыхнуть от внешнего огня. Зачем нужна: чтобы понимать пожарные риски при работе с флюсом. Например, низкая точка вспышки (~12–15 °С) указывает, что флакон с жидким флюсом нельзя держать рядом с паяльной лампой, свечой, искрящими приборами и т.п. Этот параметр важен при хранении и безопасном обращении: так, спиртовые флюсы хранят в плотно закрытой таре вдали от источников огня, а использование на горячих поверхностях требует осторожности (нагрев платы выше точки вспышки может привести к воспламенению паров, если рядом открытый огонь). На процесс пайки (смыв оксидов) точка вспышки влияния не оказывает – флюс может гореть или не гореть, но паять не станет лучше или хуже от самого факта достижения этой температуры.
- Температура активации / окно активности – порог и диапазон эффективной работы флюса. Указывает, при каких температурах компоненты флюса (канифоль, кислоты-активаторы) начинают выполнять свою функцию очистки поверхности и улучшают смачиваемость припоем. Зачем нужна: чтобы знать, до какой температуры нужно нагреть сплав и плату, чтобы флюс заработал. Этот параметр напрямую связан с качеством пайки: если температура недостаточна, флюс остаётся пассивным и оксиды не удалены (пайка не произойдёт или будет плохой). Если температура в оптимальном окне – например, 200–250 °С для большинства no-clean флюсов – тогда активатор активно удаляет окислы, и пайка проходит успешно. При превышении верхней границы окна флюс выгорает и перестаёт защищать поверхность, что грозит окислением и плохим смачиванием, если пайка затянулась. Зная рабочий диапазон, паяльщик может подобрать правильный температурный режим.
Отметим показательный факт: у упомянутого выше флюса Sigma NC-530 точка вспышки 13 градусов, а активируется он лишь после 125°С. Разница в 112 градусов! Этот пример наглядно демонстрирует, насколько независимо существуют эти характеристики. Именно поэтому нельзя ориентироваться на точку вспышки как на «температуру начала работы» флюса – такое толкование в корне неверно. Если кто-то в сети утверждает подобное, это, скорее всего, результат непонимания технических терминов. Поэтому, чтобы не путаться, всегда смотрите на контекст: Flash Point (точка вспышки) будет указывать на требования безопасности, а Activation Temperature/Operating Range (температура активации/рабочий диапазон) – на рекомендации по пайке.