Особенности пайки алюминия

Технологические особенности пайки алюминия и его сплавов

Для пайки алюминиевых деталей можно применять паяльные лампы, бензовоздушные и газовые горелки, работающие на пропане, бытовом газе и т. п., с поддувом кислорода или воздуха. Ацетилено-кислородное пламя непригодно, так как вредно влияет на активность солевых флюсов 34А, применяемых при пайке алюминия в пламени.

Практически пайке в пламени газовых горелок подвергают детали с толщиной стенки до 40 мм. Минимальная толщина паяемых деталей из алюминиевых сплавов при этих же условиях примерно равна 0,6—0,8 мм, т. е. больше, чем при пайке в печи и жидких флюсах.

Крупные детали при пайке в газовом пламени ввиду высокой теплопроводности алюминиевых сплавов и тонкостенные детали для предотвращения коробления предварительно подогревают в печи до температуры 400—450°С.

Смежные соединяемые части деталей должны иметь одинаковые или близкие размеры во избежание больших внутренних напряжений и трещин в швах.

При пайке ажурных тонкостенных конструкций из алюминиевых сплавов применение локального нагрева не обеспечивает высокого качества изделий из-за развития в паяемом металле значительных тепловых деформаций, высокой теплоемкости материала, труднодоступности мест пайки. Пайку подобных конструкций более целесообразно вести в печах или флюсовых ваннах, так как нагрев в них происходит относительно равномерно, что предотвращает коробление изделий.

Пайка в печах

Изделия перед пайкой обычно собирают в зажимном приспособлении с укладкой припоя или с предварительным нанесением его плакированием на паяемую поверхность. Перед пайкой собранное изделие покрывают флюсом и затем паяют.

Пайку крупных алюминиевых изделий необходимо вести в электрической печи с отдельными зонами для нагрева, сушки флюса, пайки и медленного охлаждения.

Транспортирующие и прижимные устройства могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния, предварительно сильно окисленной поверхностью для изоляции ее от воздействия флюсов. При печной пайке, как правило, используются реактивные флюсы.

При флюсовой пайке конструктивно сложных соединений из алюминия и его сплавов (например, при пайке трубки из сплава АМцПС в трубную алюминиевую доску) нанесение флюса на собранное перед пайкой соединение из водного раствора часто не обеспечивает качественного формирования паяного шва даже при температуре 600—610°С из-за плохого смачивания неплакированной трубки. В этом случае предварительное покрытие трубок слоем гальванической меди (толщиной 2—5 мкм) обеспечивает отличное их смачивание припоем, тонкость и плавность галтельных участков и их чистоту и возможность пайки при 580 °С.

При пайке алюминиевых сплавов в печах, особенно типа ПАП (с газовым теплоносителем), легко соблюдать температурный режим во избежание развития в основном металле пережога или недопустимой его химической эрозии припоями. Максимально допустимый перепад температур по изделию из алюминиевых сплавов ±5°С.

Перед пайкой собранное изделие при нормальной температуре погружают в водный раствор тщательно перемешанного флюса. Флюс может быть нанесен в виде спиртовой пасты. Флюс 34А можно наносить на паяемые детали из водного раствора, содержащего 1,5 объема воды и 1 объем флюса. Такой раствор не теряет флюсующей способности в течение четырех дней.

Через семь дней раствор становится непригодным для флюсования.

Флюсующая способность флюса Ф124 и особенно флюса Ф5 при нанесении их из водных растворов сравнительно хуже, чем флюса 34А. Их содержат в специальных ваннах из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т или винипласта.

При пайке в печах крупногабаритных тонкостенных изделий из алюминиевых сплавов АД1, АМц и АМг применение флюсов типа 34А вызывает насыщение паяемого металла цинком, восстанавливаемым на его поверхности из хлорида цинка, содержащегося в флюсе .

Поэтому использование флюсов, содержащих хлорид цинка, при пайке в печах требует тщательного контроля и ограничения температуры и времени пайки.

В связи с этим, например, применяют предварительное флюсование или быстрый нагрев флюсованного изделия до рабочей температуры пайки.

Паяные соединения, выполненные с флюсом Ф5, имеют более тонкие галтельные участки. Сопротивление усталости паяных соединений, выполненных с применением обоих флюсов, практически одинаково (~78,4 МПа).

Сопротивление срезу соединений из АМц, паянных припоем 34А с флюсами 34А и Ф5, после испытания в течение шести месяцев во влажной атмосфере снижается на 16 и 10 % соответственно.

Перед пайкой крупногабаритных тонкостенных узлов из сплавов АМц, АМг после сборки и подгонки деталей обычно выполняют прихватку (с шагом 150—200 мм) ручной аргонодуговой сваркой.

Оптимальная ширина зазора 0,05—0,2 мм.

При меньшей ширине зазора возникают непропаи, обусловленные недостаточным заполнением его припоем: при большем зазоре во многих случаях в швах возникают пустоты, так как припой стекает вдоль шва.

Флюсы Ф124 и ТПИ-3 не теряют активности после растворения в воде: их обычно наносят на поверхность конструктивно сложных изделий погружением в собранном перед пайкой виде в водный раствор флюса (4 кг смеси компонентов флюса на 8 л воды). После пайки остатки флюсов тщательно удаляют путем промывки в проточной холодной, затем горячей, снова холодной воде и 3 %-ном растворе хромового ангидрида.

Пайка алюминиевых отливок

Пайка алюминиевых отливок имеет особенности, обусловленные наличием грубой шероховатой поверхности, оксидной пленки и газовой пористости. Кроме того, отливки, в отличие от деталей из деформированных сплавов, обычно более массивны.

Поверхностная оксидная пленка с отливок может быть удалена химическими или физическими методами; грубая поверхность — обработана механически. Газовая пористость может быть сведена к минимуму при высококачественном литье, игнорирована или устранена локально механическим путем.

При этом зачистка напильниками или металлическими щетками малопригодна при подготовке под пайку дефектных мест отливок, так как паяемая поверхность должна быть строго параллельна поверхности соединения, а ручной инструмент образует неровности на поверхности. В связи с этим лучше применять обработку резанием.

Кроме того, если время между обработкой и пайкой слишком велико, то дефектные места отливок необходимо дополнительно очищать от грязи и масла. Соединяемая поверхность должна быть перед пайкой облужена абразивным или флюсовым способом.

Если отливка велика, то требуется специальный подогрев ее при лужении и пайке.

Изделия из литейных алюминиевых сплавов — силуминов могут быть запаяны контактно-реактивным способом через прослойку гальванической меди (δ = 3,84—5мкм). Такой способ был применен при изготовлении панелей охлаждения электронной аппаратуры (пайка штырьковых элементов охлаждения к накладной пластине).

После подготовки поверхности и нанесения гальванического медного покрытия детали собирали в стальном приспособлении и паяли при 527—538 °С. Поджатие деталей происходило вследствие разницы коэффициентов линейного расширения материалов деталей и приспособлений.

По месту контакта с медным покрытием образовывалась эвтектика Al—Сu—Si при температуре 524°С, а при выдержке 1ч происходило изотермическое затвердевание шва. Сопротивление разрушению паяного шва было не ниже 235МПа.

Для защиты деталей от сквозняка или контакта с холодными поверхностями используют изолирующие зазоры и асбестовые листы.

При низкотемпературной пайке дефектов отливок в виде крупных раковин в них закладывают пробки из припоя, близкие по форме и объему, и затем рсплавляют их с облуживанием кромок.

По способу пайки с флюсом поковок, не вызывающим коррозии паяных соединений (KA1F2, K6AlF6), на предварительно нагретые до 100—150°С алюминиевые детали наносят флюс. Пайку деталей в сборе проводят в атмосфере сухого азота при температуре 600±5°С.

Пайка алюминиевых сплавов во флюсовых ваннах

Крупногабаритные тонкостенные конструктивно сложные изделия, например пластинчато-ребристые теплообменники, иногда паяют во флюсовых ваннах.

Присутствие во флюсе влаги приводит к коррозии и снижает активность расплава. Поэтому его обезвоживают с помощью стружки сплавов Al — Мn или Al — Mg (30—70 % Mg) за 2—3 ч до пайки. Стружку предварительно подогревают до температуры 150—200°С.

Количество стружки должно составлять 0,5—8% массы всего расплава флюса. После этого шлак с поверхности расплава удаляют.

В хорошо обезвоженном расплаве флюса алюминиевый сплав после погружения в течение 5 мин не темнеет, прочность паяных соединений повышается.

Сопротивления срезу образцов, паянных в необезвоженном флюсе и испытанных при температурах 20 и -196°С, соответственно равны 55,8 и 95 МПа, а в обезвоженном флюсе Al—Mg (до 70 % Mg) — 98 и 137 МПа.

Во флюсовых ваннах паяют изделия из технического алюминия или сплава АМц, плакированных силумином. Для пайки крупногабаритных изделий при температуре 600—620°С удобен сплав АМцПС, так как АПС в этих условиях почти полностью теряет прочность.

При необходимости получения высокой ударной вязкости паяных швов при температуре —196 °С применяют припой Al—(6—8 %)Si. Этот припой имеет более низкую эрозионную активность, чем припой Al — 10 % Si. При этом толщина плакирующего слоя (во избежание сильной химической эрозии) не должна превышать 100мкм.

Перед погружением в ванну паяемый сплав обезжиривают при 60°С 2мин в ванне, содержащей 50 л/г Na3PO4; 50 г/л NaHCO3; 15 г/л Na2SO4; 1 л Н3O, промывают в горячей воде, травят в 10 %-ном растворе NaOH при 60°С, промывают в горячей и холодной воде и сушат сжатым воздухом. Перед погружением в расплав флюса изделие подогревают в электропечах или над ванной до температуры 400—560°С, затем погружают в расплав флюса, нагретый до температуры 620 °С или перегретый (в зависимости от отношения массы флюса к массе изделия).

Снижение температуры расплава, °С		2—3	5—7	20—25
Отношение массы флюса к массе изделия	100:1	25:1	15:1	5:1

Подогрев предохраняет от попадания влаги в ванну, уменьшает степень коробления изделия и приспособления, стабилизирует температуру ванны.

Прижимное приспособление для пайки изделия должно быть достаточно жестким и обладать возможно меньшей массой для сокращения времени и расхода энергии на подогрев; приспособление не должно препятствовать свободному доступу жидкого флюса к паяемому изделию.

Элементы приспособления следует надежно предохранять от попадания на них жидкого припоя и припаивания к ним деталей узла.

Приспособления для пайки изделий во флюсовой ванне изготовляют из никелевых сплавов, например ХН67МВТЮ, имеющих коррозионную стойкость в расплавах флюсов и высокую прочность при температуре 650°С.

Изделие после пайки для удаления остатков флюса промывают в горячей и холодной проточной воде с последующей обработкой в 15 %-ном растворе HNO3 и 10 %-ном растворе хромового ангидрида или промывают в горячей воде (50— 60°С) с помощью волосяной щетки (2—10 мин), затем погружают на 3 мин в холодную проточную воду, выдерживают в горячем (60—80°С) 2 %-ном растворе хромового ангидрида (5—10 мин), снова промывают в холодной проточной воде (5 мин) и сушат в шкафу при температуре 60—80°С.

Для проверки наличия остатков ионов хлора после флюсовой пайки на поверхность паяного шва наносят каплю 3 %-ного раствора AgNO3, в котором в присутствии ионов хлора образуются белые хлопья AgCl, в этом случае промывку повторяют.

При пайке с общим нагревом в печах и во флюсовых ваннах допускается одна перепайка; при локальном нагреве допускается две подпайки после тщательной зачистки подпаиваемых мест и подогрева изделия до температуры 400—450°С с последующей промывкой его от остатков флюса.

Источник: https://www.metmk.com.ua/8_soldering.html

Пайка алюминия в домашних условиях: инструкция

Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.

В качестве аргумента приводится два фактора:

1. при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
2. процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.

Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются:  олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка  в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.

«Aluminium-13» производства компании Chemet

Флюс

При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

• обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
• удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева – использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

• нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
• не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет  своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Алгоритм действий следующий:

• обезжиривается и зачищается место пайки;
• производится фиксация деталей в нужном положении;
• нагревается место соединения;
• прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.

Пайка алюминия – полная видео инструкция
https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U

Что делать при отсутствии нужных материалов?

Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной  или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.

Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.

Процесс производится следующим образом:

• нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
• когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
• когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.

Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов – довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.

Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.

Источник: https://www.asutpp.ru/pajka-alyuminiya.html

Статьи по теме

Обычно пайку алюминия производят в рамках промышленных цехов.

В домашних условиях эту процедуру провести достаточно проблематично, потому что после зачистки на поверхности металла почти сразу возникает оксидная пленка, которая и усложняет процесс.

Однако не стоит расстраиваться, все-таки существует несколько способов пайки алюминия своими руками, когда пленка окислов, что покрывает деталь, разрушается непосредственно в момент проведения пайки.

Содержание:

Характеристика алюминия как металла

Алюминий характеризуется высокими показателями электро- и теплопроводности, коррозионной и морозостойкости, а также пластичности. Температура плавления этого металла составляет около 660 градусов по Цельсию.

Зависимо от уровня очистки, первичный алюминий бывает высокой или технической чистоты. Технический алюминий получают путем электролиза криолит-глиноземных расплавов.

Другой вид алюминия, высокой чистоты, образуется после дополнительной очистки технического алюминия. Главное различие между высоокоочищенным и техническим алюминием связано с отличием в коррозионной устойчивости металла к некоторым средам.

Естественно, чем больше степень очистки алюминия, тем алюминий дороже.

Важное свойство алюминия состоит в его высокой электропроводности, он уступает по этому показателю только серебру, золоту и меди.

Сочетание высокой электропроводности и небольшой плотности делает алюминий серьезным конкурентом меди в области производства кабельно-проводниковой продукции.

Длительный отжиг алюминия при 350 градусах улучшает проводимость металла, а нагартовка — ухудшает. Электропроводность алюминия доходит до 60-65% от проводности меди и растет с уменьшением содержания примесей.

Алюминий по теплопроводности уступает только меди и серебру, превышая втрое теплопроводность малоуглеродистой стали, что можно узнать и видео о пайке алюминия. Отражательная способность металла зависит от его чистоты. Отражаемость для фольги с присутствием алюминия 99,5% составляет 84%.

Алюминий сам по себе является химически активным металлом. Однако на воздухе металл покрывается тонкой пленкой окиси алюминия – около микрона.

Окисная пленка в алюминии высокой чистоты является сплошной и беспористой, имеет прочное сцепление с самим металлом.

Поэтому алюминий высокой чистоты очень стоек к неорганическим кислотам, щелочам, морской воде и воздуху. Сцепление алюминия с окисной пленкой в месте нахождения примесей заметно ухудшается, и эти места являются уязвимыми для коррозии. К примеру, по отношению к неконцентрированной соляной кислоте стойкость технического и рафинированного алюминия различается в 10 раз.

Применение алюминия и сплавов

Алюминий широко используется как конструкционный материал благодаря своим основным достоинствам — легкости, податливости штамповки, коррозионной стойкости, высокой теплопроводности, неядовитости его соединений. В частности, данные характеристики сделали алюминий популярным при изготовлении алюминиевой фольги, кухонной посуды и упаковки в пищевой промышленности.

Но металл из-за низкой прочности применяется исключительно для ненагруженных элементов конструкций в случаях, когда на первый план выносится электро- или теплопроводность, пластичность и коррозионная стойкость. Такой недостаток, как малая прочность, компенсируется путем сплавления алюминия с небольшим количеством магния и меди. Сплав называют дюралюминий.

Электропроводность алюминия вполне можно сравнить с медью, но алюминий при этом стоит дешевле.

Поэтому этот материал широко используется в электротехнике для производства проводов, их экранирования и при изготовлении проводников в чипах в микроэлектронике.

Внедрение в строительстве алюминиевых сплавов уменьшает металлоемкость, увеличивает надежность и долговечность конструкций при использовании в экстремальных условиях.

На современном этапе эволюции авиации алюминиевые сплавы выступают основными конструкционными материалами. Последнее изобретение — пеноалюминий, который ещё называют «металлическим поролоном», ему предрекают большое будущее. Однако у алюминия как электротехнического материала имеется одно неприятное свойство – сложность пайки алюминия из-за прочной оксидной пленки.

Особенности пайки алюминия

Проблемы, которые касаются пайки алюминия, можно объяснить тем, что поверхность данного материала покрыта тонкой, весьма прочной и эластичной пленкой окисла.

Из повседневного знакомства с предметами из алюминия или его сплава у многих сложилось неправильное представление, что подобно благородным металлам алюминий не склонен к окислению в атмосфере.

Окисная пленка, как и большинство прочих окислов, инертна и плохо смачивается расплавленным металлом, поэтому эту пленку при пайке необходимо предварительно удалить.

Удаление окисной пленки

Окисел не удается удалить механическими методами, потому что при соприкосновении поверхности алюминия с водой или воздухом он снова моментально покрывается пленкой окисла.

Флюсы, как правило, не растворяют окись.

Вот почему пайка алюминия и изделий, изготовленных из него, считается достаточно сложной задачей, а технология пайки алюминия отличаются во многом от технологии паяния других металлов.

Для механической очистки поверхности от окисла рекомендуется зачищать металл под пленкой масла, однако масло должно быть в этом случае совершенно обезвожено, для чего его рекомендуется прогревать на протяжении некоторого времени при температуре близко 150-200 градусов. Лучше всего использовать минеральные масла или вакуумные ВМ-4, ВМ-1.

В этом случае опилки выполняют функцию абразива, одновременно происходит процесс облуживания.

Более надежную пайку алюминия можно получить, облуживая металл по подслою меди, что электролитически нанесен на поверхность материала.

Для тех же целей можно использовать и подслой цинка, что нанесен также, как в рецепте хромирования алюминия. Пленка окисла более надежно удаляется с помощью специальных активных флюсов. Хорошо сочетать процедуру механической обработки поверхности с использованием активных флюсов.

Пайка с использованием канифоли

Для спаивания двух проводов из алюминия их нужно предварительно залужить.

Для этого покрывают конец провода канифолью, помещают на шлифовальную шкурку, что имеет среднее зерно, и прижимают горячим залуженным паяльником к шлифовальной шкурке.

Также для пайки можно использовать раствор известной нам канифоли в диэтиловом эфире. Паяльник при этом не отнимают от провода и добавляют на залуживаемый конец канифоль.

Паяют алюминий хорошо нагретым паяльником. Чтобы соединить тонкий алюминий, необходимо, чтобы паяльник имел мощность 50 Вт, для металла толщиной около 1 миллиметра и больше желательна мощность порядка 90 Вт. При пайке материала, что имеет толщину больше 2 миллиметров, место пайки предварительно необходимо прогреть паяльником.

Электрохимическая методика

Второй способ пайки алюминия состоит в том, что перед непосредственной пайкой поверхность (пластинку или провод) необходимо предварительно омеднить, используя самую простую установку для гальванического покрытия. Однако вы можете сделать проще. Зачистите место пайки шлифовальной шкуркой и нанесите на него аккуратно пару капель насыщенного медного купороса.

Далее подключите к алюминиевой детали отрицательный полюс источника тока (выпрямитель, аккумулятор, батарейка от карманного фонаря), а к положительному полюсу присоедините кусок медного провода без изоляции толщиной 1— 1,2 миллиметра, который находится в специальном устройстве.

Медный провод должен находиться в щетине зубной щетки таким способом, чтобы он не касался поверхности во время трения щетины — процедуры омеднения детали. Через определенное время на поверхности детали из алюминия в результате электролиза будет оседать слой красной меди, который лудят после промывки и сушки традиционным способом с помощью паяльника.

Чтобы кислота не разъела лишний участок, его следует залить парафином или заклеить скотчем, оголив нужную площадь. Место пайки обязательно промывается тщательно водой. Таким образом, можно проводить надежную пайку алюминия и меди, а контактные площадки при этом будут иметь аккуратную форму.

Пайка алюминия припоями

При пайке алюминия припоем основная задача кроется в первоначальном покрытии поверхности металла слоем припоя и пайке деталей, что облужены припоем. Залуженные детали из алюминия можно спаивать не только между собой, но и с деталями, что изготовлены из других сплавов и металлов.

Вы можете производить паяние алюминия легкоплавкими припоями на основе цинка, олова или кадмия и тугоплавкими на основе алюминия. Припои легкоплавкие считаются удобными тем, что позволяют проводить процесс пайки алюминия оловом при низких температурах (150—400 градусов) и избежать тем самым существенного изменения первоначальных свойств алюминия.

Соединения алюминия, что спаяны легкоплавкими припоями, особенно это касается сплавов кадмия и олова, образуют нестойкую с коррозионной позиции пару и коррозионным разрушениям плохо сопротивляются. Наиболее надежными являются более тугоплавкие припои на основе алюминия, которые содержат медь, цинк и кремний.

Простейшим из них выступает сплав алюминия с кремнием (11,7%). Еще более надежный результат дает легкоплавкий сплав алюминия с 28% Сu и 6% Si. Пайку совершают обычным паяльником, его жало прогревают до температуры 350 градусов по Цельсию, с использованием флюса, который представляет из себя смесь йодида лития и олеиновой кислоты.

Пайка сплавов алюминия

Используя припой 34А и флюс 34А, вы сможете паять не только сам алюминий, но также определенные его сплавы.

Пайке легче всего поддаются сплавы АМц и авиаль, сложнее — дуралюмин, В95, АК4 и литейные сплавы, которые имеют более низкую температуру плавления.

Вследствие большого нагрева при пайке, сплав В95 и дуралюмин переходят в отожженное состояние, при этом наблюдаются потери не меньше 30% прочности материала в области пайки, а его прочность в случае пережога материала падает больше чем вдвое.

При нагреве также нужно учитывать риск коробления металла, поэтому пайку горелкой нагруженных и крупногабаритных деталей из сплава В95 и дуралюмина рекомендовать не будем. Пайку мелких изделий из дуралюмина также безопаснее и целесообразнее производить в печи, а не горелкой, где можно регулировать температуру пайки точнее и благодаря этому избежать коробления и пережога деталей.

Для снятия стойкой окисла Аl2О3 принято использовать особо активные флюсы. Самое широкое применение получили при пайке алюминия флюсы на алюминиевой основе, что известны под индексами НИТИ-18 и 34А. При употреблении флюса 34А стоит помнить, что он способен вызывать сильную коррозию металла, поэтому остатки флюса после пайки должны быть удалены.

Паяное изделие с этой целью нужно подвергнуть специальной обработке:

1. Промыть щетками в горячей воде (температура 70—80 градусов) на протяжении 15—20 минут;
2. Промыть в холодной проточной воде ещё 20—30 минут;
3. Обработать в растворе хромового ангидрида;
4. Промыть в холодной воде;
5. Просушить при температуре около 80—120 градусов по Цельсию в течение 20 минут – получаса.

Таким образом, чтобы спаять данный металл нужно запастись специальным оборудованием для пайки алюминия и выбрать один из методов пайки: паяние с механическим разрушением окисла или с химическим разрушением пленки.
 

Источник: http://strport.ru/instrumenty/paika-alyuminiya-svoimi-rukami

Пайка алюминия и его сплавов

Рекомендуем приобрести:

Алюминий и его сплавы находят широкое применение для изготовления паяных конструкций в авиационной, электротехнической, радиотехнической и ряде других отраслей промышленности. Особенности пайки алюминиевых сплавов определяются такими факторами, как высокая стойкость оксидной пленки, низкая температура солидуса большинства промышленных алюминиевых сплавов, высокая теплоемкость алюминия.

Алюминий, обладая большим сродством к кислороду, образует стойкий оксид Аl2O3, находящийся на его поверхности в виде плотной и прочной пленки. Состав и структура оксидных пленок на поверхности алюминиевых сплавов зависят от состава последних.

Так, на поверхности алюминиево-магниевых сплавов присутствует смесь оксидов Аl2O3 и MgO. При пайке алюминиевых сплавов оксиды удаляют с помощью флюсов, в вакууме с добавлением паров магния, трением и ультразвуком.

Кроме того, разработаны способы пайки контактным плавлением, а также по защитным и барьерным покрытиям и др.

Для высокотемпературной пайки алюминиевых сплавов в качестве флюсов применяют смеси солей хлоридов щелочных и тяжелых металлов с добавками фторидов металлов.

Пайку алюминия с указанными флюсами производят припоями на основе алюминия типа силумин, 34А, П425А, В62 и др. Зазор при флюсовой пайке должен быть не менее 0,1…0,25 мм.

Высокотемпературная флюсовая пайка алюминия и его сплавов может производиться с применением газопламенного, печного, индукционного и контактного нагрева, а также путем погружения в расплавы флюсов.

Для пайки алюминиевых деталей применяют бензовоздушные и газовоздушные горелки. Ацетилено-кислородное пламя непригодно, так как снижает активность флюсов.

Для пайки ажурных тонкостенных конструкций из алюминиевых сплавов хорошие результаты обеспечивает печной нагрев. Скорость нагрева для пайки зависит от толщины стенок соединяемых деталей. Температуру печной пайки с применением припоя 34А и флюса 34А поддерживают 550…560 °С; при пайке эвтектическим силумином — 580…600 °С.

Применение флюса 34А при печном нагреве опасно ввиду возможности значительного растворения паяемого металла цинком, выделяющимся из флюса; в случае пайки тонкостенных деталей это может привести к сквозному проплавлению. Лучшие результаты дает применение флюсов, в которых хлористый цинк заменен на хлористое олово, хлористый кадмий или хлористый свинец.

Это приводит к резкому снижению растворения паяемой поверхности металлом, выделяющимся из флюса.

Пайка в солевых ваннах отличается высокой производительностью В связи со значительной температурой пайки (580…620 °С) этим способом паяют сплавы с высокой температурой ликвидуса — АД1, АМц и др. Припои должны быть заранее нанесены на паяемые поверхности в виде покрытия или плакирующего слоя (пайка пластинчатых теплообменников).

В случае пайки в солевых расплавах состав флюсовой ванны не должен содержать активных хлоридов типа ZnCl2 из-за сильного растворения в них паяемого металла. Для нормальной работы ванны необходимо тщательное удаление из расплава влаги и солей тяжелых металлов. Для этого солевую ванну обезвоживают алюминием при температуре около 600 °С.

При подготовке поверхности изделий из алюминиевых сплавов к пайке рекомендуется после обезжиривания поверхностей производить их травление в 7…

10 %-ном растворе едкого натра при 60 °С с последующей промывкой в холодной воде и обработкой в 20 %-ном растворе азотной кислоты, после чего следует тщательная промывка в проточной горячей и холодной воде и сушка горячим воздухом.

Пайку рекомендуется производить не позже чем через 2-3 суток после травления.

При пайке погружением в расплав флюса необходим предварительный подогрев изделий до 400…500 °С. Сборку изделий под пайку производят с помощью специальных приспособлений, не взаимодействующих с солевыми расплавами. Приспособления изготовляют из коррозионно-стойких сталей, инконеля, керамики.

Своеобразной разновидностью флюсовой высокотемпературной пайки алюминия и его сплавов является реактивно-флюсовая. Флюсы-пасты для этой цели, как правило, содержат до 90 % активных хлоридов.

При использовании таких паст наблюдается заметная эрозия основного металла.

Для избежания указанного недостатка пайку производят погружением в солевую ванну, в состав которой вводят небольшое количество (в сумме до 1 %) активныххлоридов типа хлористого цинка, хлористого олова, хлористого кадмия и др.

Прочностные характеристики паяных соединений при применении наиболее распространенных припоев приведены в табл. 10.

10. Прочность паяных соединений из алюминиевых сплавов

Низкотемпературную пайку алюминия и его сплавов припоями на основе олова можно осуществить с применением флюсов на основе высококипящих органических соединений типа триэтаноламина с добавками в качестве активных компонентов борфторидов кадмия и цинка.

Применение этих флюсов хотя и обеспечивает удаление оксида алюминия при пайке, но в промышленности они не нашли широкого распространения, так как не обеспечивают получения надежных и герметичных соединений.

Кроме того, компоненты легкоплавких припоев в паре с алюминием образуют коррозионно-нестойкие соединения вследствие большой разности нормальных электродных потенциалов. Такие соединения не способны работать в коррозионно-активных средах. Указанные недостатки и затруднения исчезают при использовании технологических покрытий под пайку.

В качестве таких покрытий при низкотемпературной пайке алюминия принято использовать медь, никель, серебро, цинк и т.п. Покрытие может быть нанесено электролитически, химически, термовакуумным напылением и другими способами.

Оптимальная толщина покрытия 17…25 мкм. После нанесения покрытия деталь подвергают термической обработке в защитной среде (аргон или вакуум) при 200 °С в течение 1 ч, что приводит к повышению прочности сцепления покрытия с поверхностью паяемого металла.

Пайка по покрытию

Источник: https://www.autowelding.ru/publ/professionalno_o_pajke/tekhnologii_pajki/pajka_aljuminija_i_ego_splavov/28-1-0-398

Пайка алюминия. Технологические особенности пайки алюминия и его сплавов | КиевЦветМет

Для пайки деталей из алюминия используются паяльные лампы, газовые и бензовоздушные горелки и т. д. Использование ацетилено-кислородного пламени является недопустимым ввиду того, что оно оказывает вредное влияние на активность солевых флюсов, таких, как 34А, которые применяются для пайки алюминия в пламени.

На практике пайке с использованием газовых горелок подвергаются детали, имеющие толщину стенки порядка 40 мм. Минимальная толщина деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов, составляет около 0,8 мм, что является большим показателем, чем для пайке в жидких флюсах и печи.

При осуществлении пайки в газовом пламени, крупные детали из-за высокой теплопроводности алюминиевых сплавов проходят выдержку в печи, разогретой до температуры около 450 градусов по Цельсию.

Для того, чтобы соединить между собой детали различной толщины, пламя направляется на более массивное изделие, поскольку в противном случае может произойти перегрев тонкостенной детали. Во избежание возникновения значительных внутренних напряжений, а также трещин по швам, смежные соединяемые детали должны быть одинаковых или близких размеров.

Во время пайки ажурных тонкостенных конструкций, изготовленных из алюминиевых сплавов не желательно использовать локальный нагрев, поскольку он не сможет обеспечить действительно высокого качества изделий ввиду развития тепловых деформаций в паяемом металле. Целесообразнее проводить пайку таких конструкций во флюсовых ваннах или печах, где достигается более равномерный нагрев.

Пайка в печах

Чаще всего перед пайкой изделия устанавливаются в специальном зажимном приспособлении, после чего укладывается припой или наносят его на паяемую поверхность посредством плакирования.

Перед тем, как осуществить пайку, собранное изделие покрывается флюсом, после чего – паяется.

Для пайки алюминиевых изделий большого размера используется электрическая печь, имеющая отдельные зоны как для нагрева, так и для сушки флюса, для пайки и последующего медленного охлаждения.

Прижимные и транспортирующие устройства изготавливают из сплавов алюминия, характеризующихся высоким содержанием магния, а также поверхностью, прошедшей предварительное сильное окисление, обеспечивающее ее изоляцию от действия флюсов. Реактивные флюсы чаще всего применяются при печной пайке.

Если пайка сплавов алюминия осуществляется в печах типа ПАП, имеющих газовый теплоноситель, то следует тщательно соблюдать температурный режим. В противном случае, возможно развитие пережога в основном металле.

Для осуществления пайки сплавов алюминия в печах, лучше всего использовать сухие порошки флюса типа Ф5, которые содержат хлориды кадмия и олова.

Соединения, паянные с использованием флюса Ф5, отличаются более тонкими галтельными участками.

Температура в печи должна контролироваться термопарами, которые присутствуют в центре каждой печной секции. Перед непосредственной загрузкой узлы нужно установить на поддон, на который стекают излишки флюса при пайке. Борта данного поддона осуществляют экранирующий эффект для изделия, защищая его от прямого теплоизлучения нагревательных элементов печи.[:]

Источник: https://kcm.in.ua/texnologicheskie-osobennosti-pajki-a/

Особенности пайки алюминия

Более 100 лет назад, в 1906 году, компания Castolin (Кастолин) начала свою историю с разработки и производства материалов для пайки. Компания Castolin запатентовала более 200 наименований в своей истории и не прекращает развивать и совершенствовать продукты и процессы производства под требования своих клиентов сегодня и в будущем.

При выполнении монтажных работ холодильных систем пайка является важнейшей заключительной технологической операцией, обеспечивающей герметичность основных узлов установок.

Некачественное паянное соединение приводит к разгерметизации и потере хладагента, следствием этого является дорогостоящие ремонты.

Качество паянного соединения зависит от правильного выбора припоя и флюса, его качества и свойств.

Все большую популярность в холодильных системах набирает алюминий. Особенности пайки алюминия определяются такими факторами, как высокая стойкость оксидной пленки, невысокая температура плавления, высокая теплоемкость. Также немаловажной технической задачей в сфере холодильной техники является соединение алюминия с медью.

Учитывая все особенности пайки алюминия, в лабораториях компании Castolin была разработана линейка припоев и флюсов для пайки алюминия, которая покрывает любые потребности в пайке алюминия, как в низкотемпературном диапазоне (мягкая пайка), так и высокотемпературном (твердая пайка). Это достигается использованием различных сплавов припоев, таких как Al-Zn, Al-Si и Cd-Zn.

Для низкотемпературной пайки идеально подходит припой Castolin 1827, при температуре пайки всего 280 °С, он обеспечит прочные беспористые швы, и позволит спаять медь с алюминием, биметаллические трубы, алюминиевые трубы с внутренним медным покрытием.

Также Castolin 192FBK обладает великолепными технологическими свойствами, т. к. выполнен в виде прутков с флюсовым сердечником, что позволяет избежать лишней операции предварительного флюсования.

Флюс, обладая высокой активностью, одновременно является некоррозионным и не требует отмывания после процесса пайки.

Качество любого паяного соединения зависит не только от правильного подбора припоя, но также очень важную роль играет предварительная подготовка поверхностей, применение правильных флюсов. Во время пайки флюс обеспечивает удаление загрязнений и предотвращение образования оксидной пленки, хорошую смачиваемость поверхностей и равномерную растекаемость припоя.

В настоящее время компания Castolin производит и поставляет медно-фосфорные припои с содержанием серебра 0%, 2%, 5%, 10%,15%, серебряные припои с флюсовым покрытием и без, с содержанием серебра 9%, 13% 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 49%, 55%, флюсы для всех типов припоев и спаиваемых металлов.

Компания Castolin Eutectic, с ее инновациями, традициями и более чем 100-летним опытом разработок в области решений для пайки, является лучшим партнером для Вас!

Компания: Messer Eutectic Castolin Мессер Эвтектик Кастолин, ООО

Автор текста: Алексей Анохин, менеджер по продажам ООО «Мессер Эвтектик Кастолин»

Источник: www.mec-castolin.ru

Источник: https://www.oborudunion.ru/publications/releases/10446

Технология пайки алюминия и его сплавов (часть 1)

Алюминий и его сплавы находят широкое применение для изготовления паяных конструкций в авиационной, электротехнической, радиотехнической и ряде других отраслей промышленности.

Особенности пайки алюминиевых сплавов определяются такими факторами, как высокая стойкость окисной пленки, низкая температура солидуса большинства промышленных сплавов, высокая теплоемкость алюминия.

Алюминий, обладая большим сродством к кислороду, образует химически и термодинамически стойкий окисел А1203, который находится на его поверхности в виде плотной и прочной пленки.

При пайке алюминиевых сплавов окислы удаляют флюсами в вакууме с добавлением паров магния, трением, абразивным и ультразвуковым лужением.

Кроме того, разработаны способы пайки путем контактного плавления, а также по защитным и барьерным покрытиям и др.

Для высокотемпературной пайки алюминиевых сплавов в качестве флюсов применяют смеси солей хлоридов щелочных и тяжелых металлов с добавками фторидов металлов. Пайку алюминия с указанными флюсами производят припоями на основе алюминия типа силумин, 34А, П575А, П300, П250 и др. Зазор при флюсовой пайке должен быть не менее 0,1-0,25 мм.

Высокотемпературная флюсовая пайка алюминия и его сплавов может производиться с применением газопламенного, печного, индукционного, контактного нагрева, а также путем погружения в расплавы флюсов.

Для пайки алюминиевых деталей применяют пламя бензовоздушных и газовоздушных горелок. Ацетилено-кислородное пламя непригодно, так как оно снижает активность флюсов.

Для пайки тонкостенных ажурных конструкций из алюминиевых сплавов хорошие результаты обеспечивает печной нагрев. Скорость нагрева под пайку зависит от толщины стенок соединяемых деталей.

Температуру печной пайки с применением припоя 34А и флюса 34А поддерживают в пределах 550-560°С, при пайке эвтектическим силумином 580-600°С.

В случае пайки тонкостенных деталей это может привести к сквозному проплавлению. Лучшие результаты дает применение флюсов, в которых хлористый цинк заменен на хлористое олово, хлористый кадмий или хлористый свинец.

Это приводит к резкому снижению растворения паяемой поверхности металлом, выделяющимся из флюса.

Пайка в солевых ваннах отливается высокой производительностью. В связи со значительной температурой пайки (580-620°С) этим способом паяют сплавы с высокой температурой ликвидуса: АД1, АМц и др. Припои должны быть заранее нанесены в виде покрытия или плакирующего слоя (папка пластинчатых теплообменников).

В случае пайки в солевых расплавах состав флюсовой ванны не должен содержать активных хлоридов типа ZnCl2 из-за сильного растворения основного металла.

Для нормальной работы ванны необходимо тщательное удаление из расплава влаги и солей тяжелых металлов. Для этого солевую ванну протравляют алюминием при температуре около 600°С.

Еще более высокой степени очистки удается достигнуть применением порошка сплава 30% А1 и 70% Mg.

При подготовке поверхности деталей из алюминиевых сплавов к пайке рекомендуется после обезжиривания деталей производить травление их в 10-15%-ном растворе едкого натра при температуре 60°С с последующей промывкой в холодной воде и обработкой в 20%-ном растворе азотной кислоты, после чего следует тщательная промывка в проточной горячей и холодной воде и сушка горячим воздухом. Пайку рекомендуется производить не позже чем через 6-8 ч после травления.

Источник: http://www.prosvarky.ru/brazing/process/25.html