Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Флюсы для пайки алюминия твердыми припоями

Флюсы для пайки алюминия твердыми припоями

Обычно пайка алюминия твердыми припоями производится на воздухе или другой атмосфере, содержащей кислород, и поэтому требует применения химического флюса. Флюсы становятся активными до достижения температуры пайки и находятся в расплавленном состоянии во всем температурном интервале пайки. Они проникают сквозь оксидную пленку, вытесняют воздух и обеспечивают смачивание основного металла припоем.

Флюс: хороший и идеальный

Хороший флюс для пайки должен:

  • начинать плавиться при достаточно низкой температуре, чтобы минимизировать окисление изделия;
  • быть полностью расплавленным к тому времени, когда начнет плавиться припой;
  • растекаться по стыку и припою, чтобы защитить их от окисляющих газов;
  • проникать сквозь и под оксидную пленку;
  • оставаться жидким пока не затвердеет припой;
  • легко удаляться после завершения пайки.

Идеальный флюс для пайки в печи или горелкой плавиться при температуре только немного ниже температуры плавления припоя. Этим он обеспечивает однородное смачивание и растекание припоя за минимальное время. Флюс, который применяют при пайке погружением в расплавленный припой, имеет такой состав, что он остается расплавленным и стабильным во всем температурном интервале плавления припоя. Для пайки погружением требуются менее активные флюсы, чем при пайке горелкой, поскольку соединяемые детали полностью погружаются во флюс в ходе процесса пайки. Поэтому поверхность деталей полностью защищена от окисления кислородом.

Состав флюсов для твердой пайки алюминия

Флюсы, которые применяются при пайке алюминия и его сплавов твердыми припоями, обычно состоят из смеси хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов. Иногда они содержат фторид алюминия или криолит (3NaF·AlF3). Состав флюсов подбирается таким образом, чтобы они имели благоприятный баланс между температурным интервалом плавления, плотностью, химической активностью, травильной способностью и стоимостью. Снижения содержания фторидов во флюсах снижает их эффективность для удаления оксидов, а слишком большая их концентрация приводит к нежелательному широкому интервалу плавления.

Состав флюса может влиять на цвет или внешний вид готового паяного шва. Некоторые флюсы интенсивно травят и огрубляют поверхность шва. Флюсы, которые содержат хлориды цинка и других тяжелых металлов, могут осаждать эти металлы на основной металл и окрашивать ее в более темный цвет.

Флюсы обычно поставляют в виде сухого порошка во влагонепроницаемых контейнерах. В такой упаковке их можно хранить длительное время. Когда контейнер с флюсом открывается, то должны быть приняты строгие меры по предотвращению загрязнения флюса атмосферной влагой. Контейнер для флюса должен быть идеально чистыми и быть из алюминия, стекла или керамики – и никогда из стали.

Способы применения флюсов для пайки алюминия

Флюсы для пайки алюминия твердыми припоями применяют сухими или смешивают с водопроводной водой или спиртом и наносят на место пайки путем кисточкой, опрыскиванием или окунанием. Часто сухим флюсом посыпают изделие или нагретый пруток из припоя окунают в сухой флюс. Хотя, в принципе, флюс можно смешивать с водопроводной водой до пастообразного состояния, применение спирта, часто считают более предпочтительным. Под воздействием водяного пара во флюсе могут образовываться химические соединения, которые потом будет трудно удалять с поверхности паяного шва и изделия.

Обычно пауза до 45 минут между наложением флюса и последующей пайкой считается нормальной. Вместе с тем, все-таки рекомендуют накладывать флюс непосредственно перед пайкой. Водная паста из флюса должна быть свежей или, по крайней мере, приготавливаться не реже одного раза в смену.

Смачивающее действие флюса улучшают добавлением смачивающих «агентов», таких как вода. Смесь из двух третей флюса и одной трети воды (по весу) обычно хорошо подходит для нанесения кисточкой. Для опрыскивания или окунания потребуется больше воды – пропорция подбирается из опыта.

Пайка алюминия Флюсы Припои

  • Мастер
  • Cообщений: 3 775
  • Город: Юг России

Для алюминия и алюминиевых сплавов применяют различные способы пайки. Пайка бывает:

  • высокотемпературной пайкой – твердыми припоями и – мягкими припоями.
  • brazing и
  • soldering, соответственно.
  • К твердым относят припои с высокой температурой плавления (ликвидус выше 450 °С).
  • Мягкие припои плавятся ниже температуры 450 °С.

payka-myagkaya-alyuminiya.jpg

Рисунок – Ремонт алюминиевой трубы путем пайки мягким припоем [2]

Мягкие припои для алюминия

Поскольку пайка мягкими припоями проводится при температуре ниже 450 °С, то, естественно, в этом случае не применяются твердые припои – припои на основе алюминия. Ранее большинство мягких припоев для пайки алюминия содержали цинк, олово, кадмий и свинец. В настоящее время кадмий и свинец признаны вредными для людей и окружающей среды. Поэтому современные мягкий припой для пайки алюминия – это сплавы на основе олова и цинка.

Для пайки алюминия к алюминию и алюминия к меди специально разработаны оловянно-цинковые сплавы:

  • 91 % олова / 9 % цинка – эвтектический сплав с точкой плавления 199 °С
  • 85 % Sn / 15 % Zn – интервал плавления от 199 до 260 °С
  • 80 % Sn / 20 % Zn – интервал плавления от 199 до 288 °С
  • 70 % Sn / 30 % Zn – интервал плавления от 199 до 316 °С
  • 60 % Sn / 40 % Zn – интервал плавления от 199 до 343 °С

Эвтектические припои широко применяют для печной пайки и других автоматических систем пайки алюминия. Это позволяет минимизировать применяемый нагрев для тонкостенных изделий путем быстрого плавления и затвердевания при температуре 199 °С.

Интервал затвердевания припоя, когда он находится в полужидком-полутвердом состоянии, позволяет выполнять над изделиями дополнительные операции, пока припой полностью не затвердел.

Повышенное содержание цинка способствует лучшему смачиванию припоя, но с увеличением содержания цинка температура полного затвердевания припоя (ликвидус) значительно возрастает.

Особенности мягкой пайки

Пайка мягкими припоями алюминия отличается от аналогичной пайки других металлов. Оксидная пленка на алюминии – плотная и огнеупорная – требует активных флюсов, которые разработаны специально для алюминия. Температура пайки также должна контролироваться более жестко.

Для алюминия сопротивление коррозии значительно больше зависит от состава припоя, чем для меди, латуни и железных сплавов. Все паяные мягкими припоями швы имеют более низкую коррозионную стойкость, чем швы после твердой пайки или сварки.

Высокая теплопроводность алюминия требует быстрого нагрева, чтобы обеспечить нужную температуру в шве.

Пайка деформируемых алюминиевых сплавов

Практически все алюминиевые сплавы так или иначе могут быть подвергнуты пайке мягкими припоями. Однако их химический состав сильно влияет на легкость пайки, тип припоя, применяемый метод пайки и способность паяного изделия выдерживать различные нагрузки в эксплуатации.

Читайте так же:
Сшить органайзер для инструментов

Относительная способность к низкотемпературной пайке – пайке мягкими припоями – основных деформируемых алюминиевых сплавов выглядит следующим образом:

  • отлично паяются: 1100 (АД), 1200 (АД), 1235 (≈АД1), 1350 (АД0Е), 3003 (АМц):
  • хорошо паяются: 3004 (Д12), 5357, 6061 (АД33), 6101, 7072, 8112;
  • средне паяются: 2011, 2014, 2017 (Д1), 2117 (Д18), 2018, 2024 (Д16), 5050, 7005 (1915);
  • плохо паяются: 5052 (АМг2,5), 5056 (≈АМг5), 5083 (АМг4,5), 5086 (АМг4), 5154 (≈АМг3), 7075 (≈В95).

Сплавы, которые содержат более 1 % магния, нельзя удовлетворительно паять с применением органического флюса, а сплавы с более чем 2,5 % магния – с активными флюсами. Сплавы, которые содержат более 5 % магния, нельзя паять ни с каким флюсом.

При пайке алюминиевых сплавов, содержащих более 0,5 % магния, расплавленные оловянные припои проникают между зернами металла. Цинк также способен проникать по границам зерен между зернами алюминиево-магниевых сплавов, но уже при содержании магния более 0,7 %. Это межзеренное проникновение усугубляется наличием напряжений, внешних или внутренних.

Алюминиевые сплавы, легированные магнием и кремнием, менее подвержены межзеренному проникновению, чем бинарные алюминиево-магниевые сплавы.

Алюминиевые сплавы, содержащие медь или цинк в качестве основных легирующих элементов, обычно также содержат достаточное количество других элементов. Большинство этих сплавов подвержены межзеренному проникновению припоя и их обычно не паяют.

Термически упрочненные сплавы обычно имеют более толстую оксидную пленку чем та, которая возникает естественным образом. Эта пленка затрудняет пайку мягкими припоями. Для таких сплавов обычно перед пайкой применяют химическую подготовку поверхности.

Пайка литейных алюминиевых сплавов

Большинство литейных алюминиевых сплавов имеют высокое содержание легирующих элементов, что увеличивает вероятность того, что эти элементы будут растворяться в припое, а припой будет проникать по границам зерен. Поэтому литейные алюминиевые сплавов мягкими припоями паяются плохо.

Кроме того, характерные для литейных сплавов шероховатость поверхности, мельчайшие полости или пористость способствуют удержанию флюсов и делают удаление флюсов после пайки очень трудным.

Три литейных алюминиевых сплава 443.0, 443.2 и 356 относительно хорошо и легко паяются мягкими припоями. Несколько хуже, но еще приемлемо паяются сплавы 213.0, 710.0 и 711.0.

  1. Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996
  2. EEA Aluminium Automotive manual – Joining – Brazing, EEA, 2015

Пайка алюминиевых сплавов твердыми припоями

Алюминий и алюминиевые сплавы можно соединять большим разнообразием процессов пайки. Разделяют высокотемпературную пайку или пайку твердыми припоями и низкотемпературную пайку или пайку мягкими припоями. В английском языке для этих видов пайки применяют различные термины – brazing и soldering соответственно.

К твердым относят припои с температурой плавления ликвидус, то есть окончания плавления, выше 450 °С, а также ниже температуры солидус, то есть начала плавления, основного металла. Пайка мягкими припоями отличается от пайки твердыми припоями точкой плавления припоя – мягкие припои плавятся ниже температуры 450 °С.

Отличие твердой пайки от сварки

Пайка твердыми припоями отличается от сварки тем, что при ней не происходит существенного подплавления основного металла. Таким образом, температура пайки твердыми припоями находится между температурами сварки и пайки мягкими сплавами. Кроме того, паяные твердыми припоями алюминиевые конструкции обычно находятся между сварными и паяными мягкими припоями также и по прочности, и сопротивлению коррозии.

Флюсы, температуры ликвидуса и солидуса

Пайка алюминиевых сплавов твердыми припоями стала возможной благодаря разработке флюсов, которые разрушают оксидную пленку, не повреждая при этом нижележащий металл и припои, которые также являются алюминиевыми сплавами.

Припои на основе алюминия, применяемые для пайки алюминиевых сплавов, имеют температуры ликвидуса намного более близкие к температуре солидуса основного металла, чем при пайке большинства других металлов. По этой причине припайке твердыми припоями необходим жесткий контроль температуры. Температура пайки должна быть примерно на 40 °С ниже температуры солидуса основного металла. В отдельных случаях при точном контроле температуры и коротком цикле пайки, эта разница может даже 5 °С. Большинство алюминиевых сплавов паяют твердыми припоями при температурах от 560 до 615 °С.

Алюминиевые сплавы для твердой пайки

Термически необрабатываемыми деформируемыми сплавами, которые паяются лучше всех, являются сплавы серии 1ххх и 3ххх, а также сплавы серии 5ххх с низким содержанием магния. Сплавы с более высоким содержанием магния паяются труднее.

Обычно хорошо паяются термически упрочняемые сплавы серии 6ххх, например, 6063 и 6061. Алюминиевые сплавы серий 2ххх и 7ххх имеют низкие температуры плавления и поэтому их трудно паять, за исключением таких относительно низколегированных сплавов как 7004 и 7005.

Из литейных алюминиевых сплавов хорошо паяются сплавы 356.0, 357.0, 359.0, 443.0, 710.0, 711.0 и 712.0.

Пайка алюминия твердыми припоями обычно ограничена толщиной изделий не более 0,4 мм. Однако при пайке окунанием и вакуумной пайке без флюса толщина изделия может достигать 0,03 мм.

Промышленные твердые припои

Промышленные твердые припои для пайки алюминия и алюминиевых сплавов содержат от 7 до 12 % кремния. Пониженные точки плавления получают – при некоторой потере в коррозионной стойкости – путем добавок меди и цинка. Твердые припои относятся к алюминиевым деформируемым сплавам серии 4ххх. Самыми известными из них являются сварочные сплавы 4343, 4047 и 4145.

Выбор твердого припоя

При пайке с применение горелки обычно применяют припой с температурой ликвидус как можно ниже от температуры солидус основного металла. Поскольку в этом случае температурный контроль затруднен, то большая разница температур плавления снизит вероятность случайного подплавления основного металла.

Когда необходимо получить плотный паяный шов выбирают припой с коротким интервалом плавления – минимально разницей между температурой ликвидус и солидус. Например, сплав 4047 имеет интервал между температурами твердого и жидкого состояний всего 5,5 °С. Этот припой почти эвтектический и быстро превращается из жидкого в твердый и сильно сокращает время пайки, что часто очень благоприятно сказывается на качестве паяного шва. Такой припой особенно подходит для тонких паяных швов.

Виды флюса для пайки алюминия в домашних условиях

Припой для пайки меди, флюс: с серебром

Алюминий и его сплавы обладают очень хорошими характеристиками, такими как высокая тепло- и электропроводность, удобство обработки, небольшая масса, экологическая безопасность. Но у этого прекрасного металла есть один очень жирный минус, его крайне сложно паять. Помогает решить эту серьёзную проблему правильно подобранный флюс для пайки алюминия.

Читайте так же:
Обозначение сварных швов на строительных чертежах

Свойства алюминия

Приготовление флюса для пайки

Проблема пайки алюминия обусловлена его химическим строением. Сам по себе этот металл химически очень активен, он вступает в реакции практически со всеми химическими веществами. Это приводит к тому, что чистый алюминий на воздухе мгновенно реагирует с кислородом. В результате на поверхности металла образуется очень тонкая и одновременно необычайно прочная плёнка оксида: Al2O3. По своим свойствам алюминий и его оксид представляют две крайние противоположности соединённые в единое целое. Например:

  • Температура плавления чистого алюминия составляет 660 градусов. Оксид алюминия или как его ещё называют, корунд, плавиться при температуре 2600 градусов. Тугоплавкий корунд применяется в промышленности в качестве огнеупорного материала.
  • Алюминий очень мягкий и пластичный металл. Корунд обладает крайне высокой механической прочностью что позволяет изготавливать из него всевозможные абразивные материалы.

Оксид алюминия превращает обычную пайку в довольно сложный процесс. Для его успешного осуществления необходимо применение специфических методов и специальных алюминиевых припоев и флюсов.

Пайка металлов

Пайка алюминия в домашних условиях

Смысл пайки любого металла состоит в том, что в пространство между спаиваемыми деталями вводится в расплавленном состоянии специальное вещество, называемое припоем. После застывания припой надёжно связывает в единое целое две металлические детали.

В случае пайки алюминия находящаяся на его поверхности оксидная плёнка препятствует расплавленному припою соединиться с металлом. Иными словами, нарушается адгезия, и поэтому припой не может растечься по поверхности металла и прилипнуть к нему. Это делает пайку алюминия практически невозможной без применения специальных средств, частично устраняющих оксид с поверхности металла и способствующих возникновению нормальной адгезии.

Удаление оксидной плёнки

Удаление оксида с поверхности алюминия — процесс сложный и никогда не приводящий к окончательному результату. То есть, оксидную пленку практически нельзя удалить, так как вместо только что удалённой мгновенно образуется новая. Можно лишь с помощью специфических средств ослабить её действие. Это можно сделать с помощью двух различных методов:

  • Химический способ. С помощью специальных алюминиевых флюсов плёнка разрушается в результате воздействия активных кислот.
  • Механический способ. Посредством применения абразивных инструментов нарушается целостность плёнки.

На практике чаще всего совмещают оба этих метода, чтобы добиться максимально возможного эффекта.

Флюсы для алюминия

Флюс применяется для удаления оксида с поверхности металла и последующего препятствования образованию новой плёнки. Необходимо помнить, что в процессе пайки флюс не должен взаимодействовать с припоем и вступать с ним в химические реакции. Флюсы могут находиться в различных состояниях:

  • Жидкость.
  • Паста.
  • Порошок.

Для алюминия чаще всего применяют жидкие флюсы на основе ортофосфорной кислоты. Существуют так называемые безотмывочные флюсы, применение которых не требует последующего промывания спаянных поверхностей под проточной водой. Однако чаще всего в состав алюминиевых флюсов входят сильно ядовитые вещества, которые небезопасны, и, с экологической точки зрения, могут сильно корродировать металл в месте пайки. Поэтому применение флюсов требует тщательного промывания места пайки под проточной водой. Промышленность выпускает больше количество алюминиевых флюсов, среди которых можно выделить следующие:

  • Ф-64. Высокоактивный флюс для алюминия и его сплавов. Считается самым лучшим флюсом для этого металла. Высокая активность определяется большим содержанием в его составе активного фтора около 40%. При нагреве фтор разрушает оксидную плёнку на поверхности алюминия. Применение этого флюса требует обязательной тщательной промывки спаеных поверхностей, после окончания процесса.
  • Ф-34А. Специальный алюминиевый флюс для тугоплавких припоев. Состав: хлорид калия 50%, хлорид лития 32%, фторид натрия 10%, хлорид цинка 8%.
  • Ф-61А. Применяется с обычными свинцово-оловянными припоями, плавящимися при температуре 150−350 градусов. Состав: фторборат цинка 10%, фторборат аммония 8%, триэтаноламин 82%. Применяется для спаивания разнородных металлов, например, алюминий и медь. Поэтому когда возникает вопрос как припаять алюминий к меди, ответом будет этот флюс.
  • НИТИ-18 (Ф-380). Подходит для тугоплавких припоев с температурой плавления 390 — 620 градусов. Особенностью этого флюса, является то что, хорошо растворяя оксидную плёнку, он практически не оказывает никакого воздействия на основной металл. После окончания пайки остатки флюса должны быть немедленно удалены. Для этого место пайки сначала промывают горячей проточной водой, затем холодной. А в заключение выдерживают в течение 15 минут в водном растворе фосфорного ангидрида.
  • А-214. Универсальный безотмывочный флюс средней активности. Температура применения 150−400 градусов. Не содержит в своём составе вредных солей анилина, фенола или карбоновых кислот, поэтому после применения не требуется тщательная промывка. Остатки легко удаляются бумажной салфеткой, смоченной в спирте.

Механическое удаление оксида

Чем паять алюминий

Для облегчения растворения плёнки с помощью флюса, предварительно её частично удаляют посредством механических методов. Данные приёмы позволяют лишь незначительно ослабить действие оксида, так как опытным путём было установлено, что вновь образующаяся плёнка, по своим прочностным характеристикам несколько уступает старой. Для этих целей используют следующие приспособления:

  • Наждачная бумага.
  • Напильники и рашпили.
  • Жёсткие металлические щётки.

Процесс механического удаления поверхностного оксида можно оптимизировать используя для этого кирпичную пыль. Место пайки предварительно посыпают мелкой кирпичной крошкой. Затем:

Флюс для пайки

  • На кирпичные крошки высыпается большое количество сухой канифоли.
  • Предварительно разогретым жалом паяльника канифоль расплавляется и распределяется по поверхности металла ровным слоем.
  • Залуженным жалом паяльника начинают усиленно тереть место пайки. При этом кирпичная крошка сдирают оксидную плёнку, а расплавленная канифоль препятствует проникновению кислорода вместо пайки и поэтому новая оксидная плёнка не образуется.
  • В результате получаем хорошо залуженную поверхность алюминия.

В качестве абразива, с тем же эффектом, можно использовать просеянный речной песок или металлические опилки.

Пайка алюминия

Основу любой пайки составляет так называемое лужение или залуживание. При этом процессе припой равномерным слоем распределяется по поверхности металла. Для того чтобы лужение прошло хорошо необходимо два важных компонента специальный флюс и правильно подобранный припой. Флюсы мы уже рассмотрели теперь очередь настала за припоями.

Специальные припои

Флюс Ф-61А, для пайки

Обычные припои, применяемые для пайки цветных металлов, содержат в своём составе олово и свинец. Вопрос как паять алюминий оловом не является актуальным, так как для алюминия такие припои не рекомендуется применять, потому что в этих металлах он практически не растворяется. Применяют специальные припои, которые содержат в своём составе изрядное количество самого алюминия, а также кремний, медь, серебро и цинк.

  • 34-А. Специальный тугоплавкий припой для алюминия. Температура плавления 530−550 градусов. Состав: алюминий 66%, медь 28%, кремний 6%. рекомендуют применять совместно с соответствующим флюсом Ф-34А.
  • ЦОП-40. Относится к категории оловянно-цинковых припоев. Состав: цинк 63%, олово 36%. Плавление происходит в пределах 300−320 градусов.
  • HTS 2000. Специальный припой для алюминия производства США. Основные компоненты: цинк 97% и медь 3%. Температура плавления 300 градусов. Обеспечивает очень прочное соединение, сопоставимое по прочности со сварочным швом.
Читайте так же:
Фрезерные станки по дереву своими руками видео

Жидкий ФЛЮС (ФИМ) из лимонной кислоты

Присутствие в припое такого металла, как цинк обеспечивает ему высокие прочностные характеристики и хорошую сопротивляемость к коррозии. Наличие меди и алюминия повышает температуру плавления и делает припой тугоплавким.

Использование того или иного припоя определяется задачами, которые стоят перед спаиваемыми деталями. Так, для спаивания крупногабаритных и массивных алюминиевых деталей, которые в дальнейшем будут подвергаться большим нагрузкам, лучше использовать тугоплавкие припои, их температура плавления сопоставима с температурой плавления самого алюминия. Когда возникает вопрос, как запаять алюминиевую трубку, необходимо точно понимать, для чего в последующем эта трубка будет применяться. Тугоплавкие припои характеризуются высокой прочностью, а большая масса детали позволяет обеспечить в процессе пайки хороший теплоотвод, что предотвратит разрушение алюминиевой конструкции вследствие её расплавления.

Особенности процесса

Пайка алюминия ничем не отличается от пайки любого другого цветного металла.

В домашних условиях пайку алюминия условно можно разделить на два вида:

  • Высокотемпературная пайка крупногабаритных деталей. Как правило, это толстостенный алюминий большой массы. Температура разогрева деталей 550−650 градусов.
  • Низкотемпературная пайка мелких бытовых предметов и проводов при радиоэлектронном монтаже. Температура пайки 250−300 градусов.

Высокотемпературная пайка предполагает использование в качестве нагревательного элемента газовую горелку, работающую на пропане или бутане. Но когда неожиданно возникает вопрос, как спаять алюминий в домашних условиях, можно с тем же успехом использовать паяльную лампу.

В случае проведения высокотемпературной пайки необходимо проводить постоянный контроль за температурой разогрева спаиваемых поверхностей. С этой целью используют кусочек тугоплавкого припоя. Как только припой начинает плавиться это говорит о том, что необходимая температура достигнута и разогрев детали необходимо прекратить, в противном случае может произойти её расплавление и последующее разрушение всей конструкции.

Для низкотемпературной пайки используют электрический паяльник мощностью от 100 до 200 ватт, в зависимости от размеров спаиваемых деталей. Чем крупнее деталь тем более мощный паяльник придётся использовать для её разогрева. В то же время для пайки проводов вполне подойдёт и паяльник мощностью 50 ватт.

В обоих случаях и при высокотемпературной пайке, и при низкотемпературной, стадии проведении процесса примерно одинаковые и состоят из следующих последовательных этапов:

Пайка алюминия

Пайка алюминия
Пайка алюминия

Трудность пайки алюминия обычными припоями и флюсами обуславливается целым рядом факторов. Прежде всего, это наличие тугоплавкой и химически стойкой оксидной пленки. Оксид Al2O3 препятствует смачиванию поверхности припоем и растворению в нем основного металла. Чтобы разрушить его, применяют механическую обработку и сильнодействующие флюсы.

Создает трудности для пайки и низкая температура плавления алюминия, составляющая 660°C. При нагреве прочность металла быстро снижается, и уже при температурах 250-300°С алюминиевые конструкции могут терять устойчивость. Температура солидуса (температура, при которой плавится самый легкоплавкий компонент) основных алюминиевых сплавов, варьируется в интервале 500-640°С. Это оставляет очень узкий температурный интервал для применения высокотемпературной пайки, при которой существует опасность перегрева и расплавления самой паяемой детали.

В отношении большинства элементов, составляющих основу легкоплавких припоев (Sn, Pb, Cd, Bi, In), у алюминия имеет место слабая взаимная растворимость, что снижает прочность паяных соединений. Исключением является цинк, который с алюминием хорошо взаиморастворимы, обеспечивая необходимую прочность соединения.

Материалы для пайки алюминия

Качественную пайку алюминия обеспечивают припои содержащие цинк, серебро, медь, алюминий, кремний. Существует большое количество составов как отечественного, так и импортного производства, содержащих эти элементы в различном соотношении. Из отечественных припоев можно привести ЦОП40 (60% олова и 40% цинка) и 34А (66% Аl, 28% Cu и 6% Si). Чем выше содержание цинка в цинковом припое, тем большую коррозионную стойкость и прочность имеет паяное соединение.

Большинство припоев является низкотемпературными, однако температура их плавления выше, чем у оловянно-свинцовых. По-настоящему высокотемпературными являются алюминиево-кремниевые (силумины) и алюминиево-медно-кремниевые припои. В качестве первого можно привести припой Aluminium-13 фирмы Chemet, содержащий 13% Si и 87% Аl (припой покрыт флюсом). Его температура пайки составляет 590-600°C. Примером второго может служить, уже упоминавшийся, отечественный припой 34А, состоящий из 66% Аl, 28% Cu и 6% Si. Интервал его температуры пайки — 530-550°C. Если возникает необходимость в применении высокотемпературных припоев, они применяются для пайки алюминия и тех его сплавов, которые имеют достаточно высокую температуру плавления, или деталей имеющих массивные размеры, обеспечивающие хороший теплоотвод.

Если говорить о самых удобных материалах, то к ним относятся, конечно, бесфлюсовые низкотемпературные припои, например HTS-2000.

Припой HTS-2000
Припой HTS-2000

Флюсы. К выбору флюса нужно подходить очень серьезно, именно его активность определяет паяемость алюминия, особенно при использовании обычных оловянно-свинцовых припоев. Далеко не все флюсы проявляют в отношении алюминия активность, заявляемую их производителями. Одним из отечественных флюсов является состав, называемый предельно информативно — «флюс для пайки алюминия». Ещё есть флюс Ф59А, Ф61А (содержащий триэтаноламин, фторборат цинка, фторборат аммония) и другие. Под названием «флюс для пайки алюминия» могут скрываться Ф59А, Ф61А или другие, даже если это не указано на упаковке.

Флюсы для пайки алюминия
Флюсы для пайки алюминия

В качестве высокотемпературного флюса можно привести флюс 34А, который содержит 50% KCl, 32% LiCl, 10% NaF и 8% ZnCl2.

Высокотемпературный флюс 34А
Высокотемпературный флюс 34А

Подготовка деталей к пайке

Нужно понимать, что после удаления старой окисной пленки, взамен ее мгновенно образуется новая, так что полностью избавиться от оксидного барьера все равно не получается. Смысл зачистки состоит в том, что вновь образующаяся пленка оказывается значительно тоньше и слабее старой, в результате чего флюсу с ней легче справляться.

Способы нагрева

При нагреве следует проявлять осторожность, чтобы не допустить перегрева основного металла, способного привести к его расплавлению. Нужно постоянно контролировать температуру основного металла, прикасаясь к нему стержнем припоя. При достижении рабочей температуры он начнет плавиться.

Читайте так же:
Расчет теплового реле по мощности двигателя

Пламя должно быть нормальным — без избытка или недостатка кислорода. В сбалансированной газовой смеси пламя только нагревает металл и не оказывает сильного окислительного действия. В случае сбалансированной газовой смеси пламя горелки обладает ярко-синим цветом и небольшой величиной. Пересыщенное кислородом пламя сильно окисляет поверхность металла, его факел бледно-голубого цвета и маленький.

Мелкие детали с небольшим теплоотводом при использовании низкотемпературных припоев паяются электропаяльниками.

Технология пайки алюминия

Пайка бесфлюсовым припоем имеет особенность, заключающуюся в том, что для облегчения проникновения припоя через оксидную пленку, её желательно разрушить, осуществляя чиркающие движения твердым концом прутка припоя или стержнем из нержавеющей стали по расплаву. При этом происходит нарушение целостности окисной пленки.

Припой расплавленный на неразрушенную оксидную пленку и соединение после разрушения оксидной пенки чирканьем стержнем припоя по расплаву
Припой расплавленный на неразрушенную оксидную пленку и соединение после разрушения оксидной пенки чирканьем стержнем припоя по расплаву

Разрушать оксидную пленку можно и щеткой из нержавеющей стали, растирая ею расплавленный припой по поверхности деталей. Соединяемые элементы лучше прижимать друг к другу лужеными поверхностями и нагревать до температуры пайки. Полученное таким способом соединение получается очень прочным.

Пайка алюминия: зачистка и плавление припоя
Пайка алюминия: зачистка и плавление припоя
Пайка алюминия: разрушение оксидной пленки щеткой и плавление припоя на второй детали (затем нужно обработать щеткой как первую деталь)
Пайка алюминия: разрушение оксидной пленки щеткой и плавление припоя на второй детали (затем нужно обработать щеткой как первую деталь)
Пайка алюминия: соединение деталей и проверка на прочность
Пайка алюминия: соединение деталей и проверка на прочность

Примеры использования пайки алюминия

Пайка алюминия широко используется при ремонте автомобилей, тракторов, мотоциклов. Во многих случаях она оказывается предпочтительней, чем сварка, поскольку не приводит к изменению структуры металла и его деформации. Восстановление герметичности протекшего картера из алюминия, пайка алюминиевого радиатора, ремонт изношенной или разрушенной детали — для всех этих случаев пайка может оказаться безальтернативным способом устранения неисправности.

Пайкой можно отремонтировать алюминиевый блок цилиндров, заделать появившиеся на нем трещины, прогары, сколы. Восстановить резьбу в разбитом резьбовом отверстии. Для этого последнее заполняется расплавленным припоем, после чего в него вставляется болт. После охлаждения конструкции остается лишь вывернуть болт. Прочность резьбы, восстановленной таким способом, не уступает прочности исходной.

Восстановление резьбы пайкой: погружение болта в отверстие с расплавленным припоем и выкручивание болта из застывшего расплава
Восстановление резьбы пайкой: погружение болта в отверстие с расплавленным припоем и выкручивание болта из застывшего расплава

Пайка позволяет заделать отверстия в различных емкостях и изделиях, для которых необходима герметичность. Паять отрытым пламенем емкости, в которых хранились воспламеняющиеся жидкости нельзя, подробнее здесь.

Запаивание отверстий. После пайки поверхность зашлифовывается.
Запаивание отверстий. После пайки поверхность зашлифовывается.

Пайкой ремонтируют алюминиевые трубопроводы компрессоров, насосов и кондиционеров. Пайка алюминия в домашних условиях позволяет отремонтировать любую вещь, изготовленную из чистого алюминия или его сплава — лестницу, водосточный желоб, посуду, алюминиевый сайдинг. При использовании качественных материалов может быть достигнута такая прочность соединения, что отремонтированное изделие окажется прочнее нового.

Если нет хорошего флюса и припоя

Роль инструмента, разрушающего оксидную пленку, играет специальный паяльник со скребком или добавленные в канифоль железные опилки. При трении облуженного паяльника о деталь, покрытую канифолью, скребок или опилки удаляют старую пленку, а канифоль не позволяет образоваться новой. Одновременно происходит лужение очищенной от окисла поверхности припоем, добавляемым на паяльник по мере необходимости.

Этот хлопотный и не гарантирующий успеха способ целесообразно применять лишь в случае крайней необходимости. Самый простой и естественный вариант — приобретение качественных флюсов и припоев, пайка которыми обеспечивает получение прочного и коррозионностойкого соединения без ненужной траты времени и сил.

Припой для пайки алюминия: разновидности и применение

Пайка алюминия

Пайка алюминия, как справедливо считают многие специалисты, является довольно сложным в выполнении технологическим процессом. Между тем такое мнение можно считать верным лишь в отношении тех ситуаций, когда спаять изделия из алюминия пытаются, используя для этого припои и флюсы, которые применяются для соединения деталей из других металлов: меди, стали и др.

Если же используется специальный флюс для пайки алюминия, а также соответствующий припой, то этот технологический процесс не представляет особых сложностей.

Особенности и принципы процесса

Технологический процесс пайки затрудняет низкотемпературная величина плавки материала. Детали очень быстро будут терять прочность при нагреве, а конструкция снизит устойчивость при достижении температуры в 300 градусов. Если использовать легкоплавкие припои, которые состоят из кадмия, висмута, индия, олова, то они будут очень трудно вступать в контакт с алюминием, а также не будет обеспечиваться хорошая прочность.

Применение припоя для пайки алюминия

Очень хорошая растворимость имеется у металлов, которые сочетают в себе цинк. В таком случае спаянные материалы будут обладать высокой надёжностью. Перед началом пайки следует очистить материал от окислов и грязи. Для этого применяется механическое воздействие. Можно использовать щётку или применять специальные флюсы, которые имеют сильнодействующий состав. Перед началом процедуры необходимо залудить участки, которые будут обрабатываться. Если покрытие оловянное, то деталь будет защищена от возникновения окислов.

Для надёжной пайки алюминиевых изделий нужно подбирать правильный нагревательный инструмент. А ещё надёжность соединения зависит от выбора сплава и флюса для пайки алюминия.

Методы пайки

Пайка алюминиевых материалов производится при помощи электрического паяльника, паяльной лампы или газовой горелки. Имеется несколько способов пайки из алюминия:

  • С использованием припоя.
  • С канифолью.
  • С применением электрохимического метода.

С канифолью

Прибор Электрический паяльник

Такой вариант пайки алюминиевой поверхности необходимо применять для небольших размеров детали. Зачищенный участок необходимо покрыть канифолью и поместить на шлифовальную шкурку, которая имеет среднюю зернистость. Сверху проводок прижимается залуженным жалом нагретого паяльника. Такое действие производить необходимо несколько раз, после чего выполняется сама процедура пайки. А также можно применить канифольный раствор в диэтиловом эфире.

В этом варианте конец паяльника не нужно отнимать от заложенного конца, а сверху просто потребуется добавить канифоль. Если необходимо соединить тонкие алюминиевые проводки, то паяльник подойдёт с мощностью в 50 Вт. Если толщина алюминия примерно в 1 мм, тогда паяльник необходимо выбирать в 100 Вт, а для деталей толще 2 мм потребуется предварительный подогрев места соединения.

С использованием припоя

Прибор Паяльная лампа

Этот метод является очень распространённым и часто применяется в электротехнике, ремонте автомобилей, а также других изделий. Перед тем как начинать процесс, необходимо произвести покрытие материала сплавом, а дальше идёт соединение облуженных элементов. Детали, которые предварительно облущили, соединяются между собой и другими сплавами и металлами.

Читайте так же:
Показания электровлагомера древесины определяются

Можно применять легкосплавные припои, которые имеют в составе цинк, олово и кадмий. А также в последнее время очень активно применяют тугоплавкие материалы на основе алюминия. Легкосплавные составы применяются из-за того, что можно будет паять алюминиевые изделия при температуре до 400 градусов. Это позволит не испортить свойства материала и сохранить прочность. Составы с кадмием и оловом не позволят создать хороший контакт, а также они будут подвержены коррозии. В тугоплавких материалах нет таких недостатков.

Электрохимический метод

Газовая горелка

Если применять электрохимический метод, тогда потребуется устройство для выполнения гальванического покрытия. Таким образом будет производиться омеднение поверхности. Если такого аппарата нет, тогда придётся самостоятельно производить обработку детали. Для этого потребуется зачистить шкуркой необходимую поверхность, и нанести несколько капель медного купороса. А уже после к изделию подключается отрицательный полюс независимого источника электропитания.

Можно применить обычную батарейку или аккумулятор, а также любой другой электрический выпрямитель. На положительный вывод подсоединяется очищенный медный провод, который имеет диаметр в 1 мм и располагается в изолированной подставке. Когда происходит процесс электролиза, то на детали начинает оседать медь, а уже после можно проводить лужение участка, сушку с помощью паяльника. А уже после можно с лёгкостью запаять необходимое залуженное место.

Припои, флюсы, материалы

Применение припоя для пайки алюминия

Можно применять для пайки алюминия олово, но только в тех случаях, если имеется высокоактивный флюс, а также произведена хорошая зачистка участков. Оловянные соединения необходимо дополнительно покрывать специальными составами, поскольку наблюдается плохая прочность и слабая защита от коррозии.

Очень хорошие паяные соединения можно получить, если использовать припой с кремнием, цинком, алюминием или медью. Такие материалы выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями. Русские марки припоев выпускаются под названием ЦОП40. Согласно ГОСТу они в своём составе имеют 60% олова и цинка 40%, ещё есть припой 34А. В его состав входит 66% алюминия, 6% кремния и 28% меди. Состав придаст хорошую прочность месту контакта и обеспечит надёжную устойчивость от коррозии. К иностранным составам относится HTS- 2000. Это средство очень удобно в применении.

Такие сплавы можно применять с крупногабаритными деталями, а также с высоким теплоотводом, если использовать грелку или предметы из алюминиевых сплавов, имеющие высокотемпературное плавление. Если никогда раньше не производили пайку предметов, тогда желательно посмотреть специальные обучающие видео, которые помогут ответить на многие вопросы.

Помимо припоев, необходимо использовать также специальные флюсы, которые имеют в своём составе цинк, фтор, бурат аммония, а также триэтаноламин и другие элементы. К популярным отечественным флюсам относится Ф64, который имеет хорошую химическую активность. Обычно это средство применяется даже без предварительной очистки деталей от оксидной плёнки. А также можно использовать 34А, который содержит в своём составе хлорид лития, цинка и калия, а также фторид натрия.

Подготовка материала

Чтобы достигнуть хорошего качества соединения, нужно использовать не только правильные технологии, но и уметь хорошо подготовить обрабатываемую поверхность. Нужно удалить все загрязнения и оксидные плёнки. Механическая обработка выполняется при помощи шкурки или металлической щётки, а также иногда применяют проволочную нержавеющую сетку и шлифовальную машинку. А также можно использовать разные кислотные растворы.

Обезжиривать поверхность нужно с помощью растворителя, ацетона или бензина. Когда происходит зачистка алюминиевой поверхности, то сразу же образовывается оксидная плёнка. Однако её толщина будет ниже первоначальной, а потому паяльный процесс облегчится.

Инструменты

Флюс для пайки

Если необходимо произвести соединение алюминиевых изделий в домашних условиях, то целесообразно использовать электропаяльник. Это универсальный прибор, который очень удобно позволяет припаивать провода, ремонтировать маленькие трубки и прочие элементы. Для приспособления необходимо минимальное количество пространства. А также в доме обязательно должно быть электричество. Если нужно починить крупногабаритный прибор, тогда применяют для пайки алюминия газовую горелку, для которой используют бутан, аргон и пропан. Чтобы производить пайку предметов в домашних условиях, подойдёт стандартная паяльная лампа.

Если применяются газовые горелки, то необходимо постоянно наблюдать за пламенем, которое представляет собой сбалансированную подачу газов и кислорода. Если имеется правильная газовая смесь, то язык пламени будет ярко-синий. Неяркий оттенок будет свидетельствовать о том, что имеется избыток кислорода.

Этапы пайки алюминия

Пайка алюминиевых предметов особо ничем не отличается от соединения других металлических материалов:

  1. Сначала необходимо зачистить и обезжирить место будущего соединения.
  2. Уже после все элементы устанавливаются в рабочее положение.
  3. На необходимый участок наносят флюс и изделие начинают нагревать при помощи паяльника или горелки.
  4. Когда наблюдается повышение температуры, то пруток припоя плавится, им необходимо постоянно касаться поверхности элементов, тем самым контролируя процесс.

Пайка алюминия дома

Необходимо запомнить, что пайку следует производить в хорошо проветриваемом помещении, поскольку в процессе нагревания выделяются опасные соединения.

Если применяется бесфлюсовый припой, тогда необходимо знать о некоторых нюансах работы. Чтобы оксидная плёнка не мешалась, надо концом прутка выполнить царапающие движения по участку элемента. Таким образом, оксидная целостность будет нарушаться, а припой пойдёт в контакт с обрабатываемым металлом.

Разрушить оксидный слой можно и другими способами. Обрабатываемый участок нужно поцарапать металлической щёткой или прутком из нержавеющей стали.

Чтобы обеспечить максимальную прочность соединения, необходимо обработать участки лужением.

Техника безопасности

Перед началом работы с паяльником всегда нужно сначала изучит правила безопасности.

Важная информация

  • Работать нужно только при открытом окне. Поскольку можно отравиться из-за выделений в процессе работы.
  • Вокруг не должно быть ничего легковозгорающегося. Если паяльник уронить на бумагу, к примеру, то это может привести к возникновению пожара.
  • Аппарат держать следует исключительно за специальную ручку, поскольку в процессе работы он сильно нагревается, что может привести к ожогу.
  • К паяльнику нельзя подпускать ребёнка. Устройство всегда следует держать в труднодоступном для малыша месте.
  • Аппарат опускать в перерывах между пайкой можно только на специальную подставку. Если паяльник будет помещён на стол, то возможно возгорание.

Следуйте этим простым правилам, и никаких проблем во время работы не возникнет.

Чтобы производить качественную пайку алюминиевых материалов в домашних условиях, необходимо полностью соблюдать технологию. Если выбирать качественные методы, припои, флюсы и материалы, тогда результат будет положительным.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector