Пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў

1. Паяльнасць

Уласцівасці паяння алюмінія і алюмініевых сплаваў дрэнныя, галоўным чынам таму, што аксідную плёнку на паверхні цяжка выдаліць.Алюміній мае вялікае сродство да кіслароду.На паверхні лёгка ўтварыць шчыльную, стабільную аксідную плёнку Al2O3 з высокай тэмпературай плаўлення.У той жа час алюмініевыя сплавы, якія змяшчаюць магній, таксама ўтвараюць вельмі стабільную аксідную плёнку MgO.Яны будуць сур'ёзна перашкаджаць змочванню і расцяканню прыпоя.І цяжка выдаліць.Падчас паяння працэс паяння можна праводзіць толькі з належным флюсам.

Па-другое, праца паяння алюмінія і алюмініевых сплаваў складаная.Тэмпература плаўлення алюмінія і алюмініевых сплаваў не моцна адрозніваецца ад тэмпературы плаўлення выкарыстоўванага прыпоя.Дадатковы дыяпазон тэмператур для паяння вельмі вузкі.Невялікі няправільны кантроль тэмпературы лёгка можа выклікаць перагрэў або нават расплаўленне асноўнага металу, што ўскладніць працэс паяння.Некаторыя алюмініевыя сплавы, умацаваныя тэрмічнай апрацоўкай, таксама будуць выклікаць з'явы размякчэння, такія як празмернае старэнне або адпал з-за нагрэву пайкі, што прывядзе да зніжэння ўласцівасцей паяных злучэнняў.Пры паліўнай пайцы складана меркаваць аб тэмпературы, таму што колер алюмініевага сплаву не змяняецца пры награванні, што таксама павышае патрабаванні да ўзроўню працы аператара.

Акрамя таго, на каразійную ўстойлівасць паяных злучэнняў з алюмінія і алюмініевых сплаваў лёгка ўплываюць прысадныя металы і флюсы.Электродны патэнцыял алюмінія і алюмініевых сплаваў значна адрозніваецца ад патэнцыялу прыпоя, што зніжае каразійную ўстойлівасць злучэння, асабліва для мяккага паяння.Акрамя таго, большасць флюсаў, якія выкарыстоўваюцца пры пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў, маюць моцную каразійную актыўнасць.Нават калі іх зачысціць пасля паяння, уплыў флюсаў на каразійную ўстойлівасць злучэнняў не будзе цалкам ліквідаваны.

2. Паяльны матэрыял

(1) Пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў з'яўляецца рэдка выкарыстоўваным метадам, таму што склад і электродны патэнцыял прыпайнага прысадка і асноўнага металу моцна адрозніваюцца, што лёгка можа выклікаць электрахімічную карозію злучэння.Мяккая пайка ў асноўным выкарыстоўвае прыпой на аснове цынку і алавяна-свінцовы прыпой, які можна падзяліць на прыпой з нізкай тэмпературай (150 ~ 260 ℃), прыпой з сярэдняй тэмпературай (260 ~ 370 ℃) і прыпой з высокай тэмпературай (370 ~ 430 ℃) у адпаведнасці з патрабаваннямі. дыяпазон тэмператур.Калі выкарыстоўваецца алавяна-свінцовы прыпой і папярэдне наносіцца медзь або нікель на алюмініевую паверхню для паяння, можна прадухіліць карозію на стыку злучэння, каб палепшыць каразійную ўстойлівасць злучэння.

Шырока выкарыстоўваецца пайка алюмінія і алюмініевых сплаваў, такіх як накіроўвалы фільтр, выпарнік, радыятар і іншыя кампаненты.Для паяння алюмінія і алюмініевых сплаваў можна выкарыстоўваць толькі прысадныя металы на аснове алюмінію, сярод якіх найбольш шырока выкарыстоўваюцца алюмініева-крэмніевыя прысадныя металы.Канкрэтная вобласць прымянення і трываласць на зрух паяных злучэнняў паказаны ў табліцы 8 і табліцы 9 адпаведна.Аднак тэмпература плаўлення гэтага прыпоя блізкая да тэмпературы плаўлення асноўнага металу, таму тэмпература нагрэву павінна строга і дакладна кантралявацца падчас пайкі, каб пазбегнуць перагрэву або нават расплаўлення асноўнага металу.

Табліца 8 Вобласць прымянення прыпойных прысадаў для алюмінія і алюмініевых сплаваў

Табліца 9 Трываласць на зрух злучэнняў з алюмінія і алюмініевых сплаваў, паяных алюмініева-крэмніевым напаўняльнікам

Алюмініевы сіліконавы прыпой звычайна пастаўляецца ў выглядзе парашка, пасты, дроту або ліста.У некаторых выпадках выкарыстоўваюцца паяныя кампазітныя пласціны з алюмініем у якасці асяродку і алюмініева-крэмніевым прыпоем у якасці ашалёўкі.Гэтая разнавіднасць кампазітнай пласціны для прыпоя вырабляецца гідраўлічным метадам і часта выкарыстоўваецца ў складзе кампанентаў для паяння.Падчас паяння прыпойны метал на кампазітнай пласціне плавіцца і цячэ пад дзеяннем капіляраў і сілы цяжару, каб запоўніць шчыліну злучэння.

(2) Флюс і ахоўны газ для пайкі алюмінія і алюмініевых сплаваў, спецыяльны флюс часта выкарыстоўваецца для выдалення плёнкі.З нізкатэмпературным мяккім прыпоем выкарыстоўваецца арганічны флюс на аснове триэтаноламина, напрыклад fs204.Перавага гэтага флюсу ў тым, што ён аказвае невялікі каразійны эфект на асноўны метал, але пры гэтым будзе вылучацца вялікая колькасць газу, што паўплывае на змочванне і заклейванне прыпоя.Рэактыўны флюс на аснове хларыду цынку, напрыклад fs203 і fs220a, выкарыстоўваецца з сярэднетэмпературным і высокатэмпературным мяккім прыпоем.Рэактыўны флюс вельмі агрэсіўны, і яго рэшткі неабходна выдаліць пасля паяння.

У цяперашні час пры пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў па-ранейшаму дамінуе выдаленне плёнкі флюсу.Выкарыстоўваны флюс для паяння ўключае ў сябе флюс на аснове хларыду і фтору.Флюс на аснове хларыду мае моцную здольнасць выдаляць аксідную плёнку і добрую цякучасць, але ён аказвае моцны каразійны эфект на асноўны метал.Яго рэшткі неабходна цалкам выдаліць пасля паяння.Флюс на аснове фтору - гэта новы тып флюсу, які мае добры эфект выдалення плёнкі і не выклікае карозіі асноўнага металу.Аднак ён мае высокую тэмпературу плаўлення і дрэнную тэрмічную стабільнасць, і можа выкарыстоўвацца толькі з алюмініева-крэмніевым прыпоем.

Пры пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў часта выкарыстоўваюць вакуум, нейтральную або інэртную атмасферу.Калі выкарыстоўваецца вакуумная пайка, ступень вакууму звычайна павінна дасягаць парадку 10-3pa.Калі для абароны выкарыстоўваецца азот або аргон, іх чысціня павінна быць вельмі высокай, а кропка расы павінна быць ніжэй за -40 ℃.

3. Тэхналогія паяння

Пайка алюмінія і алюмініевых сплаваў прад'яўляе высокія патрабаванні да ачысткі паверхні вырабаў.Каб атрымаць добрую якасць, алейныя плямы і аксідную плёнку на паверхні неабходна выдаліць перад пайкай.Выдаліце ​​алейную пляму з паверхні водным растворам Na2CO3 пры тэмпературы 60 ~ 70 ℃ на працягу 5 ~ 10 хвілін, а затым прамыйце чыстай вадой;Павярхоўную аксідную плёнку можна выдаліць пратручваннем водным растворам NaOH пры тэмпературы 20 ~ 40 ℃ на працягу 2 ~ 4 хвілін, а затым прамыць гарачай вадой;Пасля выдалення алейнай плямы і аксіднай плёнкі на паверхні дэталь неабходна апрацаваць водным растворам HNO3 для надання бляску на працягу 2 ~ 5 хвілін, затым ачысціць у праточнай вадзе і канчаткова высушыць.Нарыхтоўка, апрацаваная гэтымі метадамі, не павінна дакранацца або забруджвацца іншай брудам і павінна быць спаяна на працягу 6 ~ 8 гадзін.Па магчымасці лепш прыпаяць адразу.

Метады пайкі алюмінію і алюмініевых сплаваў у асноўным ўключаюць пайку ў полымя, пайку і пайку ў печы.У гэтых метадах звычайна выкарыстоўваецца флюс для паяння і прад'яўляюцца строгія патрабаванні да тэмпературы нагрэву і часу вытрымкі.Падчас пайкі ў полымя і паяння паяльнікам пазбягайце награвання флюсу непасрэдна крыніцай цяпла, каб прадухіліць перагрэў і выхад з ладу.Паколькі алюміній можа растварацца ў мяккім прыпоі з высокім утрыманнем цынку, награванне варта спыніць, як толькі сфарміравана злучэнне, каб пазбегнуць карозіі асноўнага металу.У некаторых выпадках пры пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў часам не выкарыстоўваецца флюс, а для выдалення плёнкі выкарыстоўваюцца метады ультрагуку або соскоба.Пры выкарыстанні саскрабання для выдалення плёнкі для паяння спачатку нагрэйце нарыхтоўку да тэмпературы паяння, а затым саскрабце паяную частку нарыхтоўкі канцом стрыжня прыпоя (або скрабком).Пры разрыве павярхоўнай аксіднай плёнкі канец прыпоя расплавіцца і намачыць асноўны метал.

Метады пайкі алюмінія і алюмініевых сплаваў у асноўным уключаюць пайку ў полымя, пайку ў печы, пайку апусканнем, вакуумную пайку і пайку ў абароненым газе.Пайка ў полымя ў асноўным выкарыстоўваецца для невялікіх нарыхтовак і вытворчасці асобных дэталяў.Каб пазбегнуць адмовы флюсу з-за кантакту паміж прымешкамі ў ацэтылене і флюсам пры выкарыстанні кіслародна-ацэтыленавага полымя мэтазгодна выкарыстоўваць полымя сціснутага паветра бензіну з лёгкай аднаўляльнасцю, каб прадухіліць акісленне асноўнага металу.Падчас спецыяльнай пайкі флюс для паяння і прысадкавы метал можна загадзя размясціць у месцы паяння і нагрэць адначасова з нарыхтоўкай;Нарыхтоўку таксама можна спачатку нагрэць да тэмпературы паяння, а затым прыпой, змочаны флюсам, можна накіраваць у пазіцыю для паяння;Пасля таго як флюс і прысадны метал расплаўляюцца, награвальнае полымя павінна павольна выдаляцца пасля раўнамернага запаўнення прысадачнага металу.

Пры пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў у пнеўматычнай печы прыпайны метал павінен быць загадзя зададзены, а флюс для паяння трэба расплавіць у дыстыляванай вадзе для атрымання густога раствора з канцэнтрацыяй 50% ~ 75%, а затым нанесці пакрыццё або распыліць на яго паяльная паверхня.Адпаведную колькасць парашковага флюсу для паяння таксама можна нанесці на прыпойны метал і паяную паверхню, а затым сабраны зварны выраб трэба змясціць у печ для нагрэву пайкі.Каб прадухіліць перагрэў або нават расплаўленне асноўнага металу, трэба строга кантраляваць тэмпературу нагрэву.

Прыпой з пасты або фальгі звычайна выкарыстоўваецца для пайкі алюмінія і алюмініевых сплаваў акунаннем.Сабраную нарыхтоўку трэба папярэдне нагрэць перад пайкай, каб зрабіць яе тэмпературу блізкай да тэмпературы пайкі, а затым пагрузіць у флюс для паяння.Падчас паяння трэба строга кантраляваць тэмпературу і час паяння.Калі тэмпература занадта высокая, асноўны метал лёгка растварыць і прыпой лёгка страціць;Калі тэмпература занадта нізкая, прыпой недастаткова расплавіцца, і хуткасць паяння зніжаецца.Тэмпература паяння павінна вызначацца ў залежнасці ад тыпу і памеру асноўнага металу, складу і тэмпературы плаўлення прысадкавага металу і звычайна знаходзіцца паміж тэмпературай ліквідусу прысадкавага металу і тэмпературай солідуса асноўнага металу.Час апускання нарыхтоўкі ў ванну з флюсам павінен гарантаваць, што прыпой можа цалкам расплавіцца і цячы, а час вытрымкі не павінен быць занадта доўгім.У адваротным выпадку крэмніевы элемент у прыпоі можа дыфузаваць у асноўны метал, робячы асноўны метал каля шва далікатным.

Пры вакуумнай пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў для мадыфікацыі павярхоўнай аксіднай плёнкі алюмінія і забеспячэння змочвання і расцякання прыпоя часта выкарыстоўваюцца металічныя актыватары.Магній можа выкарыстоўвацца непасрэдна на нарыхтоўцы ў выглядзе часціц або ўводзіцца ў зону паяння ў выглядзе пары, або магній можа быць дададзены ў алюмініева-крэмніевы прыпой у якасці элемента сплаву.Для нарыхтоўкі са складанай структурай, каб забяспечыць поўнае ўздзеянне пароў магнію на асноўны метал і палепшыць якасць паяння, часта прымаюцца меры мясцовага экранавання, гэта значыць нарыхтоўка спачатку змяшчаецца ў скрыню з нержавеючай сталі (звычайна вядомы як тэхналагічная скрынка), а затым змяшчаецца ў вакуумную печ для нагрэву пайкі.Алюмініевыя і алюмініевыя сплаўныя злучэнні з вакуумнай пайкай маюць гладкую паверхню і шчыльныя паяныя злучэнні, і іх не трэба чысціць пасля пайкі;Аднак абсталяванне для вакуумнай пайкі дарагое, а пары магнію сур'ёзна забруджваюць печ, таму яе трэба часта чысціць і абслугоўваць.

Пры пайцы алюмінія і алюмініевых сплаваў у нейтральнай або інэртнай атмасферы для выдалення плёнкі можна выкарыстоўваць магніевы актыватар або флюс.Калі для выдалення плёнкі выкарыстоўваецца магніевы актыватар, неабходная колькасць магнію значна меншая, чым пры вакуумнай пайцы.Як правіла, w (мг) складае каля 0,2% ~ 0,5%.Калі ўтрыманне магнію высокае, якасць сустава будзе зніжацца.Метад паяння прыпоем NOCOLOK з выкарыстаннем фторнага флюсу і абароны азотам - гэта новы метад, які хутка развіваўся ў апошнія гады.Паколькі рэшткі фтарыднага флюсу не ўбіраюць вільгаць і не выклікаюць карозіі алюмінія, працэс выдалення рэшткаў флюсу пасля паяння можна апусціць.Пад абаронай азоту неабходна нанесці толькі невялікую колькасць фторнага флюсу, прысадкавы метал можа добра намачыць асноўны метал, і лёгка атрымаць высакаякасныя паяныя злучэнні.У цяперашні час гэты метад паяння NOCOLOK выкарыстоўваецца ў масавай вытворчасці алюмініевых радыятараў і іншых кампанентаў.

Для алюмінія і алюмініевых сплаваў, паяных флюсам, акрамя фтарыднага флюсу, рэшткі флюсу павінны быць цалкам выдалены пасля паяння.Рэшткі арганічнага флюсу для паяння алюмінія можна прамыць такімі арганічнымі растворамі, як метанол і трыхларэтылен, нейтралізаваць водным растворам гідраксіду натрыю і, нарэшце, ачысціць гарачай і халоднай вадой.Хларыд - гэта рэшткі флюсу для паяння алюмінію, якія можна выдаліць наступнымі спосабамі;Спачатку замочыце ў гарачай вадзе пры тэмпературы 60 ~ 80 ℃ на 10 хвілін, старанна ачысціце рэшткі на паяным злучэнні шчоткай і ачысціце іх халоднай вадой;Затым замочыце яго ў 15% водным растворы азотнай кіслаты на 30 хвілін і, нарэшце, прамыйце халоднай вадой.