1. Пайнасць
Паяльныя ўласцівасці алюмінію і алюмініевых сплаваў дрэнныя, галоўным чынам таму, што аксідную плёнку на паверхні цяжка выдаліць. Алюміній мае вялікае сродства да кіслароду. На паверхні лёгка ўтвараецца шчыльная, стабільная аксідная плёнка Al2O3 з высокай тэмпературай плаўлення. У той жа час алюмініевыя сплавы, якія змяшчаюць магній, таксама ўтвараюць вельмі стабільную аксідную плёнку MgO. Яны сур'ёзна перашкаджаюць змочванню і распаўсюджванню прыпою і цяжка выдаляюцца. Падчас паяння працэс паяння можна праводзіць толькі з належным флюсам.
Па-другое, пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў з'яўляецца складанай. Тэмпература плаўлення алюмінію і алюмініевых сплаваў не моцна адрозніваецца ад тэмпературы плаўлення прысадачнага металу, які выкарыстоўваецца для пайкі. Дадатковы дыяпазон тэмператур для пайкі вельмі вузкі. Невялікі няправільны кантроль тэмпературы можа лёгка прывесці да перагрэву або нават плаўлення асноўнага металу, што ўскладніць працэс пайкі. Некаторыя алюмініевыя сплавы, умацаваныя тэрмічнай апрацоўкай, таксама могуць выклікаць з'явы размякчэння, такія як старэнне або адпал з-за награвання пры пайцы, што пагаршае ўласцівасці паяных злучэнняў. Падчас пайкі полымем цяжка ацаніць тэмпературу, таму што колер алюмініевага сплаву не змяняецца падчас награвання, што таксама павышае патрабаванні да ўзроўню эксплуатацыі аператара.
Акрамя таго, каразійная ўстойлівасць паяных злучэнняў алюмінію і алюмініевых сплаваў лёгка залежыць ад прысадных металаў і флюсаў. Электродны патэнцыял алюмінію і алюмініевага сплаву значна адрозніваецца ад патэнцыялу прыпою, што зніжае каразійную ўстойлівасць злучэння, асабліва для мяккага паяння. Акрамя таго, большасць флюсаў, якія выкарыстоўваюцца пры пайцы алюмінію і алюмініевых сплаваў, маюць моцную каразійную актыўнасць. Нават калі іх ачысціць пасля пайкі, уплыў флюсаў на каразійную ўстойлівасць злучэнняў не будзе цалкам ліквідаваны.
2. Прыпой
(1) Пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў — рэдкі метад, бо склад і электрадны патэнцыял прысадачнага металу і асноўнага металу вельмі адрозніваюцца, што лёгка можа выклікаць электрахімічную карозію злучэння. Для мяккай пайкі ў асноўным выкарыстоўваюцца цынкавыя і алавяна-свінцовыя прыпоі, якія ў залежнасці ад тэмпературы можна падзяліць на нізкатэмпературныя (150 ~ 260 ℃), сярэднетэмпературныя (260 ~ 370 ℃) і высокатэмпературныя (370 ~ 430 ℃). Калі выкарыстоўваецца алавяна-свінцовы прыпой і на алюмініевую паверхню для пайкі наносіцца папярэдняе пакрыццё медзі або нікеля, можна прадухіліць карозію на мяжы злучэння, што паляпшае каразійную ўстойлівасць злучэння.
Пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў шырока выкарыстоўваецца, напрыклад, у накіроўвалых фільтрах, выпарніках, радыятарах і іншых кампанентах. Для пайкі алюмінію і алюмініевых сплаваў можна выкарыстоўваць толькі прысадныя металы на аснове алюмінію, сярод якіх найбольш шырока выкарыстоўваюцца прысадныя металы на аснове алюмінію і крэмнію. Канкрэтная сфера прымянення і трываласць на зрух паяных злучэнняў паказаны ў табліцы 8 і табліцы 9 адпаведна. Аднак тэмпература плаўлення гэтага прыпою блізкая да тэмпературы плаўлення асноўнага металу, таму тэмпературу нагрэву падчас пайкі неабходна строга і дакладна кантраляваць, каб пазбегнуць перагрэву або нават плаўлення асноўнага металу.
Табліца 8. Сфера прымянення прысадных металаў для пайкі алюмінію і алюмініевых сплаваў
Табліца 9 трываласць на зрух злучэнняў алюмінію і алюмініевых сплаваў, паяных з алюмініева-крэмніевым прысадным металам
Алюмініева-крэмніевы прыпой звычайна пастаўляецца ў выглядзе парашка, пасты, дроту або ліста. У некаторых выпадках выкарыстоўваюцца кампазітныя пласціны з алюмініем у якасці асновы і алюмініева-крэмніевым прыпоем у якасці абалонкі. Гэты тып кампазітных пласцін вырабляецца гідраўлічным метадам і часта выкарыстоўваецца ў якасці часткі кампанентаў для паяння. Падчас паяння прыпой-прыпой на кампазітнай пласціне плавіцца і цячэ пад дзеяннем капілярных сіл і сілы цяжару, запаўняючы шчыліну ў злучэнні.
(2) Флюс і ахоўны газ для паяння алюмінію і алюмініевых сплаваў, спецыяльны флюс часта выкарыстоўваецца для выдалення плёнкі. Арганічны флюс на аснове трыэтаналаміну, напрыклад, FS204, выкарыстоўваецца з нізкатэмпературным мяккім прыпоем. Перавага гэтага флюсу заключаецца ў тым, што ён мала ўплывае на карозію асноўнага металу, але вылучае вялікую колькасць газу, што ўплывае на змочванне і герметызацыю прыпоя. Рэактыўны флюс на аснове хларыду цынку, напрыклад, FS203 і FS220A, выкарыстоўваецца з сярэднетэмпературным і высокатэмпературным мяккім прыпоем. Рэактыўны флюс вельмі каразійны, і яго рэшткі неабходна выдаліць пасля паяння.
У цяперашні час пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў усё яшчэ пераважна ажыццяўляецца шляхам выдалення плёнкі флюсу. У якасці флюсу для пайкі выкарыстоўваюцца флюсы на аснове хларыду і флюсы на аснове фторыду. Флюс на аснове хларыду мае моцную здольнасць выдаляць аксідную плёнку і добрую цякучасць, але ён аказвае моцнае каразійнае ўздзеянне на асноўны метал. Яго рэшткі неабходна цалкам выдаліць пасля пайкі. Флюс на аснове фторыду - гэта новы тып флюсу, які добра выдаляе плёнку і не выклікае карозіі асноўнага металу. Аднак ён мае высокую тэмпературу плаўлення і дрэнную тэрмічную стабільнасць, таму можа выкарыстоўвацца толькі з алюмініева-крэмніевым прыпоем.
Пры пайцы алюмінію і алюмініевых сплаваў часта выкарыстоўваецца вакуум, нейтральная або інэртная атмасфера. Пры вакуумнай пайцы ступень вакууму звычайна павінна дасягаць парадку 10⁻³ Па. Пры выкарыстанні азоту або аргону для абароны іх чысціня павінна быць вельмі высокай, а тэмпература расы павінна быць ніжэйшай за -40 ℃.
3. Тэхналогія паяння
Пайка алюмінію і алюмініевых сплаваў мае высокія патрабаванні да ачысткі паверхні апрацоўванай дэталі. Для дасягнення добрай якасці перад пайкай неабходна выдаліць алейныя плямы і аксідную плёнку з паверхні. Выдаліце алейныя плямы з паверхні водным растворам Na2CO3 пры тэмпературы 60~70℃ на працягу 5~10 хвілін, а затым прамыйце чыстай вадой. Павярхоўную аксідную плёнку можна выдаліць, пратравіўшы водным растворам NaOH пры тэмпературы 20~40℃ на працягу 2~4 хвілін, а затым прамыўшы гарачай вадой. Пасля выдалення алейных плям і аксіднай плёнкі з паверхні апрацоўваную дэталь неабходна апрацаваць водным растворам HNO3 для надання бляску на працягу 2~5 хвілін, затым прамыць пад праточнай вадой і, нарэшце, высушыць. Да апрацаванай гэтымі метадамі дэталі нельга дакранацца або забруджваць іншымі забруджваннямі, і яе трэба прыпаяць на працягу 6~8 гадзін. Па магчымасці лепш прыпаяць адразу.
Метады паяння алюмінію і алюмініевых сплаваў у асноўным уключаюць пайку полымем, пайку паяльнікам і пайку ў печы. Гэтыя метады звычайна выкарыстоўваюць флюс для паяння і маюць строгія патрабаванні да тэмпературы нагрэву і часу вытрымкі. Падчас паяння полымем і паяння паяльнікам пазбягайце награвання флюсу непасрэдна крыніцай цяпла, каб прадухіліць перагрэў і разбурэнне флюсу. Паколькі алюміній можа растварацца ў мяккім прыпоі з высокім утрыманнем цынку, награванне варта спыніць пасля ўтварэння злучэння, каб пазбегнуць карозіі асноўнага металу. У некаторых выпадках пры пайцы алюмінію і алюмініевых сплаваў часам не выкарыстоўваецца флюс, а выкарыстоўваюцца ультрагукавыя або скраблячыя метады для выдалення плёнкі. Пры выкарыстанні скрабля для выдалення плёнкі для паяння спачатку нагрэйце дэталь да тэмпературы паяння, а затым саскрабіце паяную частку дэталі канцом прыпоя (або скрабляючага інструмента). Пры разбурэнні паверхневай аксіднай плёнкі канец прыпоя расплавіцца і змочыць асноўны метал.
Метады паяння алюмінію і алюмініевых сплаваў у асноўным уключаюць пайку полымем, пайку ў печы, пайку апусканнем, вакуумную пайку і пайку ў асяроддзі ахоўнага газу. Пайка полымем у асноўным выкарыстоўваецца для невялікіх дэталяў і вытворчасці адзінкавых вырабаў. Каб пазбегнуць разбурэння флюсу з-за кантакту паміж прымешкамі ў ацэтылену і флюсам пры выкарыстанні кіслаацэтыленавага полымя, мэтазгодна выкарыстоўваць полымя сціснутага паветра з бензінам з невялікай аднаўляльнасцю, каб прадухіліць акісленне асноўнага металу. Падчас спецыяльнай паяння флюс для паяння і прысадны метал можна загадзя змясціць у месца паяння і нагрэць адначасова з дэталлю; дэталь таксама можна спачатку нагрэць да тэмпературы паяння, а затым прыпой, акунуты ў флюс, можна адправіць у месца паяння; пасля таго, як флюс і прысадны метал расплавяцца, полымя награвання трэба павольна прыбраць пасля таго, як прысадны метал раўнамерна запоўніцца.
Пры пайцы алюмінію і алюмініевых сплаваў у паветранай печы неабходна загадзя падрыхтаваць прыпойны метал, а флюс расплавіць у дыстыляванай вадзе да атрымання густога раствора з канцэнтрацыяй 50% ~ 75%, а затым нанесці на паверхню паяння пакрыццём або распыленнем. Адпаведную колькасць парашкападобнага флюсу можна таксама нанесці на прыпойны метал і паверхню паяння, а затым змясціць звараную канструкцыю ў печ для награвання прыпоем. Каб прадухіліць перагрэў або нават плаўленне асноўнага металу, тэмпературу награвання неабходна строга кантраляваць.
Для паяння алюмінію і алюмініевых сплаваў акунаннем звычайна выкарыстоўваецца паста або фальгавы прыпой. Сабраную дэталь перад паяннем неабходна папярэдне нагрэць да тэмпературы, блізкай да тэмпературы паяння, а затым апусціць у флюс для паяння. Падчас паяння тэмпература і час паяння павінны строга кантралявацца. Калі тэмпература занадта высокая, асноўны метал лёгка раствараецца, і прыпой лёгка губляецца; 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 прысадачнага металу і, як правіла, знаходзіцца паміж тэмпературай ліквідусу прысадачнага металу і тэмпературай цвёрдасці асноўнага металу. Час апускання дэталі 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 дыфундаваць у асноўны метал, робячы асноўны метал паблізу шва далікатным.
Пры вакуумнай пайцы алюмінію і алюмініевых сплаваў часта выкарыстоўваюцца актыватары металічных аперацый для мадыфікацыі паверхневай аксіднай плёнкі алюмінію і забеспячэння змочвання і размеркавання прыпою. Магній можа быць непасрэдна нанесены на апрацоўваную дэталь у выглядзе часціц або ўведзены ў зону пайкі ў выглядзе пары, альбо магній можа быць дададзены да алюмініева-крэмніевага прыпою ў якасці элемента сплаву. Для апрацоўваемых дэталяў са складанай структурай, каб забяспечыць поўны эфект пароў магнію на асноўны метал і палепшыць якасць пайкі, часта прымаюцца меры лакальнай абароны, гэта значыць, апрацоўваную дэталь спачатку змяшчаюць у скрыню з нержавеючай сталі (звычайна вядомую як тэхналагічная скрыня), а затым змяшчаюць у вакуумную печ для награвання пайкі. Злучэнні алюмінію і алюмініевых сплаваў, атрыманыя вакуумнай пайкай, маюць гладкую паверхню і шчыльныя паяныя злучэнні і не патрабуюць чысткі пасля пайкі; аднак абсталяванне для вакуумнай пайкі дарагое, а пары магнію сур'ёзна забруджваюць печ, таму яе неабходна часта чысціць і абслугоўваць.
Пры пайцы алюмінію і алюмініевых сплаваў у нейтральнай або інэртнай атмасферы для выдалення плёнкі можна выкарыстоўваць магніевы актыватар або флюс. Пры выкарыстанні магніевага актыватара для выдалення плёнкі патрабуецца значна меншая колькасць магнію, чым пры вакуумнай пайцы. Звычайна w (мг) складае каля 0,2% ~ 0,5%. Пры высокім утрыманні магнію якасць злучэння зніжаецца. Метад пайкі NOCOLOK з выкарыстаннем фторнага флюсу і абароны азотам - гэта новы метад, які хутка развіваўся ў апошнія гады. Паколькі рэшткі фторнага флюсу не ўбіраюць вільгаць і не выклікаюць карозіі алюмінію, працэс выдалення рэшткаў флюсу пасля пайкі можна прапусціць. Пад абаронай азоту трэба пакрыць толькі невялікай колькасцю фторнага флюсу, прысадачны метал можа добра змочваць асноўны метал, і лёгка атрымліваць высакаякасныя паяныя злучэнні. У цяперашні час гэты метад пайкі NOCOLOK выкарыстоўваецца ў масавай вытворчасці алюмініевых радыятараў і іншых кампанентаў.
Для алюмінію і алюмініевых сплаваў, паяных флюсам, адрозным ад флюсу на аснове флюсу, рэшткі флюсу неабходна цалкам выдаліць пасля паяння. Рэшткі арганічнага флюсу для паяння алюмінію можна прамыць арганічнымі растворамі, такімі 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 месца злучэння ў гарачай вадзе пры тэмпературы 60~80 ℃ на працягу 10 хвілін, старанна ачысціце рэшткі шчоткай і ачысціце халоднай вадой; затым замочыце месца злучэння ў 15% водным растворы азотнай кіслаты на працягу 30 хвілін і, нарэшце, прамыйце халоднай вадой.
Час публікацыі: 13 чэрвеня 2022 г.