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

Почему алюминий не поддается пайке на воздухе?

Проблемы пайки алюминия и его сплавов

Опасность разупрочнения и расплавления алюминия при пайке

Алюминий— металл, не имеющий полиморфного превращения, с относительно невысокой температурой плавления ( 660°С ), легкий (плотность 2,7 г/см 3 ), с высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и некоторых кислотах. При нагреве его модуль упругости быстро снижается, поэтому алюминиевые конструкции при температурах 250—300°С и выше могут терять устойчивость. Температура солидуса промышленных алюминиевых сплавов низкая (500—640°С). Велика вероятность их перегрева, поэтому высокотемпературная пайка проводится в узких интервалов нагрева. Температура рекристаллизации алюминия и его сплавов составляет 250—300 °С, при ней происходит разупрочнение алюминиевых сплавов, упрочненных предварительно наклепом.

Алюминиевые сплавы, упрочняемые по механизму дисперсионного твердения («старения»), при нагреве под пайку разупрочняются в результате коагуляции упрочняющих их фаз. В связи с этим пайке подвергают только алюминий и небольшое число деформируемых, термически необрабатываемых сплавов систем Al — Si, Al—Si—Mg, Al—Mg—Si, Al—Mg—Mn и др. Практически не подвергаются высокотемпературной пайке деформируемые, термически обрабатываемые сплавы систем Al—Сu—Mg (дюралюминий) и Al—Zn— Mg, а также литейные сплавы систем Al—Si—Mg, Al—Сu—Si, Al—Mg, Al—Сu—Ti; Al—Сu—Ti—Si. Одной из причин этого является близость температур нагрева при закалке этих сплавов к температурам их солидуса и опасность вследствие этого пережога паяемых сплавов. Закалка паяных соединений после пайки от более низких температур не обеспечивает достаточной прочности паяных соединений.

Слабая растворимость компонентов припоя

Алюминий с большинством легкоплавких элементов, составляющих основу легкоплавких припоев (Sn, Pb, Cd, Bi, In, Li, Na), образует монотектические диаграммы состояния, с весьма слабой взаимной растворимостью компонентов (кроме цинка, образующего с алюминием эвтектику при температуре 382°С и широкую область твердых растворов со стороны алюминия и олова). Поэтому низкотемпературная пайка алюминия и его сплавов применяется весьма ограниченно.

Большинство депрессантов алюминиевых припоев, таких, как Сu, Сг, Mn, Mg, Ti, имеют с алюминием высокое химическое сродство и образуют химические соединения, входящие в эвтектики. Такой компонент алюминиевых припоев, как кремний, образует с алюминием сплавы с простой, относительно пластичной эвтектикой.

Наиболее прочной является эвтектика с серебром (σв = 24,4 МПа), а затем по мере убывания прочности располагаются эвтектики Al—Si—Сu, Al—Сu; Al—Ni, Al—Mg—Si. Наименее прочной является эвтектика Al—Mg—Сu (σв = 7,5 МПа).

Барьер из оксидной пленки

Первые же попытки паять алюминий припоями и флюсами, пригодными для сталей и медных сплавов, потерпели неудачу. Этот металл и его сплавы не смачивались припоями, пригодными для пайки сталей и медных сплавов. Более двух десятилетий алюминий считали трудно паяемым и даже непаяемым металлом. Причина этого заключалась прежде всего в высокой химической стойкости его оксида.

Пленка оксида, образовавшаяся на воздухе при 20°С, состоит из двух слоев. Внутренний слой оксида, прилежащий к металлу (барьерный), — компактный, с недостроенной кристаллической решеткой, т. е. аморфный, который может перейти в кристаллическую модификацию после длительной выдержки на воздухе или после двухчасовой выдержки при температуре свыше 20°С.

Наружный слой так называемой воздушно-оксидной пленки состоит из более проницаемого пористого оксида; его толщина зависит от продолжительности реакции и влажности окружающей атмосферы.

Наибольшая выдержка при температуре до ∼500°С приводит к образованию аморфного оксида. После выдержки при температуре до 475°С в течение 10—12 ч или после выдержки при температуре 500°С в течение 2—4 ч наблюдается частичный переход оксида в кристаллическое состояние. Длительное окисление при температуре свыше 475 °С ведет к полному переходу оксида в кристаллическое состояние.

После погружения в воду при температуре 60 °С на поверхности алюминия мгновенно образуется пленка байерита (Al2O3·ЗН2O) . При контакте с водой на поверхности алюминия образуется также гидрат оксида алюминия.

Состав и структура оксидной пленки, покрывающей алюминий, обусловливают ее свойства. При температуре 20°С теоретическая плотность α- Al2O3 составляет 3,97 г/см 3 .

В интервале температур 0—100°С средний коэффициент линейного расширения оксида алюминия α= (6—8) 10 -6 °С -1 . Температура плавления α- Al2O3 составляет 2045°С, температура кипения равна °С. Коэффициент его теплопроводности при температуе 20°С λ = 30,145 Вт/(м·°С). Давление паров α- Al2O3 при температуре его плавления равно 455 Па; давление диссоциации α- Al2O3 при температуре 2000 °С — 1,33·10 -3 Па , т. е. оксид Al2O3 практически не восстанавливается в используемых для этой цели газообразных средах и не испаряется при пайке. Этот оксид устойчив к действию воды и кислот.

На поверхности сплавов Al—Mg (с 2,8—8 % Mg) при нагреве до 120°С образуется пленка аморфного оксида Al2O3 ; при 120— 350°С — γ- Al2O3 . При нагреве выше 400°С растет двухслойная оксидная пленка: сверху оксид MgO, а под ним γ- Al2O3 , что обусловлено большим давлением пара магния.

Вследствие перестройки кристаллической решетки и изменения физических свойств при нагреве до температуры пайки в оксиде алюминия возможны местные нарушения ее сплошности и другие дефекты, по которым может происходить контакт паяемого металла с жидким припоем.

Перед пайкой поверхность алюминиевых сплавов нуждается в подготовке

Объясните : почему алюминий не поддается пайке на воздухе?

Химия | 5 — 9 классы

Объясните : почему алюминий не поддается пайке на воздухе?

Почему алюминевая посуда не разрушается кипящей водой?

Мешает окись алюминия Ал2О3.

Оксид имеет высокую температуру лавления и не поддается пайке

из темпиратуры плавления алюминия она у него выше чем у воды, не подвиргается коррозии потому что взаимодействует с водой при высокой темпиратуре.

Почему частицы песка в смеси песка с водой оседают на дно посуды?

Почему частицы песка в смеси песка с водой оседают на дно посуды?

Объясните почему жидкий азот для перевозки используют в похожей посуде как термос?

Объясните почему жидкий азот для перевозки используют в похожей посуде как термос.

Объясните, почему алюминий не взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислоты?

Объясните, почему алюминий не взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислоты?

В ряду октивности металов AL следует за металоми 2 группы те очень октивен но с водой как подсказывает бытовой опят не взоимидействует при обычых условиях (алюминевые повода не разрушаются под дейсвие?

В ряду октивности металов AL следует за металоми 2 группы те очень октивен но с водой как подсказывает бытовой опят не взоимидействует при обычых условиях (алюминевые повода не разрушаются под дейсвием воды)почему.

Объясните , почему невзирая на высокую химическую активность алюминия в изготовленной из него посуде можно кипятить воду и готовить еду?

Объясните , почему невзирая на высокую химическую активность алюминия в изготовленной из него посуде можно кипятить воду и готовить еду?

Почему после погружения алюминия в раствор нитрата ртути, алюминий начинает интенсивно взаимодействовать с водой и кислородом воздуха?

Почему после погружения алюминия в раствор нитрата ртути, алюминий начинает интенсивно взаимодействовать с водой и кислородом воздуха?

Почему в растворах солей алюминия среда кислотная?

Почему в растворах солей алюминия среда кислотная?

На чем основано применение алюминия для осветления и частичного умягчения воды?

ОБЪЯСНИТЕ , почему зимой вода в водоемах не замерзает до дна?

ОБЪЯСНИТЕ , почему зимой вода в водоемах не замерзает до дна.

Известно, что алюминий взаимодействует с кислотами?

Известно, что алюминий взаимодействует с кислотами.

Почему же можно использовать в быту алюминиевую посуду посрочнее пжлс.

Объясните, почему гвозди изготавливают из железа, а не из свинца или алюминия?

Объясните, почему гвозди изготавливают из железа, а не из свинца или алюминия.

На этой странице вы найдете ответ на вопрос Объясните : почему алюминий не поддается пайке на воздухе?. Вопрос соответствует категории Химия и уровню подготовки учащихся 5 — 9 классов классов. Если ответ полностью не удовлетворяет критериям поиска, ниже можно ознакомиться с вариантами ответов других посетителей страницы или обсудить с ними интересующую тему. Здесь также можно воспользоваться «умным поиском», который покажет аналогичные вопросы в этой категории. Если ни один из предложенных ответов не подходит, попробуйте самостоятельно сформулировать вопрос иначе, нажав кнопку вверху страницы.

(NH4)2SO4 — > NH4NO3 — > NH3 — > NO (NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4 + 2NH4NO3 NH4NO3 + NaOH = NH3 + NaNO3 + H2O 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.

Решение в фото ниже.

V = n * Vm V = 1. 5 моль * 22. 4 л / моль = 33. 6 л.

В хим. Явлениях происходит превращение веществ, изменения внутренних свойств а физических изменение формы, объёма, агрегатного состояния.

Как запаять алюминий с помощью паяльника своими руками

К числу одних из самых распространенных металлов относится алюминий. Он встречается не только на производстве, но и в домашних условиях. И иногда возникает необходимость соединить между собой некоторые детали из алюминия или его сплавов. Однако сделать это, не имея специального оборудования, не так уж и просто. Поэтому следует рассмотреть варианты, как паять алюминий паяльником в домашних условиях, и что для этого потребуется.

Алюминий относится к числу трудноспаиваемых металлов

Почему возникают проблемы с пайкой алюминия

Данный металл отличается легкостью, гибкостью, а благодаря образуемой на его поверхности оксидной пленке, он не вступает в реакцию с продуктами и агрессивными компонентами. Но именно эта особенность алюминия и создает трудности при спайке этого металла.

Однако существует несколько вариантов для решения проблемы. И, чтобы узнать, как припаять алюминий к меди оловом паяльником, или детали из других металлов, нужно рассмотреть их более детально.

Подготовка к пайке алюминиевых деталей

На этапе подготовки нужно провести качественную зачистку поверхностей от краски, если она есть, и загрязнений. Затем следует обезжирить детали бензином, ацетоном или другим подходящим растворителем.

А также следует обязательно удалить оксидную пленку, которая всегда появляется на поверхности металла после контакта с воздухом.

Важно! Без предварительной подготовки к пайке добиться качественного сцепления между деталями не удастся.

Как удалить оксидную пленку

Снять оксидную пленку с алюминия дома можно механическим путем. Для этого рекомендуется использовать углошлифовальную машину, щетку по металлу, наждачку, специальную сетку из нержавеющей проволоки.

Также провести зачистку можно химическим способом при помощи кислоты. Но в домашних условиях он применяется крайне редко.

Важно! После удаления оксидная пленка полностью не исчезнет, но станет значительно тоньше, что позволит провести качественную спайку.

Используемые в работе материалы

Для качественной пайки алюминия следует использовать специально подобранные флюсы и припои. Это позволит провести качественно работу.

Флюсы для пайки алюминия

Флюсом называется вспомогательный компонент, который препятствует образованию оксидной пленки во время пайки. Также его функция заключается в обеспечении хорошего смачивании поверхности жидким припоем, что обеспечивает надежное сцепление.

Но при отсутствии флюса его можно заменить трансформаторным маслом, предварительно зачистив поверхности наждачной бумагой. Это позволит замедлить процесс образования оксидной пленки.

Действие флюса зависит от его состава

Канифоль

Этот вид флюса является самым востребованным. Канифоль можно применять для пайки любых металлов. Но в случае с алюминием работу следует выполнять без доступа воздуха, что значительно осложняет ее проведение. В итоге время на выполнение пайки требуется больше, а эффективность низкая.

Важно! При использовании канифоли качество соединения алюминия не отличается особой прочностью.

Порошковый флюс

Для пайки алюминия можно применять порошковые флюсы вместе с газовой горелкой. При проведении работ нельзя добавлять к пламени кислород, так как это вызывает окисление алюминия.

Наиболее распространенные порошковые флюсы:

  • бура (смесь натриевой соли и борной кислоты);
  • активный флюс Ф-34А (содержит хлориды калия, лития, цинка и хлорид цинка);
  • ацетилсалициловая кислота;
  • активный паяльный жир.
Жидкий флюс

Эту разновидность флюсов можно наносить на поверхность тонким слоем. Но при этом они испаряются намного быстрее и способны выделять обжигающие пары.

Наиболее популярные виды:

  • флюс Ф-61— рекомендован для низкотемпературной пайки;
  • флюс Ф-64 — разрушает даже достаточно прочную оксидную пленку;
  • Castolin Alutin 51 L — подходит для работы при температуре от 160 градусов.

Припой для пайки алюминия и его сплавов

С целью пайки данного металла рекомендуется применять припои из таких материалов, как алюминий и цинк. При этом они могут содержать различные добавки, что улучшает их функциональность.

Самые популярные импортные припои для алюминия:

  • HTS-2000;
  • Castolin 192FBK;
  • Castolin 1827;
  • Chemet Aluminium 13;
  • Chemet Aluminium 13-UF.

Важно! Припой должен хорошо смачивать поверхности деталей, иначе провести качественную пайку не удастся.

Отечественные припои и их качество

Использовать для работы с алюминиевыми деталями в домашних условиях можно и отечественные припои. Они не уступают по эффективности импортным, но стоят на порядок дешевле.

Самые популярные из них:

  • ПОС-61;
  • марки А;
  • 34А;
  • SUPER A+.
Сравнение припоев для пайки алюминия

При сравнении импортных припоев HTS-2000 с Castolin 192fbk, а также отечественного «алюминиевого огурца» многие профессионалы отмечают, что последний отличается высокой прочностью пайки, так как состоит из алюминия. Но недостаток его в том, что работу нужно проводить в печке.

А что касается HTS-2000, то отзывы в основном негативные, так ка припой отличается тягучей консистенцией и для его разравнивания на поверхности следует прибегать к стальным инструментам.

Castolyn 192FBK также характеризуется высокой текучестью. Он идеально подходит для того, чтобы запаять небольшие отверстия, а при использовании его для больших дыр может проваливаться внутрь алюминиевых деталей.

При выборе припоя нужно учитывать режим пайки

Порошковая проволока

Этот материал можно применять только при сварке алюминия, а не пайке. Поэтому нельзя путать эти два совершенно разных вида работ по соединению деталей. Применение порошковой проволоки дает возможность проводить сварку без газа.

Источники нагрева

Чтобы правильно спаивать детали, нужно не только знать какие флюсы и припои можно применять, но и как паять дома алюминий паяльником, используя разные источники нагрева.

Паяльник для пайки алюминия

При использовании паяльника нужно учитывать размер деталей для соединения. Количества тепла от источника должно поступать больше, чем будет его рассеиваться. Примерно на 1 тыс. кв. см алюминия рассеивается около 50 Вт тепловой мощности. Значит, для спаивания деталей с такой суммарной площадью, нужно использовать паяльник мощностью 90-100 Вт.

Читать еще:  Жидкий флюс для пайки своими руками
Горелки для пайки алюминия

Если нужно спаять толстые алюминиевые листы, то лучше использовать газовые горелки. Преимущество такого источника в том, что он бесконтактно доносит тепло и характеризуется высокой скоростью разогрева.

Важно! При использовании горелки детали могут даже не успеть нагреться, как уже будут спаяны.

Спаивание компонентов из алюминия

Спаять алюминий в домашних условиях паяльником можно, как при высокой, так и низкой температуре. Но процесс проведения работ в этих случаях несколько отличается.

Пайка алюминия в высокотемпературном режиме

Этот метод применяется для соединения элементов крупного размера. К этой категории относятся алюминиевые детали с толстой стенкой и повышенной массой. В этом случае температура разогрева должна быть в пределах 550-650 °С. В качестве источника тепла следует использовать горелку, работающую на газу.

Пайку нужно проводить после нагрева деталей до нужной температуры, что приведет к плавлению твердого припоя.

Пайка алюминия в низкотемпературном режиме

Такой метод пайки больше подходит для сцепления мелких деталей, алюминиевых проводов, кабелей. В этом случае достаточно температуры 250-450 °С. Для этого режима проведения работ нужно применять жидкие припои.

При низкотемпературном режиме шов получается ровным и аккуратным

Что лучше: сварка или пайка алюминия

Однозначно сказать, что лучше сварка или пайка алюминия нельзя. Это зависит от предназначения деталей и профессионализма человека. Для опытного сварщика естественно более приемлемым вариантом является сварка, а мастеру с паяльником подходит больше пайка.

При необходимости починить радиатор лучше использовать пайку, так как это намного дешевле, а для проведения более ответственных работ больше подойдет сварка.

Пайка алюминия процесс сложный, но выполнить его можно самостоятельно в домашних условиях. Однако проведения работы без использования специальных материалов не дает гарантии качественного сцепления деталей. Это приведет только к бесполезно потраченному времени и усилиям. Поэтому нужно сразу подготовиться к процедуре, чтобы провести ее качественно и быстро.

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

  • Руководство по самостоятельной заливке фундамента дома
  • Как рассчитать, сколько кубов бетона нужно на фундамент?

—>

Как паять алюминий

Алюминий является одним из самых удобных материалов в практике конструирования. Мало уступая в прочности стали, он значительно легче обрабатывается, обладает хорошей электро и теплопроводностью, красивым внешним видом

Однако основная проблема, возникающая у любителей при работе с алюминием, это его пайка. Просто так алюминий не паяется. Причина невозможности пайки алюминия обычными методами — способность на воздухе очень быстро (за доли секунды) образовывать окисные пленки. Поэтому разработанные ранее технологии требуют или специальных ртутных флюсов или специальных сменных жал для паяльников.

Чаще всего потребность в пайке алюминия возникает при ремонте резонансных стабилизаторов напряжения. В целях экономии все обмотки промышленных сетевых стабилизаторов выполнены алюминиевым проводом. Паять сами эти провода вовсе не обязательно. Достаточно прикрутить к ним хорошо паяющийся провод любым удобным для вас способом и паять уже не алюминий, а этот провод.

Но как быть, если необходимо паять не проводники, а например, самые неудобные для пайки плоские поверхности?

Предлагаемый способ осуществляется с помощью обычных припоя и канифоли обычным паяльником. Поскольку алюминий очень хорошо проводит тепло, паяльник лучше брать мощный 60-100 Вт. Если мощности вашего паяльника недостаточно для прогрева больших спаиваемых деталей, воспользуйтесь дополнительным параллельным нагревом с помощью газовой или электрической кухонной плиты.

Перед соединением место пайки следует тщательно натереть каким-либо крошащемся камнем (песчаником, кирпичом, куском засохшего строительного раствора, содержащего песок и т.п.). Камень очищает поверхность алюминия от толстой оксидной пленки. Песок и пыль, образующиеся в процессе зачистки, надо оставить на месте пайки. Сразу после натирания поверхность алюминия покрывается слоем расплавленной канифоли.

Далее методика пайки мало отличается от пайки обычных материалов, разве что теперь жалом паяльника место пайки надо тщательней протереть, чтобы разрушить с помощью песка тонкую пленку окислов, успевших образоваться на очищенной поверхности перед нанесением канифоли.

Прочность спаянного алюминия оказывается выше, чем прочность паянной меди. Объясняется это низкой температурой плавления алюминия (гораздо ниже, чем у меди), а также большой способностью алюминия к диффузии в другие металлы.

Среди всех известных мне способов пайки алюминия этот способ является самым простым, дешевым и удобным. Он годится также для пайки любых других металлов.

Объясните: почему алюминий не поддается пайке на воздухе? почему алюминевая посуда не разрушается кипящей водой?

мешает окись алюминия Ал2О3. Оксид имеет высокую температуру лавления и не поддается пайке

из темпиратуры плавления алюминия она у него выше чем у воды,не подвиргается коррозии потому что взаимодействует с водой при высокой темпиратуре

1)оксид имеет высокую температуру плавления, которая отличается от металла алюминия и поэтому не поддается пайке, AL2O3 -мешает оксид аллюминия

2)потому что t плавления алюминия выше t кипения воды;

Другие вопросы из категории

Fe→FeCl2→FeCl3→Fe(SCN)3→Fe(OH)3→FeCl3
2)Из предложенных реактивов: железо , серная кислота, сульфат меди , гидрооксид железа(3).Получите сульфат железа(3).Докажите его наличие в полученном вами растворе.

Например вода используется там там та.

Читайте также

пошла реакция между алюминием и водой?

старинных германских сказок. Он пластичен, хорошо подвергается ковке, прокатке в листы и даже в фольгу. Примеси кислорода, азота, углерода и водорода делают металл хрупким, лишают его пластичности, а заодно снижают его химическую активность. В чистом виде металл реагирует с фтороводородной и (при нагревании) с соляной кислотой, образуя фиолетовые растворы. Стружка металла способна загораться от спички, а порошок его вспыхивает от искры и пламени. В пылевидном состоянии металл на воздухе может даже взорваться и превращается при этом в диоксид. В присутствии окислителей (например, нитрата калия) металл реагирует с расплавами щелочей. Какой это металл?

ЭТАНОЛА ИСЧЕЗНЕТ, А ПЯТНО ОТ ГЛИЦЕРИНА — НЕТ. оБЪЯСНИТЕ, ПОЧЕМУ ГЛИЦЕРИН НЕ ИСПАРЯЕТСЯ.

старинных германских сказок. Он пластичен, хорошо подвергается ковке, прокатке в листы и даже в фольгу. Примеси кислорода, азота, углерода и водорода делают металл хрупким, лишают его пластичности, а заодно снижают его химическую активность. В чистом виде металл реагирует с фтороводородной и (при нагревании) с соляной кислотой, образуя фиолетовые растворы. Стружка металла способна загораться от спички, а порошок его вспыхивает от искры и пламени. В пылевидном состоянии металл на воздухе может даже взорваться и превращается при этом в диоксид. В присутствии окислителей (например, нитрата калия) металл реагирует с расплавами щелочей. Какой это металл?

Почему алюминий не поддается пайке на воздухе?

Вопрос по химии:

почему алюминий не поддается пайке на воздухе?

почему алюминевая посуда не разрушается кипящей водой?

Ответы и объяснения 2

мешает окись алюминия Ал2О3. Оксид имеет высокую температуру лавления и не поддается пайке

из темпиратуры плавления алюминия она у него выше чем у воды,не подвиргается коррозии потому что взаимодействует с водой при высокой темпиратуре

1)оксид имеет высокую температуру плавления, которая отличается от металла алюминия и поэтому не поддается пайке, AL2O3 -мешает оксид аллюминия

2)потому что t плавления алюминия выше t кипения воды;

Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

  • Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
  • Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
  • Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

  • Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
  • Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
  • Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
  • Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Химия.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их составе и строении, их свойствах, зависящих от состава и строения, их превращениях, ведущих к изменению состава — химических реакциях, а также о законах и закономерностях, которым эти превращения подчиняются.

Пайка алюминия паяльником и газовой горелкой

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%).

Припой отечественного производства – ЦОП-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

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.

Читать еще:  Сварка пластиковых бамперов своими руками (видео)

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.

Как спаять алюминий в домашних условиях, особенности пайки алюминия

Пайка алюминия — трудновыполнимый в домашних условиях процесс. Сложность объясняется свойствами металла, которые затрудняют соединение отдельных частей из алюминия с другими веществами. Соединять алюминий нужно с соблюдением специально разработанных технологий, обеспечивающих качество пайки. Значение имеет опыт мастера, соединяющего пайкой детали из алюминия.

Почему алюминий плохо паяется

Многие пробовали паять алюминий в домашних условиях и хорошо поняли: припой не хочет прилипать к поверхности деталей. Это происходит по причине образования на металле устойчивой оксидной пленки, которая имеет низкую адгезию к материалу припоя. Методы пайки алюминия в домашних условиях сводятся к борьбе с защитной пленкой.

В минералогии оксид алюминия называют корундом. Он состоит из прозрачных кристаллов, являющихся драгоценными камнями. Корунд имеет различную окраску, зависящую от примесей: хром придает красноватый оттенок, сапфир — синеватый. Окисная пленка обладает высокой прочностью и не поддается пайке. Ее необходимо удалить с поверхности и после этого начинать паять детали.

Как удалить оксидную пленку

Пленку с поверхности металла удаляют несколькими способами, наиболее эффективными являются химический и механический. Оба метода для работы требуют безвоздушной среды, в которой нет кислорода.

Химический метод основан на осаждении на поверхности заготовки цинка или меди путем электролиза. На место, подготовленное к пайке, наносят медный купорос в виде концентрированного раствора. К чистому участку металла прикрепляют минусовую клемму аккумулятора или другого источника питания. Один конец медной проволоки подключают к плюсовой клемме, другой опускают в раствор на поверхности алюминия. В результате электролиза медь или цинк тонким слоем оседает на алюминии и крепко к нему прилипает. Теперь можно производить пайку алюминия оловом.

Для удаления оксида используют масляную пленку. Для этого способа лучше брать масло синтетическое или трансформаторное с малым содержанием воды. Другие виды масел нужно подержать при температуре +150…+200°С, вода испарится. При более высокой температуре содержимое начнет разбрызгиваться. Обезвоженное масло наносится на поверхность алюминиевой детали. Наждачной бумагой нужно под нанесенным слоем потереть алюминий для удаления оксида.

Наждачную шкурку заменяют скальпелем, зазубренным жалом паяльника или железной стружкой, полученной из натертого напильником гвоздя. Стружку насыпают на масло и жалом паяльника трут по поверхности, сдирая оксидный слой. Массивную деталь желательно подогреть горячей воздушной струей. Припой паяльником погружается в масляную капельку и растирается по месту пайки. Для лучшего прохождения процесса пайки добавляется канифоль или другой флюс.

Для пайки алюминиевых проводов созданы флюсы на основе ацетилсалициловой или ортофосфорной кислоты, солей борной или натриевой кислоты. Канифоль применяется редко, она малоэффективна в случае с алюминием. Флюсы применяются при пайке проводов, кастрюль и других вещей.

Флюсы для пайки алюминия

Флюсы имеют высокую активность, поэтому после пайки их нужно смывать раствором воды с щелочью. Роль щелочи хорошо выполняет пищевая сода. После щелочи место соединения промывается чистой водой. Следует беречь органы дыхания от попадания в них паров флюса. Они способны раздражать слизистые и попадать в кровь. Наиболее распространенные из них требуется рассмотреть каждый в отдельности.

Канифоль

Канифоль — наиболее востребованный из всех флюсов. Он используется при соединении различных металлов. На алюминии работает только при отсутствии воздуха, поэтому применяется редко. Времени при работе с канифолью тратится больше, эффективности меньше. Этот флюс не для профессионалов, выполнять пайку может, но качество соединения не отличается прочностью.

Порошковый флюс

Алюминий паяют газовой горелкой с применением порошковых флюсов. Не рекомендуется к пламени добавлять кислород, он снижает эффективность работы флюса. Наиболее распространенные флюсы:

  • Ф-34А;
  • бура;
  • ацетилсалициловая кислота;
  • паяльный жир.

Ф-34А — активный флюс, имеющий в составе 50% хлорида калия, 32% хлорида лития, 10% фторида натрия и 8% хлорида цинка. Состав применяется с припоями, содержащими химические добавки. Он обладает гигроскопичностью и растворяется в воде.

Бура — порошок, плавящийся при 700°С, обладает растворимостью в воде, смывается водным раствором лимонной кислоты. Отличается низкой стоимостью.

Ацетилсалициловая кислота встречается в виде таблеток аспирина. При нагреве паяльником выделяются вредные для здоровья человека пары, обжигающие нос, глаза и органы дыхания.

Паяльный жир состоит из парафина, хлорида аммония и цинка, деионизированной воды. Хорошо паяет предварительно прогретые места, прошедшие процедуру лужения. После спаивания алюминиевых деталей рекомендуется остатки флюса смывать, иначе он вызывает коррозию металла.

Жидкий флюс

Жидкий флюс наносится на место пайки тонким слоем. При работе паяльником быстро испаряется с выделением обжигающих паров. Флюс Ф-64 в своем составе содержит фториды, тетраэтиламмоний, ингибиторы коррозии и дионизированную воду. Хорошо разрушает оксидную пленку и помогает паять заготовки из алюминия больших размеров. Используется при паянии меди, алюминия, оцинкованного железа и других металлов.

Ф-61 состоит из триэтаноламина, фторбората аммония и фторбората цинка. Используется при лужении и пайке сплавов алюминия при температуре до 250°С. Castolin Alutin 51 L состоит из кадмия, свинца и 32%-ного олова. Наиболее эффективно работает при температурах выше 160°С.

Любой из перечисленных флюсов помогает запаять алюминиевую кастрюлю, алюминиевые заготовки разных размеров, соединять методом пайки дюралюминий, дюралевые (дюраль) заготовки.

Припой для пайки алюминия

Припой для пайки алюминия делается на основе цинка или алюминия. В него вносятся добавки для достижения различных характеристик: для понижения температуры плавления, увеличения прочности. Производят их в Америке, Германии, Франции, России. Рассмотрим некоторые из них.

Распространенный и широко разрекламированный припой для алюминия — HTS 2000. Его производит компания из США. Практика свидетельствует о его непрочности: спаянные детали пропускают воздух и влагу. Без флюса его применять невозможно.

Castolin 192FBK на основе цинка (97%) и алюминия (2%) производится во Франции. Компания Castolin выпускает припои 1827 и AluFlam-190, предназначенные для пайки меди и алюминия при 280°С.

Castolin 192FBK — трубчатый припой, содержащий в сердечнике флюс. Выпускается в виде прутков, 100 г которых стоит 100-150 руб. Хорошо паяет мелкие отверстия и трещинки.

Chemet Aluminium 13 — припой, используемый при сварке деталей при 640°С и выше. В его основе лежит алюминий (87%) и кремний (13%). Температура плавления припоя — около 600°С. Выпускается в виде прутков, которых на 100 г приходится 25 шт. 100 г стоят 500 руб. Разновидность под наименованием Chemet Aluminium 13-UF имеет полую структуру и содержит в сердечнике флюс. Его стоимость за 12 прутков, которые весят 100 г, 700 руб.

Алюминиевый припой производится и на отечественных предприятиях. Для пайки с помощью газовой горелки применяется состав марки 34А. Он плавится при температуре 525°С, хорошо паяет сплавы АМц, АМ3М, АМг2. 100 г стоят 700 руб.

Марка А состоит из 60% цинка, 36% олова и 2% меди. Плавится при 425°С. Выпускается прутьями весом 145 г. Стоимость одного прута — 400 руб.

SUPER A+ производится в Новосибирске и является аналогом HTS-2000. Применяется вместе с флюсом марки SUPER FA. Стоит 800 руб. за 100 г. В расплавленном состоянии становится тягучим, приходится применять стальные инструменты для его разравнивания.

Пайка алюминия: методы, особенности, рекомендации

Так же, как и остальные виды пайки, пайка алюминия, позволяет соединять компоненты, состоящие из паяемых сплавов и припоя. Точка плавления припоя ниже точки плавления паяемого материала. Материал припоя помещается между изделиями, подлежащих пайке, в виде пластины или валика. Обрабатываемые изделия и припой нагревают. Как правило, припой расплавляется при температурах 580-62СГС. Расплавленный материал припоя растекается и заполняет пространство между паяемыми изделиями. Затем температуру в рабочем пространстве понижают, и припой, охладившись и затвердев, образует шов между двумя обрабатываемыми изделиями.

При осуществлении пайки изделий из алюминия специалисты сталкиваются с рядом проблем, без решения которых очень трудно обеспечить желаемый результат. Рассмотрим факторы, мешающие обеспечить высокое качество пайки.

Алюминий является материалом с высокой способностью к окислению. На поверхности изделий образуется слой оксида алюминия (А120 ). Данное химическое соединение появляется за счет контакта материала детали, алюминия, с газовой смесью, содержащей кислород, например, с воздухом. Отличительная особенность оксида алюминия — высокая твердость. Расплавленный материал припоя, контактируя со слоем оксида, не вступает в контакт с материалом обрабатываемого изделия. Процесс пайки изделий происходит не в полной мере, что ведет к образованию брака. Поэтому очень важно устранить данный слой перед проведением пайки и предотвратить его формирование перед завершением плавки и повторным затвердением присадочного материала. Удаление слоя оксида производят, используя коррозийно-активный флюс, кислоту или магний. Подготовку поверхности можно провести и с помощью механического воздействия, например, методом пескоструйной очистки.

При производстве пайки изделий из алюминия необходимо очень точно регулировать и отслеживать температуру нагрева. Ведь интервал температур плавления основного и присадочного металла очень невелик. Специалисту необходимо точно подобрать температуру процесса и гарантировать равномерное распределение тепла по деталям садки.

Температура перехода алюминиевых сплавов из жидкого в твердое состояние определяет, могут ли они подвергаться пайке. Эта температура должна быть выше минимальной температуры пайки припоя.

Таким образом, температура солидуса материала обрабатываемого изделия должна быть выше 600°С. Поэтому многие сплавы алюминия с температурой солидуса около 570СС не могут подвергаться операции пайки. Также необходимо учитывать содержание магния в сплаве, подвергаемом пайке. Если содержание магния в сплаве более 2%, образующийся на поверхности детали оксид становится слишком твердым, и потому пайку данного изделия производить крайне не рекомендуется.

К материалам, которые рекомендуется обрабатывать, относят следующие сппавы алюминия:

•Алюминий технический с содержанием AI > 99% (марки типа АО, А5, А6, А8, А85, А995, А999 и им подобные). Механические свойства данных сплавов могут быть невозвратно ухудшены при осуществлении пайки

•Силумин, сплавы Al-Mn, Al-Mg, Al-Si-Mg (марки типа АЛ4, АЛ9, АК9, АК8М, АК12, АМ4,5, АМ5, АМгЮ и им подобные)

•Дюралюминий, сплавы Al-Cu, Al-Zn-Mg (марки типа АЛ11, АЛЗ, АЛ5, АЛ6, Д16, Д18, АДЗЗ, АД31Е, АД35 и им подобные)

При осуществлении пайки силумина или дюралюминия рекомендуется обеспечить высокую скорость охлаждения по завершении процесса с последующим натуральным или искусственным старением.

Высокое содержание магния в сппавах понижает температуру плавления, но уменьшает склонность сплава к пайке. Данные марки наиболее часто используются в вакуумной пайке без флюса.

На данный момент в промышленности используется около 4000 марок припоев. Их основными отличиями друг от друга являются температуры плавления и интервал температур ликвидус-солидус. При выборе припоя для пайки алюминия и его сплавов руководствуются близостью к эвтектике алюминий-кремний (табл. 1). Это позволяет понять точку плавления материала припоя.

Табл. 1. Соотношение влияния кремния в материале припоя на точку солидус-ликвидус

Содержание Si, %Солидус-ликвидус, °С
7,5575 — 615°С
10575 — 590°С
12575 — 585°С

Альтернативой данному методу пайки служит метод пайки изделий в среде защитного газа с использованием флюса, основным назначением которого является подготовка поверхностей обрабатываемых изделий.

Процесс пайки данным методом осуществятся по следующему принципу:
-На контактную поверхность изделия, которая будет паяться, наносят тонким слоем флюс — фторалюминат калия
-Между обработанными флюсом поверхностями помещают припой
-Изделия нагревают в среде защитного газа до температуры 565- 572°С, флюс расплавляется и вступает во взаимодействие с поверхностью обрабатываемой детали. По отношению к материалу припоя флюс абсолютно нейтрален. Происходит подготовка поверхности изделия с материалом припоя, и при достижении необходимой температуры происходит пайка изделий

Данный метод является более прогрессивным, чем описанный выше, но имеет ряд особенностей, без соблюдения которых невозможно обеспечить требуемое качество пайки:
•Обязательна тщательная подготовка поверхности обрабатываемых изделий. Необходимо удалить слой оксида алюминия. В противном случае, оксид вступит в реакцию с флюсом, что приведет, в конечном итоге, к получению низкого качества пайки
•В рабочем пространстве оборудования во время проведения пайки необходимо обеспечить полное отсутствие воздуха или соединений кислорода. Иначе,произойдет коррозия материала обрабатываемого изделия и самого припоя
•В качестве защитного газа необходимо использовать только азот. Газ должен быть сухим и иметь чистоту содержания основного элемента не менее 99,99% от объема

Следующим методом пайки явпяется пайка изделий в условиях вакуума. Например, с использованием вакуумной печи серии ВА производства французской фирмы Fours Industriels B.M.I, (рис. 1).

При осуществлении технологического процесса пайки на данном оборудовании также используется флюс.

Технология пайки состоит из четырех последовательных фаз:
I фаза: подготовка поверхности обра­батываемых изделий флюсом, размеще­ние припоя и сборка изделия; достижение необходимого уровня вакуума и нагрев изделия до температуры 400°С. На данном этапе процесса необходимо обеспечить высокую степень точности и необходимую скорость нагрева. За счет этого происхо­дит частичное разрушение слоя оксида алюминия. Это происходит потому, что оксид алюминия и сплав алюминия имеют несколько разную степень термического расширения
2 фаза: при достижении температуры 560°С материал изделия, припоя и флюса остаются в твердом состоянии
3 фаза: флюс, нагретый до темпера­туры 565°С начинает плавиться и вступать во взаимодействие с материалом обра­батываемого изделия. Соединения оксида алюминия крошатся при вступлении в реак­цию с материалом флюса
4 фаза: припой в диапазоне темпера­тур 577^-600°С расплавляется и вступает в реакцию с материалом обрабатываемых изделий. По завершению выдержки про­изводится охлаждение обработанных дета­лей и их выгрузка

Читать еще:  Какую газовую горелку выбрать для пайки медных труб; обзор лучших

Представленное Вашему вниманию оборудование для обработки изделий в условиях вакуума отвечает самым высо­ким технологическим требованиям и по­зволяет вести четкий учет параметров процесса, точно регулировать темпера­туру нагрева. Обработка в условиях ваку­ума обеспечивает чистоту обработанной поверхности обработанного изделия.

Мы рассмотрели три метода пайки изделий, изготовленных из алюминия. Суммируем недостатки и преимущества каждого из методов.
1. Метод пайки алюминия в условиях окислительной атмосферы: — необходимость проведения дополни­тельной подготовки поверхности обраба­тываемых изделий; — присутствие в рабочем пространстве воздуха создает условия для восстановле­ния слоя оксида за счет контакта газовой смеси с материалом обрабатываемого из­делия. Из-за этого очень трудно обеспе­чить достойный уровень качества пайки; — негативным фактором является также процентное соотношение содержания кремния и магния как во флюсе, так и в припое — они вступают в реакцию и обра­зуют соединения с кислородом. Отсут­ствие кремния повышает стойкость окси­да алюминия и препятствует улучшению качества пайки. Магний предотвращает образование оксида алюминия. При его отсутствии ничего не мешает образова­нию слоя и его увеличению; — низкая степень повторяемости резуль­татов пайки
2. Метод пайки алюминия в условиях защитной атмосферы: — по сравнению с методом пайки в сре­де окислительной атмосферы — сокраще­ние степени воздействия кислорода на ма­териал изделий, флюса и припоя; — не требуется подготовка поверхности обрабатываемых изделий; — необходима дополнительная терми­ческая обработка; — необходимость и сложность обеспе­чения высокой скорости охлаждения обра­батываемых изделий; — средняя степень повторяемости резуль­татов пайки; — невозможность использования конвек­тивного нагрева за счет наличия в рабочем пространстве печи остаточного кислорода
3. Метод пайки алюминия в условиях вакуума: — полное отсутствие воздействия кисло­рода на материал изделия, флюса и припоя; — не требуется подготовка поверхности обрабатываемых изделий; — «использование метода конвективного нагрева; — высокая точность нагрева изделий; — сохранение и использование кремния и магния в полной мере; — высокая степень повторяемости резуль­татов пайки; — полная готовность изделия. Таким образом, пайка в вакууме явля­ется самым передовым, обеспечивая высо­кое качество обрабатываемых изделий

Источник: «Индустрия» №3/2014

ТОП (нов) / Пайка алюминия

ПАЙКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и высокую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению.

Обладая большим сродством к кислороду, алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной плёнкой оксида алюминия Al2O3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность окисной плёнки и защитное действие её сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др.

Трудности пайки алюминиевых сплавов связаны прежде всего с физико-химическими свойствами алюминия и высокой стойкостью его оксида. Пайка алюминия имеет следующие особенности­­­­:

поверхность алюминия всегда покрыта тугоплавким (Тпл=2045С), химически и термически стойким оксидом, который препятствует контакту расплавленного жидкого припоя с поверхностью алюминия;

алюминий имеет сравнительно низкий отрицательный электродный потенциал, что снижает коррозионную стойкость паяного соединения при воздействии окружающей среды;

склонность алюминия и его сплавов к нежелательным металлургическим взаимодействиям при повышенных температурах (оплавление границ зерен, значительная химическая эрозия в расплавах припоев, образование хрупких интерметаллидов и т.д.);

алюминий обладает высокой теплоемкостью – теплоемкость алюминия в интервале температур 0-300С составляет 0,953 кДж/кгС, т. е. в 2,5 раза выше теплоемкости меди в этом интервале температур, поэтому при пайке изделий из алюминия требуются достаточно мощные источники теплоты для нагрева изделий, что приводит к образованию широкой зоны разогрева и значительным деформациям паяемых изделий;

алюминий и его сплавы имеют большой относительный коэффициент линейного расширения, который в интервале температур 20-400С равен 26,510 -6 С -1 (для железа 13,910 -6 С -1 ), это вызывает значительную деформации изделия при нагреве под пайку и накладывает дополнительные трудности при получении точных размеров, так как оснастку для пайки алюминиевых сплавов обычно выполняют из коррозионно-стойких аустенитных сталей или нихромовых сплавов, коэффициент линейного расширения которых существенно отличается от коэффициента линейного расширения алюминиевых сплавов;

флюсы, применяемые при пайке алюминия и его сплавов, в большинстве своем вызывают активную коррозию паяемых материалов, поэтому остатки их должны быть тщательно удалены после пайки;

многие припои, обеспечивающие высокую механическую прочность паяных соединений из алюминиевых сплавов и коррозионную стойкость, являются сплавами на основе алюминия, поэтому в отличие от пайки большинства других металлов разность между температурой пайки и температурой, при которой паяемый металл может разрушаться под действием собственного веса, сравнительно мала. Так, пайку эвтектическим силумином ведут при температуре 610С, а температура начала плавления наиболее широко применяемых для пайки сплавов АМц и АМг составляет 640С и 630С соответственно, это накладывает жесткие требования к соблюдению температурного режима при пайке и технологическому процессу.

Основная трудность при пайке алюминия связана с наличием на его поверхности тонкой, самовосстанавливающейся пленки из тугоплавкого и химически инертного оксида, которая препятствует контакту расплавленного припоя с поверхностью паяемого металла.

Алюминий имеет высокое сродство к кислороду. Протекающая поверхностная реакция окисления фактически прекращается через 1 час, в результате образуется пленка окисла толщиной 2,5-5,0 нм, а в присутствии влаги она может составлять до 10 нм. Дальнейшее окисление алюминия тормозится, так как образовавшаяся пленка надежно изолирует металл от кислорода.

Температура плавления α-Al2O3 составляет 2045°С, температура кипения равна 2980°С. Давление паров α-Al2O3 при температуре его плавления равно 45,5∙10 Па; давление диссоциации α-Al2O3 при температуре 2000°С – 1.33∙10 -3 Па, т. е. оксид Al2O3 практически не восстанавливается в используемых для этой цели газообразных средах и не испаряется при пайке.

Наличие окисной пленки на поверхности алюминия и его сплавов препятствует взаимодействию с ней расплавленного припоя и приводит к возникновению непропаев, окисных и газовых включений, что мешает получению качественных паяных соединений.

Другим затруднением при пайке алюминия и его сплавов является отрицательный электродный потенциал алюминия по отношению к большинству других металлов, что ограничивает выбор состава припоя для обеспечения коррозионной стойкости паяной конструкции.

Для повышения коррозионной стойкости в состав припоев вводят Zn. По мнению Дж.Д. Дауда положительное влияние Zn обусловлено улучшением соотношения потенциалов паяемого металла и шва. Однако при этом важную роль играют процессы пассивирования, т.е. образования оксидной пленки на контактирующих поверхностях металлов, тормозящие развитие коррозии.

Следующей трудностью при пайке алюминия является его склонность к нежелательным металлургическим взаимодействиям при повышенных температурах (оплавление границ зерен, значительная химическая эрозия в расплавах припоев, образование хрупких интерметаллидов и т. д.), поскольку с большинством легкоплавких элементов, составляющих основу легкоплавких припоев (Sn, Pb, Cd, Bi, In, Li, Na), он образует монотектические диаграммы состояния, с весьма слабой взаимной растворимостью компонентов (кроме цинка, образующего с алюминием эвтектику при температуре 382°С и широкую область твердых растворов со стороны алюминия и олова). Поэтому низкотемпературная пайка алюминия и его сплавов применяется весьма ограниченно.

Все перечисленные выше особенности обуславливают жесткие ограничения на выбор технологии пайки (выбор состава и способа введения припоя в паяемые зазоры, способы нагрева и активации паяемых поверхностей).

Постоянно присутствующая на поверхности алюминия и его сплавов прочная пленка оксида алюминия должна быть удалена непосредственно перед пайкой. Кроме того, на поверхностях соединяемых алюминиевых деталей, подлежащих пайке, всегда имеются частицы и вещества, оставшиеся после обработки давлением или резанием (стружка, технологические жидкости), а также пыль и грязь, осевшие при транспортировке и хранении.

Подготовка поверхностей соединяемых деталей имеет важное значение, поскольку от этого зависит результат всего процесса пайки.

Очистка должна быть проведена непосредственно перед сборкой и пайкой, поскольку на поверхности алюминия мгновенно образуется пленка его оксида в виде слоя толщиной -3 –10 -4 Па) при одновременном приложении определенного усилия осадки в месте контакта. Обеспечение минимального зазора и приложение сжимающего усилия в месте контакта паяемых деталей является необходимым условием для качественного формирования паяного соединения при вакуумной пайке. Современная технология предусматривает использование высокого вакуума с остаточным давлением 10 -2 – 10 -3 Па и введение паров магния в рабочий объем камеры.

Положительное влияние магния на паяемость алюминия была обнаружена К. Дж. Миллером в начале 60-х годов. Существует два мнения по поводу действия магния:

– роль магния сводится главным образом к очистке вакуумированного пространства печи (2MgO + O2 = 2MgO и Mg + H2O = MgO + H2) и частичному восстановлению алюминия из окисной пленки (Al2O3 + 3Mg = 3MgO + 2Al);

– известно, что в системе Al-Si-Mg образуются две эвтектики: богатая кремнием с температурой плавления 550°С и богатая магнием с температурой плавления 450°С. Возможность ведения процесса пайки алюминия силумином в парах магния при 560°С доказывает наличие при этом контактного твердо-газового плавления.

Магний наиболее часто вводят в зону пайки в компактных заготовок, или путем использования плакированных алюминиевых листов, содержащих 0,2-2,0% Mg.

При бесфлюсовой вакуумной пайке алюминия повышается коррозионная стойкость изделий, снижается себестоимость производства и расширяются возможности изготовления паяных конструкций сложной формы, имеющих замкнутые каналы, которые довольно трудно очистить при флюсовой пайке.

Повысить производительность вакуумной пайки можно применением многокамерных проходных печей непрерывного действия. Такие печи могут иметь от трех до семи камер: для подсушивания изделия, создания вакуума, предварительного нагрева, пайки, напуска инертного газа и охлаждения.

Кроме этого повысить производительность процесса можно путем перехода на более низкий вакуум. Величина остаточного давления при вакуумной пайке характеризует количество остаточного кислорода и влаги. Поэтому при увеличении остаточного давления для сохранения низких значений парциальных давлений кислорода (Ро2) и воды (Рн2о) необходимо использовать геттеры, активно поглощающие О2 и H2O при температуре пайки. Применение только паров магния в условиях форвакуума не дает положительного эффекта из-за окисления источников паров, вследствие чего процесс испарения нарушается и может прекратиться. В качестве неиспаряющегося геттера могут применяться титан или цирконий. Например, разработана технология пайки высокоактивных металлов, при которой пайка ведется в специальном вспомогательном контейнере с затвором, уплотняемым неиспаряющимся геттером – измельченной титановой губкой, которая при температурах 500-550°С начинает активно поглощать в основном кислород, частично азот и другие газы, снижая парциальное давление О2 и H2O и создавая внутри контейнера безокислительную атмосферу, обеспечивающую качественную пайку Al-сплавов и Ti-сплавов при Рост ≈0,1-10 Па.

Пайка алюминия обычным оловом

Если нет под рукой аргонодуговой сварки или специальных электродов, но паять алюминий нужно, то, можно обойтись и одним оловом. Изделия из алюминия являются самыми доступными и распространёнными, поэтому их часто приходится ремонтировать своими руками.

И хотя алюминий легко обрабатывается, паять его непросто. Основная проблема, возникающая при пайке алюминия, это оксидная плёнка на его поверхности. Разогретый алюминий быстро остывает, что мгновенно приводит к образованию окисей.

Поэтому в большинстве случаев для пайки алюминиевых изделий используют активные ртутные флюсы и сменные жала для паяльников. Однако если постараться, то можно запаять алюминий и обычным оловом, при помощи газовой горелки, канифоли и паяльника.

Подготовка алюминия перед пайкой

Для пайки алюминиевых изделий нужна высокая температура, намного выше, чем при пайке медных. Поэтому лучшим вариантом здесь будет использование газовой горелки или достаточно мощного паяльника, не менее чем на 100 Вт. Особенно актуальным данный совет оказывается при пайке объёмных алюминиевых изделий.

Также понадобится олово и канифоль. Если есть, то лучше всего будет использовать самодельный флюс из канифоли на основе спирта. Перед пайкой алюминия соединяемые детали нужно правильно подготовить. Для этого места пайки хорошенько натираются кирпичом или песчаником.

Делается это с той целью, чтобы камень снял оксидную плёнку с поверхности алюминия. При этом пыль, которая образуется в момент зачистки убирать не нужно. Она остается на поверхности алюминия для последующего лужения канифолью.

Пайка алюминия обычным оловом и канифолью

После того, как поверхности алюминиевых изделий обработаны камнем, на них наносится тонкий слой разогретой канифоли. Можно использовать уже готовую жидкую канифоль, а можно растопить сосновую при помощи паяльника или газовой горелки.

Далее процесс пайки алюминия мало чем отличается от пайки меди или других, цветных металлов. Для этого берётся паяльник, и разогретое олово наносится на место спаивания деталей. Можно разогревать олово горелкой, а затем втирать его жалом паяльника в алюминий.

Даже жидкое олово в виду особенностей алюминия не будет растекаться на поверхности детали. Поэтому берём паяльник и тщательно втираем олово в место соединения. При этом, как было сказано выше, из-за присутствия пыли на поверхности алюминия, разрушается оксидная плёнка.

После пайки даём деталям остыть, и проверяем соединение на прочность. И, как показывает практика, спаянное соединение алюминиевых изделий, таким образом, оказывается намного прочнее, чем из меди.

Всё это объясняется тем, что температура плавления меди намного выше, чем у алюминия. Также алюминий имеет большую способность диффузии с другими металлами.

Это наиболее простой и доступный способ соединить две детали из алюминия или «залатать» дыру. Он не требует каких-либо специальных средств и сварки. Вполне возможно, что способ окажется вполне пригодным для пайки деталей и из других цветных металлов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector