1. Паяність
Властивість пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів погана, головним чином через те, що оксидну плівку на поверхні важко видалити.Алюміній має велику спорідненість до кисню.На поверхні легко утворюється щільна, стабільна та високоплавка оксидна плівка Al2O3.У той же час алюмінієві сплави, що містять магній, також утворять дуже стабільну оксидну плівку MgO.Вони будуть серйозно перешкоджати зволоженню і розтікання припою.І важко видалити.Під час пайки твердим припоєм процес пайки можна проводити лише з відповідним флюсом.
По-друге, операція пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів є важкою.Температура плавлення алюмінію та алюмінієвих сплавів не сильно відрізняється від температури плавлення використовуваного припою.Додатковий температурний діапазон для пайки дуже вузький.Трохи неправильний контроль температури може легко спричинити перегрів або навіть розплавлення основного металу, ускладнюючи процес пайки.Деякі алюмінієві сплави, зміцнені термічною обробкою, також спричинятимуть явища розм’якшення, такі як надмірне старіння або відпал через нагрівання пайки, що погіршить властивості паяних з’єднань.При пайці полум'ям важко судити про температуру, тому що колір алюмінієвого сплаву не змінюється при нагріванні, що також підвищує вимоги до рівня роботи оператора.
Крім того, на корозійну стійкість паяних з’єднань алюмінію та алюмінієвих сплавів легко впливають наповнювачі та флюси.Електродний потенціал алюмінію та алюмінієвих сплавів значно відрізняється від потенціалу припою, що знижує корозійну стійкість з’єднання, особливо для м’якого паяного з’єднання.Крім того, більшість флюсів, що використовуються для пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів, мають сильну корозійну активність.Навіть якщо їх очистити після пайки, вплив флюсів на корозійну стійкість з'єднань не буде повністю усунено.
2. Паяльний матеріал
(1) Пайка алюмінію та алюмінієвих сплавів є рідко використовуваним методом, оскільки склад і електродний потенціал паяного припою та основного металу дуже відрізняються, що може спричинити електрохімічну корозію з’єднання.М’яка пайка в основному використовує припій на основі цинку та олов’яно-свинцевий припій, який можна розділити на низькотемпературний припій (150 ~ 260 ℃), середньотемпературний припій (260 ~ 370 ℃) і високотемпературний припій (370 ~ 430 ℃) відповідно до температурний діапазон.Якщо використовується олов’яно-свинцевий припій і попередньо нанесено мідь або нікель на алюмінієву поверхню для пайки, можна запобігти корозії на межі з’єднання, щоб підвищити корозійну стійкість з’єднання.
Широко використовується пайка алюмінію та алюмінієвих сплавів, таких як направляюча фільтра, випарник, радіатор та інші компоненти.Для пайки алюмінію і алюмінієвих сплавів можна використовувати тільки присадки на основі алюмінію, серед яких найбільш широко використовуються алюмінієво-кремнієві присадки.Конкретна сфера застосування та міцність на зсув паяних з’єднань наведені в таблиці 8 і таблиці 9 відповідно.Однак температура плавлення цього припою близька до температури основного металу, тому температуру нагріву під час пайки слід суворо й точно контролювати, щоб уникнути перегріву або навіть розплавлення основного металу.
Таблиця 8 Область застосування припоїв для алюмінію та алюмінієвих сплавів
Таблиця 9 Міцність на зсув алюмінію та алюмінієвих сплавів, паяних алюмінієвим силіконовим наповнювачем
Алюмосиліконовий припій зазвичай поставляється у вигляді порошку, пасти, дроту або листа.У деяких випадках використовуються паяні композитні пластини з алюмінієм як сердечником і алюмінієвим кремнієвим припоєм як оболонкою.Цей вид паяної композитної пластини виготовляється гідравлічним методом і часто використовується в складі компонентів для пайки.Під час пайки припойний метал на композитній пластині плавиться і тече під дією капілярів і сили тяжіння, щоб заповнити щілину з’єднання.
(2) Флюс і захисний газ для пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів, спеціальний флюс часто використовується для видалення плівки.З низькотемпературним м'яким припоєм використовується органічний флюс на основі триетаноламіну, наприклад фс204.Перевага цього флюсу полягає в тому, що він мало корозійно впливає на основний метал, але виділяє велику кількість газу, що вплине на змочування та ущільнення припою.Реакційний флюс на основі хлориду цинку, такий як fs203 і fs220a, використовується з середньотемпературним і високотемпературним м'яким припоєм.Реактивний флюс має високу корозійну активність, і його залишки необхідно видалити після пайки.
В даний час при пайці алюмінію і алюмінієвих сплавів все ще переважає видалення плівки флюсу.Використовуваний флюс для пайки включає флюс на основі хлориду та флюс на основі фториду.Флюс на основі хлориду має сильну здатність видаляти оксидну плівку та хорошу текучість, але він має великий корозійний вплив на основний метал.Його залишки повинні бути повністю видалені після пайки.Флюс на основі фтору — це новий тип флюсу, який добре видаляє плівку та не викликає корозії основного металу.Однак він має високу температуру плавлення та низьку термостабільність, тому його можна використовувати лише з алюмінієвим кремнієвим припоєм.
При пайці алюмінію і алюмінієвих сплавів часто використовують вакуум, нейтральну або інертну атмосферу.Коли використовується вакуумне паяння, ступінь вакууму зазвичай досягає порядку 10-3pa.Якщо для захисту використовується газ азоту або аргону, його чистота повинна бути дуже високою, а точка роси повинна бути нижче -40 ℃.
3. Технологія пайки
Пайка алюмінію і алюмінієвих сплавів пред'являє високі вимоги до очищення поверхні заготовки.Щоб отримати гарну якість, масляні плями та оксидну плівку на поверхні необхідно видалити перед пайкою.Видаліть масляну пляму на поверхні водним розчином Na2CO3 при температурі 60 ~ 70 ℃ протягом 5 ~ 10 хвилин, а потім промийте чистою водою;Поверхневу оксидну плівку можна видалити травленням водним розчином NaOH при температурі 20 ~ 40 ℃ протягом 2 ~ 4 хвилин, а потім промити гарячою водою;Після видалення масляної плями та оксидної плівки на поверхні заготовку необхідно обробити водним розчином HNO3 для додання блиску протягом 2 ~ 5 хвилин, потім очистити проточною водою та остаточно висушити.Заготівлю, оброблену цими методами, не можна торкатися або забруднювати іншим брудом і слід спаяти протягом 6 ~ 8 годин.Краще паяти відразу, якщо це можливо.
Методи пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів в основному включають полум'яну пайку, паяльну пайку та пайку в печі.Ці методи, як правило, використовують флюс для пайки твердим припоєм і мають суворі вимоги до температури нагріву та часу витримки.Під час пайки полум’ям і паяльником уникайте нагрівання флюсу безпосередньо джерелом тепла, щоб запобігти його перегріву та виходу з ладу.Оскільки алюміній може бути розчинений у м’якому припої з високим вмістом цинку, нагрівання слід припинити після формування з’єднання, щоб уникнути корозії основного металу.У деяких випадках при пайці алюмінію та алюмінієвих сплавів іноді не використовується флюс, а використовуються ультразвукові або скребкові методи для видалення плівки.У разі використання скребка для видалення плівки для пайки, спочатку нагрійте заготовку до температури пайки, а потім зіскрібіть паяну частину заготовки кінцем стрижня припою (або скребкового інструменту).Розриваючи поверхневу оксидну плівку, кінець припою розплавиться і змочить основний метал.
Методи пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів в основному включають полум'яну пайку, пайку в печі, пайку зануренням, вакуумну пайку та пайку в захисному газі.Пайка полум'ям переважно використовується для невеликих заготовок і виробництва одиничних деталей.Щоб уникнути руйнування флюсу через контакт між домішками в ацетилені та флюсі при використанні оксиацетиленового полум’я доцільно використовувати бензинове полум’я стисненого повітря з невеликою відновлюваністю, щоб запобігти окисленню основного металу.Під час спеціального паяння паяльний флюс і присадний метал можна заздалегідь помістити на місце пайки та нагріти одночасно з заготівлею;Заготівлю також можна спочатку нагріти до температури пайки, а потім припій, змочений флюсом, можна відправити в положення для пайки;Після того, як флюс і присадний метал розплавляться, нагрівальне полум'я слід повільно прибрати після рівномірного заповнення присадного металу.
Під час пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів у повітряній печі припой має бути попередньо встановлений, а флюс для пайки розплавляється в дистильованій воді для приготування густого розчину з концентрацією 50% ~ 75%, а потім наноситься покриття або розпилюється на нього. поверхню пайки.Відповідну кількість порошкового флюсу для пайки також можна нанести на припойний метал і паяну поверхню, а потім зібраний зварний виріб слід помістити в піч для нагріву пайки.Щоб запобігти перегріву або навіть розплавленню основного металу, слід суворо контролювати температуру нагріву.
Припій з пасти або фольги зазвичай використовується для пайки алюмінію та алюмінієвих сплавів зануренням.Зібрану заготовку необхідно попередньо нагріти перед пайкою, щоб зробити її температуру близькою до температури пайки, а потім занурити у флюс для пайки.Під час пайки слід суворо контролювати температуру та час пайки.Якщо температура занадто висока, основний метал легко розчинити, а припій легко втратити;Якщо температура занадто низька, припій розплавляється недостатньо, і швидкість пайки знижується.Температура пайки має визначатися відповідно до типу та розміру основного металу, складу та температури плавлення присадного металу та, як правило, знаходиться між температурою ліквідусу присадного металу та температурою солідусу основного металу.Час занурення заготовки у ванну з флюсом має забезпечити повне розплавлення та розтікання припою, а час витримки не має бути надто довгим.В іншому випадку кремнієвий елемент у припої може дифундувати в основний метал, роблячи основний метал біля шва крихким.
У вакуумній пайці алюмінію та алюмінієвих сплавів для модифікації поверхневої оксидної плівки алюмінію та забезпечення змочування та розповсюдження припою часто використовуються активатори металу.Магній можна використовувати безпосередньо на заготовці у вигляді частинок або вводити в зону пайки у вигляді пари, або магній можна додавати до алюмінієвого кремнієвого припою як елемент сплаву.Для заготовки зі складною структурою, щоб забезпечити повний вплив парів магнію на основний метал і покращити якість паяння, часто вживаються заходи локального екранування, тобто заготовку спочатку поміщають у коробку з нержавіючої сталі (зазвичай відома як технологічна коробка), а потім поміщається у вакуумну піч для нагріву пайки.Вакуумно паяні з’єднання з алюмінію та алюмінієвих сплавів мають гладку поверхню та щільні паяні з’єднання, тому їх не потрібно очищати після пайки;Однак обладнання для вакуумної пайки є дорогим, а пари магнію серйозно забруднюють піч, тому її потрібно часто чистити та обслуговувати.
При пайці алюмінію та алюмінієвих сплавів у нейтральній або інертній атмосфері для видалення плівки можна використовувати магнієвий активатор або флюс.Коли для видалення плівки використовується магнієвий активатор, необхідна кількість магнію набагато нижча, ніж під час вакуумної пайки.Як правило, w (мг) становить приблизно 0,2% ~ 0,5%.При високому вмісті магнію погіршується якість з’єднання.Метод паяння NOCOLOK з використанням фтористого флюсу та захисту азотом є новим методом, який швидко розвивався в останні роки.Оскільки залишки фтористого флюсу не поглинають вологу і не є корозійним для алюмінію, процес видалення залишків флюсу після пайки можна не проводити.Під захистом азоту необхідно нанести лише невелику кількість фтористого флюсу, присадний метал може добре змочити основний метал, і легко отримати якісні паяні з’єднання.В даний час цей метод пайки NOCOLOK використовується в масовому виробництві алюмінієвих радіаторів та інших компонентів.
Для алюмінію та алюмінієвих сплавів, паяних флюсом, відмінним від фторидного флюсу, залишки флюсу повинні бути повністю видалені після пайки.Залишки органічного паяльного флюсу для алюмінію можна промити органічними розчинами, такими як метанол і трихлоретилен, нейтралізувати водним розчином гідроксиду натрію та, нарешті, очистити гарячою та холодною водою.Хлорид - це залишок паяльного флюсу для алюмінію, який можна видалити наступними методами;Спочатку замочіть у гарячій воді при 60 ~ 80 ℃ на 10 хвилин, обережно очистіть залишки на паяному з’єднанні щіткою, а потім очистіть його холодною водою;Потім замочіть його у 15% водному розчині азотної кислоти на 30 хвилин, а потім промийте його холодною водою.
Час публікації: 13 червня 2022 р