Чем паяют алюминий: Пайка алюминия в домашних условиях: инструкция

Пайка алюминия в домашних условиях: инструкция

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

Флюс

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.

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.

правила и методы пайки алюминия паяльником

Алюминий – материал, плохо поддающийся пайке. Но, несмотря на это, ее вполне можно сделать и в домашних условиях. Конечно, для этого не подойдет обычный припой или флюс, рекомендуется использовать специализированные марки. В этой статье будет рассказано о том, как паять алюминий, и что для этого может понадобиться. Но сначала давайте разберемся, для каких целей проводится такая процедура.

Для чего может применяться пайка?

Пайка алюминия применяется, когда необходимо отремонтировать какую-то деталь, сделанную из этого материала или из сплавов, содержащих этот металл. Это могут быть и бытовые предметы, и запчасти автомобиля, и просто провода. Пайка во многих случаях проще и эффективнее сварки, особенно если дело касается мелких элементов. К тому же она не деформирует материал в результате его перегрева.

Чтобы успешно соединить все элементы паяльником, потребуется следующее:

1. Горелка для разогрева концов проводов.

2. Мощный паяльник.

3. Припой и флюс.

4. Стальная щетка для очистки верхнего слоя элементов.

5. Респиратор и защитная маска.

6. Перчатки.

С таким набором можно безопасно и быстро произвести спайку любых элементов из прочного материала.

Припой и флюс, необходимые для работы

Для пайки алюминиевых деталей можно использовать припои, состоящие из висмута и олова, можно использовать и олово с цинком. Хотя в некоторых случаях можно применить и ПОС-40 и 60. В последнем случае будет сложно добиться большой прочности. Но главное при этом – как паять, а не чем.

Чтобы залудить деталь, можно применять самые разнообразные материалы, вплоть до аспирина. Но лучше всё делать правильно и использовать материалы, предназначенные для пайки, а именно — флюс. Лучше всего подходят такие марки, как Ф34, Ф64, ФИМ или ФТБф. Чем качественней флюс, тем проще пройдет весь процесс.

Паяльник для алюминиевых деталей

Чтобы соединить такой прочный материал, понадобится паяльник большой мощности, порядка 100-200 Вт. Для небольших проводов достаточно 60-100 Вт.

Стоит учитывать, что слишком мощный прибор может расплавить металл и нарушить его структуру.

В большинстве случаев мощность зависит от того, что именно необходимо паять. Теперь давайте рассмотрим, как паять алюминий, а главное, какие подготовительные меры могут потребоваться для этого.

Подготовительные меры

Перед началом пайки деталь или провод необходимо правильно подготовить, то есть зачистить место соединения. Для этого с поверхности провода удаляется окисная пленка. Такое обезжиривание можно произвести с помощью бензина или ацетона, подойдет и любой другой растворитель.

Поверхность можно обработать шкуркой. Окисная пленка восстановится практически сразу же — это особенность алюминия. Но новая пленка будет значительно тоньше первоначальной, и с ней можно уже работать паяльником.

Метод пайки

Элемент или провод, который необходимо соединить, обрабатывается флюсом. Затем он нагревается при помощи паяльника. Делать это следует осторожно, не перегревая металл, не допускается его плавление. Поэтому рекомендуется применять нагревательный прибор с контролем температуры. Вообще такой метод мало чем отличается от обычной пайки.

В качестве припоя можно использовать олово. Особенно если под рукой нет специального. Припой плавится и равномерно распределяется на алюминиевой поверхности, после чего необходимые элементы соединяются. Кабеля или детали из алюминия, которые требуется соединить, должны крепко прижиматься друг к другу луженой поверхностью. Соединение, сделанное таким образом, будет очень прочным при условии, что всё проделано правильно.

Полезные советы

Чтобы упростить процесс соединения двух алюминиевых концов, можно воспользоваться паяльной лампой, нагревая с её помощью концы. Таким образом припой будет легче ложиться. Главное при этом не перегреть металл слишком сильно. Стоит учесть, что во время нагрева концов нагревается весь элемент или провод, поэтому его лучше не держать руками — можно использовать для этого плоскогубцы.

Важно работать в хорошо проветриваемом помещении, так как пары от флюса и припоя ядовиты и вредны для здоровья человека. Рекомендуется все работы проводить в респираторе и защитной маске, руки можно защитить с помощью плотных перчаток. Также крайне важно, чтобы поблизости на всякий случай располагался огнетушитель.

Похожие статьи

Чем паять алюминий? Пайка в домашних условиях. Чем спаять алюминий с медью?

Пайка алюминия – занятие непростое. Она может понадобиться для запаивания радиатора или чего-нибудь еще. Тот, кто пробовал паять алюминий, не понаслышке знает, что обычный припой его совсем не берет. Все из-за того, что на нем есть пленка, обладающая плохой адгезией к припою. Алюминий покрывается пленкой довольно быстро – без зачистки металл окисляется.

К счастью, есть надежные и простые методы, которые помогают быстро избавиться от пленки. Самый простой – приобрести в радиомагазине флакончик флюса Ф59 или Ф61. Флюсами называются вещества, применяемые в пайке для удаления окисной пленки с металлических металлов. Рассмотрим подробно варианты пайки и узнаем об особенностях процесса.

Особенности процесса

Защитная пленка показывает хорошую химическую стойкость и обладает высокой температурой плавления. В минералогии оксид также имеет второе название, его называют корундом – он состоит из прозрачных кристалликов, являющихся драгоценными камнями. Окраска корунда зависит от примесей: сапфиру свойственен синий оттенок, а красноватый хрому. Прежде чем паять алюминий, следует подготовить поверхность, очистив ее от пленки.

Пленка удаляется разными путями в условиях безвоздушной среды – с отсутствием кислорода. Для удаления корундом используют масляную краску. В случае использования других масел, помимо синтетического и трансформаторного, как правило, их предварительно выдерживают при температуре от +150 до +200°С, пока вода не испарится. Обезвоженный компонент наносится на алюминий, а затем наждачкой под нанесенным слоем его трут.

Обратите внимание! Это только один из способов удаления пленки, существуют и другие: канифоль, порошковый флюс, бура и др.

Что понадобится?

После очистки алюминия следующим этапом будет его пайка. Существуют разные способы: оловом, газовой горелкой и т. д. Технологию пайки газовой горелки рассмотрим позже, а пока необходимо подготовить необходимые компоненты: газовую горелку соответственно, струбцину, трубчатую проволоку (для пайки).

Горелку необязательно приобретать в магазинах для профессионалов, вполне подойдет насадка, которая крепится на газовый баллон. Далее понадобится трубчатый припой, состоящий из двух элементов: оболочки и порошковый материал. Он продается в специальных магазинах, лучше брать сразу целую упаковку – пригодится.

Технология пайки в домашних условиях

Способ пайки с газовой горелкой – самый простой, его можно осуществлять дома. Можно с легкостью делать разнообразные конструкции из алюминия и другие вещи. Первым делом берут алюминиевый профиль или отдельные детали, которые следует сварить. Предварительно делают зачистку по металлу щеткой или наждачкой. Высокие показатели шероховатости только являются преимуществом для пайки.

С помощью струбцины осуществляют соединение, затем включают горелку и ждут нагревания стыка. Далее подносят порошковый припой – расплавляясь, он растекается в шве. Припой обладает безупречной текучестью и способен попадать даже в самые миниатюрные щели в металле. Припой распределяется, затем прогревается еще немного, чтобы как можно больше расплыться во всех стыках узла.

Обратите внимание! У алюминия с медью образуется высокая конфликтность. Необходимость такой спайки возникает только в случае соединения труб или других крупных деталей.

Для припаивания изделий из алюминия дома используют электропаяльник. Это универсальное оборудование вполне неплохо подходит для припаивания проводов, небольших трубок и других элементов. Для этих изделий требуется минимум свободного пространства и электросеть. Подходит стандартная паяльная лампа.

Для пайки алюминия подходят флюсы с содержанием кислот и солей. После пайки они обязательно смываются. Активные флюсы хороши тем, что дают быстрый результат, но вдыхать их нельзя. Пары раздражают слизистые и попадают в организм через кровь. Нередко используют жидкие флюсы, их преимущество состоит в том, что их можно наносить тонким слоем. Больше они предназначены для пайки ручным инструментом – паяльником.

Обратите внимание! Флюс Ф-64 содержит в себе деионизированную воду, фториды, тэтраэтиламмоний и проч.

Он разрушает оксидную пленку даже внушительной толщины – это значит, что он подходит для большого количества заготовок. Этот флюс подходит как для алюминия, так и для меди, бериллиевой бронзы и т. д.

Припой HTS-2000 пользуется большой популярностью среди людей, потому что пайка с ним осуществляется невероятно легко. Область его применения очень велика. Для работы требуется только припой – работа с ним проходит комфортно, HTS-2000 делает очень надежные и прочные соединения.

Советы из статьи рассчитаны для людей, не являющихся электриками, и пригодятся тем, кому требуется сделать качественно и надежно. Не стоит забывать, что алюминий с медью несовместимы, получается электрокоррозия, особенно во влажной среде. В экономии денег нет ничего постыдного, поэтому необязательно обращаться за помощью, чтобы спаять алюминий – паять может научиться любой желающий.

Найти полезную информацию про пайку алюминия вы можете в видео ниже.

Пайка алюминия в домашних условиях паяльником, газовой горелкой

Пайка алюминия в домашних условиях можно считать сложным занятием. Но при правильном подходе и соблюдении соответствующей технологии, выполнить ее вполне реально даже неопытному мастеру.

Пайка алюминия в домашних условиях

Проблемы часто возникают при использовании неподходящего флюса, например, для пайки стали или меди. Очень важно использовать специальный вещество для пайки алюминия, а также подходящий припой. В случае их применения, пайка алюминия не вызовет особых трудностей.

Особенности пайки алюминия

Пайка алюминия в домашних условиях может сопровождаться некоторыми трудностями, которые связаны с особыми характеристиками этого металла. В частности с тем, что поверхность алюминиевых деталей покрыта оксидной пленкой. Она препятствует процессу выполнению соединений из-за высокой температуры плавления, превышающей свойства чистого алюминия. Также оксидная пленка устойчива к воздействию агрессивной среды и активным химическим веществам. Из-за этого пленка препятствует соединению алюминиевых деталей и припоя.

Чтоб избежать подобных трудностей, стоит очищать поверхность изделий от пленки, что можно сделать с помощью абразивных материалов или применения флюса. Флюс состоит из сильнодействующих веществ, которые способны разрушить оксид.

Температура плавления алюминия, в отличие от оксида, намного ниже, примерно 660 градусов, что часто становится причиной осложнений. При перегреве алюминий может значительно потерять в прочности, деформироваться или полностью стать непригодным.

Температура плавления алюминия и его окисной пленки

Следует избегать использования припоев, которые имеют в составе такие компоненты. Они плохо соединяются с алюминием, что становиться причиной создания некачественного соединения.

Лучше всего с алюминием взаимодействует цинк, который обладает хорошим свойством растворимости.

Методы пайки в домашних условиях

Существует несколько способов пайки, наиболее популярными являются методы с использованием паяльника и пайка алюминия газовой горелкой. Можно выделить три способа пайки деталей:

1. Пайка с канифолью применяется для соединения небольших алюминиевых деталей, проводов и кабелей. Для этого нужно зачистить рабочую область и покрыть канифолью. Затем прижать нагретым паяльником несколько раз. Для этих целей нужно использовать канифольный раствор в диэтиловом эфире.

Процесс пайки алюминия

Пайка выполняется без отрывания от рабочей области с последующим добавлением канифоли. Рекомендуется использовать паяльник с мощностью 50 Вт. Если толщина деталей и проволоки превышает 1 мм, следует увеличить мощность до 100 Вт, а более толстые предметы лучше заблаговременно прогревать.

Данный способ наиболее широко применяется в электротехнических работах и пайке автомобильных деталей. Перед выполнением работ детали нужно залужить. Это позволяет соединять детали с другими сплавами и металлами. В данном случае происходит пайка алюминия оловом или припоем с содержанием цинка и кадмия. Это позволяет выполнять соединения при температуре 400 градусов, что не влияет на физические свойства алюминия.

2. Припой необходим при использовании практически всех методов пайки, будь то использование паяльника или горелки.
3. Электрохимический метод предусматривает создание гальванического покрытия, которое выполняется с помощью специальной установки или ручным способом. Для этого нужно на зачищенную поверхность нанести раствор медного купороса. После этой процедуры на детали воздействуют отрицательным электрическим полюсом.

Материалы и инструменты

Для выполнения пайки алюминия следует иметь различные материалы и инструменты, к которым относят нагревательные инструменты, припои и флюсы.

Необходимые материалы и инструменты

Наиболее часто в качестве нагревательного инструмента используют электропаяльник. Его можно считать универсальным инструментом, который легко использовать в домашних условиях. Но с его помощью можно проводить ремонт предметов только небольших размеров, обычно трубок небольшого диаметра, проволоки и кабелей, а также небольших электроприборов. Его можно использовать в дома в проветриваемом помещении, так ка он не требует особых условий и много пространства.

Большие предметы следует паять с помощью газовой горелки, работающий на аргоне, пропане или бутане. В домашних условиях можно также использовать паяльную лампу.

При использовании горелок стоит строго контролировать подачу пламени, которое должно характеризоваться сохранением баланса газа и кислорода. При проведении работ, пламя должно быть ярко-синим. Любые изменения цвета могут свидетельствовать об излишнем количестве кислорода.

Припои для пайки алюминия

Пайка алюминия припоем очень сложное занятие. Поэтому выбор припоя важен для создания качественного шва и прочного соединения. При использовании обычного паяльника нужно подбирать припой из металла, имеющего низкую температуру плавления. Наиболее распространенные сплавы это:

• цинково-оловянный;
• висмутово-оловянный;
• медно-оловянный.

Эти виды очень часто называют радиолюбительскими. Они имеют низкую температуру плавления, что очень важно для сохранения алюминия в первоначальном состоянии без изменения структуры и физических свойств. Стоимость таких припоев низкая, поэтому их приобретение становиться доступным для домашних мастеров.

Припои для алюминия

Но их использование имеет ряд минусов и ограниченную сферу применения. Так, соединение предметов с помощью таких припоем не отличается высокой прочностью и надежностью. Поэтому они применяются практически исключительно при ремонте электрооборудования, в том числе соединения проводов и кабелей.

При ремонте крупногабаритным алюминиевых предметов с помощью таких припоев соединение быстро потеряет прочность и разрушиться. В таких случаях лучше использовать тугоплавкий припой, в состав которого входит цинк и олово.

Но для создания прочных соединений следует применять тугоплавкие припои, имеющие в составе алюминий, медь и кремний. Благодаря наличию алюминия в составе, припой хорошо растворяется в структуре ремонтированного предмета.

Использовать такого припоя при работе с паяльником невозможно, так как их температура плавления составляет порядка 600 градусов. Поэтому для работы с ними нужно иметь газовую горелку.

Следует отметить, что при пайке с помощью газовой горелки металл заготовки не расплавляется, произйдет плавление только припоя.

Флюсы для пайки алюминия

При пайке алюминия нужно использовать специальные флюсы, так как не каждый флюс активен по отношению к алюминию. Наиболее подходящими считаются вещества на основе фторборатора аммония и триэтаноламина. Большинство специальных флюсов помечены специальной маркировкой, которая указывает на возможность их применения при пайке алюминия.

Флюсы для пайки алюминия

В случае необходимости работы при высоких температурах следует обратить внимание на смеси, содержащие хлористый калий, который составляет половину; хлорида калия; фторита натрия и хлористого цинка. Подобный состав позволяет создать наиболее оптимальные условия при высокотемпературных работах.

Пошаговая инструкция

Технология пайки зависит от способа выполнения работ. Но подготовительный этап практически идентичен во всех случаях. Начинать работу следует со следующих операций:

• обезжиривание поверхности заготовки с помощью растворителя, например, бензина или ацетона;
• зачистка оксидной пленки, которую можно выполнить с помощью металлической щетки, наждачной бумаги или другого абразивного материала.

Затем следует подогреть место паяльных работ. В зависимости от размеров предмета можно сделать это с помощью паяльника или горелки. При этом следует соблюдать несколько рекомендаций:

1. Не рекомендуется перегревать поверхность — это может привести к расплавлению алюминия. Контроль нагрева можно проводить с помощью припоя, если он при касании к заготовке начинает плавиться, то это значит, что температура нагрева оптимальна и последующий нагрев стоит прекратить.
2. Не нужно использовать дополнительное насыщение кислородом, что может привести к химической реакции с алюминием и созданию оксидной пленки.

Выполнение паяльных работ стоит проводить в зависимости от типа нагревательного предмета. При использовании газовой горелки нужно приложить припой с флюсом к рабочей поверхности с последующим его нагревом.

Очень важно полностью расплавить припой, но не перегреть заготовку. С паяльником сделать это проще, но выполнить большой объем работ в таком случае затруднительно.

Посредством контроля скорости движения припоя и температуры воздействия можно создавать шов, желаемый толщины и структуры. Для повышения качества работы рекомендуется предварительное лужение места обработки и обработка антикоррозийным средством.

припой для пайки, способы, особенности

Процедура пайки алюминиевых элементов в домашних условиях является весьма проблематичным процессом, который облегчается использованием специальных материалов. Работа осложняется моментальным появлением на месте зачистки тонкой оксидной пленки, мешающей спайке. Дополнительную трудность создает сам материал, имеющий низкий температурный порог плавления (+660 °С). Применяя припой для пайки алюминия, особые сильнодействующие флюсы и соблюдая технологию, можно самостоятельно паять практически любые предметы из алюминия.

Особенности и принципы пайки

Низкая температурная величина плавки металла затрудняет технологический процесс спаивания, а также ремонта изделий своими руками. Детали очень быстро теряют при нагреве прочность, а конструкции снижают устойчивость при достижении температурой 300 градусов. Легкоплавкие припои, состоящие из висмута, кадмия, индия, олова тяжело вступают в контакт с алюминием и не обеспечивают достаточную прочность. Отличная растворимость наблюдается у металла в сочетании с цинком, что придает спаянным местам высокую надежность.

Перед началом спаивания элементы из алюминия хорошо зачищаются от окислов, грязи. Для этого можно применять механическое воздействие при помощи щеток или же использовать специальные флюсы из сильнодействующего состава. Перед самой процедурой следует обязательно залудить обрабатываемые участки. Оловянное покрытие защитит деталь от возникновения окислов. Чтобы надежно припаять алюминиевые изделия необходимо правильно подобрать нагревательный инструмент, учитывая объем обрабатываемого металла. Помимо этого, надежность соединения зависит от того, какой выбран сплав, а также флюс для пайки алюминия.

Методы пайки

Спаивание алюминиевых изделий производится паяльником электрического типа, паяльной лампой или же газовой горелкой. Существую три способа спаивания разнообразных предметов из алюминия:

• с канифолью;
• с применением припоев;
• электрохимический метод.

С канифолью

Этот вариант пайки алюминиевых предметов, проводов, кабелей применяется для деталей небольшого размера. Для этого зачищенный участок электропровода покрывается канифолью и помещается на кусочек шлифовальной шкурки, имеющей среднюю зернистость. Сверху провод прижимается залуженным жалом нагретого паяльника. Это действие проводится несколько раз, после чего выполняется сама процедура спаивания электропроводов. Можно применять канифольный раствор в диэтиловом эфире.

В таком случае конец паяльника не отнимается от залуживаемого конца, а сверху добавляется канифоль. Для соединения скруткой тонких алюминиевых проводов подойдет электропаяльник с мощностью порядка 50 Вт. При толщине алюминия около 1 мм необходим паяльник 100 Вт, а детали более 2 мм требуют предварительного прогрева места соединения.

С применением припоев

Данный метод наиболее распространен и применяется в электротехнике, при ремонте автомобильных деталей, а также прочих изделий. Перед тем как паять алюминий, проводится предварительное покрытие запаиваемого места сплавом и последующее соединение облуженных элементов. Детали, предварительно залуженные, соединяются между собой, а также с прочими сплавами и металлами.

Паяние элементов можно проводить с помощью легкосплавных припоев, имеющих в составе олово, цинк, а также кадмий. Помимо этого, активно используются тугоплавкие материалы на основе алюминия. Почему применяются легкосплавные составы? Потому что они позволяют спаять алюминиевое изделие при температуре до 400 градусов. Это не производит качественных изменений свойств металла и сохраняет его прочность. Составы с кадмием и оловом не создают достаточную надежность контакта, подвержены коррозионным воздействиям. Этих недостатков лишены тугоплавкие материалы с цинком, медью, а также кремнием на основе алюминия.

Электрохимический метод

Эта процедура требует наличия установки для выполнения гальванического покрытия. С ее помощью проводится омеднение поверхности изделия или провода. При ее отсутствии используется самостоятельная обработка детали. Для этого, на зачищенное шлифовальной шкуркой место, наносится несколько капель насыщенного раствора медного купороса. После этого к обрабатываемому изделию подключается отрицательный полюс независимого источника электропитания.

Им может послужить батарейка, аккумулятор или же любой электрический выпрямитель. К положительному выводу подсоединяется очищенный медный провод диаметром порядка 1 мм, расположенный в изолированной подставке. В процессе электролиза на деталь будет постепенно оседать медь, после чего проводится лужение участка, сушка при помощи электропаяльника. После этого можно легко запаять залуженное место.

Припои, материалы, флюсы

Пайка алюминия оловом выполняется при условии применения высокоактивных флюсов, а также хорошей зачистки участков деталей. Такие оловянные соединения требуют дополнительного покрытия специальными составами, так как имеют невысокую прочность и слабую защиту от коррозионных процессов.

Чем паять алюминиевые элементы? Качественные паяные соединения получаются при использовании припоев с кремнием, алюминием, цинком, а также медью. Эти материалы выпускаются как отечественными, так и многими зарубежными фирмами-производителями. Отечественные марки прутков представлены наиболее использующимися припоями ЦОП40, которые по гост имеют в составе 60 % олова и 40 % цинка, а также 34А (алюминий – 66 %, кремний – 6 %, медь – 28 %). Используемый цинк придает высокую прочность месту контакта и обеспечивает хорошую коррозионную устойчивость. К импортным низкотемпературным сплавам с отличными характеристиками относится HTS-2000, который обеспечивает максимальное удобство в применении.

Эти сплавы применяются для работы с крупногабаритными деталями (радиаторы, трубы) с высоким теплоотводом при помощи грелки или же предметов из алюминиевых сплавов, имеющих довольно высокотемпературное плавление. Начинающие ремонтники могут ознакомиться с процессом спаивания, просмотрев обучающее видео. Это поможет избежать многих неприятных нюансов в процессе работы.

Помимо припоев, алюминиевая пайка требует применения специальных флюсов, имеющих в составе фторборат аммония, цинка, а также триэтаноламин и прочие элементы. К наиболее популярным относится отечественный Ф64, имеющий повышенную химическую активность. Его можно применять даже без предварительной зачистки изделий от оксидной пленки. Кроме него, используется 34А, содержащий хлориды лития, калия и цинка, а также фторид натрия.

Подготовка изделий

Надежность, а также отменное качество соединений обеспечивается не только использованием правильной технологии, но и от подготовительных работ. К ним относится обработка запаиваемых поверхностей. Она необходима для удаления загрязнений и тонкой оксидной пленки.

Механическую обработку выполняют с помощью шлифовальной шкурки, металлической щетки, проволочной нержавеющей сетки или шлифовальной машинки. Помимо этого, используются для очистки разнообразные кислотные растворы.

Обезжиривание поверхности выполняется с использованием растворителей, а также бензина или же ацетона. На зачищенном алюминиевом участке оксидная пленка появляется практически сразу, однако ее толщина значительно ниже первоначальной, что облегчает паяльный процесс.

Нагревательные инструменты

Чем паять алюминий в домашних условиях? Для припаивания алюминиевых изделий небольшого размера дома применяются электропаяльники. Они являются универсальным инструментом, вполне удобным для припаивания проводов, ремонта маленьких трубок и прочих элементов. Для них требуется минимум рабочего пространства, а также наличие электросети. Ремонт крупногабаритных изделий и сварка выполняется газовой горелкой, которая использует аргон, бутан, пропан. Для пайки алюминиевых предметов в домашних условиях можно применять стандартную паяльную лампу.

При использовании газовых горелок необходимо постоянно следить за их пламенем, которое характеризует сбалансированную подачу кислорода и газов. При правильной газовой смеси огненный язычок имеет ярко-синий цвет. Неяркий оттенок, а также небольшое пламя свидетельствуют о переизбытке кислорода.

Технологический процесс

Технология пайки алюминиевых предметов похожа на процесс соединения деталей их прочих металлических материалов. Первым делом проводится зачистка и обезжиривание мест будущей спайки. Затем соединяемые элементы устанавливаются в рабочее положение для удобства обработки. На подготовленный участок наносится флюс, и, изначально холодное, изделие начинает нагреваться при помощи электропаяльника или же горелки. При повышении температуры начинает плавиться пруток припоя, которым требуется постоянно касаться поверхности элементов, контролируя нагревательный процесс. Пайка алюминиевых элементов в домашних условиях электрическим паяльником выполняется в комнате с хорошим проветриванием, так как при работе выделяются опасные соединения.

Использование безфлюсового припоя требует соблюдения некоторых нюансов. Чтобы оксидная пленка не мешала попаданию сплава на детали, концом прутка выполняются царапающие движения по участку спаивания элементов. Этим нарушается оксидная целостность и припой входит в контакт с обрабатываемым металлом.

Разрушение оксидного слоя при пайке можно выполнять и другим методом. Для этого обрабатываемый участок процарапывается металлической щеткой или же прутком из стали нержавеющего типа.

Для обеспечения максимальной прочности алюминиевых деталей в спаиваемом месте, обрабатываемые участки подвергаются предварительному лужению. Соблюдение технологии пайки элементов из алюминия гарантирует отличное качество соединения, а также его защиту от коррозии.

Пайка алюминиевых проводов газовой горелкой и пальником, механическая зачистка и обработка флюсом

Несмотря на то, что в современном строительстве при производстве электротехнических работ алюминиевые кабели все чаще вытесняются медными, алюминий остается незаменимым материалом при изготовлении проводов и кабелей большого сечения.

Причины этого лежат на поверхности – удельное электрическое сопротивление алюминия больше, чем у меди примерно в полтора раза, а объемный вес меньше в три раза.

При большом сечении проводника, когда вес важнее прочности, выбор в пользу алюминия очевиден. Площадь сечения алюминиевого проводника будет больше, чем у медного в полтора раза, и при этом алюминиевый все равно будет в два раза легче медного. Для соединения проводов среди прочих методов применяют пайку.

Методы спаивания

Проблемой при использовании алюминиевых проводников является их быстрое окисление. Пленка оксида оказывает значительное препятствие прохождению электрического тока при соединениях. Для этого скрутки алюминиевых проводов пропаивают.

Паять алюминиевые провода в распределительной коробке можно, пользуясь паяльником или газовой горелкой. Применять паяльник сложнее из-за невозможности точно осуществить нагрев до необходимой температуры. А для алюминия перегрев так же неприемлем, как и недогрев.

Металл обладает большой теплопроводностью, и изоляция на большом участке от места пайки может просто оплавиться.

Газовой горелкой регулировать температуру нагрева проще, но ею долго осуществлять подготовку поверхности. Тем не менее, именно горелку нужно будет применять, если необходимо припаять какие-либо массивные детали друг к другу. В любом случае, при пайке алюминиевых проводов нужна их подготовка.

Предварительная обработка

Сложность при пайке заключается в том, что сам алюминий является очень легкоплавким материалом (660 ℃) и при неосторожном нагреве он может расплавиться.

Еще одним фактором, затрудняющим пайку алюминиевых проводов, является быстрое окисление на воздухе.

Окисная пленка на поверхности материала надежно защищает алюминий от воздействия всевозможных внешних факторов, но она же препятствует адгезии припоя с материалом, и ее нужно обязательно удалять.

Механически снять пленку оксида в обычных условиях практически невозможно. Материал моментально окисляется и покрывается новой пленкой. Можно механически удалить окисную пленку под слоем масла.

Но масло перед этим нужно прокалить до 200 ℃, чтобы удалить из него активный кислород, который может там присутствовать. Этот способ очень неудобен в домашних условиях и трудоемок.

Поэтому концы алюминиевых проводников необходимо облудить перед пайкой. Использование канифоли или большинства других флюсов не даст результата из-за высокой химической стойкости оксидной пленки. Она не растворяется даже органическими кислотами.

Чтобы облудить провода, необходимо использовать одновременно специальный флюс и механический способ.

Конечно же, делать это надо до того, как провода скручены, иначе механически очистить всю поверхность провода не удастся. Только облуженные концы можно скрутить друг с другом и спаять.

Работа паяльником

Для того чтобы запаять алюминий паяльником, существует несколько способов, суть которых заключается в том, чтобы производить очистку сразу под слоем флюса при непосредственном контакте с расплавленным припоем.

Первый способ заключается в том, что алюминиевые проводники, перед тем как припаивать, зачищают горячим облуженным паяльником, используя смесь канифоли и стальных опилок.

Опилки оказывают абразивное действие, канифоль удаляет все примеси и сразу же очищенные участки покрываются припоем, который должен быть на жале паяльника.

Второй способ предполагает зачистку алюминиевого провода об наждачную бумагу средней зернистости непосредственно под воздействием горячего паяльника с припоем и флюсом.

Газовой горелкой

Обработка газовой горелкой производится, когда детали находятся в таком положении относительно друг друга, при котором они будут эксплуатироваться. Обработка плавно переходит в сам процесс пайки.

Происходит это следующим образом:

• горелкой нагреваются поверхности алюминиевых деталей;
• по достижению температуры, при которой металл восстанавливается из оксида, пленка механически счищается;
• под воздействием пламени детали покрываются флюсом, и в зону пайки вносится припой.

Если детали толстые, то кромки их необходимо разделать под углом 45°. Обычно разогрев происходит до температуры плавления олова, когда припой растекается и заполняет желобок скрутки.

Отличия технологии при использовании флюса

Благодаря достижениям современной науки и техники, получены составы флюсов для алюминия, которые активно растворяют оксидную пленку и защищают материал от дальнейшего окисления.

Примерами таких препаратов могут служить составы с маркировкой Ф-59А и Ф-61А. Буква А означает, что эти составы предназначены для пайки алюминия.

При использовании этих флюсов пайка алюминиевых проводов значительно облегчается. Достаточно просто обработать флюсом уже готовую скрутку, даже не нагревая ее, а потом, прогрев паяльником или горелкой, наложить припой.

Он растечется по всей поверхности проводов и хорошо прилипнет, обеспечивая прочное и электропроводное паяное соединение.

Особенности пайки многожильных проводов

Многожильные провода необходимо паять только с применением специального флюса, так как механическая обработка их практически невозможна. Технология пайки отличается тем, что каждый проводок нужно сначала хорошо обработать флюсом.

Для этого пучок придется раскрутить и распушить. После обработки каждый тонкий проводок жилы покрывают припоем и скручивают жгут. После этого делают скрутку двух концов и пропаивают ее.

Можно ли соединять с медью

Нередко возникают ситуации, когда необходимо соединить алюминиевый провод с медным. Это, пожалуй, единственный случай, когда пайка не может использоваться.

Все дело в самом алюминии. Он вообще не может припаиваться к другим металлам из-за своих физических и химических свойств. При соединении с медью напрямую, между этими двумя активными металлами возникает электрохимическая коррозия, которая быстро уничтожит соединение.

А если их спаять, используя нейтральный к обоим материалам припой, то разный коэффициент температурного расширения металлов быстро разрушит спаянный контакт. Ведь при прохождении тока через проводник, он непременно будет нагреваться, а после отключения – остывать.

Техника безопасности

Техника безопасности при пайке алюминиевых проводов сводится к соблюдению общих мер предосторожности при работе с электрическими нагревательными приборами, с открытым пламенем и с агрессивными жидкостями, примером которых могут стать флюсы.

Недопустимо использование неисправных паяльников с нарушенной изоляцией, с мощностью более необходимой.

Запрещается использование горелок вблизи легковозгораемых предметов. При работе в помещениях должна быть правильно организована принудительная вентиляция.

Сложности при спаивании проводов из алюминия

Основной сложностью при спайке проводов из алюминия, как указано выше, является наличие оксидной пленки на поверхности металла. Борьба с ней сильно замедляет процесс пайки.

А если учесть, что провода из алюминия сейчас используются в основном для прокладки наружной силовой проводки, становится очевидным, что обычным паяльником и наждачной бумагой в этом случае не обойтись. Для соединения таких проводов все чаще применяется сварка.

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/см³ ), 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 (σ_в = 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 (σ_в = 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/см³.

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

Пайка алюминия |

Медь имеет более высокую охлаждающую способность, чем алюминий, и является предпочтительным материалом для теплоотвода для телекоммуникаций и электроники большой мощности. Однако вес и стоимость меди ограничивают размер радиаторов. Поэтому для больших корпусов для электроники гибридная конструкция с использованием меди для локализованного радиатора, соединенного с алюминиевой рамой с хорошим тепловым контактом, может значительно улучшить охлаждающую способность корпуса радиатора.

Соединение меди с алюминием создает проблемы. Cu и Al не могут быть легко свариваются из-за интерметаллидов, которые образуются, когда Cu сплавляется с Al в сварочной ванне. В качестве альтернативы пайка не может быть выполнена, поскольку температура плавления алюминия ниже типичных присадочных металлов Cu-Ag для пайки (серебряные припои), используемых для пайки меди. Эти проблемы оставляют «пайку» в качестве предпочтительного процесса соединения металлических наполнителей. Но сама по себе пайка Cu к Al вызывает проблемы. Припои, обычно на основе Sn-Ag, не могут легко смачиваться и прилипать к алюминию без предварительного покрытия алюминия никелем или использования очень агрессивных химических флюсов, которые сами по себе несовместимы с пайкой с медью.

S-Bond Technologies, работая со своими клиентами, продемонстрировала свой активный припой S-Bond 220-50, соединяющий Cu с Al во всех конфигурациях. На рисунках ниже показан пример того, где узел радиатора с медными оребрениями был соединен S-Bond в алюминиевый корпус с оребрением. В этой сборке медные ребра были по отдельности припаяны S-образным соединением к медному основанию радиатора, после чего сборка медного ребра-основания была затем соединена S-соединением с алюминиевым основанием при 250 ° C. Эта температура пайки значительно ниже температур размягчения алюминиевой рамы и достаточно низка, чтобы несоответствие теплового расширения между Cu и Al не искажало соединенный узел при охлаждении.

Гибридные радиаторы, сочетающие в себе тепловые преимущества меди и легкого алюминия, используют преимущества активного соединения припоем. Свяжитесь с нами, если вам нужны жесткие разнородные материалы и проблемы со склейкой меди и алюминия.

Использование алюминиевой пайки для ремонта двигателей — Журнал «Газовый двигатель»

Автор: Брэд Э.Смит | 1 декабря 1996 г.

1/9

Фото 1. Возьмите шило и проткните дно банки.

2/9

Фото 4 — Сторона картера газового двигателя, через которую был пробит шатун.

3/9

Фото 2. «Лужа» тонким слоем поперек дыры.

4/9

Фото 3. Возьмите две алюминиевые банки и спаяйте их вместе.

5/9

Фото 5 — Чтобы отремонтировать бобышку, которая вырвалась из крышки клапана Honda, основную металлическую трещину следует «выпилить» шлифованием. Затем основной металл нагревается, и припой плавится в V-образной канавке до тех пор, пока он не заполняет канавку. Опять же, отшлифуйте соединение заподлицо, и никто не узнает.

6/9

Фото 7. На новой металлической накладке нет пористости, поэтому винт теперь можно сбалансировать и покрасить.

7/9

Фото 6 — Обратите внимание, что часть коллектора также была припаяна к коллектору.

8/9

Дисплей ремонта алюминия.

9/9

Облицовка фары от антикварного авто, отремонтированная алюминиевым припоем.

❮ ❯

На нескольких выставках старинных тракторов и двигателей в этом районе в небольшом трейлере есть мужчина, демонстрирующий использование алюминиевого паяльного стержня, который он продает.По рекомендации других моделистов и реставраторов двигателей, которые использовали продукт, я наблюдал и слушал его демонстрацию. Затем он позволил мне припаять немного алюминия прямо на его дисплее. Затем я купил некоторые из алюминиевых паяльных стержней, которые он продает, и взял их домой, чтобы поэкспериментировать. Из всего этого я узнал, что алюминиевый припой ДЕЙСТВИТЕЛЬНО РАБОТАЕТ и может быть очень ценным в нашем хобби.

Давайте начнем с описания некоторых вещей, которые можно сделать с помощью алюминиевого припоя, а затем обсудим методы.Картер картера небольшого бензинового двигателя, у которого была выломана сторона, потому что сломанный шатун прошел через картер, был залатан алюминиевым припоем. Крышка клапана мотоцикла, у которой была сломана резьбовая втулка, была припаяна на место. Крышка коробки передач, через которую протерлась незакрепленная цепь, была отремонтирована алюминиевым припоем. Резьба крепления карбюратора на впускном коллекторе двигателя была снята. Для вставки места не было, но деталь спасла алюминиевый припой.С помощью изделия отремонтированы двигатели авиамоделей. Детали отделки антикварных автомобилей, изготовленные из литого под давлением «горшечного металла», были отремонтированы и заделаны припоем. Алюминиевый гребной винт лодки (настоящий гребной винт, а не модель), у которого был сломан кусок, был отремонтирован этим алюминиевым припоем.

Это улучшенная версия алюминиевого припоя. Более ранний припой работал так же хорошо, но требовал более тщательной подготовки поверхности, а именно очистки стыка щеткой из нержавеющей стали (никогда не используйте стальную щетку) в горячем состоянии.Новый припой не требует такой подготовки, хотя старая литература все еще отправляется вместе с новым припоем.

Процесс довольно простой. Сначала очистите поверхность паяемого металла. Припой не прилипает к грязному или окисленному алюминию. Запомните этот факт, потому что он нам пригодится позже. Металл можно очистить наждачной бумагой, наждачным кругом, фрезой в инструменте Dremel и т. Д. Никогда не используйте наждачную бумагу, потому что некоторые наждачные полотна содержат масло, которое может загрязнить поверхность.Вам нужно будет заделать некоторые трещины, чтобы освободить место для припоя. Опыт приведет вас сюда. Во-вторых, нагрейте основной металл пропановой горелкой до температуры выше 732 градусов плавления припоя. Основной металл должен быть горячим, потому что тепло открывает поры металла. Расплавленный припой заполняет эти поры, заставляя его прилипать к основному металлу. Основной металл должен быть достаточно горячим, чтобы расплавить стержень. Расплавьте припой, царапая его по поверхности основного металла, в то время как горелка направлена ​​на точку соприкосновения стержня припоя с основным металлом.Припой будет «растекаться» и течь туда, куда вы хотите. Дайте металлу остыть и отшлифуйте стык или залатайте, если хотите. Вот и все.

Единственный способ научиться использовать алюминиевый припой — это попробовать и попрактиковаться. Хорошее место для начала — алюминиевая банка из-под газировки. Это также покажет прочность припоя. Возьмите шило и проткните дно банки. (ФОТО 1) Слегка отшлифуйте поверхность и заполните отверстие припоем. Припой имеет тенденцию покрывать корку и заполнять отверстия, поэтому все, что вам нужно сделать, — это нанести тонкий слой на отверстие.(ФОТО 2) После того, как банка остынет, попробуйте проткнуть шилом отверстие в припое. Вы не сможете. Припой намного прочнее и тверже основного металла. Это метод заполнения небольших отверстий. Теперь возьмите две алюминиевые банки и спаяйте их вместе. (ФОТО 3)

Для более крупных отверстий, таких как сторона картера газового двигателя, через которую был пробит шатун, существует другой метод. (ФОТО 4) Помните, что припой не прилипает к окисленному алюминию.Сначала зачистите область вокруг разрыва наждачной бумагой. Возьмите кусок алюминия, который подходит к отверстию за отверстием, и установите его на место. Не чистите этот кусок. Теперь нагрейте основной металл и начните плавить алюминий с одной стороны, работая расплавленным металлом через отверстие. Подложка предотвращает вытекание расплавленного металла. Необязательно, чтобы он идеально подходил, потому что металл быстро затвердевает, создавая основу для большего количества расплавленного металла. Когда закончите, дайте ему остыть и снимите подложку.Подложка может быть плоской или круглой, например трубкой, в зависимости от того, что будет соответствовать внутреннему контуру. Если хотите, отшлифуйте заплатку заподлицо, и никто никогда не узнает, что картер был залатан.

Чтобы отремонтировать бобышку, которая вырвалась из крышки клапана Honda, основную металлическую трещину следует «выпилить» шлифованием. Затем основной металл нагревается, и припой плавится в V-образной канавке до тех пор, пока он не заполняет канавку. Опять же, отшлифуйте соединение заподлицо, и никто не узнает. (ФОТО 5)

Для ремонта резьбы, которая была снята с коллектора, на котором установлен карбюратор, был использован действительно новый метод.Сначала просверлите отверстие большего диаметра, чем диаметр резьбы. Вставьте болт в отверстие и как-нибудь удерживайте его на месте. Теперь нагрейте основной металл и расплавьте припой в отверстие вокруг болта. Припой будет прилипать к открытым порам алюминия, но не прилипнет к неочищенному стальному болту. Когда остынет, открутите болт и у вас будет новая резьба. Если это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, я видел, как это было сделано! (ФОТО 6) Обратите внимание на фото, что часть коллектора также была припаяна к коллектору.

Ремонт деталей, отлитых под давлением, может производиться таким же образом, так как припой прилипает к отливкам под давлением, а также к «металлическому корпусу». Был произведен ремонт игрушечного колеса со спицами «металлический горшок», у которого отсутствовала спица, путем изготовления новой спицы из расплавленного алюминия. Спица была «отлита» на месте и доведена до окончательной формы. Таким образом была восстановлена ​​старинная игрушка. Металл также можно расплавить и отлить в форму.

В алюминиевом гребном винте лодки был выломан кусок. Сломанный край обработали щеткой из нержавеющей стали для удаления краски и оксидов.К плоскому краю гребного винта приставили кусок окисленной меди. Алюминиевый припой был использован для формирования новой секции от скошенной кромки гребного винта. Сделайте ремонт немного больше оригинального металла. После остывания винт стачивался до исходного контура. Новый металлический патч не имеет пористости, поэтому винт теперь можно балансировать и красить. (ФОТО 7)

А как это соотносится с нашим хобби? Алюминиевые детали, которые пришлось бы выбросить, можно спасти, если нет замены.Изношенные поверхности можно наращивать и повторно обрабатывать. Отливки с дефектами можно отремонтировать. Вы можете изготовить практически любую форму, спаяв секции вместе. Используйте свое воображение, и вы сможете найти еще больше применений для этого продукта. Когда паяльный стержень становится слишком коротким, не выбрасывайте его, а приварите к новому стержню.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Узнайте о высоковольтной системе зажигания и о том, почему существует конденсатор, чтобы вернуть искру в двигатель Клинтона 1952 года.

Следуйте за Рональдом Макклелланом через создание карбюратора и замену воздухозаборника для восстановления его газового двигателя Франклина.

Повторная сборка начинается со сложной фазы восстановления и заканчивается магнето, топливной системой и стартером, часть 3 из 3.

A Припой для алюминия без флюса

Просмотреть техническое описание продукта
Просмотреть паспорт безопасности продукта

МЕЖДУНАРОДНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

DIN: 1707: L-Zn Sn20

Идеально подходит для соединения алюминиевых профилей, используемых при производстве и ремонте алюминиевых дверей и окон.Также для ремонта поводков, водостоков, сайдинга, алюминиевых лодок и ящиков для инструментов. Большинство отливок из кирксита и цинка можно отремонтировать с помощью этого сплава. Также может использоваться в качестве износостойкого сплава для алюминия.

• Самофлюсующийся припой максимальной прочности для соединения, наплавки и упрочнения алюминия.
• Высокое содержание цинка обеспечивает хорошее соответствие цвета алюминию.
• Флюс не требуется — устраняется необходимость в последующей очистке.
• Низкая рабочая температура предотвращает коробление, деформацию и обесцвечивание.

Анализ всего сварного металла (типичный вес,%)

Типичные механические свойства

Неразбавленный металл шва Максимальное значение До:

Предел прочности на разрыв 260 МПа (35000 фунтов на кв. Дюйм)

Рабочая температура прибл. 710 ° F (375 ° C)

Очень хорошая коррозионная стойкость

Очень хорошее соответствие цветов

Методы пайки: Зона стыка должна быть тщательно очищена, предпочтительно механическими средствами (соскабливанием, опиливанием и т. Д.)). Срезание тяжелых участков. Используйте зажимы или зажимы, чтобы удерживать детали на одном уровне. С помощью пламени науглероживания нагрейте основной металл примерно до 750 ° F (400 ° C) и натрите сплав в стыке. Не нагревайте стержень пламенем, позвольте теплу от припаянной детали расплавить стержень. Сильное трение поверхности основного металла позволяет стержню пробить твердый оксид и соединиться с прочным металлом. Более высокая прочность и лучшее сцепление могут быть получены при использовании чистой проволочной щетки из нержавеющей стали через расплавленный припой к поверхности основного металла.Дайте детали медленно остыть.

СохранитьСохранить

Пайка алюминия мягким припоем электронных компонентов

Алюминий можно паять обычным припоем на основе олова / свинца для электроники при условии, что алюминиевая поверхность отшлифована щеткой из стекловолокна, щеткой из нержавеющей стали или наждачной бумагой для удаления оксидного слоя.

Дело в том, что паять алюминий обычным припоем олово / свинец практически невозможно, потому что очищенная щеткой поверхность окисляется, как только она вступает в контакт с воздухом.Поэтому поверхность следует чистить термостойким моторным маслом. Масло защищает очищенную поверхность от кислорода воздуха.

В отличие от фильма, шлифование под маслом даже лучше, так что свежеочищенная поверхность не контактирует с кислородом. Перед пайкой не удаляйте масло полностью.

Можно любое жаростойкое масло. Подойдет любое моторное масло и даже масло для автоматических коробок передач.Лучше всего отшлифовать алюминиевую поверхность каплей масла и карандашом из стекловолокна. Не вытирайте появившуюся серую грязь. Важно, чтобы поверхность всегда была защищена от окисления маслом. Затем поцарапайте горячим паяльником и припаяйте поверхность. Это не работает, вероятно, температура слишком низкая.

Крупный план пайки алюминия. Царапины от отвертки можно увидеть.

Мягкое паяное соединение на толстой алюминиевой фольге.

Уловка с моторным маслом известна уже много десятилетий. В отличие от показанного в фильме, было бы еще лучше очистить поверхность в масле, так как алюминий быстро окисляется на воздухе. Но я не хотел загрязнять щетку из стекловолокна маслом. По другим данным, моторное масло можно заменить парафиновым маслом.

Этот метод открывает новые возможности. Экраны из толстой алюминиевой фольги и алюминиевой пластины радиатора можно припаять непосредственно к печатной плате.

материалов | Бесплатный полнотекстовый | Пайка алюминиевого сплава 7075 с использованием электроосажденных прослоек Ni-P и Cu-Cr

3.1. Электроосаждение покрытий Ni-P и Cu-Cr

Условия нанесения покрытия определяли с помощью диаграммы Пурбе [30]. Из диаграммы следует, что сплав 7075 показывает значительно ограниченную область коррозионной стойкости в диапазоне возможных гальванических ванн. Таким образом, даже если сплав 7075 можно было бы покрыть в сильно кислых ваннах, это практически невозможно из-за положения алюминия в гальванической серии. Поэтому покрытие сплава производилось с использованием промежуточных слоев, прочно сцепленных с подложкой.

Для нанесения гальванических покрытий была построена лабораторная станция, состоящая из источника питания (Elektro-Tech типа ETZ 10/10, Elektrotech, Kryniczno, Dolny ląsk, Польша) с плавно регулируемой силой тока от 0 до 10 А и напряжением от От 0 до 10 В, магнитная мешалка (IKA тип ETS 06, IKA Sp. Z oo, Варшава, Мазовецкое воеводство, Польша) с плавно регулируемой скоростью вращения и системой нагрева с контролем температуры. На мешалку помещали стакан объемом 1 дм ³ , содержащий электролитическую ванну и анод размером 50 × 120 × 5 мм.Анод, используемый для нанесения покрытия Cu-Cr, был изготовлен из титана с родиевым покрытием, а для нанесения покрытия Ni-P — из катодного никеля.

Процессу напыления предшествовала надлежащая подготовка поверхности подложки. На первом этапе образцы шлифовали наждачной бумагой № 150 и 280, а затем подвергали отмывке в 5% растворе SurTec 131 (Surtec Poland Sp. Z oo, Яниково, Великопольское воеводство, Польша) при 40 ° C в течение 5 мин. . Затем образцы промывали под водопроводной водой и удаляли колпачки в 5% растворе SurTec 495L (Surtec Poland Sp.z o.o., Яниково, Великопольское воеводство, Польша) при 30 ° C в течение 3 мин. Перед нанесением необходимых покрытий наносились промежуточные слои. Этому процессу предшествовала обработка низкотемпературной аргоновой плазмой в течение 30 с для увеличения сцепления покрытий с алюминиевой подложкой. Благоприятное влияние низкотемпературной плазменной обработки на адгезию медного покрытия к подложке из графитового композита указано в [31]. Предварительные исследования также показали, что обработка низкотемпературной плазмой привела к увеличению силы, необходимой для царапания Cu-Cr-покрытия, нанесенного на алюминиевую подложку, более чем на 40%.

Сначала образцы были подвергнуты химическому цинкованию в ванне SurTec 652Q Surtec Poland Sp. z o.o., Яниково, Великая Польша, Польша при температуре от 15 до 40 ° C в течение 1 мин. Далее предварительное электролитическое меднение в ванне SurTec 864 Surtec Poland Sp. z o.o., Яниково, Великая Польша, Польша, с pH 9,5, проводили при 55 ° C в течение 2 мин. Плотность катодного тока составляла 0,5 А / дм ² , а анод был изготовлен из бескислородной меди (OFHC). На подготовленные таким образом подложки наносились покрытия, предназначенные для пайки.С этой целью были разработаны две ванны:

• Ванна для гальваники Cu-Cr — слабокислая ванна для осаждения медно-хромового слоя, содержащего от 0,9 до 1,2 мас.% Cr [23];
• Ванна для гальваники Ni-P — новая кислотная ванна для нанесения никель-фосфорного слоя, содержащего 12 мас.% P [24].

Сплав Cu-Cr может использоваться в качестве покрытия с повышенной стойкостью к истиранию. В соответствующих ссылках не упоминаются гальванические ванны для нанесения покрытий из сплава Cu-Cr, но можно найти информацию о получении этих покрытий в металлургических процессах, в основном применяемых в энергетике.

Состав ванны и параметры процесса нанесения покрытия Cu-Cr следующие:

• 8–12 г / дм ³ металлического хрома в виде хлорида хрома III;

• 12–15 г / дм ³ металлической меди в виде хлорида меди II;

• 80–120 г / дм ³ хлорида аммония в качестве проводящей соли;

• pH раствора в пределах от 3,8 до 4,5;

• температура процесса от 55 до 65 ° C;

• катодная плотность тока от 1.От 5 до 3,0 А / дм ² ;

• время процесса от 40 до 60 мин.

Сплав Ni-P применяется, в частности, при производстве присадочных металлов, используемых для безфлюсовой пайки. Может использоваться в гальванике в качестве декоративного никелевого покрытия с повышенной коррозионной стойкостью (альтернатива хромированию).

Покрытия Ni-P, наносимые химическим путем, используются в качестве технических покрытий с высокой коррозионной стойкостью, зависящей от концентрации фосфора.Химическое покрытие никелем также применяется в пластмассовой промышленности.

В литературе можно найти публикации, касающиеся разработанных ванн для электрохимического осаждения покрытия Ni-P. Ванны для нанесения такого покрытия, содержащего 18 мас.% P, как альтернативу хромированному покрытию, разработаны немецкими и итальянскими компаниями [32]. В этих ваннах ионы фосфора доставляются с помощью натриевой соли фосфорной кислоты III, добавленной в количестве 5–7 мас.%. Покрытия применяются в качестве декоративных покрытий при производстве арматуры, деталей бытовой техники и в автомобильной промышленности.

Состав ванны и технологические параметры нанесения разработанного покрытия Ni-P следующие:

• 15–18 г / дм ³ металлического никеля в виде сульфата никеля II;

• 100–150 г / дм ³ фосфора в виде нитрилотрис (метилен) фосфоновой кислоты;

• 100 г / дм ³ лимонной кислоты;

• pH раствора от 1,5 до 2,5;

• температура процесса от 45 до 55 ° C;

• катодная плотность тока от 1.От 0 до 2,5 А / дм ² ;

• время процесса от 15 до 25 мин.

3.2. Оценка нанесенных покрытий

Электролитически нанесенные покрытия были подвергнуты предварительному анализу. Их толщина и химический состав измеряли с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора FISCHERSCOPE X-RAY XDL-B производства Fischer GmbH (Ахерн, Бадения-Виртембергия, Германия). Концентрация Cr (мас.%) Была измерена для покрытия Cu-Cr, концентрация P (мас.%) Была измерена для покрытия Ni-P, и остатки были соответственно содержаниями Cu и Ni.Приложения для измерения покрытия Ni-P являются коммерческими продуктами, но приложение для измерения покрытия Cu-Cr было разработано компанией Helmut Fischer GmbH Achern, Бадения-Виртембергия, Германия для нужд этого исследования.

Измерения толщины и химический состав покрытий, нанесенных на подложки 7075, показаны в Таблице 3. Испытания на адгезию покрытий проводились в соответствии с EN ISO 2819: 2018 [33]. Предварительные измерения проводились методом «теплового удара», и после положительного результата адгезия определялась методом царапания с использованием Micro-Combi-Tester производства CSM Instruments (Needham Heights, MA, США).Тестер определяет профиль поверхности как основы, так и покрытия. Во время процесса отслаивания регистрируется сила и акустический сигнал. Кроме того, регистрируется профилограмма поверхности, а также глубина проникновения в покрытие и в основу.

После электролиза все образцы хранили в электрической печи при 200 ° C в течение ок. 30 мин, а затем уронили в емкость с водой комнатной температуры. Через 1 мин отслаивание покрытия оценивали визуально. Все образцы положительно прошли испытание на тепловой удар без видимого отслаивания.

Тестирование адгезии с помощью Micro-Combi-Tester было начато с измерения силы царапания непокрытой основы, а затем было измерено усилие, необходимое для отслаивания покрытия от покрытой основы. Испытание проводилось на расстоянии 5 мм при силе давления 29 Н. Покрытие отслаивалось одновременно в двух местах и ​​приводилось среднее значение приложенных усилий.

Испытание на адгезию проводили следующим образом. Головка для отслаивания, нагруженная вышеупомянутой силой, начала отслаивание покрытия, и компьютер записал все события, сопровождающие процесс (например,г., разрыв покрытия). После проникновения в материал подложки были сделаны микроскопические фотографии во всех точках, где непрерывность измерения была нарушена, и, наконец, была сфотографирована вся царапина. После испытания получают распечатку, содержащую профилограмму поверхности, величину усилия, необходимого для отслаивания покрытия, величины сил, возникающих в возмущениях, и полную фотодокументацию. Размеры сил, необходимых для царапания подложки без покрытия и подложек с электролитическим нанесением покрытий, показаны на рисунке 2.Результаты представляют собой средние результаты 10 измерений. Смачиваемость подложки 7075 и нанесенных покрытий Cu-Cr и Ni-P была предварительно определена капельным тестом, как описано выше. Примерная смачиваемость поверхности 7075 и покрытий дистиллированной водой показана на рисунке 3. Можно видеть, что смачиваемость покрытий значительно лучше, чем у основного металла. Приведены средние значения углов смачивания для различных эталонных жидкостей. в таблице 4. Дополнительно представлены значения поверхностной свободной энергии, ее дисперсионной и полярной составляющих.Поверхностная энергия нанесенных покрытий выше, чем у подложки. Более высокая поверхностная энергия связана с более низким поверхностным натяжением и, следовательно, лучшей смачиваемостью (меньшие углы смачивания с отдельными контрольными жидкостями).

3.3. Испытание на смачиваемость

Как было упомянуто выше и показано на рисунке 1, подложка из сплава 7075 не смачивается мягкими припоями. В результате невозможно выполнить пайку напрямую. Пригодность нанесенных покрытий Cu-Cr и Ni-P для пайки определялась путем измерения смачиваемости их поверхностей припоем на основе олова.Образцы были изготовлены описанным выше способом. Согласно критериям смачиваемости, чем меньше угол смачивания и чем больше площадь поверхности растекающихся капель, тем лучше паяльные свойства подложки. Принято считать, что хорошая смачиваемость достигается, когда угол смачивания ниже 30 ° и стремится к 0 ° [34,35,36]. Средний размер плоских поверхностей на 0,1 г растекания припоя составил 74 мм ² (σ = 7,2 мм ² ) для покрытия Cu-Cr и 59 мм ² (σ = 8.1 мм ² ) для покрытия Ni-P. Примерные площади растекаемости припоев и поперечные сечения капель припоя на подложках, используемых для определения углов смачиваемости, показаны на рисунке 4. Средние значения угла смачиваемости составили 28 ° (σ = 7,3 °) для покрытия Cu-Cr и 17 ° ( σ = 4,8 °) для покрытия Ni-P. Согласно критериям оценки [34,35,36], такие значения угла смачиваемости указывают на хорошую смачиваемость покрытий и должны обеспечивать хорошие условия для создания качественных паяных соединений.В случае покрытия Cu-Cr изменение цвета можно увидеть в зоне воздействия флюса (рис. 4c), но сплошность покрытия не нарушилась.

3.4. Металлографическая оценка паяных соединений

Как упоминалось ранее, соединения внахлест с длиной нахлеста 10 мм и постоянной шириной пайки фиксируются с помощью дистанционных элементов диам. 0,2 мм были подготовлены к металлографическим исследованиям и механическим испытаниям. Стыки выполнялись пламенной пайкой с использованием пропановоздушной горелки. За исключением очень мелких газовых пор и остатков флюса, никаких других дефектов пайки обнаружено не было.После пайки покрытия все еще оставались сплошными и хорошо сцеплялись с подложкой из сплава 7075. Соединение, выполненное с промежуточным слоем Cu-Cr толщиной 12 мкм, показано на рис. 5. На рис. 5а, б показаны различные участки паяных соединений. Обе микроструктуры очень похожи, но на рисунке 5b видны следы очень мелких газовых пор. На основании равновесной системы Cu-Sn [37] и анализа EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) микроструктура слоя припоя состоит из эвтектической смеси Sn + Cu ₆ Sn ₅ с серыми первичными кристаллами твердого раствора. Cu ₆ Sn ₅ .Покрытие Cu-Cr хорошо сцепляется с алюминиевой подложкой 7075. Отсутствуют видимые несовместимости припоев, снижающие качество паяного соединения, за исключением очень мелких газовых пор или остатков флюса. Для анализируемой системы характерно линейное распределение элементов в соединении (рисунок 6). Покрытие (2) состоит из меди (98,99 мас.% Cu) и хрома (1,01 мас.% Cr), что соответствует техническим характеристикам ванны для гальваники. Припой (3) состоит из олова (96,7 мас.% Sn) и меди (3.3 мас.% Cu). Из-за низкой температуры пайки в стыке не видно диффузионных зон. В процессе пайки элементы в покрытии не переходят в припой и не возвращаются от припоя к покрытию. В соединении, спаянном через прослойку Ni-P, также не было обнаружено значительных дефектов микроструктуры пайки. Покрытие хорошо прилегает к подложке 7075 по всей длине стыка (рис. 7а). Покрытие Ni-P хорошо заполняет поверхностные дефекты подложки (рис. 7b), создавая прочные точки механического крепления.Как и прежде, микроструктура слоя припоя состоит из эвтектической смеси Sn + Cu ₆ Sn ₅ с серыми первичными кристаллами твердого раствора Cu ₆ Sn ₅ . Морфология обоих припоев в паяных соединениях выполнена с использованием Cu-Cr (Рисунок 5) и прослойка Ni-P (Рисунок 7) очень похожи. Форма серых первичных кристаллов твердого раствора Cu ₆ Sn ₅ в обоих паяных соединениях аналогична, но больше кристаллов находится в соединении, выполненном с Ni-P.Скорее всего, разница может быть результатом разницы во времени пайки обоих соединений. Соединения были выполнены с помощью ручной газовой пайки, что затрудняет точный контроль времени пайки. Место, выбранное в структуре соединения для анализа EDS, показано на рисунке 8a. На рис. 8b – f вертикальными линиями отмечены покрытие Ni-P и линейное распределение элементов в отдельных зонах соединения. В этом соединении также не было обнаружено диффузионных зон или элементов, движущихся от припоя к покрытию или обратно от покрытия к припою.Покрытие Ni-P (2) состоит из никеля (87,7 мас.% Ni) и фосфора (12,3 мас.% P), что соответствует техническим характеристикам ванны для гальваники. Концентрация фосфора в покрытии увеличивается с удалением от алюминиевой подложки 7075 (рис. 8f) с 11,5 до 13,2 мас.%. Это закономерность в результате курса электролиза. Припой (3) состоит из олова (96,9 мас.% Sn) и меди (3,1 мас.% Cu). Механизмы диффузии не обнаружены из-за низкой температуры процесса пайки.В отличие от покрытий, нанесенных методом холодного напыления при низком давлении (LPCS), покрытия, нанесенные электролитическим способом, не являются пористыми, что благоприятно сказывается на их применении при пайке. Это связано с тем, что пористость покрытий, нанесенных методом термического напыления, способствует образованию газовых пор в паяном соединении [38].

3,5. Испытания механических свойств паяных соединений

Испытания на растяжение и сдвиг соединений, выполненных с использованием прослоек Cu-Cr и Ni-P, проводились на универсальной испытательной машине Zwick / Roell Zmart-PRO (Zwick-Roell GmbH, Бадения- Виртембергия, Ульм, Германия).Паяные соединения помещались в зажимы станка с использованием подходящих дистанционных вставок и затем растягивались со скоростью 2 мм / мин. Для каждого покрытия было приготовлено пять комплектов паяных соединений. Перед испытанием на сдвиг с обеих сторон соединения были механически удалены пятна припоя. Результаты испытания паяных соединений на статическое растяжение и сдвиг показаны в Таблице 5. Прочность паяных соединений на сдвиг в обоих случаях была одинаковой на уровне прибл. 35 МПа. Механизм разрушения обоих соединений носил когезионный характер и происходил в слое припоя (Рисунок 9).Что важно, покрытия Cu-Cr и Ni-P сохранили сцепление с подложкой. Таким образом, можно предположить, что соединения могут выдерживать более высокие нагрузки, если механические свойства используемого припоя выше. Прочность стыков с электролитически нанесенными покрытиями более чем на 40% выше, чем у стыков с покрытиями, напыленными методом LPCS [38], где в результате разрушения происходили внутри покрытий в результате их декогезии. Как сообщается в [38], причиной может быть высокая пористость напыляемых покрытий LPCS.Твердость по Виккерсу измеряли также в отдельных зонах паяных соединений [39]. Из-за малой толщины электролитических слоев нагрузка пенетратора составила 25 Г. Распределение твердости в соединениях показано на рисунке 10. Представленные точки являются средними значениями 10 измерений. Твердость покрытия Ni-P составляет в среднем 471 HV 0,025 (σ = 14,4 HV 0,025), что намного выше, чем у металла подложки. Как сообщается в [40], твердость электролитически осажденных покрытий Ni-P, содержащих 16 мас.% P, составляет ок.600 HV. Покрытия с более высокой твердостью более 700 HV могут быть получены добавлением керамических частиц SiC или B ₄ C [40]. Твердость покрытия Cu-Cr практически такая же, как у металлической подложки, и составляет в среднем 121 HV 0,025 (σ = 8,7 HV 0,025). В [41] указано, что твердость покрытия Cu, нанесенного электролитическим способом на слой Cr, ранее нанесенный на подложку из углеродистой стали, находится в диапазоне от 42 до 84 HV и зависит от напряжения, используемого во время электроосаждения.Наименьшую твердость в паяных соединениях показывает S-Sn97Cu3, в среднем 18,9 HV 0,025 (σ = 3,6 HV 0,025).

6 способов пайки алюминиевых деталей с помощью электрического паяльника — Yantai Baodi Copper & Aluminium Co., Ltd

При обслуживании радио и бытовой техники иногда необходимо припаять небольшие алюминиевые детали, потому что поверхность алюминиевого устройства легко окисленный, который новичкам сложно паять прочно. Автор ссылается на информацию о сварке алюминиевых деталей и прошла успешную проверку.В этой статье для справки представлены эти практические методы пайки алюминия. Сначала на место пайки алюминиевой детали наносится припой, а затем горячий паяльник пропитывается и помещается в место пайки для предварительного нагрева. Когда температура повышается, припой уплотняется, а затем добавляется немного припоя и припоя, чтобы припой содержал жало паяльника, а затем используйте жало паяльника, чтобы протереть переднюю и заднюю часть паяльной станции. Расстояние трения не должно быть слишком большим.Обычно пленка из алюминиевого сплава на поверхности алюминиевого компонента разрезается на жало паяльника на 3–5 мм. Паяное соединение не может образовывать новую оксидную пленку из-за включения расплавленного олова и воздуха, и олово может быть нанесено на алюминиевый элемент оксидной пленки, который только что был удален. Изотермическое олово изменяется с сферической формы на плоскую, что указывает на то, что алюминиевый элемент прочно соединен с оловом. В это время трение прекращается, а оставшийся флюс стирается, а затем припаивается к подводящему проводу или другим компонентам олова.Это очень удобно. Во-вторых, сначала капните несколько капель разбавленной соляной кислоты в паяное соединение алюминиевого компонента, чтобы удалить поверхностную оксидную пленку, подождите некоторое время, затем добавьте несколько капель концентрированного раствора сульфата меди и подождите, пока сварной шов покроется медью. , смойте водой. Избыточный раствор сульфата меди и раствор соляной кислоты можно затем сварить паяльником мощностью 45-75 Вт, который работает хорошо. В-третьих, поместите кусок алюминия в тигель для нагрева и расплавления, затем добавьте 2–5 раз олова, чтобы расплавить, и затем используйте, и тогда удобно сваривать обычным способом.В-четвертых, при обработке чистой алюминиевой поверхности, покрытой раствором нитрата ртути, съешьте больше олова с помощью жала паяльника мощностью 100 Вт и используйте жало паяльника, чтобы втереть раствор нитрата ртути в сварочную поверхность. Это можно надежно сварить. Но обратите внимание: ртуть токсична, ее следует сваривать в проветриваемом месте и не использовать высокотоксичный хлорид ртути. 5. Алюминиевые детали свариваются методом заземления. Белый порошок стекловолоконной плиты из пилы готовится заранее, помещается на поверхность свариваемой поверхности и натирается паяльником 75 Вт на поверхность сваривания до тех пор, пока слой олова не будет прикреплен к алюминиевой поверхности, а затем ткань используется.Смесь белого порошка и канифоли удаляется, а затем ее можно сварить обычным способом. Практика проста, а сварочный эффект удовлетворительный. Также можно смешать канифоль и железные опилки, затем отполировать алюминиевую поверхность наждачной бумагой, нанести канифоль и железный порошок на полированную поверхность паяльной поверхности, несколько раз протереть алюминиевую поверхность паяльником, а затем нажать обычным способом. . Гладкая сварка. Наконец, шестой метод, сначала полируйте поверхность алюминиевых частей сварки, а затем закапайте несколько капель масла для швейных машин, количество масла должно быть достаточным, а затем с помощью острого ножа поскребите вперед и назад несколько раз при сварке, а затем используйте паяльник для пайки и канифоли при сварке Трение вперед и назад, олово скоро прочно приклеится к алюминиевой детали, этот метод также прост и практичен.

HVAC Соединение алюминия с медью

Целостность соединения меди с алюминием
Производители HVAC, оценивающие использование алюминиевых компонентов, должны рассмотреть лучший метод соединения деталей, таких как змеевики испарителя и конденсатора, с линиями или сборками вторичной меди . Можно использовать несколько методов соединения, в том числе: клеи, механическое соединение, ультразвуковое соединение, пайку и пайку.

При пайке или пайке необходимо контролировать несколько параметров, чтобы гарантировать надлежащую целостность соединения:

• Конструкция соединения (зазор стыка, глубина сдвига и ориентация Cu-Al)
• Материалы для пайки или пайки (сплавы и флюсы)

Отраслевые стандарты в настоящее время недоступны, и рекомендации различаются.Чтобы помочь производителям решить эту проблему, компания Lucas-Milhaupt провела испытания, в которых изучается влияние различных конструкций соединений и типов припоев / расходных материалов на общее качество переходных соединений меди с алюминием.

Процесс испытаний
Серия образцов с различными зазорами в стыках была паяна / паяна горелкой с использованием сплавов Al / Si и Zn / Al с некоррозионными флюсами. Затем образцы были подвергнуты механическим испытаниям и испытанию под давлением, чтобы определить качество соединения.Металлургические исследования были выполнены для характеристики качества пайки / припоя для каждого семейства соединений.

В таблице 1 показаны комбинации сплав / флюс в форме сердечника из флюса, которые были оценены в ходе этого исследования.

Таблица 1. Распространенные сплавы, используемые для соединения Cu с Al

Переходные муфты медь-алюминий часто используются для подключения полностью алюминиевых компонентов к вспомогательным медным линиям. Из-за рабочего давления до 35 бар (500 фунтов на кв. Дюйм) прочные герметичные соединения являются основным фактором при выборе конструкции соединения, метода соединения и расходных материалов.Для сплавов, представленных в Таблице 1, были проведены испытания на растяжение, сдвиг и давление для паяных / паяных соединений с различными зазорами.

Зазоры в стыках и результирующая прочность
Для оценки влияния выбора сплава и зазоров в стыках на результирующую прочность соединения меди с алюминием было проведено два отдельных испытания на прочность:

1. В первом испытании стандарт AWS C3.2 использовался в качестве руководства для оценки прочности паяных / паяных соединений.Сборки нагревали кислородно-ацетиленовым пламенем до тех пор, пока оба основных металла не достигли температуры пайки, а затем на поверхность стыка наносили припой / припой.

После того, как сборки были спаяны и подготовлены к испытаниям, четыре образца на растяжение для каждого набора зазоров в стыках и используемых расходных материалов были испытаны на растяжение. Значения разрывной нагрузки для каждого набора образцов были записаны и использованы для расчета результирующего напряжения сдвига в присадочном металле. Данные были собраны для зазоров швов 0 мм (0.000 дюймов), 0,08 мм (0,003 дюйма) и 0,15 мм (0,006 дюйма). Средние значения напряжения сдвига, полученные для всех комплектов испытанных образцов, показаны на рисунке 1.

Рис. 1. Средняя прочность на сдвиг в зависимости от типа сплава и толщины соединения

Результаты показывают, что самая высокая прочность на сдвиг была достигнута с сплавом 98Zn / 2Al для каждого из трех испытанных зазоров в стыках. Разница в прочности, наблюдаемая между этим сплавом и сплавами с более высоким содержанием алюминия, может быть отнесена на счет возможности образования хрупких интерметаллидов между припоями с более высоким содержанием алюминия и медным основным материалом, как указано Berlanga-Labari et al.Среди испытанных зазоров в швах 0,08 мм и 0,15 мм дали наиболее стабильное качество и прочность шва. Незначительный зазор в стыке или его отсутствие приводили к избыточным пустотам и ограниченному заполнению сплавом, что, в свою очередь, снижало целостность и прочность соединения.

2. Во втором испытании на прочность оценивались паяные / спаянные сборки «труба-труба», соединенные с использованием различных комбинаций сплавов и зазоров между стыками. Считалось, что этот тест более репрезентативен для переходных соединений медь-алюминий в промышленности.В результате проведенного выше испытания на прочность на сдвиг были выбраны зазоры в стыках 0,08 мм (0,003 дюйма) или 0,15 мм (0,006 дюйма). Сборки нагревали пламенем природного газа / кислорода до тех пор, пока оба основных металла не достигли температуры пайки, а затем нанесли твердый припой / припой на поверхность стыка.

После соединения четыре образца между трубками для каждого набора зазоров в стыках и расходных материалов были испытаны на растяжение универсальным прибором для испытания на растяжение под нагрузкой 60 К. Паяные / спаянные сборки тянули до отказа.Разрушение всех комплектов образцов произошло в образцах алюминий-основной металл. Хотя всегда в материале на основе алюминия, место разрушения зависит от типа сплава, используемого для соединения. Все образцы, спаянные сплавом 98Zn / 2Al, вышли из строя примерно на 12-25 мм (0,5-1 дюйм) над швом, в то время как образцы, спаянные сплавом 88Al / 12Si, вышли из строя в алюминии непосредственно над паяным швом. Разница в месте разрушения, вероятно, связана с более высокой температурой и повышенным взаимодействием сплава (эрозией), наблюдаемым со сплавом 88Al / 12Si.Образцы, соединенные сплавом 78Zn / 22Al, показали смесь разрушения алюминия и основного материала над паяным соединением и непосредственно рядом с пайкой.

Значения разрывной нагрузки для каждого набора были записаны и использованы для расчета результирующего растягивающего напряжения в алюминиевом основном металле при разрушении. Данные были собраны для зазоров в стыках 0,08 мм (0,003 дюйма) и 0,15 мм (0,006 дюйма). Средние значения растягивающих напряжений, полученные для всех комплектов испытанных образцов, показаны на Рисунке 2 и нанесены на график.

Рисунок 2. Сред. Результаты испытаний на растяжение для сборки «труба-труба»

Результаты показывают, что самый высокий предел прочности на растяжение при зазоре 0,08 мм был достигнут со сплавом 98Zn / 2Al, в то время как самый высокий предел прочности при зазоре 0,15 мм был получен со сплавом 78Zn / 22Al. .

Зазоры в стыках и сопротивление давлению
Компоненты HVAC часто представляют собой закрытые системы, требующие герметичных герметичных соединений. Это относится к переходным соединениям алюминий-медь, которые обычно используются для подключения змеевиков испарителя и конденсатора к медным жидкостным и всасывающим линиям.Рабочее давление для этих систем варьируется в зависимости от типа используемого хладагента, но обычно находится в диапазоне 20-35 бар (290-500 фунтов на кв. Дюйм). Принимая во внимание этот диапазон, была подготовлена ​​серия образцов, проверенных и находящихся под давлением до разрушения. Подготовленные и соединенные трубчатые образцы имели те же основные материалы и размеры, которые использовались для испытаний на растяжение трубной сборки.

Таблица 2. Сводка результатов испытаний под давлением

Примечание 1: испытательный образец не прошел в галтели шва при 131 бар (1900 фунт / кв. Дюйм)
Примечание 2: испытательный образец не прошел в галтели шва при 138 бар (2000 фунт / кв. Дюйм)
Примечание 3: Образец для испытаний разрушился в основном металле алюминия при 164 бар (2384 фунт / кв. Дюйм)

Как видно из таблицы 2, давление разрыва, превышающее 173 бар (2500 фунтов на квадратный дюйм), было реализовано в большинстве испытанных паяных / паяных сборок.Отказы при этих давлениях произошли как в основном металле алюминия, так и в галтели соединения для сборок, соединенных сплавами 88Al / 12Si и 98Zn / 2Al, тогда как сборки, спаянные со сплавом 78Zn / 22Al, вышли из строя только в основном алюминиевом материале. Многие производители считают давление разрыва 138–173 бар (2000–2500 фунтов на кв. Дюйм) приемлемым минимумом для отказа полностью алюминиевых компонентов. Все переходные соединения, испытанные в ходе этого исследования, кроме одного, соответствовали этому диапазону или превышали его. Один образец, отказавший при давлении ниже 173 бар (2000 фунтов на кв. Дюйм), был соединен с 88Al / 12Si с номинальным зазором 0.006 дюймов с каждой стороны.

Сравнение качества стыков
Части паяных / припаянных образцов на сдвиг и растяжение были сохранены и подготовлены для металлургических исследований, чтобы оценить качество стыков для различных сплавов и конфигураций стыков.

Общее качество соединения было наиболее стабильным для соединений, спаянных с использованием 98Zn / 2Al. Эти соединения показали наименьшую пористость, наряду с ограниченным взаимодействием наполнитель / основной металл. Полное проплавление шва наблюдалось с 98Zn / 2Al с некоторой газовой пористостью.Все стыковые зазоры, спаянные сплавом 78Zn / 22Al, имели значительную сферическую и неравномерную пористость, которая обычно указывает на захват газа или флюса и усадочные пустоты соответственно. Комбинация этих двух пустот может увеличить вероятность открытия пути утечки во время работы под давлением.

Паяные соединения, выполненные из сплава 88Al / 12Si во время этих испытаний, показали только сферическую пористость, которая чаще всего обнаруживалась на границе раздела медь / наполнитель. Эта испытательная группа также показала наибольшее количество взаимодействий между наполнителем и основным металлом или эрозии среди испытательной группы.Это взаимодействие усиливается при использовании чрезмерных температур пайки, что часто можно увидеть при более высокой температуре ликвидуса этого сплава. Хотя герметичность этого сплава может быть хорошей, целостность / прочность основного металла может быть нарушена из-за этой эрозии.

Как наблюдалось на образцах для испытаний на сдвиг, аналогичные особенности соединения, включая взаимодействие сплавов, газовую пористость и усадочные пустоты, также наблюдались в сборках припой / паянная труба-труба. В общем, несоблюдение согласованных зазоров в стыках с каждой стороны привело к несоответствию в величине вытягивания сплава и взаимодействия основного металла.

Выводы
На основании данных и визуальных наблюдений, обсужденных выше, в таблице 3 представлена ​​качественная оценка переходных соединений медь-алюминий, изготовленных с использованием трех различных испытанных присадочных металлов.

Таблица 3. Качественный рейтинг протестированных систем из сплавов

Мы надеемся, что это исследование поможет вам при оценке конструкций соединений и расходных материалов для пайки / пайки при соединении меди с алюминием для компонентов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.