Спояване на алуминий и алуминиеви сплави

1. Способност за спояване

Свойството на спояване на алуминия и алуминиевите сплави е лошо, главно защото оксидният филм на повърхността е труден за отстраняване.Алуминият има голям афинитет към кислорода.Лесно е да се образува плътен, стабилен и с висока точка на топене оксиден филм Al2O3 върху повърхността.В същото време алуминиевите сплави, съдържащи магнезий, също ще образуват много стабилен оксиден филм MgO.Те сериозно ще възпрепятстват намокрянето и разнасянето на припоя.И трудно се премахва.По време на спояване процесът на спояване може да се извърши само с подходящ флюс.

Второ, работата на спояването на алуминий и алуминиеви сплави е трудна.Точката на топене на алуминия и алуминиевата сплав не се различава много от тази на използвания добавъчен метал за спояване.Допълнителният температурен диапазон за спояване е много тесен.Малко неправилен контрол на температурата лесно може да причини прегряване или дори стопяване на основния метал, което затруднява процеса на спояване.Някои алуминиеви сплави, подсилени чрез термична обработка, също ще причинят явления на омекване, като прекомерно стареене или отгряване поради нагряване при спояване, което ще намали свойствата на споените съединения.По време на пламъчно спояване е трудно да се прецени температурата, тъй като цветът на алуминиевата сплав не се променя по време на нагряване, което също повишава изискванията към нивото на работа на оператора.

Освен това устойчивостта на корозия на споените съединения от алуминий и алуминиеви сплави лесно се повлиява от добавъчни метали и флюсове.Електродният потенциал на алуминия и алуминиевата сплав е доста различен от този на спойката, което намалява устойчивостта на корозия на съединението, особено за мекото спояване.В допълнение, повечето от флюсовете, използвани при спояването на алуминий и алуминиеви сплави, имат силна корозивност.Дори и да бъдат почистени след запояване, влиянието на флюсовете върху устойчивостта на корозия на съединенията няма да бъде напълно елиминирано.

2. Спояващ материал

(1) Спояването на алуминий и алуминиеви сплави е рядко използван метод, тъй като съставът и електродният потенциал на спояващия добавъчен метал и основния метал са много различни, което е лесно да причини електрохимична корозия на съединението.Мекото запояване използва основно спойка на базата на цинк и калаено-оловна спойка, която може да бъде разделена на спойка с ниска температура (150 ~ 260 ℃), спойка със средна температура (260 ~ 370 ℃) и спойка с висока температура (370 ~ 430 ℃) според температурен диапазон.Когато се използва калаено-оловен припой и мед или никел е предварително покрит с алуминиева повърхност за спояване, може да се предотврати корозия в интерфейса на съединението, така че да се подобри корозионната устойчивост на съединението.

Спояването на алуминий и алуминиеви сплави се използва широко, като водач на филтър, изпарител, радиатор и други компоненти.За спояване на алуминий и алуминиеви сплави могат да се използват само добавъчни метали на основата на алуминий, сред които алуминиево-силициевите добавъчни метали са най-широко използваните.Специфичният обхват на приложение и якостта на срязване на споените съединения са показани съответно в таблица 8 и таблица 9.Въпреки това, точката на топене на тази спойка е близка до тази на основния метал, така че температурата на нагряване трябва да се контролира стриктно и точно по време на спояване, за да се избегне прегряване или дори стопяване на основния метал.

Таблица 8 обхват на приложение на припойните присадки за алуминий и алуминиеви сплави

Таблица 9 Якост на срязване на съединения от алуминий и алуминиеви сплави, запоени с алуминиев силициев добавъчен метал

Алуминиевата силициева спойка обикновено се доставя под формата на прах, паста, тел или лист.В някои случаи се използват запоени композитни плочи с алуминий като сърцевина и алуминиева силициева спойка като облицовка.Този вид спояваща композитна плоча се прави по хидравличен метод и често се използва като част от компоненти за спояване.По време на спояването спояващият добавъчен метал върху композитната плоча се топи и тече под действието на капилярите и гравитацията, за да запълни междината на съединението.

(2) Флюс и защитен газ за спояване на алуминий и алуминиеви сплави, често се използва специален поток за отстраняване на филма.Органичният флюс на базата на триетаноламин, като fs204, се използва с нискотемпературна мека спойка.Предимството на този флюс е, че той има малък корозионен ефект върху основния метал, но ще произведе голямо количество газ, което ще повлияе на намокрянето и уплътняването на спойката.Реактивният поток на базата на цинков хлорид, като fs203 и fs220a, се използва с мека спойка със средна температура и висока температура.Реактивният флюс е силно корозивен и остатъкът от него трябва да се отстрани след запояване.

Понастоящем спояването на алуминий и алуминиеви сплави все още е доминирано от отстраняването на филм от флюс.Използваният флюс за спояване включва флюс на основата на хлорид и флюс на основата на флуорид.Флюсът на основата на хлорид има силна способност да премахва оксидния филм и добра течливост, но има голям корозивен ефект върху основния метал.Неговите остатъци трябва да бъдат напълно отстранени след запояване.Флуорът на базата на флуор е нов тип флюс, който има добър ефект на премахване на филма и няма корозия на основния метал.Въпреки това, той има висока точка на топене и слаба термична стабилност и може да се използва само с алуминиева силициева спойка.

При спояване на алуминий и алуминиеви сплави често се използва вакуум, неутрална или инертна атмосфера.Когато се използва вакуумно спояване, степента на вакуум обикновено трябва да достигне от порядъка на 10-3pa.Когато за защита се използва газ азот или аргон, неговата чистота трябва да е много висока и точката на оросяване трябва да е по-ниска от -40 ℃

3. Технология на спояване

Спояването на алуминий и алуминиеви сплави има високи изисквания за почистване на повърхността на детайла.За да се получи добро качество, масленото петно ​​и оксидният филм върху повърхността трябва да бъдат отстранени преди запояване.Отстранете масленото петно ​​по повърхността с воден разтвор на Na2CO3 при температура от 60 ~ 70 ℃ за 5 ~ 10 минути и след това изплакнете с чиста вода;Повърхностният оксиден филм може да бъде отстранен чрез ецване с воден разтвор на NaOH при температура от 20 ~ 40 ℃ за 2 ~ 4 минути и след това се измива с гореща вода;След отстраняване на масленото петно ​​и оксидния филм на повърхността, детайлът трябва да се третира с воден разтвор на HNO3 за гланц в продължение на 2 ~ 5 минути, след това да се почисти в течаща вода и накрая да се изсуши.Обработеният с тези методи детайл не трябва да бъде докосван или замърсен с други замърсявания и трябва да бъде запоен в рамките на 6 ~ 8 часа.По-добре е да запоявате веднага, ако е възможно.

Методите за спояване на алуминий и алуминиеви сплави включват основно спояване с пламък, спояване с поялник и спояване в пещ.Тези методи обикновено използват поток при спояване и имат строги изисквания за температурата на нагряване и времето на задържане.По време на пламъчно спояване и спояване с поялник избягвайте нагряването на флюса директно от източника на топлина, за да предотвратите прегряване и повреда на флюса.Тъй като алуминият може да се разтвори в мека спойка с високо съдържание на цинк, нагряването трябва да се спре, след като съединението е оформено, за да се избегне корозия на основния метал.В някои случаи при спояването на алуминий и алуминиеви сплави понякога не се използва флюс, а се използват ултразвукови или изстъргващи методи за отстраняване на филма.Когато използвате остъргване за отстраняване на филма за спояване, първо загрейте детайла до температурата на спояване и след това изстържете спояващата част на детайла с края на спояващия прът (или инструмента за изстъргване).Докато разрушава повърхностния оксиден филм, краят на спойката ще се стопи и ще намокри основния метал.

Методите за запояване на алуминий и алуминиеви сплави включват основно спояване с пламък, спояване в пещ, спояване при потапяне, вакуумно спояване и запояване в защитен газ.Пламъчното спояване се използва най-вече за малки детайли и производство на единични части.За да се избегне повреда на потока поради контакта между примесите в ацетилена и потока при използване на оксиацетиленов пламък, е подходящо да се използва бензинов пламък със сгъстен въздух с лека редуцируемост, за да се предотврати окисляването на основния метал.По време на специфично спояване с твърд припой флюсът и добавъчният метал могат да бъдат поставени на мястото на запояване предварително и да се нагреят едновременно с детайла;Детайлът може също така първо да се нагрее до температурата на спояване и след това спойката, потопена с флюс, може да бъде изпратена до позицията за спояване;След като флюсът и добавъчният метал се стопят, нагревателният пламък трябва да се отстрани бавно, след като добавъчният метал е равномерно напълнен.

Когато запоявате алуминий и алуминиева сплав във въздушна пещ, добавката за спояване трябва да бъде предварително зададена и флюсът за спояване трябва да се разтопи в дестилирана вода, за да се приготви гъст разтвор с концентрация от 50% ~ 75%, след което да се нанесе покритие или да се напръска спояващата повърхност.Подходящо количество прахообразен флюс за спояване може също да се покрие върху добавъчния метал и повърхността за спояване и след това сглобената заварка трябва да бъде поставена в пещта за нагряване на спояване.За да се предотврати прегряване или дори стопяване на основния метал, температурата на нагряване трябва да бъде строго контролирана.

Припоят от паста или фолио обикновено се използва за спояване чрез потапяне на алуминий и алуминиеви сплави.Сглобеният детайл трябва да бъде предварително загрят преди запояване, за да се направи температурата му близка до температурата на спояване, и след това да бъде потопен във флюс за спояване за спояване.По време на запояване температурата и времето за запояване трябва да бъдат строго контролирани.Ако температурата е твърде висока, основният метал лесно се разтваря и спойката лесно се губи;Ако температурата е твърде ниска, спойката не се разтопява достатъчно и скоростта на спояване намалява.Температурата на спояване се определя според вида и размера на основния метал, състава и точката на топене на добавъчния метал и обикновено е между температурата на ликвидус на добавъчния метал и температурата на солидус на основния метал.Времето за потапяне на детайла във ваната с флюс трябва да гарантира, че спойката може да се стопи напълно и да тече, а времето за поддържане не трябва да бъде твърде дълго.В противен случай силициевият елемент в спойката може да дифундира в основния метал, правейки основния метал близо до шева крехък.

При вакуумно запояване на алуминий и алуминиеви сплави често се използват метални активатори за модифициране на повърхностния оксиден филм на алуминия и осигуряване на намокряне и разпространение на спойка.Магнезият може да се използва директно върху детайла под формата на частици или да се въведе в зоната за спояване под формата на пара, или магнезият може да се добави към алуминиево-силициевия припой като елемент от сплавта.За детайла със сложна структура, за да се осигури пълният ефект на магнезиевите пари върху основния метал и да се подобри качеството на спояване, често се предприемат локални мерки за екраниране, т.е. детайлът първо се поставя в кутия от неръждаема стомана (обикновено известна като технологична кутия) и след това поставена във вакуумна пещ за нагряване на спояване.Вакуумно споените фуги от алуминий и алуминиеви сплави имат гладка повърхност и плътни споени съединения и не е необходимо да се почистват след запояване;Въпреки това, оборудването за вакуумно спояване е скъпо и магнезиевите пари замърсяват сериозно пещта, така че трябва да се почиства и поддържа често.

При спояване на алуминий и алуминиеви сплави в неутрална или инертна атмосфера може да се използва магнезиев активатор или флюс за отстраняване на филма.Когато се използва магнезиев активатор за отстраняване на филма, необходимото количество магнезий е много по-ниско от това при вакуумно спояване.Обикновено w (mg) е около 0,2% ~ 0,5%.Когато съдържанието на магнезий е високо, качеството на ставата ще бъде намалено.Методът на запояване NOCOLOK, използващ флуориден флюс и азотна защита, е нов метод, разработен бързо през последните години.Тъй като остатъкът от флуориден флюс не абсорбира влагата и не е корозивен за алуминия, процесът на отстраняване на остатъците от флюс след спояване може да бъде пропуснат.Под защитата на азота е необходимо да се покрие само малко количество флуориден флюс, добавъчният метал може добре да намокри основния метал и е лесно да се получат висококачествени споени съединения.Понастоящем този метод на спояване на NOCOLOK се използва в масовото производство на алуминиеви радиатори и други компоненти.

За алуминий и алуминиева сплав, запоени с флюс, различен от флуориден флюс, остатъците от флюс трябва да бъдат напълно отстранени след запояване.Остатъкът от органичен спояващ флюс за алуминий може да се измие с органични разтвори като метанол и трихлоретилен, да се неутрализира с воден разтвор на натриев хидроксид и накрая да се почисти с гореща и студена вода.Хлоридът е остатъкът от флюс за спояване на алуминий, който може да бъде отстранен съгласно следните методи;Първо, накиснете в гореща вода при 60 ~ 80 ℃ за 10 минути, внимателно почистете остатъка върху запоената фуга с четка и я почистете със студена вода;След това го накиснете в 15% воден разтвор на азотна киселина за 30 минути и накрая го изплакнете със студена вода.