No Image

Лучший флюс для пайки алюминия

СОДЕРЖАНИЕ
94 просмотров
15 ноября 2019

Сложность пайки алюминия не только в домашних условиях, но и в условиях промышленного производства, обусловлена в первую очередь особыми свойствами этого металла, что делает его принципиально отличным от других разновидностей цветных металлов, активно используемых как в промышленности, так и в быту.

Металл алюминий обладает целым набором парадоксальных свойств, то есть свойств, которые взаимно исключают друг друга, но тем не менее легко уживаются в одном металле.

С одной стороны, это очень легкоплавкий металл, температура плавления чистого алюминия составляет 660 градусов. Это химически очень активный металл. Алюминий способен мгновенно вступать в химические реакции практически со всеми активными веществами. Это очень мягкий и не очень прочный металл.

С другой стороны, крайне высокая химическая активность алюминия приводит к тому, что он мгновенно вступает в химическую реакцию с кислородом, содержащимся в окружающем воздухе, с образованием на своей поверхности плёнки оксида алюминия: Al2O3. Оксид алюминия имеет второе название — корунд. Это очень прочное, абсолютно химически инертное вещество. Температура плавления: 2400 градусов. Используется в промышленности как огнеупорный материал.

Металл алюминий

Таким образом, можно сказать, что в повседневной жизни, несмотря на окружающие нас со всех сторон предметы, сделанные из алюминия, мы не знаем его настоящего характера, так как настоящий алюминий всегда скрывается от нас под непроницаемым занавесом своего оксида. Именно оксид алюминия обуславливает такие свойства этого металла, как его крайне высокую стойкость к неорганическим кислотам и щелочам, неподверженность коррозии в морской воде и атмосферном воздухе, высокая отражательная способность и высокая экологичность.

И этот же оксид алюминия превращает обычную пайку в достаточно сложный технологический процесс, требующий для своего успешного осуществления применения специальных флюсов, особых припоев и некоторых специфических методов.

Суть процесса пайки любого металла, в том числе и алюминия, состоит во введении в пространство между спаиваемыми деталями специального связывающего вещества в расплавленном состоянии. Это вещество называется припой. Застывая, оно надёжно соединяется с двумя поверхностями металла и образует единое соединение.

Трудности пайки

С алюминием всё несколько сложнее. Поверхностная оксидная плёнка не позволяет обычному припою вступить в химическую реакцию с металлом. В результате между поверхностью металла и припоем не возникает адгезия. Говоря простыми словами, припой не прилипает к поверхности алюминия и пайка делается невозможной.

Поэтому основная трудность заключается в проблеме удаления практически неудалимой оксидной плёнки с поверхности металла.

Вторая трудность состоит в низкой температуре плавления алюминия. Дело в том, что наиболее прочное соединение получается при применении так называемых тугоплавких припоев. Температура плавления которых составляет 550−650 градусов. Учитывая тот факт, что алюминий плавится при температуре 660 градусов, крайне сложно при пайке небольших алюминиевых изделий не разрушить саму алюминиевую конструкцию путём её расплавления вместе с припоем.

Удаление оксидной плёнки

Проблему удаления поверхностной плёнки решают двумя принципиально разными способами:

  • Путем применения специальных активных флюсов с предварительной механической очисткой поверхности металла.
  • С помощью процесса электролиза.

Активные флюсы

Если очень сильно хочется, то можно изготовить флюс для пайки своими руками, у себя на кухне или в мастерской. Но для этого необходимо иметь дело с очень опасными химически активными веществами типа кислот или щелочей. Кроме того, в специализированных магазинах существует огромный выбор различных марок флюсов, как обычных, так и узкоспециализированных, и цены на них невысокие. Поэтому изготовление кислоты для пайки своими руками мы оставим особым паяльным фанатам, а сами попытаемся разобраться в том ассортименте, что нам предлагает промышленность.

  • Ф-34А. Специальный флюс. Плавится при температуре 420−620 градусов. Применяется с тугоплавкими припоями. Состав: Хлорид калия 50% Хлорид лития 32% Фторид натрия 10% Хлорид цинка 8%
  • Ф-61А. Флюс для алюминия. Плавление происходит при температуре 150−320 градусов. Применяется с обычными олово — свинцовыми припоями. Состав: Фторборат цинка 10% Фторборат аммония 8% Триэтаноламин 82%
  • Ф-64. Высокоактивный флюс для алюминиевых сплавов. Расплавляется при температуре 180−350 градусов. Состав: поверхностно активные вещества.
  • НИТИ-18 (Ф-380). Специальный флюс для алюминиевых сплавов. Температура пайки 390−620 градусов.
  • А-214. Универсальный безотмывочный флюс средней активности.

Перед нанесением флюса поверхность металла необходимо предварительно очистить от загрязнений и обезжирить. Делается это с помощью бензина или ацетона. После этого производят механическую обработку с помощью различных абразивных приспособлений: наждачная шкурка, металлическая щётка, шлифовальные круги и прочие подобные устройства. Цель этих действий — ослабить оксидную плёнку, потому что удалить её в принципе невозможно, так как мгновенно взамен старой образуется новая. Но новая плёнка намного тоньше и слабее старой, поэтому этот приём способствует более лёгкому проникновению флюса сквозь поверхностный оксидный барьер.

Электрохимический метод (процесс электролиза)

Суть этого способа заключается в том, что поверхность алюминия вместе с его непобедимым оксидом просто-напросто заменяется медной поверхностью. А пайка меди происходит намного проще, быстрее и надёжнее. Осуществляют это с помощью простейшей гальванической установки.

  • Используют любой источник постоянного тока. Это может быть: бытовой выпрямитель, автомобильный аккумулятор или обычная батарейка от фонарика. Отрицательный полюс подключается к алюминиевой поверхности. Положительный полюс подключается к медному проводу сечением 1−1.3 миллиметра.
  • Медный провод, лишённый изоляции, закрепляется внутри железной щетины абразивной щётки таким образом, чтобы в процессе трения щётки о поверхность алюминия провод её не касался.
  • На место пайки, предварительно обработанное шкуркой или иным абразивным инструментом, капают несколько капель медного купороса.
  • В процессе трения на поверхности алюминия будет постепенно образовываться слой красной меди, как следствие процесса электролиза.
  • Медная поверхность намного проще подвергается процессу лужения и последующей пайки, чем поверхность алюминиевая.
Читайте также:  Как правильно пользоваться зарядным устройством для аккумулятора

Припои для пайки

Обычные припои, применяемые для пайки цветных металлов, содержат в своём составе олово и свинец в качестве основных компонентов, а также кадмий, висмут и цинк в качестве компонентов добавочных. Для алюминия такой состав крайне нежелателен, по причине того, что в этих металлах (за исключением цинка) он практически не растворяется, поэтому работа с помощью припоя подобного состава будет крайне слабой и ненадёжной. Кроме того, все припои на базе свинец-олово обладают очень низкой коррозионной устойчивостью. Поэтому пайка алюминия оловом нежелательна.

Для алюминия применяют специальные припои, в состав которых входят сам алюминий, а также кремний, медь, серебро и цинк.

  • 34 А. Состав: Алюминий 66% Медь 28% Кремний 6%. Температура плавления 530−550 градусов.
  • ЦОП 40. Состав: Цинк 60% Олово 40%. Плавится при температуре 300−320 градусов.
  • HTS 2000. Основа состава цинк, алюминий и медь, а также некоторые незначительные добавки. Всего в припое девять компонентов, которые в совокупности обеспечивают его очень хорошие качества. Плавится при температуре 300 градусов. Производство США.

Чем больше в припое для алюминия содержится цинка, тем более он высокопрочен и коррозионноустойчив. Содержание меди, кремния и алюминия повышает температуру плавления припоя, делая его тугоплавким. Какой выбрать припой — зависит от тех задач, которые стоят перед спаиваемыми деталями.

Как правило, тугоплавкие припои имеют температуру плавления, сопоставимую с температурой плавления самого алюминия, поэтому их применяют в основном для паяния крупногабаритных, массивных алюминиевых деталей. В этом случае возможно обеспечить хороший теплоотвод за счёт большой массы спаиваемых поверхностей и тем самым предотвратить разрушение конструкции в результате её расплавления вместе с припоем.

Латунный припой для алюминия не применяется.

Процесс пайки алюминия

Технология процесса пайки алюминия ничем не отличается от пайки любого другого металла и состоит из ряда последовательных действий:

  • Обезжиривание места пайки.
  • Механическая очистка с помощью абразивных средств.
  • Нанесение флюса. Необходимо практически сразу после механической обработки нанести на обработанную поверхность флюс. Так как чем больше проходит времени после абразивного воздействия на оксидную плёнку, тем прочнее она становится.
  • Лужение разогретых поверхностей. Расплавление припоя и распределение его по поверхности металла.
  • Соприкосновение залуженных поверхностей и фиксирование. Фиксация производится до того момента, пока припой не застынет. Как правило, это происходит в течение одной-двух минут.
  • Промывка под проточной водой места пайки с целью вымывания остатков флюса. Если этого не сделать, металл в месте спайки может начать корродировать, так как флюс содержит в своём составе сильные кислоты.

Разогрев спаиваемых поверхностей

Для пайки небольших алюминиевых деталей, например, проводов, как правило, используют электрический паяльник мощностью от 50 до 100Вт, в зависимости от сечения провода. Для более массивных деталей, например, кастрюли, автомобильные радиаторы — целесообразно применять более мощные источники тепла. Как правило — это паяльная лампа или газовая горелка, купленная или изготовленная самостоятельно. При пайке алюминия газовой горелкой и разогревании спаиваемых поверхностей необходимо придерживаться следующих правил:

  • Чтобы запаять деталь, нельзя допускать перегрева основного металла, так как это может привести к его расплавлению и, как следствие, к разрушению всей металлической конструкции в целом. Чтобы этого не произошло, необходимо в процессе разогрева постоянно контролировать температуру. Делают это с помощью припоя. Кусочком припоя периодически касаются разогреваемой поверхности, как только припой начинает плавиться, это является сигналом, что разогрев можно прекращать.
  • Нельзя использовать кислород в целях дополнительного обогащения газовой смеси. Так как это будет усиливать окислительные процессы в месте пайки и, как следствие, ускорять образование оксидной плёнки на поверхности металла.

Использование канифоли

Чтобы спаять и припаять алюминиевые провода небольшого сечения, можно успешно применять свинцово-оловянные припои, используя в качестве флюса канифоль. В этом случае абразивную обработку поверхности провода производят под слоем расплавленной канифоли, а в качестве абразивного инструмента используют раскалённое жало паяльника, а также небольшое количество металлических опилок.

  • Кусочек канифоли и металлические опилки помещают на место будущей пайки.
  • Разогретым луженым жалом паяльника расплавляют канифоль.
  • После того как канифоль полностью расплавится и равномерно распределится по поверхности, начинают тереть жалом паяльника по поверхности алюминия сквозь слой расплавленной канифоли.
  • В результате раскалённое жало паяльника вместе с металлическими опилками начинает достаточно легко разрушать поверхностную оксидную плёнку, а слой канифоли не даёт возможности воздуху проникнуть в место пайки, в результате новая оксидная плёнка не образуется.
  • После того как лужение завершается, спаиваемые поверхности соединяют друг с другом и снова прогревают до тех пор, пока припой не расплавится вновь и не заполнит всё пространство между спаиваемыми поверхностями.

Необходимо отметить, что данный способ подходит лишь для малогабаритных тонкостенных деталей или для проводов небольшого сечения. Во всех остальных случаях необходимо использовать специальные алюминиевые флюсы и тугоплавкие припои, предназначенные для пайки алюминия.

Читайте также:  Стабилизатор тока для дхо своими руками

Минусы пайки алюминия

Необходимо всегда помнить, что пайка — это не сварка. Она никак не затрагивает внутреннюю структуру металла, и поэтому место пайки по прочностным характеристикам всегда на несколько порядков слабее, чем сам спаиваемый металл. Место пайки нельзя подвергать большим механическим и температурным нагрузкам. В противном случае спаиваемые детали очень быстро разрушаться. Единственный вариант, когда пайка более уместна, чем сварка — это паяние алюминиевых проводов в электрических приборах или пайка прохудившегося автомобильного радиатора, когда отсутствует возможность заменить его новым.

Желательно исключить из домашней практики паяние и лужение прохудившихся алюминиевых кастрюль, кружек и прочих сковородок. В состав алюминиевых припоев и флюсов входят сильно ядовитые вещества. В этом случае тщательная промывка места пайки в проточной воде будет выглядеть, как игра в русскую рулетку.

Довольно часто можно услышать такую точку зрения, что сплавы алюминия и сам алюминий довольно плохо паять. Однако данное мнение будет справедливым лишь в случае, если для него использовать те же флюсы и припои, что и для меди, стали и ряда других материалов. Сегодня в продаже можно найти специальные материалы, которые были разработаны непосредственно для пайки алюминия. В итоге, паять его стало так же возможно, как и медь.

Сложность пайки алюминия при использовании стандартных припоев и флюсов заключается в целом ряде химических и физических особенностей такого материала. Прежде всего, следует отметить, что на поверхности этого металла всегда находится довольно прочная пленка оксида, которая к тому же способна хорошо сопротивляться воздействию самых разных химических соединений.

Оксидная пленка не допускает попадания припоя непосредственно на поверхность металла. Для ее преодоления прибегают к одному из 2 способов:

  1. Механическая обработка, за счет которой пленка удаляется с поверхности провода, после чего можно его начинать паять.
  2. Применение сильнодействующих флюсов, которые попросту растворяют ее и обнажают поверхность чистого металла.

Сложность при пайке алюминия заключается также и в том, что у этого металла невысокая температура плавления, которая составляет всего лишь 660 градусов. Прочность провода при нагревании до 250-300 градусов становится значительно ниже, из-за чего он становится неустойчивым.

Температура пайки должна находиться в пределах от 500 до 640 градусов. Это не слишком большой интервал, особенно, если планируется использование высокотемпературной пайки, где очень высока вероятность перегрева материала, после чего происходит расплавление провода.

В отличие практически от всех металлов, используемых в легкоплавких припоях:

  • свинец;
  • кадмий;
  • висмут;
  • сурьма и т.д., алюминий обладает такой характеристикой, как невысокая взаимная растворимость. Это приводит к тому, что прочность соединений, полученных в результате спаивания, оставляет желать лучшего.

Что использовать?

Выбор флюса для алюминия зависит от целого ряда немаловажных факторов. В частности, наибольшей популярностью пользуется так называемый бинарный флюс, представляющий собор раствор концентрированной фосфорной кислоты.

У него есть большое количество положительных моментов:

  1. Этот состав является безотмывочным, то есть он не будет нуждаться в дополнительной промывке после завершения паяльных работ.
  2. Он очень быстро действует, поэтому приступать к пайке можно практически сразу же после его нанесения на поверхность провода.
  3. Вещество универсальное, поэтому является подходящим для ряда других металлов, в частности, стали или меди.

Чтобы пайка алюминия получилась как можно лучше, нужно использовать припои, где содержится алюминий, серебро, кремний, цинк и медь. В продаже можно найти расходные материалы, где содержатся все эти материалы.

Выбирая припой, принимают во внимание, что соединение будет иметь наивысшую способность к сопротивлению коррозионным процессам, если в припое содержалось большое количество цинка.

Вполне допустимо использовать для пайки алюминия припои, сделанные на базе свинца и олова, однако здесь невозможно будет обойтись либо без механической зачистки материала, либо без использования надежных флюсов. Не рекомендуется использовать припой такого рода, так как алюминий не будет с ним достаточно надежно соединяться. Еще одним отрицательным моментом является подверженность соединения развитию коррозии.

Помимо припоя и флюса, понадобится паяльник. Ширина жала здесь будет напрямую зависеть от того, насколько большое сечение у провода – чем оно выше, тем шире жало следует подбирать. Стоит отметить, что паяльники с нерегулируемой температурой нагрева сейчас постепенно уходят в прошлое.

Им на смену приходят так называемые паяльные станции. Эти изделия хороши тем, что имеют регулятор температуры нагрева жала паяльника, а также целый набор этих сменных жал. В работе с таким материалом как алюминий, это очень полезный момент. На дисплее можно выставить необходимую температуру с точностью до градуса и приступить к работе.

Как паять?

Перед тем, как приступить к непосредственной пайке, необходимо правильно подготовить поверхность проводов. Для начала необходимо, чтобы поверхность была обезжирена. Этого добиваются путем обработки участка пайки ацетоном, бензином или же растворителем другого рода.

Если под рукой отсутствует флюс, необходимо механическим путем удалить оксидную пленку с поверхности провода. Это делают при помощи наждачной бумаги, стальной щетки, протравливающей жидкости и так далее.

Когда оксид снят, провода фиксируют, прогревают паяльником и наносят на разогретый участок припой.

Читайте также:  Профессиональный шуруповерт аккумуляторный какой лучше

Алюминий и его сплавы — очень лёгкие и прочные конструкционные материалы. Конструкции и детали из алюминия можно встретить везде: на производственных площадках и в каждом доме. Для ремонта оборудования и домашней утвари необходима сварка или пайка. Сварка — это сложный технологический процесс, применяемый на предприятиях. А паять и лудить кастрюли, фляги, алюминиевые трубки можно и в домашних условиях.

Технология пайки

Сложности, возникающие при пайке элементов из алюминия, обусловлены физическими и химическими характеристиками материала. Основные трудности, возникающие при пайке, вызваны:

  • Низкой температурой плавления алюминия и сплавов.
  • Быстрым окислением с образованием твёрдой плёнки на поверхности материала.
  • Хорошей теплопроводностью, с которой связано быстрое распределение температуры.

Для создания прочного соединения нужно определить, с каким именно материалом придётся иметь дело. Чистый алюминий используется довольно редко, а добавки, применяемые для получения разных сплавов, сильно влияют на характеристики материала, а именно:

  • Температура плавления чистого алюминия 660 °C, а для сплавов с большим содержанием магния и кремния температура начала плавления составляет 500 °C.
  • Меняются механические свойства. Рост содержания магния существенно увеличивает прочность материала.
  • Изменяются коррозионные свойства.

По рабочим температурам различают мягкую (150—300 °C) и твёрдую (390—580 °C) пайку. Все эти факторы нужно принимать во внимание при выборе флюсов и припоев для конкретных работ.

Виды флюсов

Основные трудности при выполнении пайки алюминиевых изделий связаны с возникновением на поверхности окисной плёнки. Её можно удалять механическим путём с использованием щётки с железным ворсом или скребка, но она сразу же образуется снова. Поэтому необходим активный флюс для алюминия, способный разрушить плёнку и создать условия для соединения материала изделия с припоем.

Своими руками изготовить флюс трудно. Лучше воспользоваться готовыми. Предварительно следует изучить назначение и характеристики и выбрать подходящий состав. Наиболее употребительные активные флюсы:

  • Ф-64. Хорошо разрушает окисную плёнку, годится для работы и с другими материалами: медью, бронзой, оцинкованным железом.
  • Ф-34А. Этот состав применяется для пайки тугоплавкими припоями. Температура плавления 420 °C.
  • Ф-61. Производится на основе фторборатов, рабочая температура (250—350 °C). Применяется для лужения или низкотемпературной пайки.
  • Castolin Alutin 51 L. Жидкий флюс подходит для мягкой пайки. Хорошо работает при соединениях меди и алюминия, рекомендуется для припоев Castolin 1827, Castolin 51, Castolin 157.

Пары флюсов вредны. Чтобы не вдыхать их, при пайке нужно пользоваться респиратором.

Выбор припоя

Можно применять низкотемпературные припои на основе олова и свинца, но надёжность этих соединений не очень высока. При пайке алюминия оловом получаются соединения, которые могут разрушаться при высоких температурах и сильно подвержены коррозии. Хорошо зарекомендовали себя припои на основе алюминия, кремния, меди, или цинка. К ним можно отнести 34A, который состоит из алюминия (66%), меди и кремния.

Часто применяется ЦОП-40, состоящий из шести частей олова и четырёх частей цинка. Цинк придаёт прочность и коррозионную стойкость месту соединения. Удобен в применении импортный припой HTS-2000. Температура пайки 400 °C. Используется без флюса. При определённых условиях можно запаять даже силумин.

Порядок работы

Начинать следует с подготовки сопрягаемых поверхностей. Чтобы спаять алюминий в домашних условиях, сопрягаемые детали необходимо отчистить от остатков краски или грязи. Для этого используются металлические щётки, скребки, абразивные круги или наждачная бумага. Окисные плёнки при этом должны становиться тоньше. Обрабатываемые поверхности нужно обезжирить спиртом, ацетоном или бензином. Затем детали устанавливаются в рабочее положение, и начинается прогрев материала.

Для небольших деталей или электротехнических работ можно использовать паяльник мощностью 100 Вт. Жало паяльника желательно залудить. Для больших деталей паяльника недостаточно. Применяется пайка алюминия газовой горелкой или паяльной лампой, которыми прогревают стык деталей. Пламя горелки нужно регулировать так, чтобы не было копоти, которая загрязнит обрабатываемые поверхности.

Металл не должен перегреваться. Для проверки можно коснуться куском припоя обрабатываемой поверхности. Если припой стал плавиться, температура достигла необходимых для обработки значений. После проведения подготовки можно приступать к соединению деталей. Порядок действий такой:

  • Нанести флюс на обрабатываемые поверхности. Для этого удобно использовать кисточку. Следует избегать попадания припоя на открытые участки тела и слизистую оболочку. В случае попадания немедленно промыть водой.
  • Жало паяльника и пруток припоя установить на место стыка. Паяльником распределить припой по месту соединения. Если жало паяльника имеет специальные зазубрины, нужно поскрести им место соединения для удаления оксидной плёнки.

После остывания место соединения следует очистить от остатков флюса. Рекомендуется промывать загрязнённые места последовательно холодной и горячей водой и неконцентрированным раствором каустической соды. Это предохранит соединение от коррозии.

При пайке предметов домашней утвари (посуды, кастрюль, соприкасающихся с продуктами питания) следует очень внимательно выбирать флюсы и припои. Во многих из них содержатся вредные химические вещества.

Следует обратить внимание и на то, что температура плавления и пределы прочности припоев ниже, чем у алюминиевых сплавов, и поэтому эти соединения не подлежат большим нагрузкам в зонах высоких температур.

При соблюдении всех этих условий пайка алюминия может обеспечить прочное и долговечное соединение деталей. Припаять отдельные детали гораздо проще, чем сваривать их.

Комментировать
94 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
Adblock detector