Pájení hliníku a hliníkových slitin

1. Pájitelnost

Pájecí vlastnosti hliníku a hliníkových slitin jsou špatné, hlavně proto, že oxidový film na povrchu se obtížně odstraňuje.Hliník má velkou afinitu ke kyslíku.Na povrchu lze snadno vytvořit hustý, stabilní oxidový film Al2O3 s vysokou teplotou tání.Slitiny hliníku obsahující hořčík zároveň vytvoří velmi stabilní oxidový film MgO.Budou vážně bránit smáčení a šíření pájky.A těžko odstranitelné.Během pájení lze proces pájení provádět pouze se správným tavidlem.

Za druhé, operace pájení hliníku a hliníkových slitin je obtížná.Bod tavení hliníku a hliníkové slitiny se příliš neliší od bodu tavení použitého přídavného kovu pro tvrdé pájení.Volitelný teplotní rozsah pro pájení je velmi úzký.Trochu nesprávná regulace teploty může snadno způsobit přehřátí nebo dokonce roztavení základního kovu, což znesnadňuje proces pájení.Některé hliníkové slitiny zpevněné tepelným zpracováním také způsobí jevy měknutí, jako je nadměrné stárnutí nebo žíhání v důsledku ohřevu pájením, což sníží vlastnosti pájených spojů.Při pájení plamenem je obtížné posoudit teplotu, protože barva hliníkové slitiny se během ohřevu nemění, což také zvyšuje požadavky na úroveň obsluhy.

Kromě toho je odolnost pájených spojů hliníku a hliníkových slitin snadno ovlivněna přídavnými kovy a tavidly.Elektrodový potenciál hliníku a hliníkové slitiny je zcela odlišný od potenciálu pájky, což snižuje odolnost spoje proti korozi, zejména u měkkého pájeného spoje.Navíc většina tavidel používaných při pájení hliníku a hliníkových slitin má silnou korozivnost.I když se po pájení vyčistí, vliv tavidel na korozní odolnost spojů nebude zcela eliminován.

2. Pájecí materiál

(1) Pájení hliníku a hliníkových slitin je zřídka používaná metoda, protože složení a elektrodový potenciál přídavného kovu pro tvrdé pájení a základního kovu jsou velmi odlišné, což může snadno způsobit elektrochemickou korozi spoje.Měkké pájení používá hlavně pájku na bázi zinku a cínovou pájku, kterou lze rozdělit na nízkoteplotní pájku (150 ~ 260 ℃), středněteplotní pájku (260 ~ 370 ℃) a vysokoteplotní pájku (370 ~ 430 ℃) podle teplotní rozsah.Když se používá cínová pájka a měď nebo nikl jsou předem pokoveny na hliníkovém povrchu pro pájení, lze zabránit korozi na rozhraní spoje, aby se zlepšila odolnost spoje proti korozi.

Široce se používá pájení hliníku a hliníkových slitin, jako je vedení filtru, výparník, chladič a další součásti.Pro pájení hliníku a hliníkových slitin lze použít pouze přídavné kovy na bázi hliníku, mezi nimiž jsou nejrozšířenější přídavné kovy z hliníku a křemíku.Konkrétní rozsah použití a pevnost ve smyku pájených spojů jsou uvedeny v tabulce 8 a tabulce 9.Teplota tání této pájky je však blízká teplotě základního kovu, takže teplota ohřevu by měla být během pájení přísně a přesně kontrolována, aby se zabránilo přehřátí nebo dokonce roztavení základního kovu.

Tabulka 8 rozsah použití přídavných kovů pro tvrdé pájení pro hliník a slitiny hliníku

Tabulka 9 Pevnost ve smyku spojů hliníku a slitin hliníku pájených natvrdo hliníkem a křemíkem

Hliníková křemíková pájka se obvykle dodává ve formě prášku, pasty, drátu nebo plechu.V některých případech se používají pájené kompozitní desky s hliníkem jako jádrem a hliníkovou křemíkovou pájkou jako pláštěm.Tento druh pájecí kompozitní desky se vyrábí hydraulickou metodou a často se používá jako součást pájecích součástí.Během pájení se pájecí kov na kompozitní desce taví a teče působením kapiláry a gravitace, aby vyplnil spáru.

(2) Tavidlo a ochranný plyn pro pájení hliníku a slitin hliníku, k odstranění filmu se často používá speciální tavidlo.Organické tavidlo na bázi triethanolaminu, jako je fs204, se používá s nízkoteplotní měkkou pájkou.Výhodou tohoto tavidla je, že má malý korozní účinek na základní kov, ale bude produkovat velké množství plynu, což ovlivní smáčení a utěsnění pájky.Reaktivní tavidlo na bázi chloridu zinečnatého, jako je fs203 a fs220a, se používá se středně teplotní a vysokoteplotní měkkou pájkou.Reaktivní tavidlo je vysoce korozivní a jeho zbytky musí být po pájení odstraněny.

V současné době stále převládá pájení hliníku a hliníkových slitin odstraňováním filmu tavidla.Použité tavidlo pro tvrdé pájení zahrnuje tavidlo na bázi chloridů a tavidlo na bázi fluoridu.Tavidlo na bázi chloridu má silnou schopnost odstraňovat oxidový film a dobrou tekutost, ale má velký korozní účinek na základní kov.Jeho zbytky musí být po pájení zcela odstraněny.Tavidlo na bázi fluoru je nový typ tavidla, které má dobrý efekt odstraňování filmu a nedochází ke korozi základního kovu.Má však vysokou teplotu tání a špatnou tepelnou stabilitu a lze ji použít pouze s hliníkovou křemíkovou pájkou.

Při pájení hliníku a hliníkových slitin se často používá vakuum, neutrální nebo inertní atmosféra.Při použití vakuového pájení by měl stupeň vakua obecně dosahovat řádu 10-3pa.Když se k ochraně používá plynný dusík nebo argon, jeho čistota musí být velmi vysoká a rosný bod musí být nižší než -40 ℃

3. Technologie pájení

Pájení hliníku a hliníkových slitin má vysoké požadavky na čištění povrchu obrobku.Aby se dosáhlo dobré kvality, musí být před pájením odstraněny olejové skvrny a oxidový film na povrchu.Odstraňte olejovou skvrnu na povrchu vodným roztokem Na2CO3 při teplotě 60 ~ 70 ℃ po dobu 5 ~ 10 minut a poté opláchněte čistou vodou;Povrchový oxidový film lze odstranit leptáním vodným roztokem NaOH při teplotě 20 ~ 40 °C po dobu 2 ~ 4 minut a poté promyt horkou vodou;Po odstranění olejové skvrny a oxidového filmu na povrchu se obrobek ošetří vodným roztokem HNO3 pro lesk po dobu 2 ~ 5 minut, poté se očistí tekoucí vodou a nakonec se vysuší.Obrobek ošetřený těmito metodami se nesmí dotýkat nebo kontaminovat jinými nečistotami a musí být pájen během 6 ~ 8 hodin.Pokud je to možné, je lepší pájet okamžitě.

Metody pájení hliníku a hliníkových slitin zahrnují především pájení plamenem, pájení páječkou a pájení v peci.Tyto metody obecně používají tavidlo při pájení a mají přísné požadavky na teplotu ohřevu a dobu výdrže.Během pájení plamenem a pájení páječkou se vyhněte zahřívání tavidla přímo zdrojem tepla, aby se zabránilo přehřátí a selhání tavidla.Vzhledem k tomu, že hliník lze rozpustit v měkké pájce s vysokým obsahem zinku, zahřívání by mělo být zastaveno, jakmile je spoj vytvořen, aby se zabránilo korozi základního kovu.V některých případech pájení hliníku a hliníkových slitin někdy nepoužívá tavidlo, ale používá ultrazvukové nebo škrabací metody k odstranění filmu.Při použití škrábání k odstranění fólie pro pájení nejprve zahřejte obrobek na teplotu pájení a poté oškrábejte pájenou část obrobku koncem pájecí tyče (nebo škrabacího nástroje).Při porušení povrchového oxidového filmu se konec pájky roztaví a smáčí základní kov.

Metody pájení hliníku a hliníkových slitin hlavně zahrnují pájení plamenem, pájení v peci, pájení ponorem, vakuové pájení a pájení v ochranné atmosféře plynu.Pájení plamenem se většinou používá pro malé obrobky a kusovou výrobu.Aby nedocházelo k poruše tavidla v důsledku kontaktu nečistot v acetylenu s tavidlem při použití kyslíkoacetylenového plamene, je vhodné použít benzínový plamen se stlačeným vzduchem s mírnou redukovatelností, aby nedocházelo k oxidaci základního kovu.Při specifickém pájení lze pájecí tavidlo a přídavný kov umístit na pájené místo předem a ohřívat současně s obrobkem;Obrobek lze také nejprve zahřát na teplotu pájení a poté lze pájku ponořenou do tavidla poslat do pájecí polohy;Po roztavení tavidla a přídavného kovu musí být po rovnoměrném naplnění přídavného kovu pomalu odstraněn ohřívací plamen.

Při pájení hliníku a hliníkové slitiny ve vzduchové peci musí být přídavný kov pro tvrdé pájení předem nastaven a tavidlo pro pájení musí být roztaveno v destilované vodě, aby se připravil hustý roztok s koncentrací 50 % ~ 75 %, a poté musí být potažen nebo nastříkán. pájecí povrch.Příslušné množství práškového pájecího tavidla může být také pokryto pájecím přídavným materiálem a pájecím povrchem a poté se sestavený svařenec umístí do pece pro tepelné pájení.Aby se zabránilo přehřátí nebo dokonce roztavení základního kovu, musí být teplota ohřevu přísně kontrolována.

Pastová nebo fóliová pájka se obecně používá pro ponorné pájení hliníku a hliníkových slitin.Sestavený obrobek se před pájením předehřeje, aby se jeho teplota přiblížila teplotě pájení, a poté se ponoří do pájecího tavidla pro pájení.Během pájení musí být teplota pájení a doba pájení přísně kontrolovány.Pokud je teplota příliš vysoká, základní kov se snadno rozpouští a pájka se snadno ztrácí;Pokud je teplota příliš nízká, pájka není dostatečně roztavena a rychlost pájení se snižuje.Teplota pájení se určí podle typu a velikosti základního kovu, složení a bodu tání přídavného kovu a obecně se pohybuje mezi teplotou likvidu přídavného kovu a teplotou solidu základního kovu.Doba ponoření obrobku do tavicí lázně musí zajistit, aby se pájka mohla plně roztavit a roztéct, a doba podepření by neměla být příliš dlouhá.Jinak může křemíkový prvek v pájce difundovat do základního kovu, čímž se základní kov v blízkosti švu stane křehkým.

Při vakuovém pájení hliníku a hliníkových slitin se často používají kovové provozní aktivátory pro úpravu povrchového oxidového filmu hliníku a zajištění smáčení a roztírání pájky.Hořčík může být přímo použit na obrobek ve formě částic, nebo může být zaveden do pájecí zóny ve formě páry, nebo může být hořčík přidán do hliníkové křemíkové pájky jako slitinový prvek.U obrobku se složitou strukturou, aby se zajistil plný účinek par hořčíku na základní kov a zlepšila se kvalita pájení, se často provádějí místní ochranná procesní opatření, to znamená, že se obrobek nejprve umístí do krabice z nerezové oceli (běžně známý jako procesní box) a poté umístěn do vakuové pece pro ohřev pájení natvrdo.Vakuově pájené spoje hliníku a slitin hliníku mají hladký povrch a husté pájené spoje a po pájení není třeba je čistit;Zařízení pro vakuové pájení je však drahé a páry hořčíku pec vážně znečišťují, takže je třeba ji často čistit a udržovat.

Při pájení hliníku a hliníkových slitin v neutrální nebo inertní atmosféře lze k odstranění filmu použít hořčíkový aktivátor nebo tavidlo.Když se k odstranění filmu použije hořčíkový aktivátor, množství potřebného hořčíku je mnohem nižší než u vakuového pájení.Obecně je w (mg) přibližně 0,2 % až 0,5 %.Při vysokém obsahu hořčíku se kvalita spoje sníží.Metoda pájení NOCOLOK využívající fluoridové tavidlo a ochranu dusíkem je nová metoda rychle vyvinutá v posledních letech.Protože zbytky fluoridového tavidla neabsorbují vlhkost a nejsou korozivní pro hliník, lze proces odstraňování zbytků tavidla po pájení vynechat.Pod ochranou dusíku je třeba natřít pouze malé množství fluoridového tavidla, přídavný kov může dobře smáčet základní kov a lze snadno získat vysoce kvalitní pájené spoje.V současnosti se tato metoda pájení NOCOLOK používá při hromadné výrobě hliníkových radiátorů a dalších komponentů.

U hliníku a hliníkových slitin pájených natvrdo jiným než fluoridovým tavidlem musí být zbytky tavidla po pájení zcela odstraněny.Zbytek organického pájecího tavidla pro hliník lze promýt organickými roztoky, jako je methanol a trichlorethylen, neutralizovat vodným roztokem hydroxidu sodného a nakonec vyčistit horkou a studenou vodou.Chlorid je zbytek tavidla pro tvrdé pájení pro hliník, který lze odstranit podle následujících metod;Nejprve namočte do horké vody při 60 ~ 80 ℃ na 10 minut, opatrně očistěte zbytky na pájeném spoji kartáčem a očistěte jej studenou vodou;Poté namočte na 30 minut do 15% vodného roztoku kyseliny dusičné a nakonec opláchněte studenou vodou.