Неразъёмные соединения изделий из металла осуществляются несколькими способами – один из них, это пайка. В этом процессе, мостиком между двумя деталями служит припой, представляющий собой химически чистый металл или его сплавы. Основное требование, предъявляемое к нему – это создание прочного механического соединения, обладающего определёнными физико-химическими и электропроводными свойствами.
Чтобы обеспечить надёжный контакт с малым электрическим сопротивлением, требуется удалить промежуточные слои, состоящие из окислов или других химических веществ, имеющихся на поверхности стыкуемых изделий. Для этого применяется другая операция – обработка флюсом.
Флюс – это смесь неорганических и органических веществ, обеспечивающих создание на поверхности обрабатываемого металла участка, обладающего хорошей физико-химической адгезией к припою. Такой смесью обрабатывают алюминий и его сплавы, когда требуется соединить их с другим веществом.
Алюминий, Al и его сплавы обладают рядом технических характеристик, которые предопределили его широкое применение в промышленности и электротехнике.
Изделия имеют:
- Высокую электро – и теплопроводность.
- Устойчивы к разбавленным органическим и неорганическим растворителям.
- Обладают хорошей пластичностью, легко гнётся, деформируется – это позволяет выпускать различные детали в виде проволоки, листов, гнутых профилей.
- Имеют достаточно низкую температуру плавления, около 660°C.
Применение алюминия
Распространенность применения изделий из алюминия заключается в первую очередь в том, что он является легким металлом. Алюминий широко используется в электротехнике, поскольку обладает отличной электропроводимостью.
Для бытовых нужд из этого металла изготавливаются кастрюли, бидоны, дуршлаги, кружки. Чистый алюминий применяют для производства фольги, используемой для электролитических конденсаторов. Можно его использовать и при производстве радиаторов.
Однако, пайка этого металла может доставить массу проблем. Это объясняется тем, что при легком взаимодействии с воздухом, поверхность алюминия покрывается тонкой, но твердой оксидной пленкой. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, но при процессе пайки создает труднопреодолимую преграду.
Существует несколько методов решения этой проблемы, например, пайка с канифолью, однако наилучший результат дает применение специально предназначенных для этого флюсов.
Особенности
Электропроводность Al-сплавов позволяет использовать детали из этого металла для создания токопроводящих элементов в различных электрических системах.
При создании электропроводящих мостиков, требуется соединять различные металлы с алюминием посредством пайки, что вызывает определённые технологические трудности.
Это обусловлено тем, что на поверхности любого Al-сплава, в том числе, чистого алюминия, имеется прочная и очень эластичная окисная плёнка, состоящая из Al2O3.
Свойства этой плёнки таковы, что она не вступает в контактное взаимодействие с большинством из распространённых металлов – они не могут смочить поверхность, даже находясь в расплавленном состоянии.
Механически удалить окисную плёнку не представляется возможным – чистый алюминий мгновенно вступает в реакцию окисления с кислородом воздуха. Чтобы предотвратить это явление и обеспечить надёжную пайку Al-сплавов, были разработаны и применяются специальные химические вещества – флюсы для работ с алюминием.
Проблемы при пайке
Температура плавления алюминия не превышает 660 градусов. Следствием этого является применение из экономических соображений сварочных аппаратов, не обладающих чересчур большой мощностью.
Однако, на поверхности алюминия имеется окисная пленка, которую необходимо убрать перед началом процесса сварки. А вот для ее расплавления требуется нагрев до температуры 2000 градусов. При достижении такого значения разрушится не только окисная пленка, но и сам металл, что приведет к ухудшению качества сварного соединения. Помимо всего окисная пленка после ее расплавления может восстановиться. Из-за устойчивости оксидной пленки, обладающей слабой адгезией к припою, обычный припой с трудом прилипает к поверхности детали.
Флюс для пайки алюминия решает эту проблему. При его нанесении на область сварки он перекроет проход воздуха в эту зону, что приведет к ослаблению негативного воздействия окисной пленки. По сравнению с другими металлами, например, железом и цинком, алюминий является более активным — зачищенная деталь может мгновенно вновь покрыться пленкой окиси. Поэтому и от флюса, предназначенного для алюминиевых деталей, также требуется быстрота воздействия.
Активный флюс для низкотемпературной пайки алюминия быстро растворит окисную пленку на поверхности изделий, мешающую нормальному растеканию припоя. Помимо этого, в припой, предназначенный для соединения алюминиевых изделий, добавляют цинк, обладающий способностью хорошо растворяться в алюминии.
Соединение на основе припоя с содержанием цинка обладает большей прочностью. Сочетая соответствующий припой и флюс универсальный для пайки алюминия можно без особых сложностей получить качественное соединение.
Холодный Ф-64
После остывания грозный лев превращается в котенка. Нет, у него ещё есть коготочки, и он может поцарапать — окислить какую либо поверхность из особо нежного металла, но только в при контакте с ним течении продолжительного времени. Навредить алюминию в таком состоянии он не сможет никогда. За это свойство можно поблагодарить неизвестных разработчиков, в далёкие, советские времена решивших эту проблему.
Как у него так получается с Al
Чем то этот состав похож на ЛТИ-120. Чувствуется старая советская химическая школа. При повышении температуры высвобождается рекордное количество активных фторидов. Они разрушают прочную плёнку оксида алюминия, освобождая таким образом металлическую поверхность для смачивания припоем. Помощь в переносе ПОС-а оказывают многочисленные присадки, которые в решающий момент оказываются между оловом и металлом. При остывании фториды образуют пассивные, прочные соединения.
Пайка дюралюминия
Дюралюминий бывает разный и флюс для алюминия это чувствует. Проявляется это в пене иногда присутствующей во время пайки. В остальном проблем этот материал не вызывает.
Особенности вещества
Активный флюс для пайки алюминия имеет существенные отличия от аналогичных веществ, используемых для соединения изделий из стали, латуни и меди, так же, как отличаются между собой свойства самих этих металлов. В основе состава флюса содержатся вещества, которые могут без особого труда растворять окисную пленку на поверхности алюминия. Для пайки алюминиевых изделий используются флюсы под различными номерами.
К наиболее простым относятся флюсы № 8 и 9, однако, их активность не является слишком большой по сравнению с теми, которые включают в себя соединения фтора. Выбор осуществляется, исходя из особенностей конкретной работы. Существуют флюсы, которые применяются для сварочных соединений деталей без их предварительной подготовки. Наиболее распространенным таким видом флюса является Ф-64.
Состав флюса для пайки алюминия под номером Ф-64 способствует его повышенной активности, что позволяет с успехом очищать от оксидной пленки даже не зачищенные поверхности. Раствор является бесцветным или светло-желтым.
Марки флюсов для пайки алюминия
Флюс Ф59А — предназначен для низкотемпературной пайки алюминия, а также сплава АМц с медью и сталью, при температуре от 150 до 320 градусов.
Флюс Ф61А — кроме пайки алюминия предназначен для спаивания деталей из оцинкованного железа, меди и бериллиевой бронзы. Температура работы с флюсом, как и в предыдущем случае, составляет 150-320°С.
Флюс Ф54А — состоит на 82% из триэтаноламина. Данный флюс также предназначен для пайки алюминия и его сплавов в домашних условиях.
Флюс Ф64 — подходит для пайки алюминия и дюралюминия.
Данный вариант флюса для алюминия чем-то напоминает паяльный флюс ЛТИ-120, который предназначен для пайки меди, никеля и углеродистой стали. При нанесении флюса Ф-64 на поверхность алюминиевых деталей, и под воздействием высоких температур, он способен разрушить прочную плёнку оксида алюминия, очистив тем самым металл для нормального растекания припоя.
Все вышеперечисленные флюсы — подходят для пайки алюминия. Ну а о том, как паять провода, всегда можно узнать на сайте .
Используемые припои
Когда осуществляется сварка изделий, изготовленных из алюминия, рекомендуется использование припоев из оловянно-свинцовой группы. Наиболее качественное соединение можно получить, если использовать вид припоев, в составе которых содержатся такие элементы, как кремний, цинк, медь. Внесение добавок значительно улучшают качество припоя — понижают температуру его плавления, увеличивают смачиваемость, делают более прочными.
Такие виды припоев выпускаются отечественной промышленностью и зарубежными производителями. Наиболее низкой температурой плавления обладают оловянно — свинцовые припои. К одной из наиболее распространенных марок припоя для сварки алюминия относится HTS-2000. Опытные сварщики говорят, что использовать припой HTS-2000 для получения качественного соединения следует только с флюсом.
К неплохим веществам из этой области также можно отнести припой французской фирмы Castolin 192FBK, а также припой Castolin 1827, используемый при соединении деталей из алюминия и меди. Отечественным аналогом HTS-2000 служит изготавливаемый в Новосибирске припой SUPER A+, который применяется совместно с флюсом SUPER FA.
Флюс Ф-61
Достоин особого внимания такой вариант, как Ф-61 флюс. Он относится к виду флюсов активного действия для удаления оксидов с поверхности алюминиевых изделий, предназначенных для спаивания. Одновременно он улучшает процесс растекания жидкого припоя. Флюс Ф-61А может использоваться также при соединении алюминия и сплавов на его основе с медными и стальными изделиями. Из всей группы подобных элементов его выделяет то, что он изготовлен на основе фторборатов.
Флюс Ф-61А производства «REXANT» является низкотемпературным флюсом. Он используется, когда происходит пайка алюминия с помощью припоев, входящими в оловянно-свинцовую группу. Температурный режим при этом находится в диапазоне 150-320 градусов.
Ф-61А флюс имеет следующий состав:
- триэтаноламин — 82 процента;
- фторборат цинка — 10 процентов;
- фторборат аммония — 8 процентов.
Флюс расфасован в стеклянные флаконы темного цвета по 30 миллилитров вещества в каждом. Размеры флакона в среднем составляют 35х20 с высотой 76 миллиметров. Вес флакона составляет порядка 0,03 килограмма. Для удобства применения флакон снабжен капельницей, что дает возможность применять флюс дозировано.
Флюс соответствует требованиям нормативного документа ОСТ 4 ГО.033.200. Его стоимость является доступной. Флюс Ф-61А снабжен инструкцией по применению, которую необходимо внимательно изучить перед началом использования. В частности, в нем указаны меры предосторожности во время сварки.
Если флюс попадет на кожный покров сварщика, то следует сразу промыть эту область мыльной водой и протереть насухо чистой материей. Хранить флаконы с флюсом необходимо таким образом, чтобы они не могли попасть в руки детей. Гарантийный срок хранения составляет один год. После окончания процесса остатки флюса убирают при помощи салфетки, смоченной водой или спиртом.
Самостоятельное изготовление
Имеется возможность изготовить флюс для пайки алюминия своими руками. Для изготовления подойдут вещества, которые обладают хорошей растворяемостью и антиокислительными качествами. Когда готовят флюс для алюминия своими руками, то за основу берутся спирт, кислоты, масла.
Самый простой флюс можно приготовить, растворив воде таблетку ацетилсалициловой кислоты, наиболее известной под названием аспирин. Растворять таблетку следует до исчезновения осадка. Также можно использовать гранулы лимонной кислоты.
Хороший флюс можно получить, растворив в этиловом спирте канифоль. Поскольку она растворяется медленно, то ее следует измельчить как можно более тщательно. Для завершения растворения раствор следует оставить на некоторое время. Этот процесс можно ускорить, поместив раствор в стеклянную баночку и нагревать в водяной бане до температуры 80 градусов.
Преимущество флюса, полученного из растворенной в спирте канифоли, заключается в его нейтральности, что позволяет не смывать его остатки после окончания процесса пайки. Допускается растворение не в этиловом спирте, а в глицерине. Такой флюс будет более густым и удобным при применении.
Видео описание
Пайка алюминия. Флюс для пайки алюминия Ф-64.
Пайка порошковыми флюсами
Бура предназначена для пайки с использованием латунных (медных) и серебряных припоев Источник expertsvarki.ru
Еще одна возможность нейтрализовать оксидную пленку (Al2O3), это использование порошковых флюсов при пайке меди с алюминием. В таких случаях чаще всего используется газовая горелка, а порошки называют присыпками. Возможно, кто-то представляет себе пайку как работу паяльником, но это не совсем так, ведь для проводов сечением 10 мм2 и более паяльник попросту непригоден, так как не сможет их должным образом разогреть. Поэтому не следует скидывать со счетов порошковые флюсы.
Вот некоторые из присыпок (порошковых флюсов):
- Натриевая соль борной кислоты, больше известная как бура (Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O), представляет собой порошок белого цвета, температура плавления которого составляет 700°C (субстанция становится вязкой). Такой флюс имеет невысокую стоимость, растворяется в воде и хорошо смывается раствором лимонной кислоты.
- Активный флюс Ф34-A. Согласно ТУ 48-4-229-87 состоит на 50% из хлорида калия (KCl), на 8% из хлорида цинка (ZnCl₂), на 32% из хлорида лития (LiCl) и на 10% из фторида натрия (NaF). Данная субстанция гигроскопична и хорошо растворяется в воде.
