Пайка алюминия, как справедливо считают многие специалисты, является довольно сложным в выполнении технологическим процессом. Между тем такое мнение можно считать верным лишь в отношении тех ситуаций, когда спаять изделия из алюминия пытаются, используя для этого припои и флюсы, которые применяются для соединения деталей из других металлов: меди, стали и др.
Если же используется специальный флюс для пайки алюминия, а также соответствующий припой, то этот технологический процесс не представляет особых сложностей.
Особенности и принципы процесса
Технологический процесс пайки затрудняет низкотемпературная величина плавки материала. Детали очень быстро будут терять прочность при нагреве, а конструкция снизит устойчивость при достижении температуры в 300 градусов. Если использовать легкоплавкие припои, которые состоят из кадмия, висмута, индия, олова, то они будут очень трудно вступать в контакт с алюминием, а также не будет обеспечиваться хорошая прочность.
Очень хорошая растворимость имеется у металлов, которые сочетают в себе цинк. В таком случае спаянные материалы будут обладать высокой надёжностью. Перед началом пайки следует очистить материал от окислов и грязи. Для этого применяется механическое воздействие. Можно использовать щётку или применять специальные флюсы, которые имеют сильнодействующий состав. Перед началом процедуры необходимо залудить участки, которые будут обрабатываться. Если покрытие оловянное, то деталь будет защищена от возникновения окислов.
Для надёжной пайки алюминиевых изделий нужно подбирать правильный нагревательный инструмент. А ещё надёжность соединения зависит от выбора сплава и флюса для пайки алюминия.
Материалы с оловом
Существует множество металлических композиций для пайки алюминиевых изделий.
В составе большинства легкоплавких припоев преобладают медь, олово, свинец; присутствуют кадмий, висмут, индий.
Однако алюминий в этих металлах не очень хорошо растворяется, что обуславливает пониженную прочность образующихся при пайке швов.
Дополнительную сложность создает низкая устойчивость к коррозии припоев из олова, свинца. В случае проведения работы с этими составами спаянное соединение из алюминия покрывают лакокрасочными защитными средствами.
Хороший результат дает пайка посредством припоев со следующими металлами:
Читать также: Удельный вес стали и чугуна
Существует множество композиций, содержащих эти металлы в различном соотношении. Отечественных мастеров в первую очередь интересует российская продукция (прутки и проволока), имеющая хорошее качество и доступную стоимость.
Популярен припой, состоящий из 60 % олова и 40 % цинка. Известно, что повышенное подержание цинка придает шву коррозионную стойкость.
Методы пайки
Пайка алюминиевых материалов производится при помощи электрического паяльника, паяльной лампы или газовой горелки. Имеется несколько способов пайки из алюминия:
- С использованием припоя.
- С канифолью.
- С применением электрохимического метода.
С канифолью
Такой вариант пайки алюминиевой поверхности необходимо применять для небольших размеров детали. Зачищенный участок необходимо покрыть канифолью и поместить на шлифовальную шкурку, которая имеет среднюю зернистость. Сверху проводок прижимается залуженным жалом нагретого паяльника. Такое действие производить необходимо несколько раз, после чего выполняется сама процедура пайки. А также можно применить канифольный раствор в диэтиловом эфире.
В этом варианте конец паяльника не нужно отнимать от заложенного конца, а сверху просто потребуется добавить канифоль. Если необходимо соединить тонкие алюминиевые проводки, то паяльник подойдёт с мощностью в 50 Вт. Если толщина алюминия примерно в 1 мм, тогда паяльник необходимо выбирать в 100 Вт, а для деталей толще 2 мм потребуется предварительный подогрев места соединения.
С использованием припоя
Этот метод является очень распространённым и часто применяется в электротехнике, ремонте автомобилей, а также других изделий. Перед тем как начинать процесс, необходимо произвести покрытие материала сплавом, а дальше идёт соединение облуженных элементов. Детали, которые предварительно облущили, соединяются между собой и другими сплавами и металлами.
Можно применять легкосплавные припои, которые имеют в составе цинк, олово и кадмий. А также в последнее время очень активно применяют тугоплавкие материалы на основе алюминия. Легкосплавные составы применяются из-за того, что можно будет паять алюминиевые изделия при температуре до 400 градусов. Это позволит не испортить свойства материала и сохранить прочность. Составы с кадмием и оловом не позволят создать хороший контакт, а также они будут подвержены коррозии. В тугоплавких материалах нет таких недостатков.
Электрохимический метод
Если применять электрохимический метод, тогда потребуется устройство для выполнения гальванического покрытия. Таким образом будет производиться омеднение поверхности. Если такого аппарата нет, тогда придётся самостоятельно производить обработку детали. Для этого потребуется зачистить шкуркой необходимую поверхность, и нанести несколько капель медного купороса. А уже после к изделию подключается отрицательный полюс независимого источника электропитания.
Можно применить обычную батарейку или аккумулятор, а также любой другой электрический выпрямитель. На положительный вывод подсоединяется очищенный медный провод, который имеет диаметр в 1 мм и располагается в изолированной подставке. Когда происходит процесс электролиза, то на детали начинает оседать медь, а уже после можно проводить лужение участка, сушку с помощью паяльника. А уже после можно с лёгкостью запаять необходимое залуженное место.
Пруток для пайки алюминия в домашних условиях
Всем привет! Многие знают, что алюминий паяют в основном в аргоновой среде специальным сварочным аппаратом, но есть еще вариант для работы с газовой горелкой, да даже турбозажигалкой в небольших масштабах можно пользоваться.
Вообще это не первое мое знакомство с данной проволокой, но опыт покупок не очень хороший, так что поделюсь не только результатом тестирования, но и проверенными местами для покупки, чтобы не получить образец №2, но начнем по порядку.
Содержание
- Характеристики
- Распаковка и внешний вид
- Тестирование
- Итоги
Характеристики
Диаметр: 2,0 мм Длина: 500 мм Мягкий припой ISO 3677: ~B-Zn98Al 381-400 Примерный состав (вес %): 2,4 Al – остальное Zn Температура плавления ºС: 360 Прочность на разрыв (МПа): До 100 (Al) Плотность (г/cм3): 7,0
Распаковка и внешний вид
Последним и самым выгодным приобретением был образец №3 из banggood.
Пришел в небольшом сером пакете
Пруток дополнительно упакован в прозрачный зип-пакет.
5 метров обошлись мне в $8 с поинтами, то есть $1.6 за метр — перейти в магазин
В центре виден белый порошковый флюс, пруток в меру жесткий, выглядит как алюминий без окисления
Сравнение
Первым был куплен крайний левый образец №1 в али. Он абсолютно идентичен по свойствам с образцом №3, но 3 метра обошлись мне в $12, то есть $4 за метр, что почти втрое дороже. проверить текущую цену
В центре образец №2. Он стоит $5 за 3 метра или $1.7 за метр, как и образец №3
Но как только берешь пакет в руку, понимаешь, что это ПОС с не очень густым флюсом внутри.
не покупать тут
Еще два образца по $8 за 3 метра так и не были доставлены, вероятно их даже не отправили.
Тестирование
Алюминий со временем покрывается оксидной пленкой, из-за которой поверхность становится матовой, так вот, перед спаиванием поверхности обязательно нужно зачищать до блеска, иначе припой просто будет шариками скатываться по поверхности независимо от степени ее нагрева. Образец №1
Вообще правильно нагреть деталь до температуры около 400 градусов, а затем просто водить прутком, который будет плавиться и заполнять собой щели, но у меня мало опыта, поэтому чтобы не перегреть поверхность, я периодически вношу пруток в пламя горелки. Если температура низкая, припой скатится по поверхности шариком, если достаточная — залудит ее.
Проверка на излом показывает хороший результат — разрыв происходит не по шву
Образец №2. Плавится очень хорошо, выделяет много дыма, воняет горелым «аспирином». К алюминию липнет, но если перегреть, довольно быстро выгорает.
Работать неудобно из-за вони и необходимости контролировать температуру.
Образец №3. Решил спаять трубки внешними стенками
Пробуем разорвать шов. После того как трубка выскочила из тисков, я зажал ее выше, выведя из фокуса и заметил это только на стадии создания гифок
Но есть фото результата на котором видно, что шов не пострадал.
Ну и напоследок срастим алюминиевую трубку с куском «дюральки»
Тест на разрыв так же прошел успешно
Итоги
Занятная проволока — алюминий паяет отлично, заполняя собой даже мелкие щели, главное чтобы стыки не были загрязнены. К меди тоже липнет хорошо, но опытные люди говорят, что для работы с ней лучше использовать другие сплавы, хотя для экстренного полевого ремонта вполне сгодится и этот пруток.
Температура плавления алюминия около 660ºС, казалось бы, можно использовать прутки и на 450-500 градусов, но можно столкнуться с двумя проблемами: 1. Массивную деталь до 500 градусов нужно еще чем-то прогреть 2. Можно перегреть место пайки и испортить деталь
Самым оптимальным мне показался образец №3. Соответствует заявленным характеристикам и стоит дешевле остальных минимум вдвое. Так же на выбор есть лоты разной длины: 1 метр — $2.89 2 метра — $4.39 3 метра — $6.39 5 метров — $9.89
перейти в магазин
Припои, флюсы, материалы
Можно применять для пайки алюминия олово, но только в тех случаях, если имеется высокоактивный флюс, а также произведена хорошая зачистка участков. Оловянные соединения необходимо дополнительно покрывать специальными составами, поскольку наблюдается плохая прочность и слабая защита от коррозии.
Очень хорошие паяные соединения можно получить, если использовать припой с кремнием, цинком, алюминием или медью. Такие материалы выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями. Русские марки припоев выпускаются под названием ЦОП40. Согласно ГОСТу они в своём составе имеют 60% олова и цинка 40%, ещё есть припой 34А. В его состав входит 66% алюминия, 6% кремния и 28% меди. Состав придаст хорошую прочность месту контакта и обеспечит надёжную устойчивость от коррозии. К иностранным составам относится HTS- 2000. Это средство очень удобно в применении.
Такие сплавы можно применять с крупногабаритными деталями, а также с высоким теплоотводом, если использовать грелку или предметы из алюминиевых сплавов, имеющие высокотемпературное плавление. Если никогда раньше не производили пайку предметов, тогда желательно посмотреть специальные обучающие видео, которые помогут ответить на многие вопросы.
Помимо припоев, необходимо использовать также специальные флюсы, которые имеют в своём составе цинк, фтор, бурат аммония, а также триэтаноламин и другие элементы. К популярным отечественным флюсам относится Ф64, который имеет хорошую химическую активность. Обычно это средство применяется даже без предварительной очистки деталей от оксидной плёнки. А также можно использовать 34А, который содержит в своём составе хлорид лития, цинка и калия, а также фторид натрия.
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%).
Читать также: Как понизить обороты болгарки
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
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 материала
Чтобы достигнуть хорошего качества соединения, нужно использовать не только правильные технологии, но и уметь хорошо подготовить обрабатываемую поверхность. Нужно удалить все загрязнения и оксидные плёнки. Механическая обработка выполняется при помощи шкурки или металлической щётки, а также иногда применяют проволочную нержавеющую сетку и шлифовальную машинку. А также можно использовать разные кислотные растворы.
Обезжиривать поверхность нужно с помощью растворителя, ацетона или бензина. Когда происходит зачистка алюминиевой поверхности, то сразу же образовывается оксидная плёнка. Однако её толщина будет ниже первоначальной, а потому паяльный процесс облегчится.
Подбор флюсов
С учетом специфики пайки деталей из алюминия к выбору флюсов нужно подойти внимательно.
Существует отечественные средства, состоящие из нескольких компонентов. Они обеспечивают эффективную очистку деталей, препятствует окислительным процессам при нагревании. Это особенно актуально при использовании припоев из олова и свинца, известных своей склонностью к окислению.
Хорошую проникающую способность обеспечивает многокомпонентный флюс из фторборатов аммония и цинка, триэтаноламина, добавочных веществ. Средство имеет доступную цену. Его эффективность многократно проверена на практике.
Известный высокотемпературный флюс состоит из хлоридов калия, лития и цинка; фторида натрия. Сухую смесь всыпают в рабочую зону пайки на палочке, дожидаясь равномерного расплавления и перемешивания с массой припоя.
Инструменты
Если необходимо произвести соединение алюминиевых изделий в домашних условиях, то целесообразно использовать электропаяльник. Это универсальный прибор, который очень удобно позволяет припаивать провода, ремонтировать маленькие трубки и прочие элементы. Для приспособления необходимо минимальное количество пространства. А также в доме обязательно должно быть электричество. Если нужно починить крупногабаритный прибор, тогда применяют для пайки алюминия газовую горелку, для которой используют бутан, аргон и пропан. Чтобы производить пайку предметов в домашних условиях, подойдёт стандартная паяльная лампа.
Если применяются газовые горелки, то необходимо постоянно наблюдать за пламенем, которое представляет собой сбалансированную подачу газов и кислорода. Если имеется правильная газовая смесь, то язык пламени будет ярко-синий. Неяркий оттенок будет свидетельствовать о том, что имеется избыток кислорода.
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?
Читать также: Редуктор для бетономешалки своими руками
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.
Алюминий – это химический элемент с сильно выраженными металлическими свойствами. Под действием кислорода из окружающего воздуха он легко подвергается окислению, образуя тусклое, серое оксидное покрытие.
Такими выглядят алюминиевые изделия. Если поверхность зачистить, то в течение нескольких минут можно наблюдать металлический блеск чистого вещества. Плотный, тугоплавкий налет из оксидов существенно затрудняет любую работу с металлом.
Считается, что паять алюминиевые изделия очень сложно. Так бывает не всегда. Хороший припой для пайки алюминия облегчает ситуацию. Состав композиций позволяет справиться с оксидным слоем, обеспечивает образование шва.
Этапы пайки алюминия
Пайка алюминиевых предметов особо ничем не отличается от соединения других металлических материалов:
- Сначала необходимо зачистить и обезжирить место будущего соединения.
- Уже после все элементы устанавливаются в рабочее положение.
- На необходимый участок наносят флюс и изделие начинают нагревать при помощи паяльника или горелки.
- Когда наблюдается повышение температуры, то пруток припоя плавится, им необходимо постоянно касаться поверхности элементов, тем самым контролируя процесс.
Необходимо запомнить, что пайку следует производить в хорошо проветриваемом помещении, поскольку в процессе нагревания выделяются опасные соединения.
Если применяется бесфлюсовый припой, тогда необходимо знать о некоторых нюансах работы. Чтобы оксидная плёнка не мешалась, надо концом прутка выполнить царапающие движения по участку элемента. Таким образом, оксидная целостность будет нарушаться, а припой пойдёт в контакт с обрабатываемым металлом.
Разрушить оксидный слой можно и другими способами. Обрабатываемый участок нужно поцарапать металлической щёткой или прутком из нержавеющей стали.
Чтобы обеспечить максимальную прочность соединения, необходимо обработать участки лужением.
Алюминиевые сплавы с добавками
Эффективен для пайки высокотемпературный припой, содержащий 66 % чистого алюминия, 28 % меди и 6 % кремния. Сделан он в России. Значительная концентрация базового металла, идентичного материалу рабочих деталей, увеличивает растворяемость, проникновение расплава.
Основа шва, включающая медь с алюминием, укрепляется присутствием кремния. Образующееся посредством алюминиевого припоя соединение не корродирует, имеет хорошие механические качества.
Добавка кремния повышает температуру плавления припоев. Так, состав из 87 % алюминия и 13 % кремния плавится при значениях температуры около 600 ℃. Этот вид импортной продукции поступает в продажу уже готовый к применению. Припой с флюсом стоит дороже. Повышенная цена окупается высоким качеством шва.
Отличный результат пайки дает американский композит из 9 компонентов. Прутки плавятся при температуре 347 ℃, увеличиваясь в объеме на 10 %. Образующийся шов отличается пластичностью, в 3 раза превосходящей показатели соединений из других сплавов.
Высокотемпературную пайку проводят при работе с массивными деталями из алюминия или изделиями из сплавов, плавящихся только при сильном нагревании. Нагрев обеспечивается газовыми горелками, работающими на чистых углеводородах или их смесях с кислородом. Можно пользоваться обычным паяльником.
