Spájkovanie hliníka a hliníkových zliatin

1. Spájkovateľnosť

Spájkovacie vlastnosti hliníka a hliníkových zliatin sú slabé, hlavne preto, že oxidový film na povrchu sa ťažko odstraňuje.Hliník má veľkú afinitu ku kyslíku.Na povrchu je ľahké vytvoriť hustý, stabilný oxidový film Al2O3 s vysokou teplotou topenia.Zliatiny hliníka s obsahom horčíka zároveň vytvoria veľmi stabilný oxidový film MgO.Budú vážne brániť zmáčaniu a šíreniu spájky.A ťažko odstrániť.Počas spájkovania je možné proces spájkovania vykonávať iba so správnym tavidlom.

Po druhé, operácia spájkovania hliníka a hliníkových zliatin je náročná.Teplota topenia hliníka a hliníkovej zliatiny sa príliš nelíši od teploty tavenia použitého prídavného kovu na tvrdé spájkovanie.Voliteľný teplotný rozsah pre tvrdé spájkovanie je veľmi úzky.Trochu nesprávna regulácia teploty môže ľahko spôsobiť prehriatie alebo dokonca roztavenie základného kovu, čo sťažuje proces spájkovania.Niektoré zliatiny hliníka spevnené tepelným spracovaním tiež spôsobia javy mäknutia, ako je nadmerné starnutie alebo žíhanie v dôsledku zahrievania spájkovaním, čo zníži vlastnosti spájkovaných spojov.Pri spájkovaní plameňom je ťažké posúdiť teplotu, pretože farba hliníkovej zliatiny sa počas ohrevu nemení, čo tiež zvyšuje požiadavky na úroveň obsluhy operátora.

Okrem toho odolnosť spájkovaných spojov hliníka a zliatin hliníka proti korózii je ľahko ovplyvnená prídavnými kovmi a tavivami.Elektródový potenciál hliníka a hliníkovej zliatiny je značne odlišný od potenciálu spájky, čo znižuje odolnosť spoja proti korózii, najmä v prípade mäkkého spájkovaného spoja.Navyše väčšina tavív používaných pri spájkovaní hliníka a hliníkových zliatin má silnú korozívnosť.Aj keď sa po spájkovaní vyčistia, vplyv tavív na koróznu odolnosť spojov nebude úplne eliminovaný.

2. Spájkovací materiál

(1) Spájkovanie hliníka a hliníkových zliatin je zriedka používaná metóda, pretože zloženie a elektródový potenciál spájkovacieho prídavného kovu a základného kovu sú veľmi odlišné, čo môže ľahko spôsobiť elektrochemickú koróziu spoja.Mäkké spájkovanie využíva hlavne spájku na báze zinku a cínovú olovenú spájku, ktorú možno rozdeliť na spájku s nízkou teplotou (150 ~ 260 ℃), spájku so strednou teplotou (260 ~ 370 ℃) a spájku s vysokou teplotou (370 ~ 430 ℃) podľa teplotný rozsah.Keď sa použije spájka z cínu a olova a na hliníkový povrch je na spájkovanie vopred nanesená meď alebo nikel, je možné zabrániť korózii na rozhraní spoja, aby sa zlepšila odolnosť spoja proti korózii.

Spájkovanie hliníka a hliníkových zliatin je široko používané, ako je vedenie filtra, výparník, chladič a ďalšie komponenty.Na spájkovanie hliníka a hliníkových zliatin možno použiť iba prídavné kovy na báze hliníka, medzi ktorými sú najrozšírenejšie hliníkové prídavné kovy.Špecifický rozsah použitia a pevnosť v šmyku spájkovaných spojov sú uvedené v tabuľke 8 a tabuľke 9.Teplota topenia tejto spájky je však blízka teplote základného kovu, takže teplota ohrevu by mala byť počas spájkovania prísne a presne kontrolovaná, aby sa zabránilo prehriatiu alebo dokonca roztaveniu základného kovu.

Tabuľka 8 rozsah použitia prídavných kovov na tvrdé spájkovanie pre hliník a hliníkové zliatiny

Tabuľka 9 Pevnosť v šmyku spojov hliníka a hliníkovej zliatiny spájkovaných hliníkovo-kremíkovým prídavným kovom

Hliníková kremíková spájka sa zvyčajne dodáva vo forme prášku, pasty, drôtu alebo plechu.V niektorých prípadoch sa používajú spájkovacie kompozitné dosky s hliníkom ako jadrom a hliníkovo-kremíkovou spájkou ako plášťom.Tento druh spájkovacej kompozitnej dosky sa vyrába hydraulickou metódou a často sa používa ako súčasť spájkovacích komponentov.Počas spájkovania sa spájkovací kov na kompozitnej doske taví a tečie pôsobením kapiláry a gravitácie, aby vyplnil spojovaciu medzeru.

(2) Tavivo a ochranný plyn na spájkovanie hliníka a zliatin hliníka, na odstránenie filmu sa často používa špeciálne tavidlo.Organické tavidlo na báze trietanolamínu, ako je fs204, sa používa s nízkoteplotnou mäkkou spájkou.Výhodou tohto taviva je, že má malý korózny účinok na základný kov, ale vytvára veľké množstvo plynu, čo ovplyvní zmáčanie a tmelenie spájky.Reaktívne tavidlo na báze chloridu zinočnatého, ako je fs203 a fs220a, sa používa so strednou a vysokoteplotnou mäkkou spájkou.Reaktívne tavidlo je vysoko korozívne a jeho zvyšky sa musia po spájkovaní odstrániť.

V súčasnosti pri spájkovaní hliníka a hliníkových zliatin stále dominuje odstraňovanie filmu tavidla.Použité spájkovacie tavidlo zahŕňa tavidlo na báze chloridov a tavidlo na báze fluoridu.Tavidlo na báze chloridu má silnú schopnosť odstraňovať oxidový film a dobrú tekutosť, ale má veľký korozívny účinok na základný kov.Jeho zvyšky musia byť po spájkovaní úplne odstránené.Tavidlo na báze fluoridu je nový typ taviva, ktorý má dobrý účinok na odstraňovanie filmu a nedochádza k korózii základného kovu.Má však vysoký bod topenia a zlú tepelnú stabilitu a možno ho použiť iba s hliníkovo-kremíkovou spájkou.

Pri spájkovaní hliníka a hliníkových zliatin sa často používa vákuum, neutrálna alebo inertná atmosféra.Keď sa používa vákuové spájkovanie, stupeň vákua má vo všeobecnosti dosahovať rádovo 10-3pa.Keď sa na ochranu používa plynný dusík alebo argón, jeho čistota musí byť veľmi vysoká a rosný bod musí byť nižší ako -40 ℃

3. Technológia spájkovania

Spájkovanie hliníka a hliníkových zliatin má vysoké požiadavky na čistenie povrchu obrobku.Na dosiahnutie dobrej kvality je potrebné pred spájkovaním odstrániť olejovú škvrnu a oxidový film na povrchu.Odstráňte olejovú škvrnu na povrchu vodným roztokom Na2CO3 pri teplote 60 ~ 70 ℃ počas 5 ~ 10 minút a potom opláchnite čistou vodou;Povrchový oxidový film možno odstrániť leptaním vodným roztokom NaOH pri teplote 20 ~ 40 °C počas 2 ~ 4 minút a potom premyť horúcou vodou;Po odstránení olejových škvŕn a oxidového filmu na povrchu sa obrobok ošetrí vodným roztokom HNO3 na dosiahnutie lesku počas 2 ~ 5 minút, potom sa očistí tečúcou vodou a nakoniec sa vysuší.Obrobok ošetrený týmito metódami sa nesmie dotýkať ani ho kontaminovať iná nečistota a musí byť spájkovaný do 6 ~ 8 hodín.Ak je to možné, je lepšie okamžite spájkovať.

Metódy spájkovania hliníka a hliníkových zliatin zahŕňajú najmä spájkovanie plameňom, spájkovanie na tvrdo a spájkovanie v peci.Tieto metódy vo všeobecnosti používajú tavivo pri spájkovaní a majú prísne požiadavky na teplotu ohrevu a čas zdržania.Počas spájkovania plameňom a spájkovačky sa vyhýbajte ohrevu taviva priamo zdrojom tepla, aby ste zabránili prehriatiu a poruche taviva.Pretože hliník môže byť rozpustený v mäkkej spájke s vysokým obsahom zinku, zahrievanie by sa malo zastaviť po vytvorení spoja, aby sa zabránilo korózii základného kovu.V niektorých prípadoch sa pri spájkovaní hliníka a hliníkových zliatin niekedy nepoužíva tavivo, ale na odstránenie filmu sa používajú ultrazvukové alebo škrabacie metódy.Pri použití škrabania na odstránenie fólie na tvrdé spájkovanie najskôr zahrejte obrobok na spájkovaciu teplotu a potom zoškrabte spájkovaciu časť obrobku koncom spájkovacej tyče (alebo škrabacieho nástroja).Pri porušení povrchového oxidového filmu sa koniec spájky roztaví a zmáča základný kov.

Metódy tvrdého spájkovania hliníka a hliníkových zliatin zahŕňajú najmä spájkovanie plameňom, spájkovanie v peci, spájkovanie ponorom, vákuové spájkovanie a spájkovanie v ochrannej atmosfére plynu.Spájkovanie plameňom sa väčšinou používa pre malé obrobky a kusovú výrobu.Aby sa predišlo zlyhaniu taviva v dôsledku kontaktu medzi nečistotami v acetyléne a tavivom pri použití kyslíkoacetylénového plameňa, je vhodné použiť benzínový plameň stlačeného vzduchu s miernou redukovateľnosťou, aby sa zabránilo oxidácii základného kovu.Pri špecifickom spájkovaní je možné spájkovacie tavidlo a prídavný kov umiestniť na spájkované miesto vopred a ohrievať súčasne s obrobkom;Obrobok môže byť tiež najskôr zahriaty na teplotu spájkovania a potom môže byť spájka ponorená do taviva poslaná do polohy spájkovania;Po roztavení taviva a prídavného kovu sa po rovnomernom naplnení prídavného kovu pomaly odstráni vyhrievací plameň.

Pri spájkovaní hliníka a hliníkovej zliatiny vo vzduchovej peci musí byť spájkovací kov vopred nastavený a spájkovacie tavidlo sa roztaví v destilovanej vode, aby sa pripravil hustý roztok s koncentráciou 50 % ~ 75 %, a potom sa nanesie alebo nastrieka. spájkovaný povrch.Príslušné množstvo práškového spájkovacieho taviva sa môže naniesť aj na spájkovací kov a spájkovací povrch a potom sa zostavený zvarenec vloží do pece na spájkovanie za tepla.Aby sa zabránilo prehriatiu alebo dokonca roztaveniu základného kovu, je potrebné prísne kontrolovať teplotu ohrevu.

Pastová alebo fóliová spájka sa všeobecne používa na spájkovanie hliníka a hliníkových zliatin ponorom.Zostavený obrobok sa pred spájkovaním predhreje, aby sa jeho teplota priblížila teplote spájkovania, a potom sa ponorí do spájkovacieho taviva na spájkovanie.Počas spájkovania sa musí prísne kontrolovať teplota spájkovania a čas spájkovania.Ak je teplota príliš vysoká, základný kov sa ľahko rozpustí a spájka sa ľahko stratí;Ak je teplota príliš nízka, spájka nie je dostatočne roztavená a rýchlosť spájkovania sa znižuje.Teplota spájkovania sa určí podľa typu a veľkosti základného kovu, zloženia a teploty topenia prídavného kovu a vo všeobecnosti je medzi teplotou likvidu prídavného kovu a teplotou solidu základného kovu.Doba ponorenia obrobku do taviaceho kúpeľa musí zabezpečiť, aby sa spájka mohla úplne roztaviť a tiecť, pričom doba podopierania by nemala byť príliš dlhá.V opačnom prípade môže silikónový prvok v spájke difundovať do základného kovu, čím sa základný kov v blízkosti švu stane krehkým.

Pri vákuovom spájkovaní hliníka a hliníkových zliatin sa často používajú kovové prevádzkové aktivátory na úpravu povrchového oxidového filmu hliníka a na zabezpečenie zmáčania a roztierania spájky.Horčík sa môže použiť priamo na obrobok vo forme častíc, alebo sa môže zaviesť do spájkovacej zóny vo forme pary, alebo sa môže horčík pridať do hliníkovo-kremíkovej spájky ako zliatinový prvok.Pre obrobok so zložitou štruktúrou, aby sa zabezpečil plný účinok horčíkových pár na základný kov a zlepšila sa kvalita spájkovania, sa často prijímajú opatrenia na lokálne tienenie, to znamená, že obrobok sa najskôr umiestni do krabice z nehrdzavejúcej ocele (bežne známy ako procesná skriňa) a potom sa umiestni do vákuovej pece na zahrievanie spájkovania.Spájkované vo vákuu Spoje hliníka a zliatin hliníka majú hladký povrch a husté spájkované spoje a po spájkovaní nie je potrebné ich čistiť;Zariadenie na vákuové spájkovanie je však drahé a horčíkové pary vážne znečisťujú pec, takže je potrebné ho často čistiť a udržiavať.

Pri spájkovaní hliníka a hliníkových zliatin v neutrálnej alebo inertnej atmosfére možno na odstránenie filmu použiť horčíkový aktivátor alebo tavidlo.Keď sa na odstránenie filmu použije horčíkový aktivátor, množstvo potrebného horčíka je oveľa nižšie ako pri vákuovom spájkovaní.Všeobecne je w (mg) asi 0,2 % až 0,5 %.Pri vysokom obsahu horčíka sa zníži kvalita spoja.Metóda spájkovania NOCOLOK s použitím fluoridového taviva a ochrany dusíka je nová metóda rýchlo vyvinutá v posledných rokoch.Pretože zvyšky fluoridového taviva neabsorbujú vlhkosť a nie sú korozívne pre hliník, proces odstraňovania zvyškov taviva po spájkovaní môže byť vynechaný.Pod ochranou dusíka je potrebné potiahnuť len malé množstvo fluoridového taviva, prídavný kov môže dobre zmáčať základný kov a je ľahké získať vysoko kvalitné spájkované spoje.V súčasnosti sa tento spôsob spájkovania NOCOLOK používa pri hromadnej výrobe hliníkových radiátorov a iných komponentov.

Pre hliník a hliníkové zliatiny spájkované iným tavivom ako fluoridovým tavivom sa musia zvyšky taviva po spájkovaní úplne odstrániť.Zvyšok organického spájkovacieho taviva pre hliník možno premyť organickými roztokmi, ako je metanol a trichlóretylén, neutralizovať vodným roztokom hydroxidu sodného a nakoniec vyčistiť horúcou a studenou vodou.Chlorid je zvyšok spájkovacieho taviva pre hliník, ktorý možno odstrániť podľa nasledujúcich metód;Najprv namočte do horúcej vody pri 60 ~ 80 ℃ na 10 minút, opatrne očistite zvyšky na spájkovanom spoji kefou a očistite studenou vodou;Potom namočte na 30 minút do 15% vodného roztoku kyseliny dusičnej a nakoniec opláchnite studenou vodou.