3.4. Алюминий и его сплавы

При сварке алюминия возникает тугоплавкий оксид A₂O₃. Он в алюминии не растворяется. Поэтому задачей раскисления при сварке алюминия является удаление A₂O₃.

Основной способ удаления – промывка флюсом. Для этой цели используются расплавы на основе хлористых и фтористых солей, щелочных и щелочноземельных металлов (NaF, ZnCl2, NaCl, AlF₃, BaCl₂). Флюсы практически, не растворяют A₂O₃. При сварке быстро перемещающийся флюс отделяет пленку с поверхности ванны и механически удаляет ее в форме взвешенных частиц. Из обычных легирующих элементов один Mg обладает бÓльшим сродством к кислороду, чем A. При наличии Mg уже в десятых долях процента окисляемость A резко падает. В составе оксидой пленки преобладает еще более тугоплавкая окись магния. Для ее удаления используют флюсы аналогичные применяемые для сварки A. Механизм их действия аналогичен.

При аргонодуговой сварке алюминия оксидные пленки образуются также на кромках и на поверхности электродной проволоки. Удовлетворительные результаты при аргонодуговой сварке плавящимся электродом получены при обратной полярности (+ на электроде) В данном случае оксидные пленки разрушаются в результате катодного распыления.

4. Раскисление при пайке

Пайка, т.е. взаимодействие припоя и металла, возможна только при условии их взаимной смачиваемости и растекания припоя по паяемой поверхности. Однако, это возможно только при отсутствии оксидных пленок на поверхности деталей. Состав исходных оксидных пленок определяется в первую очередь составом паяемого металла и припоя. Основную роль играют элементы, имеющие высокое сродство к кислороду. Борьба с оксидами при пайке ведется в нескольких направлениях:

1.Обязательная очистка паяемых поверхностей и припоя. Часто на паяемые кромки наносят слои металлических покрытий, имеющих меньшее сродство к кислороду или паяемые поверхности предварительно облуживают припоем.

2. Пайка проводится в условиях исключающих возникновение оксидов (применение защитных газов, геттеров, т.е. веществ поглощающих кислород, вакуума).

3. Применяют меры по восстановлению или разрушению оксидных пленок и удалению их из зоны пайки.

Остановимся на пункте 3. Удаление имеющихся на паяемых поверхностях и на кромках оксидов осуществляется несколькими методами: механическим разрушением, воздействием активными газовыми средами (газовые флюсы), воздействием жидким флюсом. Среди механических методов разрушения окислов наиболее эффективно ультразвуковое воздействие (ультразвуковая пайка), при котором применяют специальные паяльники. Рабочая часть таких паяльников вибрирует с частотой 16-22 кГц. Применяют также пайку погружением в ванну с жидким припоем, в которой генерируются УЗ - колебания.

При пайке применяют активные газовые атмосферы, которые защищают не только от окисления, но и способствуют разрушению и удалению оксидных пленок. Активные атмосферы делят на восстановительные газовые среды: водород и газовые смеси, содержащие водород (например, диссоциированный аммиак 2NH₃  N₂ + 3H₂) и окись углерода, например продукты сгорания углеводородов, входящих в состав горючей газовой смеси.

При пайке низкоуглеродистой стали и медных сплавов восстановление оксидов может происходить по реакциям:

МеО + Н₂ = Ме + Н₂О,

MeO + CO = Me + CO₂.

При пайке нержавеющих сталей используют продукты диссоциации фтористых солей (KBF₄). Фтористый калий при нагреве разлагается по реакции

KBF₄ = KF + BF₃.

KF - растворяет оксиды, а BF₃ вступает с ними в химическое взаимодействие. Например,

Cr₂O₃+2BF₃ = 2CrF₃+B₂O₃ (B₂O₃ - борный ангидрит).

B₂O₃ взаимодействует с оксидами, образуя комплексы соединений, которые дальше переходят в шлак.

В качестве жидких флюсов находят применение растворы и расплавы солей. Требования к таким флюсам: 1.Т_пл.флюса < Т_пл. припоя; 2. Минимальная вязкость в расплавленном состоянии, высокая жидкотекучесть, 3. Хорошая смачиваемость паяемой поверхности и припоя.

Состав флюсовой системы определяется в первую очередь химическим составом паяемого металла и типом припоя (т.е. составом припоя).

Для пайки металла припоями на оловянной основе используют флюсы на основе канифоли и ZnCl₂.