Способы пайки алюминия.

Пайку алюминия можно осуществлять практически всеми известными способами, но не все они пригодны в условиях серийного и массового производства.

Низкотемпературная пайка применяется для алюминия и его сплавов достаточно широко. Полученные соединения, как правило, имеют невысокие прочностные характеристики. Такую пайку проводят обычно оловянно-цинковыми, кадмиево-цинковыми и цинковыми припоями.

Соединения из алюминия и его сплавов, паяные легкоплавкими припоями на основе олова или олова со свинцом, имеют низкую коррозионную стойкость. Для снижения склонности к коррозии в легкоплавкие припои вводят цинк. Однако, соединения, паяные цинковыми припоями с повышенным содержанием примесей олова, свинца, сурьмы, кадмия склонны к развитию в паяных швах межкристаллитной коррозии. Кроме того, цинковые припои склонны к межзеренной и общей химической эрозии паяемых алюминиевых сплавов. Для устранения негативных явлений в состав таких припоев дополнительно вводят в небольших количествах алюминий, хром, галлий и т.п.

Для получения ответственных высокопрочных соединений наиболее широко применяется высокотемпературная пайка алюминия. Для этой цели применяют главным образом готовые припои на основе алюминия Al-Si, Al-Zn, Al-Cu-Si, Al-Mg-Si, а также контактно-реактивные флюсы.

Трудности, связанные с пайкой некоторых алюминиевых сплавов и удалением оксидной пленки, могу быть устранены предварительным нанесением на контактные поверхности металлических покрытий, обеспечивающих пайку труднопаяемых алюминиевых сплавов. Эти покрытия предотвращают межкристаллитное проникновение припоя в основной металл, возникновение высокого электродного потенциала припоя в паре с основным металлом или образование химических соединений. В качестве покрытий, обеспечивающих надежное смачивание и устранение указанных явлений, используют чистые металлы (Sn, Zn, Al, Cu, Ni, Ag и др.) и припои. В этом случае механическая прочность паяемого соединения лимитируется прочностью сцепления основного металла с металлом покрытия.

Предварительное нанесение металлических покрытий осуществляют лужением (абразивным или ультразвуковым), плакированием, напылением или гальваническим методом. Широко применяют алюминий, плакированный силуминовыми сплавами (АПС, АМцПС).

Флюсовая пайка.

Флюсовая высокотемпературная пайка алюминия и его сплавов готовым припоем может быть выполнена с локальным нагревом в пламени паяльных ламп, горелок, токами высокой частоты и общим нагревом в печах и погружением в флюсовые ванны.

Для пайки с локальным нагревом, как правило, используют флюсы типа 34А (NaF – 9…11%, ZnCl2 – 8…12%, LiCl – 29…30%, KCl – 54…56%).

Для пайки алюминия с общим нагревом используют печи с воздушной и защитной атмосферой. Пайка осуществляется путем нагрева деталей с заранее нанесенными на них припоем и флюсом.

При пайке в воздушных печах чаще всего используют флюсы Ф5 (KCl– 44-46%, LiCl– 37-39%, NaF– 9-11%, SnCl2– 3%, CdCl2– 4%), температура пайки – выше 500°С, Ф124 (KCl– 41,2%, LiCl– 22,8%, NaF– 6,1%, NaCl–21,9%, ZnCl– 8%), 34А, ТПИ-3. Флюсы можно наносить в виде спиртовой пасты, а последние два погружением в водный раствор флюса.

Более эффективен метод флюсовой печной пайки алюминиевых изделий в контролируемой атмосфере, состоящей из полностью обезвоженного «сухого» воздуха или очищенного инертного газа, что позволяет уменьшить количество используемого флюса в 6-10 раз.

Наиболее отработанным способом на сегодняшний день является процесс пайки алюминиевых изделий в соляных ваннах. При пайке в соляных ваннах припой чаще всего наносят в виде плакирующего слоя на поверхности паяемых деталей. При пайке теплообменников хорошо себя зарекомендовал флюс состава, %: NaCl – 18…22, KCl – 33…37, LiCl – 9…11, KF, CaCl2 – 23…27, температура пайки 600-610°С, припой – эвтектический силумин.

Основным недостатком всех способов флюсовой пайки является высокая коррозионная активность применяемых флюсов, что требует их тщательного удаления с поверхности изделия после пайки.

На сегодняшний день наиболее перспективным направлением развития флюсовой пайки является использование сложных флюсов на основе алюмокалиевых фтористых солей KAlF4 – K3AlF6. Температура плавления таких флюсов находится в интервале 835–875 К и ниже. В расплавленном состоянии они активны, а в твердом состоянии остатки негигроскопичны, малорастворимы в воде, коррозионнонеактивны, что позволяет исключить операцию отмывки флюса из технологического процесса.

Кроме того, в настоящее время происходит активная замена флюсовой пайки на более экологически чистую бесфлюсовую пайку.