Паста для пайки алюминия

Пайка алюминия довольно проблематичное занятие, объясняется это тем, что поверхность этого металла покрыта тонкой, эластичной и весьма прочной пленкой окисла – Al2O3. Если, к примеру, взять надфиль и удалить ее механическим способом, то при соприкосновении уже чистой поверхности алюминия с воздухом или водой, он моментально опять покрывается пленкой окисла. Обычные флюсы не растворяют окись .

Алюминий отличается высокой прочностью, является хорошим проводником тепла и электричества. Он отличается небольшим удельным весом, удобен для обработки, безопасен с точки зрения экологии. Однако все эти положительные качества создают почти непреодолимые препятствия при решении задачи, как паять алюминий в домашних условиях паяльником. Традиционными способами это сделать нельзя, поэтому приходится пользоваться специальными методами сварки и оптимально подобранными материалами.

Технические трудности пайки изделий и деталей из алюминия

Паять алюминиевые конструкции и другие элементы всегда достаточно сложно, особенно, если это выполняется дома начинающими мастерами, не до конца изучившими процесс. В основном такая пайка выполняется промышленными способами на специальном оборудовании. Тем не менее, вполне возможно создать наиболее подходящие условия для сваривания деталей изготовленных из алюминия.

Для достижения этой цели необходимо обязательно разрешить несколько проблем технического характера:

  • Больше всего неприятностей при пайке доставляет окисление в виде пленки, возникающей на поверхности в результате контакта алюминия и воздуха. Даже если металл подготовлен, налет на нем образуется практически сразу же после этого. Подобное пленочное покрытие создает препятствия соединительному процессу и добавляет множество проблем в процессе лужения и спаивания. В данной ситуации обычные типы припоев и флюсов совершенно не годятся, поскольку они не дают гарантии качественного соединения. Пленка удаляется или физико-механическим путем, или с помощью сильнодействующих химических веществ.
  • Следует учесть и высокие показатели температуры, при которой алюминий начинает плавиться. Максимально она достигает 600 0 С. Возникает разница температур между спаиваемым металлом и его пленкой, вызывающая сложности в процессе паек.
  • Из-за температурного режима, алюминий в процессе разогрева начинает заметно терять свою прочность. Этот момент наступает уже при нагреве свариваемого материала до 250-300 градусов. Некоторые алюминиевые сплавы содержат компоненты, температура плавления которых имеет различия с основным металлом.
  • Слабое взаимодействие алюминия с традиционными видами припоев, состоящих, преимущественно, из олова, кадмия и других элементов. Это приводит к недостаточным прочностным характеристикам и надежности создаваемых швов. Проблема как спаять, решается посредством специальных припоев, содержащих цинк, который, в свою очередь, отлично контактирует с алюминием и проникает в него. Происходит сцепление, выходящее на молекулярный уровень, обеспечивая необходимую прочность соединения.

Подготовка к пайке алюминиевых деталей

Большое значение придается подготовке алюминия к предстоящей пайке.

Для этого существует несколько способов, обеспечивающих надежность соединения:

  • Участок соединения предварительно обезжиривается и обрабатывается канифолью. После того как вещество нанесено на поверхность, сюда же укладывается наждачная шкурка. Далее нужно включить мощный паяльник и плотно прижать им наждачку к поверхности.
  • После этого поверхность затирается и шлифуется, а само место соединения одновременно подвергается лужению. На подготовленную поверхность устанавливается алюминиевая деталь, которую можно припаивать уже по обычной схеме. При необходимости, канифоль может быть заменена маслом, используемым в швейных машинах.
  • Во втором варианте в канифоль добавляется металлическая стружка, после чего полученная смесь наносится на поверхность места будущего соединения. Жало паяльника нужно хорошо разогреть и залудить, а затем натирать им всю рабочую поверхность спаиваемых деталей до тех пор, пока не расплавится стружка. Одновременно сюда же добавляется припой. В этом случае происходит снятие окиси механическим путем, а припой тут же попадает на поверхность и защищает ее от повторного появления оксидной пленки.
  • Третий способ заключается в предварительной очистке поверхности. Для этой цели используется медь, посредством которой удаляется оксидная пленка. Данный метод относится к наиболее сложным, поскольку омеднение поверхности должно выполняться в специальной ванночке.
Читайте также:  Конус морзе сколько градусов угол

Выбор припоя и флюса для алюминия

Припои на основе олова и свинца могут использоваться для сваривания проводов, элементов и деталей из алюминия при условии их тщательной очистки. Такая пайка должна осуществляться с использованием специальных флюсовых растворов, состоящих из высокоактивных веществ. Однако, такие соединения обладают недостаточной прочностью по причине слабого взаимодействия алюминиевых изделий с оловом и свинцом, склонности к образованию коррозии. Поэтому в виде антикоррозийного покрытия поверхностей из этого металла применяются специальные составы.

К числу таких составов относятся припои с содержанием меди, цинка, алюминия и кремния. Они производятся как в нашей стране, так и за рубежом. Среди отечественных марок наибольшее распространение получил ЦОП-40, содержание которого составляет 40% цинка и 60% олова, а также соединение 34А с алюминием (66%), медью (28%) и кремнием (6%). Содержание цинка оказывает влияние не только на прочность алюминиевых контактов, но и на их устойчивость к коррозии.

Из всех известных припоев минимальной температурой, при которой они начинают плавиться, обладают составы на оловянно-свинцовой основе. Наивысшая температура плавления принадлежит соединениям с алюминиево-кремниевой структурой, а также с алюминием, медью и кремнием. Подобные виды припоев в первом случае расплавляются при достижении температуры 590-600 градусов, а во втором – при 530-550 градусов. Они выбираются для каждого конкретного случая, когда соединяются детали с крупными габаритами, с хорошим теплоотводом или тугоплавкие алюминиевые соединения.

Технологические процессы неразрывно связаны со специальными видами флюсов, применяемых для более качественного взаимодействия всех компонентов сварки.

Подбор наиболее подходящего материала считается довольно сложным мероприятием. Это особенно важно, когда в рабочем процессе используется припой на оловянно свинцовой основе. В структуру таких флюсов включены элементы, формирующие его повышенную активность при взаимодействии с алюминием. Среди них можно отметить триэтаноламин, фторборат аммония, фторборат цинка и другие аналогичные составляющие.

Одним из наиболее популярных флюсовых веществ российского производства считается вещество марки Ф64, отличающееся высокой активностью. Качество данного соединения позволяет припаять металлические детали из алюминия, не снимая тугоплавкое оксидное покрытие, расположенное на поверхности.

Спаивание компонентов из алюминия

Порядок действий и технический процесс сваривания алюминия точно такой же, как и для других видов цветных металлов.

Среди домашних мастеров чаще всего используются следующие два варианта:

  • Высокотемпературная пайка, используемая для сваривания элементов с крупными размерами. В эту категорию входят алюминиевые конструкции с толстыми стенками и увеличенной массой, для разогрева которых требуется температура 550-650 0 С.
  • Пайка при пониженных температурах, составляющих 250-300 0 С, которой вполне хватает для монтажа проводов радиоэлектронной аппаратуры и сваривания мелких предметов, используемых в повседневной жизни. В таком же режиме соединяются и алюминиевые провода в любой электросети.
Читайте также:  Дымогенератор для холодного копчения дома

Соединения в режиме высоких температур происходит с использованием специальных нагревательных элементов. Одним из них является горелка, для работы которой требуется газ в виде пропана или бутана. Если же такая горелка отсутствует, домашние мастера пользуются различными типами паяльных ламп. Сваривание при высокой температуре требует постоянного контроля над степенью нагрева поверхностей соединяемых деталей. Для этого в небольшом количестве берется один из тугоплавких припоев, и после того как он начнет плавиться, можно говорить о достижении нужной температуры. В этом случае разогрев детали прекращается, иначе она просто расплавится и разрушится.

Спаивание при пониженной температуре осуществляется электропаяльником на 100-200 Вт. Мощность паяльника зависит от величины соединяемых компонентов: чем больше деталь, тем более производительный паяльник потребуется для того, чтобы ее разогреть. Проводники легко соединяются паяльником мощностью 50 Вт.

Независимо от температурного режима, соединения выполняются одинаково, а все действия выполняются в следующем порядке:

  • Место будущего соединения деталей или кабелей обрабатывается механическим способом. Для этого используются любые чистящие средства, ослабляющие окислительный налет, обеспечивая более полное взаимодействие с флюсовым веществом.
  • Место соединения требуется обезжирить ацетоном, бензином, спиртом и другими органическими растворителями.
  • Перед тем как паять алюминий паяльником или горелкой в домашних условиях, детали прочно фиксируются в наиболее удобном положении.
  • Нанесение флюса осуществляется на подготовленную плоскость. Если вещество применяется в жидком виде, то оно наносится кисточкой.
  • Точка соединения разогревается с помощью электрического паяльника достаточной мощности или газовой горелкой. Далее сюда же наносится расплавленный припой и распределяется ровным слоем.
  • Металлические поверхности соединяются и фиксируются в нужном положении.
  • После остывания припоя и схватывания деталей, место соединения промывается проточной водой. Остатки флюса вымываются и в дальнейшем не вызывают коррозию.

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.

В чем состоит проблема

Оксидная пленка плавится при очень высокой температуре. Ее присутствие мешает проникновению припойного расплава в основной металл, нарушает смачивание места пайки.

Алюминий имеет низкую температуру плавления. Он полностью переходит в жидкое состояние при 660 ℃. Начинается изменение агрегатного состояния при температуре около 300 ℃. В большинство алюминиевых сплавов входят металлы, которые расплавляются уже при 500 ℃.

При высокотемпературной пайке очень легко «проскочить» маленький интервал нагревания, позволяющий получить нормальный шов.

Велика вероятность перегрева зоны плавления, вследствие которого в жидкое состояние перейдут фрагменты деталей. Следует помнить, что паяние должно проводиться путем обволакивания твердых рабочих участков изделий расплавленной массой припоя.

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.

Читайте также:  Зачем на губках тисков делают насечки

Хороший результат дает пайка посредством припоев со следующими металлами:

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.

Кастолин

Импортный кастолин состоит только из алюминия и цинка. Он обладает хорошей текучестью, проникающей способностью, электропроводностью.

Некоторое неудобство доставляет невозможность применения данного припоя для деталей с содержанием магния в количестве более 1,5 % и изделий, которые в последующем планируется анодировать.

Компания Castolin поставляет в продажу линейку припоев с разнообразным сочетанием компонентов. Проконсультировавшись, можно подобрать средство для конкретных условий.

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.

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.

Как подготовить детали

Перед началом пайки нужно провести обезжиривание поверхностей алюминия. Сделать это можно легко с помощью доступного органического растворителя. Можно взять ацетон, бензол, бензин.

После испарения жидкости детали нужно тщательно зачистить любым абразивом: наждачным полотном или бумагой, щетками, сетками из проволоки.

Можно поверхность обработать кислотными растворами, провести травление. Это занимает время, поэтому выполняют процедуру только при необходимости очень прочного шва.

Подготовку поверхности следует проводить непосредственно перед пайкой. Алюминий окисляется на воздухе мгновенно.

Очистка позволяет удалить старый толстый слой оксидов. При правильном проведении пайки вновь образовавшийся тонкий слой не навредит образованию шва.