Припой для пайки алюминия: разновидности и применение

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.

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.

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.

HTS -2000 – припой для пайки алюминия и его сплавов

Американский продукт выпускается в форме стержня и состоит из девяти сплавов. Припой HTS -2000 – это продукт последних достижений, с помощью которого пайку можно проводить без флюса. Он легко проникает через лежащие ниже поверхности примеси, через которые не могут проникнуть составы конкурентов.

При применении продукта HTS -2000 не требуется обладать какими-то специальными навыками, что означает его высокое качество. Нагреваясь, припой легко проникает через образовавшуюся на поверхности пленку оксида алюминия и создает прочные молекулярные соединения.

Из-за того, что электрохимический потенциал между алюминием и припоем невелик, коррозия материалу не страшна. Срок эксплуатации изделий с таким соединением более 10 лет.

Область применения продукта HTS -2000:

• восстановление деталей после сколов, поломки, износа;
• ремонт картеров автомобилей;
• ремонт алюминиевых днищ лодок;
• ремонт трубок кондиционеров, компрессоров, насосов;
• пайка и медных и алюминиевых элементов в различных сочетаниях;
• ремонт топливных баков из алюминия;
• восстановление и ремонт головок блока цилиндра;
• ремонт радиаторных трубок;
• восстановление резьбовых отверстий.

Кроме этого, с помощью такого припоя можно ремонтировать алюминиевые лестницы, желоба, лодки. Довольно часто его применяют при ремонте дизельных двигателей.

Важно знать, что припой HTS -2000 специалисты не рекомендуют использовать для пайки алюминия с медью. Вследствие такой процедуры возникает электрохимическая коррозия, которая быстро разрушает металл.

Материал используется с кислородно-ацетиленовой или пропановой горелкой. Он является самым сильным, быстрым и в то же время простым припоем для пайки среди других аналогичных сплавов.

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.

Флюс

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.

Особенности проведения работ по соединению алюминия

Применяя флюс для пайки алюминия, необходимо иметь представление о некоторых понятиях и терминах, используемые для данной работы. Итак, используя для работы флюс для пайки алюминия, помните, что это своеобразная смесь, где присутствуют органические или неорганические компоненты, главной задачей которых является обеспечение прочного соединения и адгезии физико-химической природы припоя для обеспечения прочного соединения однородной группы металлического поверхности, а иногда разных по природе материалов металла.

Использование флюса для пайки алюминия

Чтобы флюс для пайки алюминия ф 64 подошёл к материалу обработки, необходимо знать некоторые физические и химические характеристики и свойства алюминия:

• Алюминий имеет высокую степень для обеспечения теплопроводности, а также достаточную электропроводность.
• Алюминий очень устойчив к органическим и неорганическим растворителям.
• Материал имеет достаточную пластичность, то есть гнётся, меняет форму, что позволяет в свою очередь выпускать различные группы изделий – проволоку, технологические листы, изделия гнутой формы и т.д.
• Температура плавления одна из самых низких, всего +660 С.

Учитывая вышеперечисленные параметры можно сделать вывод, что флюс для пайки алюминия должен иметь специальную структуру взаимодействия с поверхностью.

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.

Castolin AluFlam 190 – припой из Франции

Продукт применяется в качестве присадочного прутка для ремонта алюминиевых деталей и высокотемпературной пайки.

Технические характеристики припоя Castolin AluFlam 190:

1. Обладает высокой прочностью и исключительной капиллярной текучестью.
2. Характеризуется отличной электропроводностью.
3. По цвету соответствует многим сплавам из алюминия.

Продукт Castolin AluFlam 190 рекомендуется для высокопрочного соединения:

• алюминиевых сплавов с кремнием;
• кованого алюминия;
• листов;
• трубопроводов.

Его нельзя использовать для алюминиевых сплавов, в которых присутствует более 1,5% магния, и для деталей, которые требуют последующего анодирования.

Из-за своей способности формировать вязкий и прочный шов, припой Castolin AluFlam 190 может применяться в самых различных областях. Его можно использовать для ремонта оконных рам и мебели, в транспортной промышленности, для ремонта холодильного оборудования, газовых магистралей, решеток, кондиционеров и многого другого.

С продуктом Castolin AluFlam 190 специалисты рекомендуют использовать флюс Castolin 190 Flux .

Этапы пайки алюминия

Пайка алюминиевых предметов особо ничем не отличается от соединения других металлических материалов:

1. Сначала необходимо зачистить и обезжирить место будущего соединения.
2. Уже после все элементы устанавливаются в рабочее положение.
3. На необходимый участок наносят флюс и изделие начинают нагревать при помощи паяльника или горелки.
4. 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.

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.

Техника безопасности

Перед началом работы с паяльником всегда нужно сначала изучит правила безопасности.

• Работать нужно только при открытом окне. Поскольку можно отравиться из-за выделений в процессе работы.
• Вокруг не должно быть ничего легковозгорающегося. Если паяльник уронить на бумагу, к примеру, то это может привести к возникновению пожара.
• Аппарат держать следует исключительно за специальную ручку, поскольку в процессе работы он сильно нагревается, что может привести к ожогу.
• К паяльнику нельзя подпускать ребёнка. Устройство всегда следует держать в труднодоступном для малыша месте.
• Аппарат опускать в перерывах между пайкой можно только на специальную подставку. Если паяльник будет помещён на стол, то возможно возгорание.

Следуйте этим простым правилам, и никаких проблем во время работы не возникнет.

Чтобы производить качественную пайку алюминиевых материалов в домашних условиях, необходимо полностью соблюдать технологию. Если выбирать качественные методы, припои, флюсы и материалы, тогда результат будет положительным.

Сфера применения

Использование флюса для пайки ф 64 достаточно обширное, и достаточно указать несколько технологических направлений, где широко используется алюминиевая основа:

• Создание систем теплопроводной магистрали, например, автомобильные радиаторы.
• В энергетических системах замкнутого пространства, например образование замкнутой электрической цепи.
• Соединение токоведущих частей, которые были разорваны под воздействием механической силы, например провода общей магистральной сети электропроводов.
• Создание технологических конструкций, которые обеспечивают связь по принципу электропроводимости.

Флюс Ф 64

Припои, основа для качественного соединения изделий из алюминия

Как видно, флюс для пайки своими руками позволит отремонтировать как сложные и проблемные источники повреждения, так и лёгкие участки и узлы. В качестве припоя используют такие традиционные материалы как:

• Олово;
• Сплав с использованием цинка;
• Сплав на основе кадмия.

Температура плавления выше перечисленных материалов в диапазоне от +200 С до +400 С, и для этих целей можно использовать не очень мощный работоспособный паяльный инструмент. Дополнительно в качестве припоя используют тугоплавкие вещества, в составе которых присутствуют медь, цинк и даже кремний.