Termokings.ru

Домашний Мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пайка алюминия в домашних условиях – чем и как паять, флюсы, припои

Пайка алюминия в домашних условиях – чем и как паять, флюсы, припои

Пайка алюминия, как справедливо считают многие специалисты, является достаточно 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 данный технологический процесс не представляет особых сложностей.

Пайка алюминия с использованием пропановой горелки

Инструменты

Обычно пайку алюминия производят в рамках промышленных цехов. В домашних условиях эту процедуру провести достаточно проблематично, потому что после зачистки на поверхности металла почти сразу возникает оксидная пленка, которая и усложняет процесс. Однако не стоит расстраиваться, все-таки существует несколько способов пайки алюминия своими руками, когда пленка окислов, что покрывает деталь, разрушается непосредственно в момент проведения пайки.

Содержание:

Характеристика алюминия как металла

Алюминий характеризуется высокими показателями электро- и теплопроводности, коррозионной и морозостойкости, а также пластичности. Температура плавления этого металла составляет около 660 градусов по Цельсию.

Зависимо от уровня очистки, первичный алюминий бывает высокой или технической чистоты. Технический алюминий получают путем электролиза криолит-глиноземных расплавов. Другой вид алюминия, высокой чистоты, образуется после дополнительной очистки технического алюминия. Главное различие между высоокоочищенным и техническим алюминием связано с отличием в коррозионной устойчивости металла к некоторым средам. Естественно, чем больше степень очистки алюминия, тем алюминий дороже.

Важное свойство алюминия состоит в его высокой электропроводности, он уступает по этому показателю только серебру, золоту и меди. Сочетание высокой электропроводности и небольшой плотности делает алюминий серьезным конкурентом меди в области производства кабельно-проводниковой продукции. Длительный отжиг алюминия при 350 градусах улучшает проводимость металла, а нагартовка — ухудшает. Электропроводность алюминия доходит до 60-65% от проводности меди и растет с уменьшением содержания примесей.

Алюминий по теплопроводности уступает только меди и серебру, превышая втрое теплопроводность малоуглеродистой стали, что можно узнать и видео о пайке алюминия. Отражательная способность металла зависит от его чистоты. Отражаемость для фольги с присутствием алюминия 99,5% составляет 84%.

Алюминий сам по себе является химически активным металлом. Однако на воздухе металл покрывается тонкой пленкой окиси алюминия – около микрона. Обладая химической инертностью и большой прочностью, она защищает материал от окисления и определяет высокий уровень его антикоррозионных свойств во многих средах. Окисная пленка в алюминии высокой чистоты является сплошной и беспористой, имеет прочное сцепление с самим металлом.

Поэтому алюминий высокой чистоты очень стоек к неорганическим кислотам, щелочам, морской воде и воздуху. Сцепление алюминия с окисной пленкой в месте нахождения примесей заметно ухудшается, и эти места являются уязвимыми для коррозии. К примеру, по отношению к неконцентрированной соляной кислоте стойкость технического и рафинированного алюминия различается в 10 раз.

Применение алюминия и сплавов

Алюминий широко используется как конструкционный материал благодаря своим основным достоинствам — легкости, податливости штамповки, коррозионной стойкости, высокой теплопроводности, неядовитости его соединений. В частности, данные характеристики сделали алюминий популярным при изготовлении алюминиевой фольги, кухонной посуды и упаковки в пищевой промышленности.

Но металл из-за низкой прочности применяется исключительно для ненагруженных элементов конструкций в случаях, когда на первый план выносится электро- или теплопроводность, пластичность и коррозионная стойкость. Такой недостаток, как малая прочность, компенсируется путем сплавления алюминия с небольшим количеством магния и меди. Сплав называют дюралюминий.

Электропроводность алюминия вполне можно сравнить с медью, но алюминий при этом стоит дешевле. Поэтому этот материал широко используется в электротехнике для производства проводов, их экранирования и при изготовлении проводников в чипах в микроэлектронике. Внедрение в строительстве алюминиевых сплавов уменьшает металлоемкость, увеличивает надежность и долговечность конструкций при использовании в экстремальных условиях.

На современном этапе эволюции авиации алюминиевые сплавы выступают основными конструкционными материалами. Последнее изобретение — пеноалюминий, который ещё называют «металлическим поролоном», ему предрекают большое будущее. Однако у алюминия как электротехнического материала имеется одно неприятное свойство – сложность пайки алюминия из-за прочной оксидной пленки.

Особенности пайки алюминия

Проблемы, которые касаются пайки алюминия, можно объяснить тем, что поверхность данного материала покрыта тонкой, весьма прочной и эластичной пленкой окисла. Из повседневного знакомства с предметами из алюминия или его сплава у многих сложилось неправильное представление, что подобно благородным металлам алюминий не склонен к окислению в атмосфере. Окисная пленка, как и большинство прочих окислов, инертна и плохо смачивается расплавленным металлом, поэтому эту пленку при пайке необходимо предварительно удалить.

Удаление окисной пленки

Окисел не удается удалить механическими методами, потому что при соприкосновении поверхности алюминия с водой или воздухом он снова моментально покрывается пленкой окисла. Флюсы, как правило, не растворяют окись. Вот почему пайка алюминия и изделий, изготовленных из него, считается достаточно сложной задачей, а технология пайки алюминия отличаются во многом от технологии паяния других металлов.

Читать еще:  Резка алюминия — плит, листов, кругов, прутков, бокса.

Для механической очистки поверхности от окисла рекомендуется зачищать металл под пленкой масла, однако масло должно быть в этом случае совершенно обезвожено, для чего его рекомендуется прогревать на протяжении некоторого времени при температуре близко 150-200 градусов. Лучше всего использовать минеральные масла или вакуумные ВМ-4, ВМ-1.

Предлагается также способ зачистки поверхности при помощи грубых железных опилок, что растираются по поверхности металла под слоем канифоли или масла жалом паяльника вместе с припоем. В этом случае опилки выполняют функцию абразива, одновременно происходит процесс облуживания. Более надежную пайку алюминия можно получить, облуживая металл по подслою меди, что электролитически нанесен на поверхность материала.

Для тех же целей можно использовать и подслой цинка, что нанесен также, как в рецепте хромирования алюминия. Пленка окисла более надежно удаляется с помощью специальных активных флюсов. Хорошо сочетать процедуру механической обработки поверхности с использованием активных флюсов.

Пайка с использованием канифоли

Для спаивания двух проводов из алюминия их нужно предварительно залужить. Для этого покрывают конец провода канифолью, помещают на шлифовальную шкурку, что имеет среднее зерно, и прижимают горячим залуженным паяльником к шлифовальной шкурке. Также для пайки можно использовать раствор известной нам канифоли в диэтиловом эфире. Паяльник при этом не отнимают от провода и добавляют на залуживаемый конец канифоль.

Провод залуживается отлично, но все манипуляции нужно повторять несколько раз. После этого пайка алюминия в домашних условиях идет обычным чередом. Также хороший результат можно получить, если взять вместо канифоли минеральное масло для швейной машины и точных механизмов или щелочное масло, что предназначено для чистки после стрельбы оружия.

Паяют алюминий хорошо нагретым паяльником. Чтобы соединить тонкий алюминий, необходимо, чтобы паяльник имел мощность 50 Вт, для металла толщиной около 1 миллиметра и больше желательна мощность порядка 90 Вт. При пайке материала, что имеет толщину больше 2 миллиметров, место пайки предварительно необходимо прогреть паяльником.

Электрохимическая методика

Второй способ пайки алюминия состоит в том, что перед непосредственной пайкой поверхность (пластинку или провод) необходимо предварительно омеднить, используя самую простую установку для гальванического покрытия. Однако вы можете сделать проще. Зачистите место пайки шлифовальной шкуркой и нанесите на него аккуратно пару капель насыщенного медного купороса.

Далее подключите к алюминиевой детали отрицательный полюс источника тока (выпрямитель, аккумулятор, батарейка от карманного фонаря), а к положительному полюсу присоедините кусок медного провода без изоляции толщиной 1— 1,2 миллиметра, который находится в специальном устройстве.

Медный провод должен находиться в щетине зубной щетки таким способом, чтобы он не касался поверхности во время трения щетины — процедуры омеднения детали. Через определенное время на поверхности детали из алюминия в результате электролиза будет оседать слой красной меди, который лудят после промывки и сушки традиционным способом с помощью паяльника.

Как вариант, вы можете использовать при пайке алюминия своими руками вместо раствора купороса соляную аккумуляторную кислоту: необходимо капнуть немного вещества в место пайки и потом водить по контактной площадке медным приводом. Осаждение меди будет происходить быстрее, чем в первом варианте, но с кислотой следует обращаться осторожно.

Чтобы кислота не разъела лишний участок, его следует залить парафином или заклеить скотчем, оголив нужную площадь. Место пайки обязательно промывается тщательно водой. Таким образом, можно проводить надежную пайку алюминия и меди, а контактные площадки при этом будут иметь аккуратную форму.

Пайка алюминия припоями

При пайке алюминия припоем основная задача кроется в первоначальном покрытии поверхности металла слоем припоя и пайке деталей, что облужены припоем. Залуженные детали из алюминия можно спаивать не только между собой, но и с деталями, что изготовлены из других сплавов и металлов.

Вы можете производить паяние алюминия легкоплавкими припоями на основе цинка, олова или кадмия и тугоплавкими на основе алюминия. Припои легкоплавкие считаются удобными тем, что позволяют проводить процесс пайки алюминия оловом при низких температурах (150—400 градусов) и избежать тем самым существенного изменения первоначальных свойств алюминия.

Соединения алюминия, что спаяны легкоплавкими припоями, особенно это касается сплавов кадмия и олова, образуют нестойкую с коррозионной позиции пару и коррозионным разрушениям плохо сопротивляются. Наиболее надежными являются более тугоплавкие припои на основе алюминия, которые содержат медь, цинк и кремний.

Простейшим из них выступает сплав алюминия с кремнием (11,7%). Еще более надежный результат дает легкоплавкий сплав алюминия с 28% Сu и 6% Si. Пайку совершают обычным паяльником, его жало прогревают до температуры 350 градусов по Цельсию, с использованием флюса, который представляет из себя смесь йодида лития и олеиновой кислоты.

Пайка сплавов алюминия

Используя припой 34А и флюс 34А, вы сможете паять не только сам алюминий, но также определенные его сплавы. Пайке легче всего поддаются сплавы АМц и авиаль, сложнее — дуралюмин, В95, АК4 и литейные сплавы, которые имеют более низкую температуру плавления. Паять сплав В95 и дуралюмин припоем 34А можно исключительно при изготовлении мелких изделий и с большой осторожностью для избегания пережога или образования в процессе пайки расплавления металла.

Читать еще:  Воронение металла, стали в домашних условиях

Вследствие большого нагрева при пайке, сплав В95 и дуралюмин переходят в отожженное состояние, при этом наблюдаются потери не меньше 30% прочности материала в области пайки, а его прочность в случае пережога материала падает больше чем вдвое.

При нагреве также нужно учитывать риск коробления металла, поэтому пайку горелкой нагруженных и крупногабаритных деталей из сплава В95 и дуралюмина рекомендовать не будем. Пайку мелких изделий из дуралюмина также безопаснее и целесообразнее производить в печи, а не горелкой, где можно регулировать температуру пайки точнее и благодаря этому избежать коробления и пережога деталей.

Для снятия стойкой окисла Аl2О3 принято использовать особо активные флюсы. Самое широкое применение получили при пайке алюминия флюсы на алюминиевой основе, что известны под индексами НИТИ-18 и 34А. При употреблении флюса 34А стоит помнить, что он способен вызывать сильную коррозию металла, поэтому остатки флюса после пайки должны быть удалены.

Паяное изделие с этой целью нужно подвергнуть специальной обработке:

  1. Промыть щетками в горячей воде (температура 70—80 градусов) на протяжении 15—20 минут;
  2. Промыть в холодной проточной воде ещё 20—30 минут;
  3. Обработать в растворе хромового ангидрида;
  4. Промыть в холодной воде;
  5. Просушить при температуре около 80—120 градусов по Цельсию в течение 20 минут – получаса.

Таким образом, чтобы спаять данный металл нужно запастись специальным оборудованием для пайки алюминия и выбрать один из методов пайки: паяние с механическим разрушением окисла или с химическим разрушением пленки.

Подготовка

Для проведения процедуры потребуется подготовить следующие инструменты и материалы.

  • Паяльник. Его мощность не должна превышать 40 Вт.
  • Нож. Необходим для зачистки материала и снятия верхнего слоя изоляции.
  • Флюс. Используется для проведения основного процесса.
  • Канифоль. Этот компонент должен быть в растворе из спирта или ацетона.
  • Припой. Вещество, сделанное из свинца и олова.

А также будут необходимы обрезки проводов из алюминия или меди. Сечение проводов не должно превышать 4 кв. мм.

Перед тем как приступить к пайке, следует подготовить материал. Стоит отметить, что алюминий – легкоплавкий металл. Температура его плавления – 660 градусов по Цельсию. Поэтому при неосторожном нагреве алюминий легко разрушить.

Еще одна сложность, которая может возникнуть при выполнении процесса, – это быстрое окисление материала на воздухе. Пленка окиси, покрывающая поверхность, защищает материал от воздействия внешних факторов. И она же становится препятствием для образования адгезии припоя с материалом. Именно поэтому ее необходимо удалять. Собственно, в этом и заключается процедура обработки проводов.

Снять пленку механически не получится, если под рукой нет подходящего оборудования. Объясняется это тем, что материал моментально окислится и покроется новой пленкой.

Удалить окись можно с помощью масла, которое перед проведением процесса необходимо будет прокалить до 200 градусов по Цельсию. Это требуется для того, чтобы удалить из состава активный кислород.

Удаление пленки окисла с помощью масла – сложный и неудобной процесс при пайке металла в домашних условиях. Использование канифоли или других флюсов тоже не поможет достичь нужного результата. Поэтому обычно прибегают к обработке концов проводников одновременным использованием флюса и механического способа.

Обработку металлов следует проводить после того, как провода будут скручены. В противном случае впоследствии не получится очистить всю поверхность провода механически. Только обработанные концы проводников можно будет спаять друг с другом.

Выбор флюса

Для пайки алюминия дома лучше выбрать жидкий флюс, так как он более удобен в использовании, хорошо подходит для этих целей и его можно купить в любом магазине электроники. Для алюминия, металла, который покрывается защитной плёнкой, нужно выбрать особый флюс, потому что обычный не растворит окись. Среди них можно выделить такие вещества, как: Ф-61А, Ф-59А, Ф-64.

Также хорошим вариантом будет изготовление специального состава, подходящего именно для этого металла.

Флюс ФДА для пайки алюминия

Пошаговая инструкция

Технология пайки зависит от способа выполнения работ. Но подготовительный этап практически идентичен во всех случаях. Начинать работу следует со следующих операций:

  • обезжиривание поверхности заготовки с помощью растворителя, например, бензина или ацетона;
  • зачистка оксидной пленки, которую можно выполнить с помощью металлической щетки, наждачной бумаги или другого абразивного материала.

Затем следует подогреть место паяльных работ. В зависимости от размеров предмета можно сделать это с помощью паяльника или горелки. При этом следует соблюдать несколько рекомендаций:

  1. Не рекомендуется перегревать поверхность — это может привести к расплавлению алюминия. Контроль нагрева можно проводить с помощью припоя, если он при касании к заготовке начинает плавиться, то это значит, что температура нагрева оптимальна и последующий нагрев стоит прекратить.
  2. Не нужно использовать дополнительное насыщение кислородом, что может привести к химической реакции с алюминием и созданию оксидной пленки.

Выполнение паяльных работ стоит проводить в зависимости от типа нагревательного предмета. При использовании газовой горелки нужно приложить припой с флюсом к рабочей поверхности с последующим его нагревом.

Очень важно полностью расплавить припой, но не перегреть заготовку. С паяльником сделать это проще, но выполнить большой объем работ в таком случае затруднительно.

Посредством контроля скорости движения припоя и температуры воздействия можно создавать шов, желаемый толщины и структуры. Для повышения качества работы рекомендуется предварительное лужение места обработки и обработка антикоррозийным средством.

Читать еще:  Чем обезжирить поверхность металла перед покраской

Нагревательные инструменты

Чем паять алюминий в домашних условиях? Для припаивания алюминиевых изделий небольшого размера дома применяются электропаяльники. Они являются универсальным инструментом, вполне удобным для припаивания проводов, ремонта маленьких трубок и прочих элементов. Для них требуется минимум рабочего пространства, а также наличие электросети. Ремонт крупногабаритных изделий и сварка выполняется газовой горелкой, которая использует аргон, бутан, пропан. Для пайки алюминиевых предметов в домашних условиях можно применять стандартную паяльную лампу.

При использовании газовых горелок необходимо постоянно следить за их пламенем, которое характеризует сбалансированную подачу кислорода и газов. При правильной газовой смеси огненный язычок имеет ярко-синий цвет. Неяркий оттенок, а также небольшое пламя свидетельствуют о переизбытке кислорода.

Высокотемпературный припой

В состав традиционного легкоплавкого припоя входят такие обязательные составляющие, как олово (Sn) и свинец (Pb) с небольшими добавками висмута (Bi), кадмия (Cd) и цинка (Zn). Посредством такого паяльного состава удаётся обрабатывать медные и стальные заготовки, при пайке которых поверхности редко нагреваются выше 300 градусов.

Перед тем, как паять алюминий обычными средствами, следует знать о том, что для обработки этого металла указанные составы не годятся, поскольку рабочая температура его нагрева должна быть значительно выше. Для работ этой категории потребуются особые припои для алюминия, включающие в свой состав высокотемпературный кремний. В качестве добавок в них содержатся медная и другие активные составляющие (серебряные и или цинковые компоненты, например).

Важно! В них также должна входить и алюминиевая компонента.

Обратите внимание! При увеличении количества цинка припой для пайки алюминия приобретает хорошую устойчивость к коррозийному разрушению.

Таким образом, к разряду высокотемпературных принято относить припои, в состав которых входят такие обязательные компоненты, как кремний, медь и алюминий (цинк). В качестве примера может быть рассмотрен известный образец отечественного алюминиевого припоя – 34A, а также его импортный аналог под обозначением «Aluminium-13». В них обычно содержатся до 87% алюминия и примерно 13% кремния, что позволяет поднять температуру пайки ориентировочно до 590-600°С.


Сложности при спаивании проводов из алюминия

Несмотря на то, что имеются такие затруднения как пленка из оксида и воздействия необходимой температуры на материал, еще есть небольшие сложности. Спаивание одножильных проводов из алюминия необходимо производить всего за несколько секунд, что бы избежать повреждения провода. Когда алюминий подвергается температурным воздействиям, то его структура меняется, из-за чего прочность и гибкость теряются. Абсолютно любые процедуры при спаивании алюминия, независимо от того какой вид применяется, должны осуществляться после прохождения всех необходимых подготовительных работ, в которые входит зачистка, лужения и обработка флюсом. Именно благодаря подобным приспособлениям можно избежать некачественного соединения из-за образования различных негативных веществ, таких как пленка из оксида.

В подобном процессе спаивание необходимо правильно осуществлять выбор параметров регулировки, поскольку предстоит сталкиваться с тонкими материалами, где необходим аккуратный подход. Но в домашних условиях, подобный процесс соединения тонких заготовок происходит без всяких проблем, и не присутствует явное отсутствие качества.

Припой для пайки алюминия

Припой для пайки алюминия делается на основе цинка или алюминия. В него вносятся добавки для достижения различных характеристик: для понижения температуры плавления, увеличения прочности. Производят их в Америке, Германии, Франции, России. Рассмотрим некоторые из них.

Распространенный и широко разрекламированный припой для алюминия — HTS 2000. Его производит компания из США. Практика свидетельствует о его непрочности: спаянные детали пропускают воздух и влагу. Без флюса его применять невозможно.

Castolin 192FBK на основе цинка (97%) и алюминия (2%) производится во Франции. Компания Castolin выпускает припои 1827 и AluFlam-190, предназначенные для пайки меди и алюминия при 280°С.

Castolin 192FBK — трубчатый припой, содержащий в сердечнике флюс. Выпускается в виде прутков, 100 г которых стоит 100-150 руб. Хорошо паяет мелкие отверстия и трещинки.

Chemet Aluminium 13 — припой, используемый при сварке деталей при 640°С и выше. В его основе лежит алюминий (87%) и кремний (13%). Температура плавления припоя — около 600°С. Выпускается в виде прутков, которых на 100 г приходится 25 шт. 100 г стоят 500 руб. Разновидность под наименованием Chemet Aluminium 13-UF имеет полую структуру и содержит в сердечнике флюс. Его стоимость за 12 прутков, которые весят 100 г, 700 руб.

Алюминиевый припой производится и на отечественных предприятиях. Для пайки с помощью газовой горелки применяется состав марки 34А. Он плавится при температуре 525°С, хорошо паяет сплавы АМц, АМ3М, АМг2. 100 г стоят 700 руб.

Марка А состоит из 60% цинка, 36% олова и 2% меди. Плавится при 425°С. Выпускается прутьями весом 145 г. Стоимость одного прута — 400 руб.

SUPER A+ производится в Новосибирске и является аналогом HTS-2000. Применяется вместе с флюсом марки SUPER FA. Стоит 800 руб. за 100 г. В расплавленном состоянии становится тягучим, приходится применять стальные инструменты для его разравнивания.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×