Как паять алюминий оловом? » Изобретения и самоделки

Что лучше — сварка или пайка

Ответы на этот вопрос могут быть разными. Применение того или иного способа зависит от использования деталей после их соединения. Автомобильный радиатор лучше паять. Этот способ стоит дешево и отличается надежностью. Молочные фляги и другие емкости для хранения продуктов питания лучше сваривать.

На сварке и пайке при желании можно неплохо заработать. Вопросы о том, как запаять алюминиевые трубки в холодильнике или отремонтировать раму велосипеда, возникают часто. В мастерских работа стоит дорого: пайка трубок — 1000 руб. и более. При соединении электропроводов способом пайки берут 15 руб. за каждое.

Чтобы сэкономить эти деньги, нужно научиться паять самому. Для этого необходимо приобрести газовую горелку в виде баллончика за 700-1000 руб. и припой. Научиться обработке поверхностей и наложению швов можно на старом автомобильном радиаторе.

Почему возникают проблемы с пайкой алюминия

Данный металл отличается легкостью, гибкостью, а благодаря образуемой на его поверхности оксидной пленке, он не вступает в реакцию с продуктами и агрессивными компонентами. Но именно эта особенность алюминия и создает трудности при спайке этого металла.

Однако существует несколько вариантов для решения проблемы. И, чтобы узнать, как припаять алюминий к меди оловом паяльником, или детали из других металлов, нужно рассмотреть их более детально.

Почему алюминий плохо паяется

Многие пробовали паять алюминий в домашних условиях и хорошо поняли: припой не хочет прилипать к поверхности деталей. Это происходит по причине образования на металле устойчивой оксидной пленки, которая имеет низкую адгезию к материалу припоя. Методы пайки алюминия в домашних условиях сводятся к борьбе с защитной пленкой.

В минералогии оксид алюминия называют корундом. Он состоит из прозрачных кристаллов, являющихся драгоценными камнями. Корунд имеет различную окраску, зависящую от примесей: хром придает красноватый оттенок, сапфир — синеватый. Окисная пленка обладает высокой прочностью и не поддается пайке. Ее необходимо удалить с поверхности и после этого начинать паять детали.

Горелки для пайки алюминия

Нужно знать, как паять газовой горелкой. Если площадь деталей большая и не хватает мощности паяльника, используют горелку. Лучше применять газовую, т. к. пайка алюминия газовой горелкой обладает большими возможностями. Горелка быстро разогревает место соединения деталей почти до температуры плавления алюминия.

При работе с использованием горелок нужно соблюдать правила пожарной безопасности. Рядом не должны находиться горючие жидкости и материалы.

Готовим инвентарь

Для того, чтобы успешно выполнить данную работу вам потребуется: паяльник мощностью минимум 60 Вт, ножик, пассатижи, наждачная бумага или напильник, припой ПОС 61 или ПОС 50, флюс Ф-64 либо его аналог, кисточка, губка и ветошь.

Жидкий флюс

Жидкий флюс наносится на место пайки тонким слоем. При работе паяльником быстро испаряется с выделением обжигающих паров. Флюс Ф-64 в своем составе содержит фториды, тетраэтиламмоний, ингибиторы коррозии и дионизированную воду. Хорошо разрушает оксидную пленку и помогает паять заготовки из алюминия больших размеров. Используется при паянии меди, алюминия, оцинкованного железа и других металлов.

Ф-61 состоит из триэтаноламина, фторбората аммония и фторбората цинка. Используется при лужении и пайке сплавов алюминия при температуре до 250°С. Castolin Alutin 51 L состоит из кадмия, свинца и 32%-ного олова. Наиболее эффективно работает при температурах выше 160°С.

Любой из перечисленных флюсов помогает запаять алюминиевую кастрюлю, алюминиевые заготовки разных размеров, соединять методом пайки дюралюминий, дюралевые (дюраль) заготовки.

Используемые в работе материалы

Для качественной пайки алюминия следует использовать специально подобранные флюсы и припои. Это позволит провести качественно работу.

Как паять алюминий оловом своими руками

Процесс пайки алюминия оловом не очень трудоемкий, если знать основные правила пайки алюминия. Еще нередко встречается старая электропроводка с алюминиевыми проводами. При ремонте такой электропроводки возникает необходимость пайки алюминия с медью. В этой статье рассматриваются методы пайки алюминия оловом в домашних условиях, их достоинства и недостатки.

Как удалить оксидную пленку

Пленку с поверхности металла удаляют несколькими способами, наиболее эффективными являются химический и механический. Оба метода для работы требуют безвоздушной среды, в которой нет кислорода.

Химический метод основан на осаждении на поверхности заготовки цинка или меди путем электролиза. На место, подготовленное к пайке, наносят медный купорос в виде концентрированного раствора. К чистому участку металла прикрепляют минусовую клемму аккумулятора или другого источника питания.

Один конец медной проволоки подключают к плюсовой клемме, другой опускают в раствор на поверхности алюминия. В результате электролиза медь или цинк тонким слоем оседает на алюминии и крепко к нему прилипает. Теперь можно производить пайку алюминия оловом.

Для удаления оксида используют масляную пленку. Для этого способа лучше брать масло синтетическое или трансформаторное с малым содержанием воды. Другие виды масел нужно подержать при температуре 150… 200°С, вода испарится. При более высокой температуре содержимое начнет разбрызгиваться.

Наждачную шкурку заменяют скальпелем, зазубренным жалом паяльника или железной стружкой, полученной из натертого напильником гвоздя. Стружку насыпают на масло и жалом паяльника трут по поверхности, сдирая оксидный слой. Массивную деталь желательно подогреть горячей воздушной струей.

Для пайки алюминиевых проводов созданы флюсы на основе ацетилсалициловой или ортофосфорной кислоты, солей борной или натриевой кислоты. Канифоль применяется редко, она малоэффективна в случае с алюминием. Флюсы применяются при пайке проводов, кастрюль и других вещей.

Какой паяльник подойдет

Чем паять, какой инструмент для этого нужен — все зависит от площади пайки. Алюминий с медью хорошо проводят тепло, поэтому паяльник нужен мощный. При площади детали в 1000 см² мощность паяльника нужна 50-60 Вт. Паяют часто две или больше частей, в таком случае мощность увеличивается до 100 Вт.

Требуется рассмотреть, как паять алюминий паяльником. Делается это хорошо разогретым инструментом после снятия оксидной пленки и лужения, к залуженному (залудить можно с применением специальных припоев) участку хорошо прилипает припой и годится любой паяльник

Канифоль

Этот вид флюса является самым востребованным. Канифоль можно применять для пайки любых металлов. Но в случае с алюминием работу следует выполнять без доступа воздуха, что значительно осложняет ее проведение. В итоге время на выполнение пайки требуется больше, а эффективность низкая.

Важно! При использовании канифоли качество соединения алюминия не отличается особой прочностью.

Материалы и инструменты:

• олово;
• газовая горелка;
• шуруповерт с насадкой щетка по металлу;
• плоскогубцы или ручной зажим;
• деревянный брусочек;
• болгарка со шлифовальным кругом.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Наиболее оптимальный вариант для нагрева – использование газовой горелки или паяльной лампы.

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

• нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
• не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Отечественные припои и их качество

Использовать для работы с алюминиевыми деталями в домашних условиях можно и отечественные припои. Они не уступают по эффективности импортным, но стоят на порядок дешевле.

Самые популярные из них:

• ПОС-61;
• марки А;
• 34А;
• SUPER A .

Пайка алюминиевого кузова

Поверхность кузова вокруг разрыва или пореза нужно идеально зачистить от краски и оксидной пленки.

После этого требуется залудить место пайки. Для этого чистый металл нужно разогреть газовой горелкой. Затем под факелом горелки следует растереть припой по горячей поверхности, чтобы он оплавился. Жидкое олово не будет прилипать и начнет скатываться в шарики, это нормально.

Далее припой откладывается в сторону и берется шуруповерт с насадкой щетка по металлу.

Вращая его на средних оборотах нужно царапать металл, не прекращая при этом нагрев горелкой. Щетка будет срывать оксидную пленку, которая появляется при нагреве алюминия в воздушной среде, а расплавленное олово сможет сразу прилипнуть к чистому металлу, пока оксид не образовался.

Слегка залудив поверхность нужно добавить сверху еще больше олова, потом также используя щетку добиться, чтобы оно прилипло по всему периметру зачищенного металла. Залудив всю область пайки, сверху наплавляется необходимое количество припоя, чтобы перекрыть повреждение и вмятину вокруг него.

Расплавленный сверху объем олова нужно разровнять, для этого в момент остывания припой разглаживается деревянным бруском.

Когда олово и деталь остынут, поверхность зашлифовывается болгаркой или шлифмашинкой. В результате получается ровная гладкая поверхность, которую даже не придется шпаклевать. Мелкой наждачкой нужно просто убрать шероховатости от крупного абразива, затем обезжирить пайку и покрасить деталь.

На обратной стороне отреставрированной кузовной детали могут проступить потеки олова, которые можно так и оставить или при желании срезать. Если паяется узкая трещина, то припой вообще не просочиться. Это очень надежный способ ремонта, который гарантирует, что олово не отстанет от алюминия, а будет держаться как и наложенный аргоновой сваркой шов.

Пайка алюминия в высокотемпературном режиме

Этот метод применяется для соединения элементов крупного размера. К этой категории относятся алюминиевые детали с толстой стенкой и повышенной массой. В этом случае температура разогрева должна быть в пределах 550-650 °С. В качестве источника тепла следует использовать горелку, работающую на газу.

Пайку нужно проводить после нагрева деталей до нужной температуры, что приведет к плавлению твердого припоя.

Пайка алюминия в низкотемпературном режиме

Такой метод пайки больше подходит для сцепления мелких деталей, алюминиевых проводов, кабелей. В этом случае достаточно температуры 250-450 °С. Для этого режима проведения работ нужно применять жидкие припои.

Пайка алюминия оловом и флюсом ф 64

Флюс Ф 64 предназначен для пайки алюминия. Методика пайки не сложна. В первую очередь нужно снять изоляцию с проводов на 5 см. Изоляция снимается острым ножом под углом к проводу, чтобы не надрезать его. Надрезанный алюминий легко обламывается.

Далее нужно хорошо зачистить провод мелкой наждачной бумагой или острым ножом. Зачистив провод, его смачивают кисточкой с плюсом и острым ножом продолжают зачищать провод, но уже под флюсом. Таким образом снимают пленку окиси алюминиевого провода, не давая вновь окисляться на воздухе. Далее разогретым паяльником с припоем начинают лужение провода с его конца.

Если начать облуживать провод около изоляции, тогда можно ее подпалить. В этом случае потеряются изоляционные свойства провода. Провод облуживают паяльником, движениями вперед-назад, одновременно снимается окисная пленка с алюминия. Облудить провод ровно сразу не получится.

Таким образом покрывают припоем алюминиевый провод полностью. После лужения алюминиевый провод окунают в раствор соды (5 ст. л. на 200 гр. воды) и зубной щеткой смывают остатки флюса. В состав флюса входят активные кислоты, которые не только разъедают пленку, но и сам провод.

Но хоть частично его нужно смывать. Медный провод не обслуживают флюсом Ф 64, лучше использовать раствор канифоли и спирта (50% на 50%). Кисточкой наносят жидкую канифоль на медный провод (предварительно зачистив его) и горячим паяльником обслуживают провод, начиная с конца. Жало паяльника должно быть ровным и чистым. Раковины на конце жала паяльника убирают мелким напильником.

А остатки сгоревшего припоя (шлака) вытирают губкой или тряпкой. Как только алюминиевый и медный провода облуженны, их скручивают пассатижами, кисточкой наносят жидкую канифоль и спаивают соединение, начиная также с конца. Если соединить алюминий без лужения припоем, то это соединение может нарушиться со временем.

В результате место скрутки сильно нагревается и обугливается, что повышает пожароопасность. Оловянный припой нейтрален к алюминию, поэтому алюминиевые провода перед соединением с медью нужно лудить. Для пайки алюминиевых проводов хорошо подходят припой ПОС 61 и ПОС 50 с низкой температурой плавления 190 – 210С.

Пайка алюминия с медью оловом и канифолью

Пайка электрических проводов с помощью паяльной кислоты запрещена в ПУЭ. Это связано с тем, что эта кислота полностью не сгорает при пайке. В результате место соединения проводов со временем разъедается кислотой, образуются окиси, которые нагреваются при прохождении тока и могут вызвать возгорание изоляции. К таким кислотно содержащим флюсам относятся специальные флюсы для пайки алюминия, в том числе и Ф 64.

Так как же паять алюминий с медью, чтобы соединение было качественным и долговечным. По сложности метод лужения алюминия оловом и канифолью даже легче, чем лужение алюминия флюсом Ф 64. Но качество и надежность при лужении в канифоли будет высоким. При лужении алюминия в канифоли нужно сделать или подобрать низкую ванночку для жидкой канифоли (канифоль 60% и спирт 40%).

Заполняют ванночку жидкой канифолью так, чтобы провод утопал в ней с изоляцией на 5-10 мм. Очищенный от изоляции провод кладут в канифоль и острым ножом (удобно скальпелем) снимают плёнку окиси с алюминиевого провода, не вынимая его из ванночки. То есть под канифолью защищают провод по всей его длине со всех сторон. Под канифолью пленка на очищенных местах алюминиевого провода не образуется, так как нет соприкосновении с кислородом.

Теперь берут разогретой паяльник с припоем мощностью не менее 60 Вт и опустив его на оголенный и очищенный от окиси провод, у самой поверхности канифоли, понемногу прокручивают и вытаскивают уже облуженные участки провода. Суть метода заключается в том, чтобы провод облуживался у самой поверхности жидкой канифоли. Чтобы зачищенные участки провода от окиси не могли соприкасаться с воздухом.

Паяльник может быть временами погружен на 2-3 мм в канифоль. Немного облудив провод поднимите паяльник, чтобы он вновь нагрелся. Да в начале, будет много дыма, поэтому лучше учиться паять на улице или в помещении с хорошей вентиляцией. После нескольких попыток у вас выработается своя техника лужения и появится небольшой опыт.

Вы определитесь с положением паяльника, скорость лужения провода увеличится, то есть появится навык, и уменьшится количество дыма. Зато провод будет облужен идеально. Далее, как обычно, скручивают провода и так же паяют их небольшим количеством припоя.

Остатки канифоли на пропаянной скрутке проводов смывают кисточкой со спиртом. Недостаток такого метода – это невозможность пайки в труднодоступных местах. Для таких случаев, лучше использовать другие методы безопасных соединений алюминия с медью.

Источник

Паяльник для пайки алюминия

При использовании паяльника нужно учитывать размер деталей для соединения. Количества тепла от источника должно поступать больше, чем будет его рассеиваться. Примерно на 1 тыс. кв. см алюминия рассеивается около 50 Вт тепловой мощности. Значит, для спаивания деталей с такой суммарной площадью, нужно использовать паяльник мощностью 90-100 Вт.

Подготовка к пайке алюминиевых деталей

На этапе подготовки нужно провести качественную зачистку поверхностей от краски, если она есть, и загрязнений. Затем следует обезжирить детали бензином, ацетоном или другим подходящим растворителем.

А также следует обязательно удалить оксидную пленку, которая всегда появляется на поверхности металла после контакта с воздухом.

Важно! Без предварительной подготовки к пайке добиться качественного сцепления между деталями не удастся.

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

• обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
• удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Порошковая проволока

Этот материал можно применять только при сварке алюминия, а не пайке. Поэтому нельзя путать эти два совершенно разных вида работ по соединению деталей. Применение порошковой проволоки дает возможность проводить сварку без газа.

Порошковый флюс

Алюминий паяют газовой горелкой с применением порошковых флюсов. Не рекомендуется к пламени добавлять кислород, он снижает эффективность работы флюса. Наиболее распространенные флюсы:

• Ф-34А;
• бура;
• ацетилсалициловая кислота;
• паяльный жир.

Ф-34А — активный флюс, имеющий в составе 50% хлорида калия, 32% хлорида лития, 10% фторида натрия и 8% хлорида цинка. Состав применяется с припоями, содержащими химические добавки. Он обладает гигроскопичностью и растворяется в воде.

Бура — порошок, плавящийся при 700°С, обладает растворимостью в воде, смывается водным раствором лимонной кислоты. Отличается низкой стоимостью.

Ацетилсалициловая кислота встречается в виде таблеток аспирина. При нагреве паяльником выделяются вредные для здоровья человека пары, обжигающие нос, глаза и органы дыхания.

Паяльный жир состоит из парафина, хлорида аммония и цинка, деионизированной воды. Хорошо паяет предварительно прогретые места, прошедшие процедуру лужения. После спаивания алюминиевых деталей рекомендуется остатки флюса смывать, иначе он вызывает коррозию металла.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются:  олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка  в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.

Припой для пайки алюминия и его сплавов

С целью пайки данного металла рекомендуется применять припои из таких материалов, как алюминий и цинк. При этом они могут содержать различные добавки, что улучшает их функциональность.

Самые популярные импортные припои для алюминия:

• HTS-2000;
• Castolin 192FBK;
• Castolin 1827;
• Chemet Aluminium 13;
• Chemet Aluminium 13-UF.

Важно! Припой должен хорошо смачивать поверхности деталей, иначе провести качественную пайку не удастся.

Спаивание компонентов из алюминия

Спаять алюминий в домашних условиях паяльником можно, как при высокой, так и низкой температуре. Но процесс проведения работ в этих случаях несколько отличается.

Сравнение припоев для пайки алюминия

При сравнении импортных припоев HTS-2000 с Castolin 192fbk, а также отечественного «алюминиевого огурца» многие профессионалы отмечают, что последний отличается высокой прочностью пайки, так как состоит из алюминия. Но недостаток его в том, что работу нужно проводить в печке.

А что касается HTS-2000, то отзывы в основном негативные, так ка припой отличается тягучей консистенцией и для его разравнивания на поверхности следует прибегать к стальным инструментам.

Castolyn 192FBK также характеризуется высокой текучестью. Он идеально подходит для того, чтобы запаять небольшие отверстия, а при использовании его для больших дыр может проваливаться внутрь алюминиевых деталей.

Флюсы для пайки алюминия

Флюсом называется вспомогательный компонент, который препятствует образованию оксидной пленки во время пайки. Также его функция заключается в обеспечении хорошего смачивании поверхности жидким припоем, что обеспечивает надежное сцепление.

Но при отсутствии флюса его можно заменить трансформаторным маслом, предварительно зачистив поверхности наждачной бумагой. Это позволит замедлить процесс образования оксидной пленки.