Припой алюм

Почему алюминий не паяется

«Не паяется» — не совсем правильное заявление. Скорее, плохо паяется. Дело все в том, что алюминий практически мгновенно окисляется на воздухе, покрываясь исключительно прочной оксидной пленкой, которую не покрывает ни один металл. Но если эту пленку разрушить, то паять алюминий ничуть не сложнее, чем ту же медь. Другое дело, что оксид алюминия — весьма прочное соединение. Вы наверняка слышали о резцах из корунда, а это и есть оксид алюминия.

С одной стороны, этот слой оксида надежно защищает алюминий от дальнейшего окисления и разрушения, но с другой — существенно затрудняет процесс пайки. Тем более что разрушить его обычными нейтральными флюсами — той же канифолью — невозможно. Но если все же такой флюс найти, то можно без проблем спаять алюминий в домашних условиях.

Особенности процесса

Ключевые проблемы пропайки алюминия традиционными припоями и флюсами связаны с:

• образованием оксидной пленки, обладающей высокой температурой плавления и хорошей химической стойкостью, предотвращающей взаимодействие с оловянными или свинцовыми припоями;
• низкой температурой плавления чистого металла, затрудняющей качественный пропай.

Для проведения пропая алюминиевых деталей специалисты должны очистить поверхность материала от оксидной пленки либо применить специализированные агрессивные припои и флюсы.

Температура плавления алюминиевых изделий для пайки.

Основные правила пайки алюминия в домашних условиях при отсутствии цинкового или алюминиевого припоя включают следующие пункты:

1. Предварительную зачистку поверхности.
   Место, на котором необходимо выполнить паяльные работы следует внимательно очистить от краски, грязи и частичек других металлов.
2. Шлифовку.
   Для лучшей адгезии между припоем и алюминием следует отшлифовать место предполагаемого соединения.
3. Нельзя делать большой перерыв между очисткой алюминия и непосредственным нанесением флюса.
   Из-за высокой скорость образования оксида на поверхности, процесс очистки для алюминия может потребоваться повторно.
4. Правильный выбор устройства, для прогрева места пайки.
   Для этой работы идеально подойдет электропаяльники с регулируемой температурой жала.
5. Контроль за температурой места соединения.
   Ввиду хорошей теплопроводности металла, температура будет быстро растекаться по всей площади изделия, а потому пропаиваемый участок будет стремительно остывать.
6. Обязательным условием успешной пайки алюминия является залуживание места предполагаемого контакта.
   Если вовремя нанести на очищенный участок алюминия каплю припоя, оксидная пленка не сможет образоваться.

Существует несколько секретов, которые можно использовать для пайки алюминия без специализированного припоя:

1. Разрушение оксидной пленки путем интенсивного трения места соединения кирпичом.
   После того, как с камня облупится некоторое количество пыли следует набрать на жало паяльника необходимое количество канифоли или флюса и залить место пайки. После этого следует сделать сильные нажимистые движения плоским срезом паяльника, по месту планируемого пропая. Путем такого нехитрого действия кирпичная пыль разрушит тонкую оксидную пленку, а имеющийся на паяльнике припой залудить очищенный металл.
2. Разрушение оксидной пленки при помощи частичек железа.
   Для этого следует сточить толстый гвоздь напильником, нанести на место пайки большое количество жидкой канифоли или флюса, а затем насыпать металлические опилки. После того, как средство для пайки затвердеет следует набрать на жало паяльника припой и сильно вдавить его в место пайки.
3. Использование трансформаторного масла.
   Для осуществления данного способа следует снять верхний слой детали наждачной бумагой, а затем на очищенное место вылить масло. После этого можно втереть разогретый припой и получить хорошую адгезию между оловом и алюминием.

Флюсы для пайки алюминия

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».

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.

Как говорилось выше, пленка оксида алюминия исключительно прочна, и разрушить ее химическими методами весьма сложно. Тем не менее существует множество составов, позволяющих эту самую пленку не только разрушить, но и предотвратить появление нового оксидного слоя до того, как процесс пайки будет завершен.

Но использовать его для пайки горелкой и высокотемпературными припоями нельзя. Если тот же Ф-59А даже успеет разрушить оксид, в процессе дальнейшего нагрева он просто сгорит, а ведь в его задачу входит не только удалить корунд, но и препятствовать окислению алюминия вплоть до окончания процесса пайки.

Для работы высокотемпературными припоями придется использовать что-то другое, к примеру, флюс Ф-34А (АФ-4А, Castolin 190 Flux и пр.), способный выдерживать температуру до 610 градусов.

Почему он не подойдет для работы паяльником? Поскольку нижний порог активности этого флюса составляет 520 градусов, паяльником вы его просто не сможете разогреть до нужной температуры, а значит, активировать.

Необходимые материалы и подручные средства

Пайка алюминиевых изделий при должной подготовке поверхности может быть выполнена всеми видами припоев. Например, пайка алюминия оловом возможна при снятии оксидной пленки.

Материалы, необходимые для пайки алюминия.

Однако, в большинстве случаев, алюминиевые соединения, полученные при пайке оловянным припоем, имеют низкую надежность из-за плохой растворимости материалов.

Наиболее оптимальными припоями для пайки алюминия являются:

• цинковый;
• медный;
• кремниевый;
• алюминиевый.

На рынке имеется большое количество припоев, на основе указанных выше материалов. Одним из самых распространенных цинковых припоев является ЦОП40, в составе которого имеется 40% цинка и 60% олова. Кроме этого, популярным остается припой 34А, состоящий из 66% алюминия, 28% меди и 6% кремния.

Отдельного упоминания стоит специальный припой для низкотемпературного пропая алюминиевых деталей. Одним из наиболее распространенных расходных материалов для подобной операции является припой HTS-200.

Конечно, не стоит забывать и об обязательном использовании специального флюса для низкотемпературной пайки алюминия.

В состав флюса для беспроблемной пайки алюминия должны входить хотя бы один из следующих элементов:

• триэтаноламин;
• фторборат цинка;
• фторборат аммония.

Одной из марок флюсов для сварки алюминия газовой горелкой является Ф64. Популярность данного флюса вызвана его большой активностью. Пропаять с флюсом Ф64 можно даже алюминиевые детали без предварительной зачистки оксидной пленки.

В состав флюса Ф64 входят:

• 50% хлорида калия;
• 32% хлорида лития;
• 10% фторида натрия;
• 8% хлорида цинка.

Подготовка деталей

Пайка алюминия в домашних условиях включает тщательную подготовку детали.

Как правило, квалифицированные мастера перед пайкой алюминия своими руками выполняет следующие процедуры:

1. Обезжиривание поверхности.
   Наиболее подходящими веществами для качественного обезжиривания места пайки служат ацетон, бензин и растворитель.
2. Удаление оксидной пленки.
   Эта процедуру производится при помощи шлифовальной машинки или самодельной мочалки из проволоки. В редких случаях специалисты используют травление пленки при помощи химических средств, например, кислоты.

После выполнения всех подготовительных процедур можно переходить к непосредственной пайке алюминия в домашних условиях.

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.

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.

Выбор источника тепла

Здесь выбор не очень велик:

• обычный паяльник;
• открытый огонь.

Первый вариант подойдет в случае, если вам не нужна особая механическая прочность соединения. К примеру, нужно спаять два провода для надежного электрического контакта или какую-то деталь, не несущую большой механической нагрузки. Скажем, дырявую кружку, чтобы не текла. Второй вариант подразумевает тот или иной вид горелки и использование тугоплавкого припоя. Он гораздо сложнее первого, но позволяет получить прочное механическое соединение, что говорится, на века.

Технологические подходы для пайки алюминия

Технология пайки алюминия с флюсом практически ничем не отличается от соединения других металлов.

Весь процесс пайки алюминия припоем можно разделить на следующие этапы:

1. Подготовка поверхности.
   Перед тем, как паять алюминий следует зачистить и обезжирить соединяемые части.
2. Установка изделия в рабочее положение.
   Для выполнения данного этапа могут потребоваться тиски или третья рука.
3. Нанесения флюса на место пайки.
4. Прогрев изделия при помощи электрического паяльника или газовой горелки.
5. Нанесение припоя или паяльной пасты на необходимые участки.
   Для этой роли подойдет цинковые или медные припои. Иногда могут понадобиться высокотемпературные припои, обеспечивающие хорошую механическую фиксацию изделия.

Схема пайки алюминиевых труб.

Важно помнить, что при пайке бесфлюсовым припоем следует осуществлять чиркающие движения паяльником, дабы обеспечить взаимодействие компонентов припоя и металла.

Проведение работ при помощи специального паяльника со скребком даст хороший результат в таких случаях:

• пайка алюминиевой посуды;
• пайка алюминиевых проводов;
• пропай поверхности, не подверженной сильным механическим нагрузкам;
• соединение мелких деталей.

Пайка массивных алюминиевых деталей и толстых стержней должна проводиться при помощи сварки или горелки. Сварка не всегда подходит из-за высокой температуры дуги, расплавляющей металл. Поэтому, большинство специалистов предпочитают использовать горелки.

Наилучший эффект достигается при непрерывной пайке горелкой. Если, по какой-то причине процесс пайки пришлось остановить, следует полностью прогреть весь шов, дабы обеспечить равномерное распределение припоя и избавиться от не пропаянных мест.

Процесс пайки алюминиевых стержней при помощи горелки подразделяется такие этапы:

1. Очистка металла от грязи и подготовка поверхности, путем шлифовки.
2. Разогрев всей поверхности массивных изделий при помощи горелки.
3. Удаление всех легковоспламеняющихся материалов с рабочего места.
4. Включение вытяжки для нейтрализации едких испарений припоя.
5. Подготовка проволочного припоя.
6. Подготовка флюса марок Ф-59А, Ф-61А или Ф-64А.

Допускается прогрев металла до ярко-оранжевого цвета. В таком виде металл не плавится, а припой ложится максимально равномерно.

Флюс для пайки алюминия.

Наиболее сложным и в то же время качественным методом соединения алюминиевых изделий является сварка. Данный способ затрудняется из-за низкой температуры плавления металла.

Квалифицированные специалисты чаще всего сваривают алюминиевые изделия следующими методами:

• сварка при помощи электродов с покрытием;
• сварка с использованием защитного газа.

Первый вариант сварки имеет следующие недостатки:

• низкая прочность сварного шва;
• сильное разбрызгивание металла при варке;
• плохая отделимость шлака от шва.

Сварки в атмосфере из инертного газа не обладает заметными недостатками и считается наилучшим методом соединения алюминиевых деталей.

Пайка металла обычным паяльником

Как указывалось выше, паять алюминий, используя легкоплавкие припои, можно при помощи обычного и всем знакомого паяльника. Единственное условие — мощность инструмента должна быть достаточной для прогрева спаиваемых деталей до необходимой температуры.

Для пайки алюминия подойдет любой паяльник.

Если вы умеете работать паяльником, то никаких проблем с пайкой алюминия у вас не будет (ну или почти не будет). Зачищаете детали, покрываете соответствующим флюсом и спаиваете. Неплохо на место пайки, смазанное флюсом, добавить немного мелкого абразива, который поможет очистить спаиваемые поверхности от оксидной пленки.

Если в вашем распоряжении нет паяльника достаточной мощности, то спаиваемые детали можно параллельно подогревать горелкой (несильно) или даже пламенем газовой конфорки.

Некоторые электрики вообще умудряются паять алюминий «тем, что есть», причем в смысле электрической прочности качественно паять. Вы тоже можете воспользоваться этим методом при соединении, к примеру, двух алюминиевых проводов. Для этого вам понадобится:

• любой абразивный порошок, например, мелкий песок;
• обычное машинное масло (лучше ружейное).

Насыпаете абразив на плоскую поверхность, капаете масло, погружаете в состав зачищенный алюминиевый провод и, взяв на жало припой, «натираете» им этот самый провод. Абразив обдирает оксид, масло предотвращает появление новой пленки, а припой надежно покрывает алюминий полудой.

Единственный недостаток такого метода — низкая механическая прочность соединения, поэтому перед тем как окончательно спаять проводники, их после лужения надо скрутить. Электрическая же прочность такой паки великолепная, так что если ее не разорвет механически, то простоит она десятки лет.

Нагрев алюминиевого изделия

Метод прогрева алюминиевых деталей подбирается индивидуально. Изделия сравнительно небольших размеров можно прогреть при помощи электрического паяльника и залудить припоем и флюсом для пайки меди. Для более массивных деталей имеет смысл использовать другой способ пайки алюминия с применением газовой горелки или паяльной лампы.

Таблица марок припоев для пайки алюминия.

При прогреве детали следует:

1. Контролировать температуру нагреваемого изделия.
   Узнать текущую температуру поверхности детали можно, прикоснувшись к ней прутком припоя. Когда проволока припоя алюминия начинает плавиться следует уменьшить нагрев и приступать к непосредственной пайке с применением активного флюса.
2. Следить за пламенем горелки.
   Струя горелки содержит смесь природного газа и кислорода, а потому должна быть ярко-синего цвета. Правильный состав пламени горелки позволяет алюминиевой детали меньше окисляться и не перегреваться.

https://www.youtube.com/watch?v=nu8TgMU5I2k

Ключевые преимущества прогрева массивных алюминиевых изделий газовой горелкой представлены:

1. Низкой стоимость оборудования.
   Газовая горелка потребляет небольшое количество топлива и продается в любом строительном магазине.
2. Отсутствие неравномерного прогрева и напряжений внутри изделия.
   Детали, прогретые газовой горелкой, имеют ровный шов и не меняют геометрию из-за перегрева.
3. Легкий контроль рабочих температур.
   При слишком сильном нагреве металла следует уменьшить интенсивность пламени горелки.
4. Возможность проведения паяльных работ в домашних условиях.
   При прогреве металла горелкой нет едкого запаха, отсутствует ультрафиолетовое облучение кожи и не летят искры.

Применение газовой горелки

Если вы решили использовать для пайки алюминия тугоплавкие припои, то вам не обойтись без открытого огня. В этом случае вам придется обратить внимание на следующие нюансы:

• Пламя должно быть высокого качества — не коптить, держать постоянную температуру и размеры факела.
• Для пайки открытым пламенем требуется немалый опыт в поддержании оптимальной температуры нагрева, поскольку «температурный коридор» качественной пайки достаточно узок. Перегрели — потерял механическую прочность или даже потек алюминий. Недогрели — не плавится тугоплавкий припой.

Кроме того, газовую конфорку не возьмешь в руку, а потому в руках придется держать спаиваемые детали. Если это предмет массивный, вы просто не сможете держать его в пламени в постоянном движении для поддержания нужной температуры, одновременно пытаясь паять другой рукой. Ну и поскольку греть вы будете снизу, то для нормальной пайки вам придется перегревать деталь (паять то нужно сверху), а значит, ее можно легко расплавить. Тем не менее, худо-бедно спаять алюминий над газом можно, но только худо-бедно.

Идеальным вариантом будет газовая горелка. Она компактна (в смысле сама горелка, а не баллон к ней), не коптит, мало весит. Но к сожалению, не всегда ее можно раздобыть.

Самым простым выходом из ситуации может стать небольшая паяльная лампа. Для того чтобы она была легче, просто не заправляйте устройство бензином «под горлышко». Перед тем как начать пайку, лампу нужно как следует разогреть, чтобы она не коптила.

Алюминий можно спаять газовой или бензиновой горелкой.

Будем считать, что горелка разогрета, а спаиваемые детали зачищены и плотно прижаты друг к другу по месту будущей пайки. Нанесите соответствующий флюс на детали (если вы используете бесфлюсовый припой, то в качестве флюса используйте трансформаторное масло) и начинайте нагрев. Температуру нагрева необходимо постоянно контролировать кусочком припоя, касаясь места будущей пайки.

Как только припой начнет плавиться, старайтесь держать температуру постоянной (это придет с практикой), а кусочком припоя натирайте место пайки, полностью облуживая его. Как только лужение закончилось, этим же кусочком можете и произвести пайку, используя его как электрод для сварки. Нередко электрики при спайке муфт используют тугоплавкий припой только для лужения оболочки кабеля, а муфту после напаивают обычным легкоплавким припоем.

Дело в том, что муфта выполнена из свинца и просто не выдержит нагрева, необходимого для плавления тугоплавкого алюминиевого припоя. Но если обе детали алюминиевые, конечно, лучше паять и лудить тугоплавким припоем — место соединения деталей будет иметь высокие как электрическую, так и механическую прочность.

Заключение

Пайка алюминия флюсом – это достаточно нетривиальная задача. При соединении алюминиевых изделий следует соблюдать определенные нормы, а поверхность детали должна соответствовать многочисленным требованиям. При несоблюдении технологического процесса, сварной или паяный шов даст трещину и развалится.

Технология сварки алюминия зависит от массивности изделия. Небольшие детали, например, провода или посуда, хорошо ремонтируются электропаяльником, а большие прутья или трубы следует прогревать при помощи газовой горелки или паяльной лампы.

Как спаять силумин

Прежде всего, определимся, что силумин — это сплав алюминия с кремнием и ни с чем другим. К примеру, сплав ЦАМ (цинк, алюминий, магний) — совершенно другой материал. Если вы уверены, что держите в руках силуминовую деталь, то можете смело браться за пайку — силумин можно паять по той же технологии, что и алюминий.

Вы все еще хотите спаять лопнувший силуминовый кран? В принципе, это реально, но все же стоит пожалеть соседей снизу. Что касается сплава ЦАМ, который по внешнему виду очень напоминает силумин, то качественно и прочно спаять его не получится. Только «прислюнить».