1. Spajkanje
Lastnost trdega spajkanja aluminija in aluminijevih zlitin je slaba, predvsem zato, ker je oksidni film na površini težko odstraniti.Aluminij ima veliko afiniteto do kisika.Na površini je enostavno oblikovati gost, stabilen oksidni film Al2O3 z visokim tališčem.Hkrati bodo aluminijeve zlitine, ki vsebujejo magnezij, tvorile zelo stabilen oksidni film MgO.Resno bodo ovirali vlaženje in širjenje spajke.In težko odstraniti.Med spajkanjem lahko postopek trdo spajkanja izvajate samo z ustreznim talilom.
Drugič, spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin je težko.Tališče aluminija in aluminijevih zlitin se ne razlikuje veliko od tališča uporabljenega dodajnega materiala za spajkanje.Izbirno temperaturno območje za spajkanje je zelo ozko.Majhen nepravilen nadzor temperature zlahka povzroči pregrevanje ali celo taljenje osnovne kovine, kar oteži postopek spajkanja.Nekatere aluminijeve zlitine, ojačane s toplotno obdelavo, bodo povzročile tudi pojav mehčanja, kot je prekomerno staranje ali žarjenje zaradi segrevanja pri spajkanju, kar bo zmanjšalo lastnosti spajkanih spojev.Med plamenskim spajkanjem je težko oceniti temperaturo, ker se barva aluminijeve zlitine med segrevanjem ne spremeni, kar povečuje tudi zahteve glede ravni delovanja operaterja.
Poleg tega na korozijsko odpornost spajkanih spojev iz aluminija in aluminijevih zlitin zlahka vplivajo dodajne kovine in talila.Potencial elektrode aluminija in aluminijevih zlitin se precej razlikuje od potenciala spajke, kar zmanjša korozijsko odpornost spoja, zlasti pri mehkem spajkanju.Poleg tega ima večina talil, ki se uporabljajo pri spajkanju aluminija in aluminijevih zlitin, močno jedkost.Tudi če jih po spajkanju očistimo, vpliv talil na korozijsko odpornost spojev ne bo popolnoma odpravljen.
2. Material za spajkanje
(1) Spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin je redko uporabljena metoda, ker sta sestava in potencial elektrode dodajne kovine za spajkanje in osnovne kovine zelo različna, kar lahko povzroči elektrokemično korozijo spoja.Mehko spajkanje v glavnem uporablja spajko na osnovi cinka in kositrno-svinčevo spajko, ki jo lahko razdelimo na nizkotemperaturno spajko (150 ~ 260 ℃), srednje temperaturno spajko (260 ~ 370 ℃) in visokotemperaturno spajko (370 ~ 430 ℃) glede na temperaturno območje.Ko se uporabi kositrno svinčeno spajko in je baker ali nikelj predhodno prevlečen na površino aluminija za trdo spajkanje, je mogoče preprečiti korozijo na vmesniku spoja in tako izboljšati korozijsko odpornost spoja.
Trdo spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin se pogosto uporablja, kot so vodilo filtra, uparjalnik, radiator in druge komponente.Za trdo spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin se lahko uporabljajo samo dodajne kovine na osnovi aluminija, med katerimi se najpogosteje uporabljajo aluminijeve silicijeve dodajne kovine.Poseben obseg uporabe in strižna trdnost spajkanih spojev sta prikazana v tabeli 8 oziroma tabeli 9.Vendar pa je tališče te spajke blizu tališču navadne kovine, zato je treba temperaturo segrevanja med spajkanjem strogo in natančno nadzorovati, da preprečimo pregrevanje ali celo taljenje osnovne kovine.
Tabela 8 obseg uporabe dodajnih kovin za trdo spajkanje za aluminij in aluminijeve zlitine
Tabela 9 strižna trdnost spojev iz aluminija in aluminijevih zlitin, spajkanih z aluminijevim silicijevim polnilom
Aluminijeva silicijeva spajka je običajno dobavljena v obliki prahu, paste, žice ali pločevine.V nekaterih primerih se uporabljajo spajkane kompozitne plošče z aluminijem kot jedrom in aluminijevim silicijevim spajkom kot oblogo.Ta vrsta spajkalne kompozitne plošče je izdelana s hidravlično metodo in se pogosto uporablja kot del komponent za trdo spajkanje.Med spajkanjem se dodajna kovina za spajkanje na kompozitni plošči stopi in teče pod delovanjem kapilare in gravitacije, da zapolni režo spoja.
(2) Fluks in zaščitni plin za trdo spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin, za odstranjevanje filma se pogosto uporablja poseben tok.Organski tok na osnovi trietanolamina, kot je fs204, se uporablja z nizkotemperaturno mehko spajko.Prednost tega talila je, da ima majhen korozijski učinek na osnovno kovino, vendar bo proizvedel veliko količino plina, kar bo vplivalo na vlaženje in tesnjenje spajke.Reaktivni tok na osnovi cinkovega klorida, kot sta fs203 in fs220a, se uporablja pri srednjetemperaturnih in visokotemperaturnih mehkih spajkah.Reaktivni tok je zelo jedek in njegove ostanke je treba odstraniti po spajkanju.
Trenutno pri spajkanju aluminija in aluminijevih zlitin še vedno prevladuje odstranjevanje filma talila.Uporabljeni talil za trdo spajkanje vključuje talilo na osnovi klorida in talilo na osnovi fluorida.Talilo na osnovi klorida ima močno sposobnost odstranjevanja oksidnega filma in dobro fluidnost, vendar ima velik korozivni učinek na osnovno kovino.Njegove ostanke je treba po spajkanju popolnoma odstraniti.Talilo na osnovi fluorida je nova vrsta talila, ki ima dober učinek odstranjevanja filma in ne povzroča korozije na navadni kovini.Vendar pa ima visoko tališče in slabo toplotno stabilnost ter se lahko uporablja samo z aluminijevim silicijevim spajkom.
Pri spajkanju aluminija in aluminijevih zlitin se pogosto uporablja vakuum, nevtralna ali inertna atmosfera.Pri uporabi vakuumskega trdo spajkanja mora stopnja vakuuma na splošno doseči reda 10-3pa.Kadar se za zaščito uporablja plin dušik ali argon, mora biti njegova čistost zelo visoka, rosišče pa nižje od -40 ℃
3. Tehnologija trdega spajkanja
Spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin ima visoke zahteve glede čiščenja površine obdelovanca.Da bi dosegli dobro kakovost, je treba pred spajkanjem odstraniti oljni madež in oksidni film s površine.Oljni madež na površini odstranite z vodno raztopino Na2CO3 pri temperaturi 60 ~ 70 ℃ 5 ~ 10 minut in nato sperite s čisto vodo;Površinski oksidni film lahko odstranimo z jedkanjem z vodno raztopino NaOH pri temperaturi 20 ~ 40 ℃ 2 ~ 4 minute in nato speremo z vročo vodo;Po odstranitvi oljnega madeža in oksidnega filma na površini je treba obdelovanec 2 ~ 5 minut obdelati z vodno raztopino HNO3 za sijaj, nato ga očistiti v tekoči vodi in na koncu posušiti.Obdelovanca, obdelanega s temi metodami, se ne sme dotikati ali kontaminirati z drugo umazanijo in ga je treba spajkati v 6 ~ 8 urah.Če je mogoče, je bolje spajkati takoj.
Metode trdega spajkanja aluminija in aluminijevih zlitin vključujejo predvsem trdo spajkanje s plamenom, spajkanje s spajkalnikom in spajkanje v peči.Te metode običajno uporabljajo talilo pri spajkanju in imajo stroge zahteve glede temperature segrevanja in časa zadrževanja.Med plamenskim spajkanjem in spajkalnikom se izogibajte segrevanju talila neposredno z virom toplote, da preprečite pregrevanje in okvaro talila.Ker se aluminij lahko raztopi v mehki spajki z visoko vsebnostjo cinka, je treba segrevanje ustaviti, ko je spoj oblikovan, da preprečimo korozijo navadnih kovin.V nekaterih primerih trdo spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin včasih ne uporablja talila, ampak uporablja ultrazvočne metode ali metode strganja za odstranitev filma.Pri uporabi strganja za odstranjevanje filma za trdo spajkanje najprej segrejte obdelovanec na temperaturo za spajkanje, nato pa s koncem spajkalne palice (ali orodja za strganje) strgajte del obdelovanca za trdo spajkanje.Med lomljenjem površinskega oksidnega filma se bo konec spajke stopil in zmočil osnovno kovino.
Metode trdega spajkanja aluminija in aluminijevih zlitin vključujejo predvsem plamensko trdo spajkanje, trdo spajkanje v peči, spajkanje po potopu, vakuumsko spajkanje in spajkanje v zaščitenem plinu.Plamensko spajkanje se večinoma uporablja za majhne obdelovance in proizvodnjo enega kosa.Da bi se izognili okvari fluksa zaradi stika med nečistočami v acetilenu in fluksu pri uporabi oksiacetilenskega plamena, je primerno uporabiti bencinski plamen stisnjenega zraka z rahlo redukcijo, da se prepreči oksidacija osnovne kovine.Med specifičnim spajkanjem lahko talilo za trdo spajkanje in dodajno kovino vnaprej namestimo na mesto spajkanja in segrejemo hkrati z obdelovancem;Obdelovanec se lahko tudi najprej segreje na temperaturo za spajkanje, nato pa se lahko spajka, namočena s talilom, pošlje v položaj za trdo spajkanje;Ko sta talilo in dodajna kovina stopljena, je treba grelni plamen počasi odstraniti, potem ko je dodajna kovina enakomerno napolnjena.
Pri trdo spajkanju aluminija in aluminijevih zlitin v zračni peči mora biti dodana kovina za trdo spajkanje vnaprej nastavljena, topilo za trdo spajkanje pa se stopi v destilirani vodi, da se pripravi gosta raztopina s koncentracijo 50 % ~ 75 %, nato pa se nanese premaz ali razprši. površino za spajkanje.Ustrezno količino praškastega talila za trdo spajkanje lahko nanesete tudi na dodajno kovino za trdo spajkanje in površino za trdo spajkanje, nato pa se sestavljeni zvar postavite v peč za segrevanje spajkanja.Da bi preprečili pregrevanje ali celo taljenje osnovne kovine, je treba temperaturo segrevanja strogo nadzorovati.
Spajkanje v obliki paste ali folije se običajno uporablja za trdo spajkanje aluminija in aluminijevih zlitin.Sestavljen obdelovanec je treba pred spajkanjem predhodno segreti, da se njegova temperatura približa temperaturi spajkanja, nato pa ga potopiti v talilo za trdo spajkanje.Med spajkanjem je treba temperaturo in čas spajkanja strogo nadzorovati.Če je temperatura previsoka, se osnovna kovina zlahka raztopi in spajka se zlahka izgubi;Če je temperatura prenizka, spajka ni dovolj stopljena in hitrost spajkanja se zmanjša.Temperatura spajkanja se določi glede na vrsto in velikost osnovne kovine, sestavo in tališče dodajne kovine in je na splošno med temperaturo likvidusa dodajne kovine in temperaturo solidus osnovne kovine.Čas namakanja obdelovanca v kopeli s talilom mora zagotoviti, da se spajka popolnoma stopi in teče, čas podpore pa ne sme biti predolg.V nasprotnem primeru lahko silikonski element v spajki difundira v osnovno kovino, zaradi česar postane osnovna kovina blizu šiva krhka.
Pri vakuumskem spajkanju aluminija in aluminijevih zlitin se pogosto uporabljajo kovinski aktivatorji za spreminjanje površinskega oksidnega filma aluminija ter zagotavljanje vlaženja in širjenja spajke.Magnezij se lahko neposredno uporabi na obdelovancu v obliki delcev ali se vnese v cono trdega spajkanja v obliki pare ali pa se magnezij doda aluminijevemu silicijevemu spajku kot element zlitine.Za obdelovanec s kompleksno strukturo, da bi zagotovili popoln učinek magnezijeve pare na osnovno kovino in izboljšali kakovost trdega spajkanja, se pogosto izvajajo lokalni ukrepi zaščite, to je, da se obdelovanec najprej postavi v škatlo iz nerjavečega jekla (običajno znana kot procesna škatla), in nato postavljena v vakuumsko peč za segrevanje spajkanja.Vakuumsko spajkani spoji iz aluminija in aluminijevih zlitin imajo gladko površino in goste spajkane spoje in jih po spajkanju ni treba čistiti;Vendar pa je oprema za vakuumsko trdo spajkanje draga in magnezijeve pare resno onesnažujejo peč, zato jo je treba pogosto čistiti in vzdrževati.
Pri spajkanju aluminija in aluminijevih zlitin v nevtralni ali inertni atmosferi lahko za odstranitev filma uporabite magnezijev aktivator ali talilo.Ko se za odstranitev filma uporabi magnezijev aktivator, je potrebna količina magnezija precej nižja kot pri vakuumskem spajkanju.Na splošno je w (mg) približno 0,2 % ~ 0,5 %.Ko je vsebnost magnezija visoka, bo kakovost spoja slabša.Metoda trdega spajkanja NOCOLOK z uporabo fluoridnega talila in zaščite z dušikom je nova metoda, ki se je hitro razvila v zadnjih letih.Ker ostanki fluoridnega talila ne absorbirajo vlage in niso korozivni za aluminij, lahko postopek odstranjevanja ostankov talila po spajkanju opustimo.Pod zaščito dušika je treba premazati le majhno količino fluoridnega talila, dodajna kovina lahko dobro zmoči osnovno kovino in enostavno je dobiti visokokakovostne spajkane spoje.Trenutno se ta metoda spajkanja NOCOLOK uporablja v množični proizvodnji aluminijastih radiatorjev in drugih komponent.
Pri aluminiju in aluminijevih zlitinah, spajkanih s talilom, ki ni fluoridni talil, je treba ostanke talila po spajkanju popolnoma odstraniti.Ostanek organskega talila za trdo spajkanje aluminija lahko speremo z organskimi raztopinami, kot sta metanol in trikloroetilen, nevtraliziramo z vodno raztopino natrijevega hidroksida in na koncu očistimo z vročo in hladno vodo.Klorid je ostanek talila za trdo spajkanje aluminija, ki ga je mogoče odstraniti po naslednjih metodah;Najprej namočite v vročo vodo pri 60 ~ 80 ℃ za 10 minut, previdno očistite ostanke na spajkanem spoju s čopičem in ga očistite s hladno vodo;Nato ga za 30 minut namočite v 15 % vodno raztopino dušikove kisline in na koncu sperite s hladno vodo.
Čas objave: 13. junij 2022