Паяем алюминий. Пайка алюминия – инструкция и выбор флюса Пайка алюминия со сталью газовой горелкой

Сложность пайки алюминия не только в домашних условиях, но и в условиях промышленного производства, обусловлена в первую очередь особыми свойствами этого металла, что делает его принципиально отличным от других разновидностей цветных металлов, активно используемых как в промышленности, так и в быту.

Металл алюминий обладает целым набором парадоксальных свойств, то есть свойств, которые взаимно исключают друг друга, но тем не менее легко уживаются в одном металле.

С одной стороны, это очень легкоплавкий металл, температура плавления чистого алюминия составляет 660 градусов. Это химически очень активный металл. Алюминий способен мгновенно вступать в химические реакции практически со всеми активными веществами . Это очень мягкий и не очень прочный металл.

С другой стороны, крайне высокая химическая активность алюминия приводит к тому, что он мгновенно вступает в химическую реакцию с кислородом, содержащимся в окружающем воздухе, с образованием на своей поверхности плёнки оксида алюминия: Al2O3. Оксид алюминия имеет второе название - корунд. Это очень прочное, абсолютно химически инертное вещество. Температура плавления: 2400 градусов. Используется в промышленности как огнеупорный материал.

Таким образом, можно сказать, что в повседневной жизни, несмотря на окружающие нас со всех сторон предметы, сделанные из алюминия, мы не знаем его настоящего характера, так как настоящий алюминий всегда скрывается от нас под непроницаемым занавесом своего оксида. Именно оксид алюминия обуславливает такие свойства этого металла, как его крайне высокую стойкость к неорганическим кислотам и щелочам, неподверженность коррозии в морской воде и атмосферном воздухе, высокая отражательная способность и высокая экологичность.

И этот же оксид алюминия превращает обычную пайку в достаточно сложный технологический процесс, требующий для своего успешного осуществления применения специальных флюсов, особых припоев и некоторых специфических методов.

Суть процесса пайки любого металла, в том числе и алюминия, состоит во введении в пространство между спаиваемыми деталями специального связывающего вещества в расплавленном состоянии. Это вещество называется припой. Застывая, оно надёжно соединяется с двумя поверхностями металла и образует единое соединение.

Трудности пайки

С алюминием всё несколько сложнее. Поверхностная оксидная плёнка не позволяет обычному припою вступить в химическую реакцию с металлом. В результате между поверхностью металла и припоем не возникает адгезия. Говоря простыми словами, припой не прилипает к поверхности алюминия и пайка делается невозможной.

Поэтому основная трудность заключается в проблеме удаления практически неудалимой оксидной плёнки с поверхности металла.

Вторая трудность состоит в низкой температуре плавления алюминия . Дело в том, что наиболее прочное соединение получается при применении так называемых тугоплавких припоев. Температура плавления которых составляет 550−650 градусов. Учитывая тот факт, что алюминий плавится при температуре 660 градусов, крайне сложно при пайке небольших алюминиевых изделий не разрушить саму алюминиевую конструкцию путём её расплавления вместе с припоем.

Удаление оксидной плёнки

Проблему удаления поверхностной плёнки решают двумя принципиально разными способами:

Путем применения специальных активных флюсов с предварительной механической очисткой поверхности металла.
С помощью процесса электролиза.

Активные флюсы

Если очень сильно хочется, то можно изготовить флюс для пайки своими руками, у себя на кухне или в мастерской. Но для этого необходимо иметь дело с очень опасными химически активными веществами типа кислот или щелочей. Кроме того, в специализированных магазинах существует огромный выбор различных марок флюсов, как обычных, так и узкоспециализированных, и цены на них невысокие. Поэтому изготовление кислоты для пайки своими руками мы оставим особым паяльным фанатам, а сами попытаемся разобраться в том ассортименте, что нам предлагает промышленность.

Ф-34А. Специальный флюс. Плавится при температуре 420−620 градусов. Применяется с тугоплавкими припоями. Состав: Хлорид калия 50% Хлорид лития 32% Фторид натрия 10% Хлорид цинка 8%
Ф-61А. Флюс для алюминия. Плавление происходит при температуре 150−320 градусов. Применяется с обычными олово - свинцовыми припоями. Состав: Фторборат цинка 10% Фторборат аммония 8% Триэтаноламин 82%
Ф-64. Высокоактивный флюс для алюминиевых сплавов. Расплавляется при температуре 180−350 градусов. Состав: поверхностно активные вещества.
НИТИ-18 (Ф-380). Специальный флюс для алюминиевых сплавов. Температура пайки 390−620 градусов.
А-214. Универсальный безотмывочный флюс средней активности.

Перед нанесением флюса поверхность металла необходимо предварительно очистить от загрязнений и обезжирить. Делается это с помощью бензина или ацетона. После этого производят механическую обработку с помощью различных абразивных приспособлений: наждачная шкурка, металлическая щётка, шлифовальные круги и прочие подобные устройства. Цель этих действий - ослабить оксидную плёнку, потому что удалить её в принципе невозможно, так как мгновенно взамен старой образуется новая. Но новая плёнка намного тоньше и слабее старой, поэтому этот приём способствует более лёгкому проникновению флюса сквозь поверхностный оксидный барьер.

Электрохимический метод (процесс электролиза)

Суть этого способа заключается в том, что поверхность алюминия вместе с его непобедимым оксидом просто-напросто заменяется медной поверхностью. А пайка меди происходит намного проще, быстрее и надёжнее. Осуществляют это с помощью простейшей гальванической установки .

Припои для пайки

Обычные припои, применяемые для пайки цветных металлов, содержат в своём составе олово и свинец в качестве основных компонентов, а также кадмий, висмут и цинк в качестве компонентов добавочных. Для алюминия такой состав крайне нежелателен, по причине того, что в этих металлах (за исключением цинка) он практически не растворяется, поэтому работа с помощью припоя подобного состава будет крайне слабой и ненадёжной. Кроме того, все припои на базе свинец-олово обладают очень низкой коррозионной устойчивостью. Поэтому пайка алюминия оловом нежелательна.

Для алюминия применяют специальные припои , в состав которых входят сам алюминий, а также кремний, медь, серебро и цинк.

Чем больше в припое для алюминия содержится цинка, тем более он высокопрочен и коррозионноустойчив. Содержание меди, кремния и алюминия повышает температуру плавления припоя, делая его тугоплавким. Какой выбрать припой - зависит от тех задач, которые стоят перед спаиваемыми деталями.

Как правило, тугоплавкие припои имеют температуру плавления, сопоставимую с температурой плавления самого алюминия, поэтому их применяют в основном для паяния крупногабаритных, массивных алюминиевых деталей. В этом случае возможно обеспечить хороший теплоотвод за счёт большой массы спаиваемых поверхностей и тем самым предотвратить разрушение конструкции в результате её расплавления вместе с припоем.

Латунный припой для алюминия не применяется .

Технология процесса пайки алюминия ничем не отличается от пайки любого другого металла и состоит из ряда последовательных действий:

Разогрев спаиваемых поверхностей

Для пайки небольших алюминиевых деталей , например, проводов, как правило, используют электрический паяльник мощностью от 50 до 100Вт, в зависимости от сечения провода. Для более массивных деталей, например, кастрюли, автомобильные радиаторы - целесообразно применять более мощные источники тепла. Как правило - это паяльная лампа или газовая горелка. При пайке алюминия газовой горелкой и разогревании спаиваемых поверхностей необходимо придерживаться следующих правил:

Использование канифоли

Чтобы спаять и припаять алюминиевые провода небольшого сечения, можно успешно применять свинцово-оловянные припои, используя в качестве флюса канифоль. В этом случае абразивную обработку поверхности провода производят под слоем расплавленной канифоли, а в качестве абразивного инструмента используют раскалённое жало паяльника, а также небольшое количество металлических опилок .

Необходимо отметить, что данный способ подходит лишь для малогабаритных тонкостенных деталей или для проводов небольшого сечения. Во всех остальных случаях необходимо использовать специальные алюминиевые флюсы и тугоплавкие припои, предназначенные для пайки алюминия.

Минусы пайки алюминия

Необходимо всегда помнить, что пайка - это не сварка. Она никак не затрагивает внутреннюю структуру металла, и поэтому место пайки по прочностным характеристикам всегда на несколько порядков слабее, чем сам спаиваемый металл. Место пайки нельзя подвергать большим механическим и температурным нагрузкам. В противном случае спаиваемые детали очень быстро разрушаться. Единственный вариант, когда пайка более уместна, чем сварка - это паяние алюминиевых проводов в электрических приборах или пайка прохудившегося автомобильного радиатора, когда отсутствует возможность заменить его новым.

Желательно исключить из домашней практики паяние и лужение прохудившихся алюминиевых кастрюль, кружек и прочих сковородок. В состав алюминиевых припоев и флюсов входят сильно ядовитые вещества. В этом случае тщательная промывка места пайки в проточной воде будет выглядеть, как игра в русскую рулетку.

Алюминий является материалом с хорошей прочностью, высокой тепло- и электропроводностью. Эти положительные качества способствуют широкому применению металла в промышленности и быту. Достаточно часто возникает необходимость соединить алюминиевые детали или заделать образовавшееся отверстие в алюминиевой ёмкости. Но не каждый знает, как спаять алюминий в домашних условиях.

Пайка алюминия

Одним из наиболее известных способов соединения металлов, особенно в электротехнических работах, является пайка. Она обеспечивает меньшее сопротивление соединений, и, как следствие, их меньший нагрев под воздействием электрического тока. Поскольку алюминий наряду с медью - основной проводящий материал в электрических сетях и устройствах, необходимость в его пайке возникает достаточно часто.

Сложность в том, что «крылатый металл» на воздухе мгновенно покрывается плёнкой окисла, к которой расплавленный припой не пристаёт. Необходимо с помощью механической зачистки удалить слой окисла, но он практически мгновенно образуется снова.

Для того чтобы избежать повторного образования оксидной плёнки, разработаны множество методик. Среди них:

Зачистка небольших деталей под слоем жидкого флюса.
Применение флюсов совместно с абразивными материалами.
Использование медного купороса для создания медной плёнки на алюминиевом изделии.
Применение специальных флюсов и припоев.

Зачистка под слоем флюса

Небольшие алюминиевые детали, например, проводники, можно зачищать, опустив часть детали в жидкий флюс, которым может служить обычный раствор канифоли или паяльная кислота. Жидкий флюс предохранит зачищаемый участок от контакта с кислородом и образования плёнки. Тем же защитным эффектом обладает и обычное трансформаторное масло.

Абразивные материалы

Часто к флюсу (той же канифоли) добавляются железные опилки. В процессе пайки необходимо тереть нагреваемое место жалом паяльника. Под действием трения опилки сдирают слой окиси, а канифоль закрывает доступ кислорода к освобождённому металлу. Вместо опилок может быть использован любой крошащийся абразив: наждачная бумага или даже кирпич.

Использование медного купороса

Любопытный метод, использующий гальваностегию. Два алюминиевых электрода опускаются в раствор медного купороса и соединяются с полюсами электрической батареи. Электрод, присоединённый к плюсу, зачищается. На зачищенную поверхность в результате электролиза начинает осаждаться медь. Когда алюминий оказывается полностью покрыт медной плёнкой, деталь высушивается. После этого пайка проходит гораздо легче, ведь медь - прекрасный материал для этого типа соединений.

Специальные припои

Наиболее качественное соединение в домашних условиях можно получить, используя легкоплавкие припои на основе олова и меди и специальные флюсы. Самым популярным отечественным флюсом является Ф64, который позволяет паять алюминиевые детали без механической зачистки. Так, к примеру, без проблем осуществляется пайка алюминия с медью, или запаивается изнутри алюминиевая трубка, зачистить которую иными способами не представляется возможным.

При этом используются обычные легкоплавкие оловянно-свинцовые припои с температурой плавления 200−350 градусов. Паяльник должен быть довольно мощным - от 100 Вт и выше. Причина - в высокой теплопроводности алюминия. Недостаточно мощный паяльник просто не сможет нагреть место спайки до температуры плавления припоя. Лишь очень маленькие детали (преимущественно в радиоэлектронике) можно соединять паяльником мощностью 60 Вт.

Для пайки больших алюминиевых деталей паяльник не подойдёт. Здесь лучше воспользоваться любой газовой горелкой, обеспечивающей нагрев до 500−600 градусов, и одним из специализированных припоев. Одним из наиболее популярных является HTS-2000 - безфлюсовый припой для пайки алюминия, меди, цинка и даже титана.

Он обладает несколькими достоинствами:

Низкой температурой плавления (390 градусов Цельсия).
Возможностью применения без флюса.
Надёжностью соединения (во многих случаях способен заменить аргонную сварку).

Правда, HTS-2000 не исключает процесса зачистки. Более того, в процессе пайки необходимо сдирать прутком припоя или металлической щёткой оксидную плёнку, чтобы обеспечить надёжное соединение. Однако этот способ позволяет выполнять такие работы как запаивание прохудившихся алюминиевых ёмкостей, например, канистр, или даже автомобильных алюминиевых радиаторов.

Кроме того, HTS-2000 - это практически единственный (за исключением аргона) способ соединения двух «крылатых» металлов: алюминия и титана.

Существуют и другие высокотемпературные припои, разработанные специально для пайки алюминия. Например, 34А, в составе которого содержится две трети алюминия, а также медь и кремний. Но температуры плавления таких припоев - 500−600 градусов Цельсия, что близко к температуре плавления самого алюминия.

Поэтому использование высокотемпературных припоев в домашних условиях опасно - алюминиевая деталь при нагреве до столь высоких температур может быть непоправимо испорчена.

Пайка алюминия – особый процесс, требующий специального оборудования. В зависимости от стоящей перед вами задачи вам понадобятся специальные припои, предназначенные для пайки алюминиевых поверхностей или для припаивания алюминия к другим металлам. После того, как вам удастся приобрести необходимый припой через Интернет или в хозяйственном магазине, имеющем необычайно богатый ассортимент товаров, перед вами возникнет новая проблема: необходимо будет удалить поверхностный оксидный слой с алюминия и после этого достаточно быстро провести пайку, чтобы поверхность металла не успела вновь окислиться.

Шаги

Часть 1

Подготовка к пайке

Если возможно, определите тип алюминиевого сплава. Чистый алюминий поддается пайке, хотя работать с ним непросто. Однако многие предметы сделаны не из чистого металла, а из алюминиевых сплавов. Большинство сплавов можно паять так же, как и чистый алюминий, но некоторые из них трудно поддаются пайке, и в этом случае понадобится помощь профессионала. Если сплав обозначен буквами или цифрами, загляните в справочник, есть ли специальные требования к его пайке. К сожалению, немаркированные алюминиевые сплавы сложно отличить друг от друга, поскольку для этого требуются специальные методы, использование которых имеет смысл лишь в том случае, если вы занимаетесь этим профессионально. Если сплав не маркирован, просто испытайте свою удачу, и, возможно, у вас все получится.

При соединении алюминия с другим металлом ограничивающим фактором, как правило, являются свойства самого алюминия, поэтому точное знание состава другого металла необязательно. Имейте в виду, что некоторые комбинации (например, алюминий-сталь) особенно трудны для пайки, и в подобных случаях могут лучше подойти другие методы соединения.

Выберите низкотемпературный припой. Алюминий плавится при относительно низкой температуре (660ºC), что в сочетании с его высокой теплоемкостью делает практически невозможным использование обычных припоев. Вам потребуется специальный припой с низкой температурой плавления, который можно заказать через Интернет. Обычно в качестве такого припоя используют сплав алюминия, кремния и/или цинка, но на всякий случай проверьте, подходит ли данный припой для ваших целей, например, для соединения алюминий-алюминий или алюминий-медь.
- Формально материалы, температура плавления которых превышает 450ºC, относятся к классу твердых припоев. На практике же они часто продаются как мягкие припои, и процесс пайки такой же. Использование твердого припоя позволяет создать более прочное соединение, однако мягкий припой предпочтителен для соединения электрических цепей и других чувствительных материалов.
- По возможности не используйте припои, содержащие свинец.
Выберите флюс. Как и припой, флюс также должен быть специально предназначен для алюминия или используемой вами комбинации металлов. Легче всего приобрести флюс там же, где и припой, поскольку они, как правило, предназначены для совместного использования. Рекомендуемая рабочая температура флюса должна быть близка к температуре плавления припоя. Если температура выбранного вами припоя превышает 450ºC, найдите флюс для пайки твердым припоем.

Выберите источник тепла. Для соединения алюминиевой проволоки можно использовать паяльник, однако для пайки более массивных деталей вам потребуется газовая горелка. Обычно используют низкотемпературную паяльную лампу, пламя которой имеет температуру 315–425ºC.
- Если ваше рабочее место не приспособлено для применения газовой горелки, используйте электрический паяльник мощностью 150 ватт.
Подберите дополнительные материалы и инструменты. Если вы не чините одну деталь, а соединяете пайкой несколько фрагментов, вам понадобится струбцина. Рекомендуется также использовать травильный раствор, представляющий собой специальную жидкость для очистки поверхности металла от окислов после пайки. Для очистки поверхности от некоторых смолосодержащих флюсов понадобится также ацетон.

Позаботьтесь о безопасности. Работайте в хорошо проветриваемом месте и защитите себя от токсичных испарений респиратором. Настоятельно рекомендуется использовать защитную маску или очки, а также перчатки из плотной кожи или натуральной ткани. Проследите, чтобы вокруг не было горючих материалов и запаситесь огнетушителем.

Часть 2
Пайка алюминия
1. Обработайте соединяемые поверхности припоем (необязательно). Если стыкуемые поверхности имеют большую площадь или принадлежат различным трудноспаиваемым металлам, таким как алюминий и сталь, "лужение", или нанесение на каждую поверхность тонкого слоя припоя может значительно облегчить последующую пайку. При обработке каждой поверхности следуйте инструкциям, изложенным ниже; после лужения состыкуйте спаиваемые фрагменты и нанесите припой еще раз.
  - Пропустите этот шаг, если вы запаиваете трещину или отверстие в сплошной детали.
2. Очистите алюминиевую поверхность щеткой из стальной проволоки. На воздухе поверхность алюминия быстро покрывается оксидной пленкой, препятствующей прочному соединению при пайке. Протрите поверхность стальной щеткой, предварительно ознакомившись с инструкцией. Подготовьтесь к тому, чтобы протереть поверхность, обработать ее флюсом и нанести припой достаточно быстро для того, чтобы предотвратить образование оксидного слоя.
  - Для очистки сильно окисленной или загрязненной поверхности могут потребоваться шлифовка наждачной бумагой либо протирка техническим спиртом или ацетоном.
3. Состыкуйте поверхности. Если вы не запаиваете одну деталь, а соединяете две поверхности, состыкуйте их надлежащим образом. Оставьте между ними небольшой зазор примерно в 1 миллиметр, чтобы в него затек припой.
  - Если спаиваемые поверхности не прилегают плотно друг к другу, выровняйте их наждачной бумагой.
  - Чтобы предотвратить окисление алюминия в процессе пайки, подведите соединяемые поверхности как можно ближе друг к другу, очистите их и затем плотно состыкуйте.
4. Нанесите флюс. Сразу после очистки металла наложите флюс на соединяемые поверхности, пользуясь проволокой припоя. Тем самым вы предотвратите образование поверхностного оксида и нанесете припой на место соединения.
  - При пайке проволоки погрузите ее концы в расплавленный флюс.
  - В случае порошкового флюса справьтесь с инструкцией насчет метода его разведения.
5. Разогрейте металл. При помощи горелки или паяльника нагрейте место стыка, начиная от дальних концов. При непосредственном контакте с нагревательным прибором припой и флюс могут перегреться. Если вы пользуетесь горелкой, держите ее сопло на расстоянии не менее 10-15 см от металла. Плавными круговыми движениями перемещайте источник нагрева вдоль металла, равномерно разогревая его.
  - Перед использованием разогрейте паяльник в течение десяти минут.
  - Если флюс почернел, дайте поверхности остыть, очистите ее и повторите процедуру.
6. Нанесите припой. Когда флюс приобретет светло-коричневый цвет и начнет пузыриться, это значит, что он разогрелся до необходимой температуры. Приложите пруток или проволоку припоя к месту стыка, продолжая нагревать металл неподалеку от этого места или с обратной стороны. Медленно поводите припоем по поверхности вокруг стыка, чтобы он равномерно покрыл металл. Если у вас небольшой опыт в пайке, для создания аккуратного и прочного соединения вам потребуется некоторая практика.
  - Если припой не пристает к поверхности алюминия, на ней, возможно, образовался оксидный слой; в таком случае необходимо удалить этот слой и сразу же провести пайку. Это может быть вызвано также использованием неподходящего припоя либо тем, что данный алюминиевый сплав трудно поддается пайке.
7. Удалите избыточный флюс и окисленный слой. Если вы использовали флюс на водной основе, его можно смыть водой после того, как металл остынет. Для удаления смолосодержащего флюса используйте ацетон. После снятия остатков флюса стык можно опустить в "травильный раствор" для того, чтобы удалить окислы, образовавшиеся при высокой температуре.
- Иногда нужно нагреть пламенем кончик проволоки, чтобы припой легче стекал на область стыка. При нагреве проволоки будьте осторожны, поскольку перегрев не позволит припою сцепиться с металлом.
- Алюминий хорошо проводит тепло, поэтому при нагреве места соединения разогреется и окружающий металл. Если вы не можете расплавить припой, положите алюминий на проволочную сетку или другую подставку с малой поверхностью, чтобы она меньше поглощала тепло, либо используйте более горячую паяльную лампу.
Предупреждения
- Используйте припой и флюс в хорошо проветриваемых помещениях, поскольку их пары ядовиты. Припои со свинцом или кадмием также токсичны, их следует использовать только в хорошо проветриваемых помещениях и для материалов, не контактирующих с питьевой водой.
Что вам понадобится
- Источник тепла: пропановая горелка или паяльник
- Припой для алюминия, например, сплав 91%Sn-9%Zn или 85%Sn-15%Zn.
- Флюс для алюминия: как правило, его выбирают, исходя из температурного интервала и основного металла, подлежащего пайке. В магазинах сложно найти флюсы для алюминия, лучше всего заказывать их через Интернет.
- Щетка из нержавеющей стали
- Струбцина
- Ацетон (для удаления смолосодержащего флюса)
- Травильный раствор
- Защитная маска или очки
- Респиратор
- Перчатки
- Огнетушитель

Промышленное производство алюминия, по историческим меркам, началось относительно недавно. Но за это время этот материал прочно вошел в нашу жизнь. Его основные параметры – высокая электро- и теплопроводность, малый вес, стойкость к воздействию коррозии привели к тому, что этот металл стал основным материалом, применяемым в авиационной и космической промышленности. Кроме этого, без алюминия невозможно представить улицы наших городов, из него выполняют светопрозрачные конструкции (двери, окна, витражи), рекламные конструкции и многое другое.

При его обработке допустимо использовать практически все виды обработки – точение, штамповка, литье, сварку и пайку. Последние способы применяют для получения неразъемных соединений из алюминиевых заготовок.

Общие принципы пайки алюминия в домашних условиях

Многие искренне полагают, что пайка алюминия в домашних условиях – это довольно сложный процесс. Но на самом деле все не так и плохо. Если использовать соответствующие припои и флюсы, то особых сложностей не должно возникнуть. В том случае если домашний мастеровой будет паять алюминиевые детали с использованием материалов, предназначенных для меди или стали, то результат, скорее, будет отрицательный.

Особенности процесса

Сложности пайки алюминия обусловлены в первую очередь тем, что на его поверхности существует оксидная пленка, которая в отличии от основного металла имеет более высокую температуру плавления и высокой стойкостью к воздействию различных химических веществ. Именно это пленка и создает серьезные препятствия при использовании традиционных припоев и флюсов и например, если паять алюминий оловом, то гарантировать качественный результат сложно. Для устранения этой пленки применяют или механическое воздействие, или флюсы, которые содержат сильнодействующие химические вещества.

Сам основной металл, в данном случае алюминий обладает низкой температурой плавления, порядка 660 °C. Такая разница между температурой плавления оксидной пленки и основным металлом тоже приводит к осложнениям в пайке.

Это свойство алюминия в результате приводит к тому, разогретый алюминий становиться менее прочным. Так, алюминиевые конструкции начинают терять устойчивость уже при температуре 250-300 °C. Кроме этого в составе алюминиевых сплавов могут входить материалы, начинающие плавиться при температуре в 500-650 °C.

В состав большого количества припоев входят – олово, кадмий и другие компоненты. Алюминий с трудом входит в контакт с этими материалами и это в свою очередь приводит к тому, что швы, получаемые с использованием этих припоев, отличаются низкой надежностью и прочностью. Между тем, хорошей растворимостью друг в друге обладают цинк и алюминий. Использование цинка в составе припоев позволяет придавать шву высокие прочностные параметры.

Использование трансформаторного масла

Как уже отмечалось выше, основное препятствие при выполнении пайки – это наличие оксидной пленки. Перед тем как паять алюминий ее необходимо устранить. Для ее удаления используют разные методы, начиная от использования абразивного инструмента и заканчивая специальными флюсами. Кроме этого, существуют и «народные» способы. Один из них связан с применением трансформаторного масла.

Для удаления оксидной пленки применяют следующий состав – в абразивный порошок добавляют трансформаторное масло. При постоянном перемешивании, в результате должна получиться пастообразная масса. Ее необходимо нанести на заранее очищенное место пайки. После этого жало паяльника необходимо тщательно пролудить и натирают подготовленные места до появления олова. После этого места пайки необходимо промыть и можно продолжать работу.

Какой припой применяется для пайки алюминия

Большинство припоев содержат в своем составе вещества, не растворяющиеся в алюминии. Именно поэтому для создания неразъемных соединений деталей из алюминия применяют так называемые тугоплавкие припои, изготовленных на основе алюминия, кадмия, цинка и некоторых других веществ.

Для пайки алюминия применяют и легкоплавкие припои.

Их использование позволяет выполнять работы при низких температурах. Это позволяет создавать соединения, избегая при этом изменений свойств алюминия. Но надо сразу отметить то, что использование таких материалов не может обеспечить в должной степени коррозионной стойкости и прочности стыка.

Оптимальный результат пайки можно получить при использовании состава, который содержит алюминий, медь, цинк. Работы с такими припоями необходимо выполнять паяльником, жало которого разогрето до 350 °C. При выполнении соединения деталей нужно использовать флюс, который состоит из смеси олеиновой кислоты и йодида лития.

Состав для соединения деталей из алюминия может приготовить в домашних условиях, а можно просто приобрести его в магазине.

Один из серийно выпускаемых припоев по алюминию — HTS -2000. Выполнять пайку этим припоем можно без применения флюса. Отличительная черта этого состава заключается в том, что он может проникать через оксидную пленку и может создавать прочные соединения молекул. Срок эксплуатации соединений изготовленных с применением этого сплава составляет 10 лет.

Как правильно паять с помощью горелки

Необходимость в пайке алюминия и его сплавов может возникнуть как в производственных, так и бытовых условиях. Это процесс может быть использован при выполнении ремонта деталей, но иногда приходится сталкиваться с более масштабными работами.

Обработка алюминия сопряжена с рядом сложностей и поэтому традиционные материалы технологии пайки не всегда гарантируют получение надлежащего результата.

Один из часто применяемых способов получения неразъемных соединений напрямую связан с использованием газовой горелки.

Работа с алюминием подразумевает то, что оксидная пленка, которая находится на поверхности детали, препятствует соединению деталей.

Пайка с помощью горелки существенно отличается от работы с паяльником и по праву считается более практичным. Работая с горелкой, мастер может выполнять настройку температуры. И это предоставляет дополнительные возможности для обработки поверхности заготовок. При этом не играет особой роль толщина материала. Иногда при работе с горелкой применяют флюсы и дополнительные средства обработки поверхности.

Пайка алюминия газовой горелкой в домашней мастерской позволяет выполнить предварительное прогревание заготовок и расходных материалов.

Бесспорно, для получения соединения высокого качества необходим опыт работы. Дело в том, что алюминий обладает низкой температурой плавления, соответственно расходные материалы, применяемые при совершении пайки, обладают хорошей текучестью. Если мастер совершит ошибку, то высока вероятность того, что припой просто растечется по заготовке, так и не попав в шов.

Какой флюс использовать

Преимущества

Пайка – это один и способов получения неразъемных соединений металлов. Но в отличии от других методов он, до последнего времени отличался невысокой производительностью, малой прочностью на стыке. Это и ряд других причин послужило тому, что она не получила широкого, промышленного применения.

С развитием технологий стали доступны способы соединения деталей с помощью электронного луча, ультразвуковых волн. Появление специальных припоев и флюсов позволило значительно поднять качество паяного соединения.

Современные технологии пайки позволяют использовать готовые изделия без дальнейшей обработки на механическом оборудовании. Пайка вошла число основных технологических процессов в машиностроении, авиационной и космических отраслях и конечно электронике.

Пайка имеет ряд несомненных достоинств в сравнении со сваркой. Процесс соединения деталей этим способом проходит при существенно меньшем расходе теплоты. Другими словами, при проведении этого процесса не происходит каких-либо серьезных изменений в структуре металла. Его физико – химические параметры остаются практически без изменений. После пайки могут возникать такие явления как остаточная деформация, ее размеры несравнимы с теми, которые остаются после выполнения, например, сварки в облаке защитных газов.

Именно поэтому использование пайки гарантирует более точное соблюдение размеров указанных в технической документации на изделие. Использование этого метода позволяет соединять разнородные металлы. Ко всему прочему можно сказать и то, что эти процессы довольно легко можно автоматизировать.

Недостатки

Говоря о пайке алюминиевых деталей надо всегда помнить о том, что для работы с ним необходимо использовать специальные припои и флюсы, которые в состояние обеспечить требования к качеству получаемых соединений.

Малейшее нарушение технологии или использование неподходящих материалов приведет к тому, что полученный шов не будет отвечать требованиям по качеству.

Нередко в радиолюбительской практике, да и просто в быту встает вопрос пайки алюминия. Электрические провода, корпуса, прохудившиеся емкости — да мало ли что. Но к сожалению, алюминий и его сплавы паяться очень не любят. Этот материал даже залудить (покрыть слоем припоя) и то проблема, не то что качественно припаять. Единственный выход, как принято считать, — сварка, причем сварка специальная, к примеру, аргонно-дуговая. Тем не менее, алюминий все же можно спаять, причем качественно, в домашних условиях и без применения особых инструментов и технологий.

«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.

Флюсы для пайки алюминия

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. Выбирая тот или иной флюс, вы в первую очередь должны ориентироваться на тип пайки — паяльник или горелка. Неправильно выбранный состав или не даст желаемого результата при недогреве, или просто сгорит в пламени, к примеру, газовой горелки.

Если вы собираетесь работать легкоплавкими припоями и использовать паяльник, то имеет смысл обратить внимание на флюс Ф-59А и ему подобные (Ф61А, Ф64 и др.). Он обладает высокой активностью и отлично разрушает даже толстый слой оксидной пленки при относительно низкой температуре прогрева обычным паяльником.

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.

Высокотемпературный флюс для алюминия

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.

Конечно, выбор мастера не ограничивается вышеперечисленными составами. Их существует великое множество — как отечественных, так и импортных. Так что вам есть из чего выбрать, опираясь как на стоимость, так и доступность.

Припои для алюминия

Паять алюминий можно как обычными свинцово-оловянными припоями, так и специальными, имеющими в своем составе алюминий, цинк, серебро и др. металлы и даже неметаллы (к примеру, кремний). Припои ПОС, как и специальные для алюминия, имеют различные температуры плавления, что необходимо учитывать как при работе с ними, так и при эксплуатации отремонтированного изделия.

Если вы решили паять посуду, контактирующую с пищей (канистра, фляга, трубка дистиллятора и пр.), то припои, содержащие свинец, использовать нельзя. Придется заняться высокотемпературной пайкой , используя, к примеру, припой 34A, содержащий медь, кремний и, конечно, алюминий. Подойдет ЦОП-40, содержащий цинк.

Припой для пайки алюминия Aluminium-13

Еще один вариант — пайка чистым оловом. Оно великолепно подходит для ремонта пищевой посуды и имеет низкую температуру плавления, а значит, работы можно производить при помощи паяльника. Но используя олово, следите за тем, чтобы место пайки сильно не нагревалось в процессе эксплуатации изделия. Вы, к примеру, можете запаять оловом донышко чайника (оно соприкасается с водой и выше 100 градусов не нагреется), а вот клювик того же чайника отвалится после первого же кипячения.

Особого внимания заслуживают так называемые офлюсованные, уже имеющие в своем составе специальный флюс (обычно в виде обмазки, но необязательно). Бытует мнение, что для работы с ними флюс вообще не нужен и, в принципе, это так. Тем не менее он очень желателен для защиты от окисления места пайки в процессе работы. Для этих целей подойдет любой пассивный флюс, который выдерживает температуру пайки. Идеальным решением здесь может быть обычное трансформаторное масло, которым пользуются электрики при пайке высоковольтных муфт.

Алюминиевый припой с обмазкой из флюса

Из недостатков флюсовых припоев можно отметить их более высокую стоимость, одноразовость (неизрасходованный припой, но уже раз подвергавшийся нагреву повторно вы не используете) и необходимость опыта работы с такими составами.

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 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.

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.

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.

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.

Для выполнения первого условия не подойдут, к примеру, костер или пламя свечи — они коптят. Конфорка газовой плиты? Она не коптит, но выдержать температуру нагрева спаиваемых деталей очень сложно даже профессионалу — малейшее движение по вертикали или горизонтали и температура «ушла».

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.

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.

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. Другое дело, что силуминовые детали обычно работают под достаточно высокой механической нагрузкой. Материал и так, мягко говоря, плохенький в этом отношении, а если его еще и спаять…

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».