Головна
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

ПАЙКА АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ

  1. Група 49 Пропаювання швів покрівлі з оцинкованої сталі
  2. Тиск пара металів і сплавів.
  3. ЗАХИСТ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ ВІД КОРРОЗИИ
  4. Індукційна пайка стиків газопроводів
  5. Класифікація алюмінієвих сплавів
  6. Матеріали для виробництва металів і сплавів
  7. Методи випробування металів і сплавів

Алюміній поєднує дуже цінний комплекс властивостей: малу щільність, високі теплопровідність і електричну провідність, високу пластичність і високу корозійну стійкість. Він легко піддається кування, прокатки, волочіння.

Володіючи великим спорідненістю до кисню, алюміній на повітрі покривається тонкою, але дуже міцною плівкою оксиду алюмінію Al2O3, Що захищає метал від подальшого окислення і обумовлює його високі антикорозійні властивості. Міцність окисної плівки і захисну дію її сильно зменшуються в присутності домішок ртуті, натрію, магнію, міді та ін.

Труднощі пайки алюмінієвих сплавів пов'язані перш за все з фізико-хімічними властивостями алюмінію і високою стійкістю його оксиду. Пайка алюмінію має такі особливості:

- Поверхня алюмінію завжди покрита тугоплавким (Тпл= 2045 ° С), хімічно і термічно стійким оксидом, який перешкоджає контакту розплавленого рідкого припою з поверхнею алюмінію;

- Алюміній має порівняно низький негативний електродний потенціал, що знижує корозійну стійкість паяного з'єднання при впливі навколишнього середовища;

- Схильність алюмінію і його сплавів до небажаних металургійним взаємодій при підвищених температурах (оплавлення кордонів зерен, значна хімічна ерозія в розплавах припоев, освіту тендітних интерметаллидов і т. Д.);

- Алюміній має високу теплоємність - теплоємність алюмінію в інтервалі температур 0-300 ° С становить 0,953 кДж / кг ? ° С, т. Е. В 2,5 рази вища за теплоємність міді в цьому інтервалі температур, тому при пайку виробів з алюмінію потрібні досить потужні джерела теплоти для нагрівання виробів, що призводить до утворення широкої зони розігріву і значних деформацій паяються виробів;

- Алюміній і його сплави мають великий відносний коефіцієнт лінійного розширення, який в інтервалі температур 20-400 ° С дорівнює 26,5 ? 10-6° С-1 (Для заліза 13,9 ? 10-6° С-1 ), Це викликає значну деформації вироби при нагріванні під пайку і накладає додаткові труднощі при отриманні точних розмірів, так як оснащення для пайки алюмінієвих сплавів зазвичай виконують з корозійно-стійких аустенітних сталей або ніхромових сплавів, коефіцієнт лінійного розширення яких істотно відрізняється від коефіцієнта лінійного розширення алюмінієвих сплавів;

- Флюси, що застосовуються при пайку алюмінію і його сплавів, в більшості своїй викликають активну корозію паяються матеріалів, тому залишки їх повинні бути ретельно видалені після пайки;

- Багато припои, що забезпечують високу механічну міцність паяних з'єднань з алюмінієвих сплавів і корозійну стійкість, є сплавами на основі алюмінію, тому на відміну від пайки більшості інших металів різниця між температурою пайки і температурою, при якій паяемий метал може руйнуватися під дією власної ваги, порівняно мала. Так, пайку евтектичним силуміном ведуть при температурі 610 ° С, а температура початку плавлення найбільш широко застосовуваних для пайки сплавів АМц і АМг становить 640 ° С і 630 ° С відповідно, це накладає жорсткі вимоги до дотримання температурного режиму при пайку і технологічним процесом.

Основні труднощі при пайку алюмінію пов'язана з наявністю на його поверхні тонкою, самовідновлювальні плівки з тугоплавкого і хімічно інертного оксиду, яка перешкоджає контакту розплавленого припою з поверхнею паяється.

Алюміній має високу спорідненість до кисню. Протікає поверхнева реакція окислення фактично припиняється через 1 годину, в результаті утворюється плівка оксиду товщиною 2,5-5,0 нм, а в присутності вологи вона може становити до 10 нм. Подальше окислення алюмінію гальмується, так як утворилася плівка надійно ізолює метал від кисню.

Температура плавлення ?-Al2O3 становить 2045 ° С, температура кипіння дорівнює 2980 ° С. Тиск пару ?-Al2O3 при температурі його плавлення одно 45,5 • 10 Па; тиск дисоціації ?-Al2O3 при температурі 2000 ° С - 1.33 • 10-3 Па, т. Е. Оксид Al2O3 практично не відновлюється в використовуваних для цієї мети газоподібних середовищах і не випаровується при пайку.

Наявність окисної плівки на поверхні алюмінію і його сплавів перешкоджає взаємодії з нею розплавленого припою і призводить до виникнення непропаев, окисних і газових включень, що заважає отриманню якісних паяних з'єднань.

Іншим ускладненням при пайку алюмінію і його сплавів є негативний електродний потенціал алюмінію по відношенню до більшості інших металів, що обмежує вибір складу припою для забезпечення корозійної стійкості паяної конструкції.

Для підвищення корозійної стійкості до складу припоїв вводять Zn. На думку Дж. Д. Дауда позитивний вплив Zn обумовлено поліпшенням співвідношення потенціалів паяється і шва. Однак при цьому важливу роль відіграють процеси пассивирования, т. Е утворення оксидної плівки на контактуючих поверхнях металів, які гальмують розвиток корозії.

Наступною трудністю при пайку алюмінію є його схильність до небажаних металургійним взаємодій при підвищених температурах (оплавлення кордонів зерен, значна хімічна ерозія в розплавах припоев, освіту тендітних интерметаллидов і т. Д.), Оскільки з більшістю легкоплавких елементів, що становлять основу легкоплавких припоїв (Sn, Pb, Cd, Bi, In, Li, Na), він утворює монотектіческіе діаграми стану, з дуже слабкою взаємної розчинність компонентів (крім цинку, утворює з алюмінієм евтектики при температурі 382 ° с і широку область твердих розчинів з боку алюмінію і олова). Тому низькотемпературна пайка алюмінію і його сплавів застосовується дуже обмежено.

Всі перераховані вище особливості обумовлюють жорсткі обмеження на вибір технології пайки (вибір складу і способу введення припою в паяемие зазори, способи нагріву і активації паяються поверхонь).

Постійно присутня на поверхні алюмінію і його сплавів міцна плівка оксиду алюмінію повинна бути видалена безпосередньо перед пайкою. Крім того, на поверхнях, що сполучаються алюмінієвих деталей, які підлягають пайку, завжди є частки і речовини, що залишилися після обробки тиском або різанням (стружка, технологічні рідини), а також пил і бруд, що осіли при транспортуванні і зберіганні.

Підготовка поверхонь деталей, що з'єднуються має важливе значення, оскільки від цього залежить результат всього процесу пайки.

Очищення повинна бути проведена безпосередньо перед складанням і пайкою, оскільки на поверхні алюмінію миттєво утворюється плівка його оксиду в вигляді шару завтовшки <0,5 нм. Тому, крім попередньої підготовки, потрібно руйнування Al2O3 протягом самого циклу пайки.

Забруднення і жир видаляють знежиренням паром і (або) із застосуванням будь-якого розчинника. Товсті шари окислів зазвичай видаляють механічним або хімічним способом.

Механічний спосіб найбільш простий, дозволяє надійно видалити оксиди різної товщини, особливо з контактних поверхонь невеликої площі і при ремонтних роботах. Механічну очистку поверхні алюмінієвих деталей і припою проводять металевою щіткою або шліфувальною шкуркою, а також ультразвуком під шаром розплавленого припою.

Хімічні способи застосовують у тих випадках, коли потрібно очистити від окислів велику кількість деталей або коли форма і конфігурація очищаються деталей виключають можливість застосування механічних засобів. Хімічне очищення (травлення) порівняно недорога, швидка і надійна.

Для травлення алюмінію його сплавів використовують і луги, і кислоти. Луги більш активні, тому їх частіше застосовують для видалення окислів. Однак при їх використанні на поверхні матеріалу залишається шлам, утворений компонентами сплаву, що не взаємодіють з травильним розчином. Тому для його видалення метал занурюють в кислоту - ця операція називається освітлення.

Очищені деталі слід піддавати пайку не пізніше ніж через 12 годин після обробки поверхні.

Основним недоліком хімічних способів очищення поверхні з використанням лугів і кислот є низька екологічність цього процесу. В даний час ведуться активні дослідження області розробки нових, екологічно чистих складів для видалення з поверхні алюмінію оксидної плівки.

Припої

Припої, що застосовуються для пайки алюмінію і його сплавів, можна розділити на три групи.

1. Легкоплавкие припои на основі олова, свинцю, кадмію з температурою плавлення нижче 300 ° С. Ці припої володіють низькою міцністю і утворюють сполуки з низькою корозійну стійкість, що вимагають спеціальних захисних покриттів від корозії. Перед паянням необхідно попереднє облуживание поверхонь, що з'єднуються. Пайку в основному виробляє вручну електропаяльником або в ультразвукових ваннах з розплавленим припоєм.

2. Припої на основі цинку, які мають досить високу міцність і є відносно корозійностійкими, з температурою плавлення в інтервалі 300-450 ° С. Пайка ними може застосовуватися для будь-яких алюмінієвих сплавів. Способи пайки: абразивний, ультразвукова, флюсова з нагріванням пальником, в печах. Області застосування: виправлення браку алюмінієвого лиття, електромонтажні з'єднання, пайка листового алюмінію, в тому числі з іншими металами (оцинкованої сталлю, міддю).

До недоліків даних припоев відноситься низька пластичність, що обумовлює їх застосування в вигляді прутів, паст, розплавів для пайки зануренням, а також погана здатність до розтікання і затікання в зазор, схильність до ерозії паяється.

3. Припої на основі алюмінію, що забезпечують високу міцність паяних з'єднань і високу корозійну стійкість, з температурою плавлення в інтервалі 450-630 ° С.



продуктивність | Способи пайки алюмінію.