Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.
В качестве аргумента приводится два фактора:
- при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
- процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.
Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.
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%).
Припой отечественного производства – ЦОП-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.
«Aluminium-13» производства компании Chemet
Способы лужения
При хорошем флюсе процесс залуживания и пайки не составляет проблем. Другое дело если под рукой нет такового, здесь процесс становится более трудоемким. Самое главное в процессе залуживания не допустить контакт зачищаемой поверхности с кислородом. Поэтому зачищаемую поверхность густо смазывают или заливают флюсом, а при необходимости можно и немного подогреть. Можно и просто если изделие небольшое, например провода, зачищать их прямо в растворе, налив его во что-нибудь.
К способу как паять алюминий паяльником с раствором канифоли, делал примерно так. Предварительно очищал поверхность, смазывал раствором и посыпал медными или железными опилками. Затем надавливая жалом паяльника (чем сильнее тем лучше) и сдирая окисел, залуживал обычным припоем.
Иногда при необходимости спаять два провода алюминиевый к примеру и медный, пользовался таким способом. Скручивал два конца провода и сваривал их разрядом тока с помощью графитового сердечника от батарейки. Для такой «сварки» использовал трансформатор 6-12 вольт с током от 3 ампер. Один конец провода от трансформатора подсоединяем к скрутке, а ко второму прикручиваем стержень батарейки (можно использовать щетку от двигателя). При касании возникает дуга и концы спаиваются в шарик. Так что паять алюминий в домашних условиях вполне возможно и не такая это уж сложная задача.
Пайка алюминиевой трубки с медной.
Флюс
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».
Флюс отечественного производства
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.
Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре
Что необходимо?
Рабочие инструменты и материал для будущей конструкции – вот что нужно подготовить перед созданием самого прибора.
- Материал для ручки. Строгих критериев его выбора нет, потому все зависит от смекалки и возможностей изготовителя. Ручка должна быть удобной, не прогреваемой во время работы. Готовую рукоятку брать наиболее разумно – подойдет ручка от вышедшего из строя кипятильника либо паяльной станции.
- Проводящая трубка. Она должна быть стальной, потому изготовитель выбирает стальную трубку диаметром не более 1 см и с толщиной стенки 2,5 см.
- Корпус горелки. И он должен быть стальным, а рассекатель изготавливают из латунного прутика.
- Форсунка. Ее делают из металлического прута.
Из инструментов понадобятся: болгарка, сварочный полуавтомат, напильник, сверлильный станок или дрель, метчик, сверло, лерка, молоток, пассатижи, зачистной и отрезной круги, щетка по металлу, защитные средства. Не всегда нужно все из списка, но в стандартном наборе это присутствует.
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.
Нагрев места пайки
Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.
Паяльник мощностью 300 Вт
Наиболее оптимальный вариант для нагрева — использование газовой горелки или паяльной лампы.
Простая газовая горелка
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.
Технические трудности пайки изделий и деталей из алюминия
Паять алюминиевые конструкции и другие элементы всегда достаточно сложно, особенно, если это выполняется дома начинающими мастерами, не до конца изучившими процесс. В основном такая пайка выполняется промышленными способами на специальном оборудовании. Тем не менее, вполне возможно создать наиболее подходящие условия для сваривания деталей изготовленных из алюминия.
Для достижения этой цели необходимо обязательно разрешить несколько проблем технического характера:
- Больше всего неприятностей при пайке доставляет окисление в виде пленки, возникающей на поверхности в результате контакта алюминия и воздуха. Даже если металл подготовлен, налет на нем образуется практически сразу же после этого. Подобное пленочное покрытие создает препятствия соединительному процессу и добавляет множество проблем в процессе лужения и спаивания. В данной ситуации обычные типы припоев и флюсов совершенно не годятся, поскольку они не дают гарантии качественного соединения. Пленка удаляется или физико-механическим путем, или с помощью сильнодействующих химических веществ.
- Следует учесть и высокие показатели температуры, при которой алюминий начинает плавиться. Максимально она достигает 600С. Возникает разница температур между спаиваемым металлом и его пленкой, вызывающая сложности в процессе паек.
- Из-за температурного режима, алюминий в процессе разогрева начинает заметно терять свою прочность. Этот момент наступает уже при нагреве свариваемого материала до 250-300 градусов. Некоторые алюминиевые сплавы содержат компоненты, температура плавления которых имеет различия с основным металлом.
- Слабое взаимодействие алюминия с традиционными видами припоев, состоящих, преимущественно, из олова, кадмия и других элементов. Это приводит к недостаточным прочностным характеристикам и надежности создаваемых швов. Проблема как спаять, решается посредством специальных припоев, содержащих цинк, который, в свою очередь, отлично контактирует с алюминием и проникает в него. Происходит сцепление, выходящее на молекулярный уровень, обеспечивая необходимую прочность соединения.
Инструкция по пайке
Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.
Алгоритм действий следующий:
- обезжиривается и зачищается место пайки;
- производится фиксация деталей в нужном положении;
- нагревается место соединения;
- прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.
Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.
Пайка алюминия — полная видео инструкция https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U
Что делать при отсутствии нужных материалов?
Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.
Необходимые материалы и инструменты
Для лужения прежде всего понадобится паяльник. Для работы берут устройство с мощностью около 60 Вт. Пайку проводят в хорошо проветриваемом помещении: при нагреве флюса образуются токсичные испарения. Рабочее место желательно оснастить вытяжкой. Кроме того, следует подготовить следующее:
- Флюс, паяльная кислота или канифоль. Последнюю разбавляют спиртом в пропорции 3 : 2.
- Острый нож.
- Плоскогубцы, бокорезы.
- Наждачная бумага с мелкой зернистостью.
- Изолента или термоусадочная трубка.
