Lemljenje aluminijuma i legura aluminijuma

1. Lemljivost

Svojstvo lemljenja aluminija i aluminijskih legura je loše, uglavnom zato što je oksidni film na površini teško ukloniti.Aluminijum ima veliki afinitet prema kiseoniku.Lako je formirati gust, stabilan i visok talište oksidni film Al2O3 na površini.U isto vrijeme, legure aluminija koje sadrže magnezij također će formirati vrlo stabilan oksidni film MgO.Oni će ozbiljno ometati vlaženje i širenje lema.I teško se uklanja.Tokom lemljenja, proces lemljenja se može izvoditi samo uz odgovarajući fluks.

Drugo, rad lemljenja aluminijuma i legura aluminijuma je težak.Tačka topljenja aluminija i aluminijske legure ne razlikuje se mnogo od one korišćenog dodatnog metala za lemljenje.Opcioni temperaturni opseg za lemljenje je veoma uzak.Malo nepravilna kontrola temperature može lako uzrokovati pregrijavanje ili čak topljenje osnovnog metala, što otežava proces lemljenja.Neke legure aluminija ojačane toplinskom obradom također će uzrokovati pojavu omekšavanja kao što je prekomjerno starenje ili žarenje zbog zagrijavanja lemljenja, što će smanjiti svojstva lemljenih spojeva.Prilikom plamenog lemljenja teško je proceniti temperaturu jer se boja aluminijumske legure ne menja tokom zagrevanja, što takođe povećava zahteve za nivoom rada operatera.

Štaviše, na otpornost na koroziju lemljenih spojeva od aluminijuma i legura aluminijuma lako utiču dodatni metali i tokovi.Potencijal elektrode aluminija i legure aluminija je prilično drugačiji od potencijala lema, što smanjuje otpornost spoja na koroziju, posebno za meki lemni spoj.Osim toga, većina fluksa koji se koristi za lemljenje aluminija i aluminijskih legura ima jaku korozivnost.Čak i ako se očiste nakon lemljenja, utjecaj fluksa na otpornost spojeva na koroziju neće biti potpuno eliminiran.

2. Materijal za lemljenje

(1) Lemljenje aluminijuma i legura aluminijuma je retko korišćena metoda, jer su sastav i elektrodni potencijal metala za lemljenje i osnovnog metala veoma različiti, što lako može izazvati elektrohemijsku koroziju spoja.Meko lemljenje uglavnom koristi lem na bazi cinka i olovni lem od kositra, koji se može podijeliti na lem na niskoj temperaturi (150 ~ 260 ℃), lem na srednjoj temperaturi (260 ~ 370 ℃) i lem na visokoj temperaturi (370 ~ 430 ℃) prema temperaturni raspon.Kada se koristi limeni olovni lem i bakar ili nikl se prethodno nanose na aluminijsku površinu za lemljenje, korozija na spoju se može spriječiti, kako bi se poboljšala otpornost spoja na koroziju.

Lemljenje aluminijuma i legura aluminijuma se široko koristi, kao što su vođica filtera, isparivač, radijator i druge komponente.Za lemljenje aluminijuma i legura aluminijuma mogu se koristiti samo dodatni metali na bazi aluminijuma, među kojima se najviše koriste aluminijumski silicijumski dodaci.Specifični opseg primjene i čvrstoća na smicanje lemljenih spojeva prikazani su u tablici 8 i tablici 9.Međutim, tačka topljenja ovog lema je bliska onoj kod osnovnog metala, tako da temperaturu zagrijavanja treba strogo i precizno kontrolirati tijekom lemljenja kako bi se izbjeglo pregrijavanje ili čak topljenje osnovnog metala.

Tabela 8. Opseg primjene dodatnih lemljenih metala za aluminij i legure aluminija

Tabela 9. čvrstoća na smicanje spojeva aluminijuma i legura aluminijuma lemljenih aluminijumskim silicijumskim punilom

Aluminijski silikonski lem se obično isporučuje u obliku praha, paste, žice ili lima.U nekim slučajevima se koriste kompozitne ploče za lemljenje sa aluminijumom kao jezgrom i aluminijum-silikonskim lemom kao oblogom.Ova vrsta kompozitne ploče za lemljenje izrađuje se hidrauličkom metodom i često se koristi kao dio komponenti za lemljenje.Tokom lemljenja, dodatni metal za lemljenje na kompozitnoj ploči se topi i teče pod dejstvom kapilare i gravitacije kako bi popunio zazor u spoju.

(2) Fluks i zaštitni gas za lemljenje aluminijuma i legura aluminijuma, specijalni fluks se često koristi za uklanjanje filma.Organski fluks na bazi trietanolamina, kao što je fs204, koristi se za meki lem na niskoj temperaturi.Prednost ovog fluksa je u tome što ima mali efekat korozije na osnovni metal, ali će proizvesti veliku količinu gasa, što će uticati na vlaženje i zaptivanje lema.Reaktivni fluks baziran na cink hloridu, kao što su fs203 i fs220a, koristi se za meki lem srednje temperature i visoke temperature.Reaktivni fluks je vrlo korozivan, a njegovi ostaci se moraju ukloniti nakon lemljenja.

Trenutno, lemljenjem aluminija i aluminijskih legura još uvijek dominira uklanjanje filma fluksa.Korišteni fluks za lemljenje uključuje fluks na bazi hlorida i fluks na bazi fluorida.Fluks na bazi klorida ima jaku sposobnost uklanjanja oksidnog filma i dobru fluidnost, ali ima veliki korozivni učinak na osnovni metal.Njegovi ostaci se moraju potpuno ukloniti nakon lemljenja.Fluor na bazi flusa je nova vrsta fluksa, koji ima dobar efekat uklanjanja filma i nema koroziju osnovnog metala.Međutim, ima visoku tačku topljenja i lošu termičku stabilnost i može se koristiti samo sa aluminijskim silikonskim lemom.

Prilikom lemljenja aluminija i aluminijskih legura često se koristi vakuum, neutralna ili inertna atmosfera.Kada se koristi vakuumsko lemljenje, stepen vakuuma će generalno dostići red od 10-3pa.Kada se za zaštitu koristi plin dušik ili argon, njegova čistoća mora biti vrlo visoka, a tačka rose mora biti niža od -40 ℃

3. Tehnologija lemljenja

Lemljenje aluminijuma i aluminijumskih legura ima visoke zahteve za čišćenje površine radnog komada.Da bi se postigao dobar kvalitet, mrlje od ulja i oksidni film na površini moraju se ukloniti prije lemljenja.Uklonite mrlju od ulja na površini vodenim rastvorom Na2CO3 na temperaturi od 60 ~ 70 ℃ u trajanju od 5 ~ 10 minuta, a zatim isperite čistom vodom;Površinski oksidni film se može ukloniti jetkanjem vodenim rastvorom NaOH na temperaturi od 20 ~ 40 ℃ u trajanju od 2 ~ 4 min, a zatim isprati toplom vodom;Nakon uklanjanja uljne mrlje i oksidnog filma na površini, radni komad se tretira vodenim rastvorom HNO3 za sjaj 2 ~ 5 min, zatim se čisti u tekućoj vodi i na kraju osuši.Radni predmet tretiran ovim metodama ne smije se dodirivati ​​ili kontaminirati drugom prljavštinom i treba se lemiti u roku od 6 ~ 8 sati.Bolje je odmah lemiti ako je moguće.

Metode lemljenja aluminijuma i aluminijskih legura uglavnom uključuju lemljenje plamenom, lemljenje lemljenjem i lemljenje u peći.Ove metode uglavnom koriste fluks za lemljenje i imaju stroge zahtjeve u pogledu temperature grijanja i vremena držanja.Tokom lemljenja plamenom i lemljenjem, izbjegavajte zagrijavanje fluksa direktno od izvora topline kako biste spriječili pregrijavanje i kvar fluksa.Budući da se aluminij može otopiti u mekom lemu s visokim sadržajem cinka, zagrijavanje treba prekinuti kada se spoj formira kako bi se izbjegla korozija osnovnog metala.U nekim slučajevima, lemljenje aluminija i aluminijskih legura ponekad ne koristi fluks, već koristi ultrazvučne metode ili metode struganja za uklanjanje filma.Kada koristite struganje za uklanjanje filma za lemljenje, najprije zagrijte radni predmet na temperaturu lemljenja, a zatim ostružite dio lemljenja obratka krajem lemne šipke (ili alatom za struganje).Prilikom razbijanja površinskog oksidnog filma, kraj lema će se otopiti i navlažiti osnovni metal.

Metode lemljenja aluminijuma i aluminijskih legura uglavnom uključuju lemljenje plamenom, lemljenje u peći, lemljenje potapanjem, vakuumsko lemljenje i lemljenje zaštićeno plinom.Lemljenje plamenom se uglavnom koristi za male izratke i proizvodnju pojedinačnih komada.Kako bi se izbjegao kvar fluksa zbog kontakta između nečistoća u acetilenu i fluksa pri korištenju oksiacetilenskog plamena, prikladno je koristiti benzinski komprimirani zračni plamen s malom reducibilnošću kako bi se spriječila oksidacija osnovnog metala.Tokom specifičnog lemljenja, fluks za lemljenje i dodatni metal se mogu unapred postaviti na mesto lemljenja i zagrejati istovremeno sa obratkom;Radni predmet se također može prvo zagrijati do temperature lemljenja, a zatim se lem natopljen fluksom može poslati u položaj lemljenja;Nakon što se fluks i dodatni metal otope, plamen za zagrijavanje se polako uklanja nakon što se dodatni metal ravnomjerno napuni.

Prilikom lemljenja aluminijuma i legure aluminijuma u vazdušnoj peći, metal za punjenje za lemljenje treba da bude unapred podešen, a fluks za lemljenje se rastopi u destilovanoj vodi da se dobije gusta otopina sa koncentracijom od 50% ~ 75%, a zatim premazuje ili prska na površina lemljenja.Odgovarajuća količina praškastog toka za lemljenje također se može pokriti na dopunskom metalu za lemljenje i površini lemljenja, a zatim se sklopljeni zavar stavlja u peć za zagrijavanje lemljenja.Kako bi se spriječilo pregrijavanje ili čak topljenje osnovnog metala, temperatura grijanja mora biti strogo kontrolirana.

Lem u obliku paste ili folije obično se koristi za lemljenje aluminijuma i legura aluminijuma potapanjem.Sastavljeni radni komad mora se prethodno zagrijati prije lemljenja kako bi njegova temperatura bila bliska temperaturi lemljenja, a zatim uronjen u fluks za lemljenje za lemljenje.Tokom lemljenja, temperatura i vrijeme lemljenja moraju biti strogo kontrolirani.Ako je temperatura previsoka, osnovni metal se lako rastvara i lem se lako gubi;Ako je temperatura preniska, lem nije dovoljno otopljen, a brzina lemljenja se smanjuje.Temperatura lemljenja određuje se prema vrsti i veličini osnovnog metala, sastavu i tački taljenja dodatnog metala, i općenito je između temperature likvidusa metala dodatka i temperature solidusa osnovnog metala.Vrijeme uranjanja radnog komada u kupku fluksa mora osigurati da se lem u potpunosti otopi i teče, a vrijeme potpore ne smije biti predugo.U suprotnom, silikonski element u lemu može difundirati u osnovni metal, čineći osnovni metal u blizini šava krhkim.

Kod vakuumskog lemljenja aluminijuma i aluminijumskih legura, aktivatori za rad sa metalom se često koriste za modifikovanje površinskog oksidnog filma aluminijuma i obezbeđivanje vlaženja i širenja lema.Magnezijum se može direktno koristiti na radnom komadu u obliku čestica, ili uneti u zonu lemljenja u obliku pare, ili se magnezijum može dodati aluminijumskom silicijumskom lemu kao element legure.Za radni komad složene strukture, kako bi se osigurao puni učinak para magnezija na osnovni metal i poboljšao kvalitet lemljenja, često se poduzimaju mjere lokalnog procesa zaštite, odnosno radni komad se prvo stavlja u kutiju od nehrđajućeg čelika (obično poznat kao procesna kutija), a zatim se stavlja u vakuumsku peć za zagrijavanje lemljenja.Vakuumski lemljeni spojevi od aluminijuma i legure aluminijuma imaju glatku površinu i guste lemljene spojeve i ne moraju se čistiti nakon lemljenja;Međutim, oprema za vakuumsko lemljenje je skupa, a para magnezijuma ozbiljno zagađuje peć, tako da je potrebno često čistiti i održavati.

Prilikom lemljenja aluminija i aluminijskih legura u neutralnoj ili inertnoj atmosferi, za uklanjanje filma može se koristiti magnezijev aktivator ili fluks.Kada se za uklanjanje filma koristi magnezijev aktivator, potrebna je količina magnezijuma mnogo manja od one kod vakuumskog lemljenja.Općenito, w (mg) je oko 0,2% ~ 0,5%.Kada je sadržaj magnezijuma visok, kvaliteta zgloba će biti smanjena.NOCOLOK metoda lemljenja koja koristi fluks i zaštitu dušika je nova metoda koja se brzo razvila posljednjih godina.Budući da ostatak fluoridnog toka ne upija vlagu i nije korozivan za aluminij, proces uklanjanja ostataka fluksa nakon lemljenja može se izostaviti.Pod zaštitom dušika potrebno je premazati samo malu količinu fluoridnog toka, dodatni metal može dobro navlažiti osnovni metal, a lako je dobiti visokokvalitetne lemljene spojeve.Trenutno se ovaj NOCOLOK metod lemljenja koristi u masovnoj proizvodnji aluminijumskih radijatora i drugih komponenti.

Za aluminijum i leguru aluminijuma lemljene fluksom koji nije fluorid, ostatak fluksa se mora potpuno ukloniti nakon lemljenja.Ostatak organskog fluksa za lemljenje aluminijuma može se oprati organskim rastvorima kao što su metanol i trihloretilen, neutralisati vodenim rastvorom natrijum hidroksida i na kraju očistiti toplom i hladnom vodom.Hlorid je ostatak fluksa za lemljenje aluminijuma, koji se može ukloniti prema sledećim metodama;Prvo potopite u vruću vodu na 60 ~ 80 ℃ 10 minuta, pažljivo očistite ostatke na lemljenom spoju četkom i očistite hladnom vodom;Zatim ga potopite u 15% vodeni rastvor azotne kiseline 30 minuta i na kraju isperite hladnom vodom.