Пайка алюминия

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.

Инструменты для пайки

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.

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.

Схема пайки алюминия

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.

Флюс для алюминия и сплавов

Вторым материалом по необходимости для пайки алюминия, является флюс. Он содержит специальные вещества, которые способны разрушить оксидную плёнку, что даст припою нормально схватиться с металлом.

Для пайки алюминия применяются следующие виды флюса: Ф-59А, Ф-61А, Ф-64А. Все они имеют в своём составе аммоний и триэтаноламин, которые способны вступать в реакцию с алюминием.

При этом стоит понимать, что если пайка алюминия осуществляется посредством газовой горелки, то для удаления оксидной пленки применяются так называемые высокотемпературные флюсы. Одним из таких флюсов, является флюс марки 34А.

Источники нагрева

Рабочим инструментом может служить любое приспособление с функцией генерации тепла. Выбор зависит от габаритов заготовки и условий выполнения работ.

Паяльник

Наиболее распространенный нагревательный инструмент. Приборы работают от электричества с минимальным напряжением сети, что делает его оптимальным выбором для домашней эксплуатации. Пайка алюминиевых проводов, кабелей, ремонт бытовых приборов, выполняется с помощью обычных паяльников, мощностью до 150 Вт.

Специалисты рекомендуют выбирать паяльники с зазубренным жалом – с их помощью оксидная пленка удаляется гораздо быстрее.

Горелки

Газовая горелка – это прибор, который работает на смеси горючих газов. Мощность и величина пламени зависит от характера работ и габаритов деталей. Дома можно использовать обычную паяльную лампу. При соединении толстолистовых заготовок лучше выбрать профессиональное инжекторное оборудование с рассекателем для пламени.

Главное отличие горелок – высокая производительность при бесконтактном способе разогрева поверхности.

Продвинутые модели оснащают механизмом регулировки температуры пламени.

Что выбрать – сварку или пайку?

На вопрос, какая технология создания неразъемных соединений лучше всего подходит для работы с алюминием, не существует однозначного ответа. Все зависит от производственных условий, габаритов деталей и других факторов. Исходя из этого, выбирают, сварку или пайку алюминия использовать в данном случае. Естественно, такой вопрос может лишь возникнуть при наличии как сварочного, так и паяльного оборудования.

С технологической точки зрения, сварка считается более сложным процессом, требующим от исполнителя высоких профессиональных навыков. При этом сварочные швы отличаются отличными эксплуатационными показателями, при большей, по сравнению с пайкой, себестоимости работ.

В чем состоит проблема

Оксидная пленка плавится при очень высокой температуре. Ее присутствие мешает проникновению припойного расплава в основной металл, нарушает смачивание места пайки.

Алюминий имеет низкую температуру плавления. Он полностью переходит в жидкое состояние при 660 ℃. Начинается изменение агрегатного состояния при температуре около 300 ℃. В большинство алюминиевых сплавов входят металлы, которые расплавляются уже при 500 ℃.

Велика вероятность перегрева зоны плавления, вследствие которого в жидкое состояние перейдут фрагменты деталей. Следует помнить, что паяние должно проводиться путем обволакивания твердых рабочих участков изделий расплавленной массой припоя.

Технология процесса во время выполнения работ

При спаивании алюминия на поверхностях деталей образуется оксидная плёнка. Если выполнять пайку, не удалив предварительно оксидную плёнку, шов не будет иметь необходимую прочность. Плёнка образуется на поверхности металла очень быстро, поэтому от неё не удастся избавиться путём механической очистки заготовки.

Угол наклона горелки во время пайки алюминия

Для удаления оксидной плёнки применяются специализированные флюсы. Они блокируют доступ кислорода к месту пайки. Флюсы, применяемые при пайке алюминия, способствуют быстрому расплавлению присадочной проволоки и лучшему её сцеплению с деталями. Существует возможность подготовить металл к спаиванию при помощи химических веществ. В таком случае предварительно изготавливают раствор и наносят его на заготовки.

После механической очистки и химической обработки алюминия заготовки нагреваются до высокой температуры. Степень нагрева регулируется интенсивностью пламени. На разогретое место соединения подаётся присадочная проволока. Её температура ниже, чем у спаиваемого металла. Припой расплавляется, и заполняет все неровности и микропоры, находящиеся на поверхности. По мере остывания припой отвердевает, создавая при этом прочный шов.

Как паять?

Перед тем, как приступить к непосредственной пайке, необходимо правильно подготовить поверхность проводов. Для начала необходимо, чтобы поверхность была обезжирена. Этого добиваются путем обработки участка пайки ацетоном, бензином или же растворителем другого рода.

Если под рукой отсутствует флюс, необходимо механическим путем удалить оксидную пленку с поверхности провода. Это делают при помощи наждачной бумаги, стальной щетки, протравливающей жидкости и так далее.

Необходимо помнить, что механическими способами убрать абразивную пленку не удастся, так как на поверхности металла вследствие контакта с воздухом сразу же образуется новая, хоть и более тонкая пленка оксида. Флюс в этом плане значительно лучше, так как убирает всю оксидную пленку и не дает воздуху проникнуть к металлу.

Когда оксид снят, провода фиксируют, прогревают паяльником и наносят на разогретый участок припой.

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.

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 при помощи газовой горелки

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.

Инструкция по пайке

Пайка алюминия в домашних условиях оловом должна проводиться в строгой последовательности, чтобы обеспечить качественный результат. Перечень действий выглядит следующим образом:

• поверхность очищается от всех загрязнений и больших частиц мусора;
• производится обезжиривание, чтобы убрать все лишние пленки, которые помешают соединению;
• детали фиксируются в заданном положении;
• жало паяльника залуживается и разогревается до нужной температуры;
• место соединения нагревается (это делается при помощи разогретого жала паяльника);
• стержень припоя подносится к тому месту, где будет соединение;

• образовывается соединение, убирается источник температуры, чтобы оно застыло;
• проверяется качество полученного соединения (при помощи визуального осмотра).

Для дополнительной очистки металла от пленки можно использовать механические методы. Это осуществляется с помощью мелкой металлической щетки. При растирании инструмент нагревается, что позволяет сразу снимать оксид и заменять его на припой. Таким образом на поверхности не образуется лишний налет, он попросту не успевает этого сделать.

Область применения

Очень важно знать, как правильно паять алюминий паяльником. Спешить не стоит, так как это сложный и хлопотный процесс

Многие проводки требуют создания контактов с оригинальным материалом, поэтому пайка алюминия, несмотря на ее сложность, оказывается востребованной. В различных мастерских по ремонту и в промышленности это встречается намного чаще, чем в частной сфере.

Основной областью применения является ремонт проводов, разнообразной техники, подключенных плат и прочего. Процесс получил широкое распространение в среде радиотехники. Именно в этой области встречаются всевозможные варианты контактов, и радиолюбителям требуется освоить все особенности пайки в домашних условиях.

Заключение

Как же все-таки получить качественную пайку алюминия дома? Главный секрет в том, чтобы приблизить условия к профессиональным. Следует подобрать правильные флюс и припой, определиться с режимом пайки

Также нужно уделить внимание подготовке поверхности. Есть несколько способов борьбы с окислами, каждый мастер самостоятельно подбирает те, которые подойдут лично ему

Умения и хитрости приходят с опытом, для их получения нужно опробовать все возможные варианты, подбирая для себя максимально подходящие.

Припой для пайки алюминия

Для пайки алюминия подходит самый обычный припой. Чаще всего это олово, но можно использовать и свинец, цинк, висмут. Наибольше всего для пайки алюминия подходит припой 34А, с высоким содержанием алюминия, меди и кремния. Не меньшей популярностью обладает и специальный припой для алюминия ЦОП-40.

Основное отличие припоев для алюминия не только в процентном содержании всех вышеперечисленных компонентов, но и в температуре разогрева. Самым плавким припоем считается припой с большим содержанием олова. А вот такой припой, как Aluminium-13 поддаётся плавлению только при очень высоких температурах, начиная от 590 градусов с плюсом.

Поэтому если пайку алюминия приходится осуществлять в домашних условиях, то лучше взять оловянный припой. Для его разогревания понадобится самый обычный электрический паяльник, мощность которого составляла бы от 60 Ватт.

Спаиваемость алюминиевых проводов

Пайка алюминиевых проводов осложняется рядом из нескольких факторов, которые препятствуют нормальному соединению. Они вызваны свойствами металла и особенностями работы. Главным врагом здесь выступает оксидная пленка, которая покрывает алюминиевые поверхности при любом контакте с воздухом, причем за относительно короткий промежуток времени. Она не расплавляется при тех температурах, при которых плавится сам алюминий, не говоря уже о температуре плавления припоя, поэтому оксидная пленка мешает образованию прочного контакта, обволакивая металл припоя.

https://youtube.com/watch?v=dKfu29OZnwo

Во время нагрева алюминий не меняет цвет и трудно понять, достаточно ли он прогрелся для пайки. Таким образом, пайка алюминиевого провода может закончиться порчей самого провода. Несмотря на то, что спаиваемость металла считается низкой, профессионалам приходится часто с ним встречаться и для борьбы со сложными моментами используются различные средства, каждое из которых помогает решить поставленную проблему. Алюминий плохо взаимодействует с остальными элементами, так что если приходится спаивать два различных провода, то свойства спаиваемости становятся еще хуже. Пайка алюминиевых проводов между собой происходит согласно ГОСТ 21930-76.

HTS -2000 – припой для пайки алюминия и его сплавов

Американский продукт выпускается в форме стержня и состоит из девяти сплавов. Припой HTS -2000 – это продукт последних достижений, с помощью которого пайку можно проводить без флюса. Он легко проникает через лежащие ниже поверхности примеси, через которые не могут проникнуть составы конкурентов.

При применении продукта HTS -2000 не требуется обладать какими-то специальными навыками, что означает его высокое качество. Нагреваясь, припой легко проникает через образовавшуюся на поверхности пленку оксида алюминия и создает прочные молекулярные соединения.

Из-за того, что электрохимический потенциал между алюминием и припоем невелик, коррозия материалу не страшна. Срок эксплуатации изделий с таким соединением более 10 лет.

Область применения продукта HTS -2000:

• восстановление деталей после сколов, поломки, износа;
• ремонт картеров автомобилей;
• ремонт алюминиевых днищ лодок;
• ремонт трубок кондиционеров, компрессоров, насосов;
• пайка и медных и алюминиевых элементов в различных сочетаниях;
• ремонт топливных баков из алюминия;
• восстановление и ремонт головок блока цилиндра;
• ремонт радиаторных трубок;
• восстановление резьбовых отверстий.

Кроме этого, с помощью такого припоя можно ремонтировать алюминиевые лестницы, желоба, лодки. Довольно часто его применяют при ремонте дизельных двигателей.

Важно знать, что припой HTS -2000 специалисты не рекомендуют использовать для пайки алюминия с медью. Вследствие такой процедуры возникает электрохимическая коррозия, которая быстро разрушает металл

Материал используется с кислородно-ацетиленовой или пропановой горелкой. Он является самым сильным, быстрым и в то же время простым припоем для пайки среди других аналогичных сплавов.

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:

1. Зачистка небольших деталей под слоем жидкого флюса.
2. Применение флюсов совместно с абразивными материалами.
3. Использование медного купороса для создания медной плёнки на алюминиевом изделии.
4. 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.

Нагрев алюминиевого изделия

Метод прогрева алюминиевых деталей подбирается индивидуально. Изделия сравнительно небольших размеров можно прогреть при помощи электрического паяльника и залудить припоем и флюсом для пайки меди. Для более массивных деталей имеет смысл использовать другой способ пайки алюминия с применением газовой горелки или паяльной лампы.

Таблица марок припоев для пайки алюминия.

При прогреве детали следует:

1. Контролировать температуру нагреваемого изделия.
   Узнать текущую температуру поверхности детали можно, прикоснувшись к ней прутком припоя. Когда проволока припоя алюминия начинает плавиться следует уменьшить нагрев и приступать к непосредственной пайке с применением активного флюса.
2. Следить за пламенем горелки.
   Струя горелки содержит смесь природного газа и кислорода, а потому должна быть ярко-синего цвета. Правильный состав пламени горелки позволяет алюминиевой детали меньше окисляться и не перегреваться.

Ключевые преимущества прогрева массивных алюминиевых изделий газовой горелкой представлены:

1. Низкой стоимость оборудования. Газовая горелка потребляет небольшое количество топлива и продается в любом строительном магазине.
2. Отсутствие неравномерного прогрева и напряжений внутри изделия.
   Детали, прогретые газовой горелкой, имеют ровный шов и не меняют геометрию из-за перегрева.
3. Легкий контроль рабочих температур.
   При слишком сильном нагреве металла следует уменьшить интенсивность пламени горелки.
4. Возможность проведения паяльных работ в домашних условиях.
   При прогреве металла горелкой нет едкого запаха, отсутствует ультрафиолетовое облучение кожи и не летят искры.

Методы пайки

Существуют такие методы пайки:

• с канифолью;
• с припоем;
• электрохимический.

С канифолью

Пошаговая реализация метода:

1. Прогревается паяльник.
2. Залуживается жало для удаления грязи или нагара.
3. Наносится канифоль на стыковочный шов, расплавляется паяльником.
4. После расплавления жалом нужно тереть поверхность до тех пор, пока не будет удалена оксидная плёнка. Одновременно происходит лужение.
5. После завершения процесса элементы стыкуют, нагревают до температуры плавления, затем оставляют остывать.

С применением припоев

Метод с использованием припоя для пайки алюминия реализуется следующим образом:

1. Стыкуемые поверхности очищаются механическим способом.
2. Детали надёжно фиксируются.
3. Выполняется локальный прогрев конструкции.
4. Стержень с припоем ведут вдоль стыковочного шва, одновременно прогревая его горелкой до расплавления.

Электрохимический метод

Пошаговая электрохимическая пайка алюминия:

1. Поверхность очищается от грязи, частично от оксидной плёнки механическим способом.
2. Наносится тонким слоем медный купорос.
3. К детали подключается отрицательный электрод источника тока.
4. Положительный электрод соединяется с проводом из меди высокой чистоты (диаметр более 1 мм). Располагается над конструкцией на специальной подставке, обеспечивается контакт только с обработанной площадкой.
5. Включается источник питания. Начинает протекать процесс электролиза.
6. После удаления оксидной плёнки провод убирается, а детали прогреваются паяльником до температуры плавления или используется припой.

Медный купорос

Особенности процесса

Ключевые проблемы пропайки алюминия традиционными припоями и флюсами связаны с:

• образованием оксидной пленки, обладающей высокой температурой плавления и хорошей химической стойкостью, предотвращающей взаимодействие с оловянными или свинцовыми припоями;
• низкой температурой плавления чистого металла, затрудняющей качественный пропай.

Для проведения пропая алюминиевых деталей специалисты должны очистить поверхность материала от оксидной пленки либо применить специализированные агрессивные припои и флюсы.

Температура плавления алюминиевых изделий для пайки.

Основные правила пайки алюминия в домашних условиях при отсутствии цинкового или алюминиевого припоя включают следующие пункты:

1. Предварительную зачистку поверхности.
   Место, на котором необходимо выполнить паяльные работы следует внимательно очистить от краски, грязи и частичек других металлов.
2. Шлифовку.
   Для лучшей адгезии между припоем и алюминием следует отшлифовать место предполагаемого соединения.
3. Нельзя делать большой перерыв между очисткой алюминия и непосредственным нанесением флюса.
   Из-за высокой скорость образования оксида на поверхности, процесс очистки для алюминия может потребоваться повторно.
4. Правильный выбор устройства, для прогрева места пайки.
   Для этой работы идеально подойдет электропаяльники с регулируемой температурой жала.
5. Контроль за температурой места соединения.
   Ввиду хорошей теплопроводности металла, температура будет быстро растекаться по всей площади изделия, а потому пропаиваемый участок будет стремительно остывать.
6. Обязательным условием успешной пайки алюминия является залуживание места предполагаемого контакта.
   Если вовремя нанести на очищенный участок алюминия каплю припоя, оксидная пленка не сможет образоваться.

Существует несколько секретов, которые можно использовать для пайки алюминия без специализированного припоя:

1. Разрушение оксидной пленки путем интенсивного трения места соединения кирпичом.
   После того, как с камня облупится некоторое количество пыли следует набрать на жало паяльника необходимое количество канифоли или флюса и залить место пайки. После этого следует сделать сильные нажимистые движения плоским срезом паяльника, по месту планируемого пропая. Путем такого нехитрого действия кирпичная пыль разрушит тонкую оксидную пленку, а имеющийся на паяльнике припой залудить очищенный металл.
2. Разрушение оксидной пленки при помощи частичек железа.
   Для этого следует сточить толстый гвоздь напильником, нанести на место пайки большое количество жидкой канифоли или флюса, а затем насыпать металлические опилки. После того, как средство для пайки затвердеет следует набрать на жало паяльника припой и сильно вдавить его в место пайки.
3. Использование трансформаторного масла.
   Для осуществления данного способа следует снять верхний слой детали наждачной бумагой, а затем на очищенное место вылить масло. После этого можно втереть разогретый припой и получить хорошую адгезию между оловом и алюминием.

https://www.youtube.com/watch?v=nu8TgMU5I2k

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:

1. Низкой температурой плавления (390 градусов Цельсия).
2. Возможностью применения без флюса.
3. 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.

Работа паяльником

Для того чтобы запаять алюминий паяльником, существует несколько способов, суть которых заключается в том, чтобы производить очистку сразу под слоем флюса при непосредственном контакте с расплавленным припоем.

Первый способ заключается в том, что алюминиевые проводники, перед тем как припаивать, зачищают горячим облуженным паяльником, используя смесь канифоли и стальных опилок.

Опилки оказывают абразивное действие, канифоль удаляет все примеси и сразу же очищенные участки покрываются припоем, который должен быть на жале паяльника.

Второй способ предполагает зачистку алюминиевого провода об наждачную бумагу средней зернистости непосредственно под воздействием горячего паяльника с припоем и флюсом.