Мягкий припой для алюминия

Здравствовать желаю дорогим моим читателям! Пайка алюминия меня заинтересовала еще лет 5 назад, когда пришлось срочно запаивать радиатор охлаждения моего Кузнечика. Ниже покажу его фото и место пайки на радиаторе, который до сих пор работает. Недавно меня спросили чем лучше всего паять алюминий? Я решил прочитать все вменяемые статьи и личные мнения по пайке алюминия и изложить это на одной странице. Так родилась эта статья. Поехали!

Почему алюминий плохо паяется?

Кто пытался паять алюминий, тот знает, что обычный припой на него совершенно не липнет. Все из-за устойчивой пленки оксида алюминия, которая обладает плохой адгезией к припою. Причем эта пленка покрывает алюминий и его сплавы очень быстро. Не успеешь зачистить — легкий металл уже окислился. Поэтому все методы пайки алюминия борятся сначала именно с пленкой, а затем уже заботятся об адгезии.

Оксид алюминия (Al₂O₃) в минералогии называется корундом. Крупные прозрачные кристаллы корунда являются драгоценными камнями. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд (содержащий примеси хрома) называется рубином, а синий — сапфиром. Теперь понятно почему окисная пленка совсем не паяется.

Как удалить оксидную пленку?

Оксидная пленка алюминия удаляется двумя способами: механическим и химическим. Оба способа удаляют оксид алюминия в безвоздушной среде, то есть без доступа кислорода. Начнем с самого сложного, но самого правильного и надежного метода удаления — химического.

Осаждать медь или цинк

Химический метод пайки основан на предварительном осаждении меди или цинка на алюминий путем электролиза. Для этого на нужное место наносят концентрированный раствор медного купороса и в свободном месте подключают минус аккумуляторной батареи или лабораторного источника питания. Затем берут кусок медной (цинковой) проволоки, подключают на него плюс и погружают в раствор.

Благодаря процессу электролиза медь (цинк) осаждается на алюминий и на молекулярном уровне прилипает к нему. Затем поверх меди осуществляется пайка алюминия. Правда непонятно как все это проходит через оксидный барьер. Думаю, что в этой инструкции пропущен этап царапания алюминия под пленкой медного купороса или другого химического воздействия. Хотя практика из видеоролика ниже показывает, что можно и не царапать.

Использовать масло без воды

Второй по сложности метод заключается в удалении оксида алюминия под масляной пленкой . При этом масло должно содержать минимум воды — подойдет трансформаторное или синтетическое масло. Можно подержать масло при температуре 150 — 200 градусов несколько минут, чтобы из него испарилась вода и оно не брызгало при нагреве.

Под масляной пленкой также нужно заняться удалением окисла. Можно потереть наждачкой, поцарапать скальпелем или использовать зазубренное жало. Когда мне нужно было запаять радиатор охлаждения двигателя, я вычитал способ со стружкой. Берем гвоздь, пилим его напильником, чтобы получить стальную стружку.

Далее на место пайки наносим масло и сыпем стружку. Паяльником с широким жалом пытаемся потереть место пайки, так чтобы между жалом и алюминием была стружка. В случае с массивным радиатором, я дополнительно грел место лужения термовоздушной паяльной станцией .

Затем берем припой на жало каплей, погружаем в масло на место пайки и опять растираем. Для лучшего лужения можно добавить канифоли или другой флюс. Происходит так называемая наплавка под слоем флюса. В видеоролике хорошо показана пайка алюминия с маслом.

Паять активным флюсом

Существуют отдельно разработанные активные флюсы для пайки алюминия. Обычно в них входят кислоты (ортофосфорная, ацетилсалициловая кислота) и соли (натриевая соль борной кислоты). Строго говоря, канифоль тоже состоит из органических кислот, но на практике она дает слабый результат на алюминии.

В силу своей активности, кислотные флюсы обязательно нужно смывать после пайки. После первой смывки можно дополнительно нейтрализовать кислоту щелочью (раствором соды) и смыть второй раз.

Активные флюсы дают хороший и быстрый результат, однако пары этого флюса вдыхать прямо запрещается. Пары раздражают слизистые, повреждают их или могут попасть в кровь через дыхательные пути.

Флюсы для пайки алюминия

Рассмотрим все распространенные флюсы для пайки алюминия.

Канифоль

Да, канифолью можно паять алюминий. Да, в безвоздушной среде без оксидной пленки. Даже при таком раскладе времени обычно тратится больше, чем с активными флюсами. Да, это не профессионально, но паяет же.

Порошковый флюс

Порошковые флюсы для пайки алюминия часто применяют вместе с газовой горелкой. При этом все пишут, что кислород к пламени добавлять нельзя. Из-за него снижается эффективность флюса из-за окисления алюминия. Порошковые флюсы часто применяют следующие:

• Активный флюс Ф-34А. Выполнен по ТУ 48-4-229-87 и имеет в составе — хлорид калия 50%, хлорид лития 32%, хлорид цинка 8%, фторид натрия 10%. Такой состав успешно используется с легкоплавкими и тугоплавкими припоями, содержащими много химических добавок. Хорошо растворяется в воде и гигроскопичен.
• Бура (натриевая соль борной кислоты) представляет собой порошок, который при температуре 700 градусов плавится и становится вязким. Стоит дешево, растворяется в воде. Смывается хорошо с лимонной кислотой.
• Ацетилсалициловая кислота. Я как-то пробовал паять таблеткой ацетилсалициловой кислоты — пары сильно обжигают глаза и нос. В общем, опасная вещь! Лучше активным жидким флюсом паять.
• Активный паяльный жир — хоть и не является порошком, но является твердым флюсом, который состоит из парафина, вазелина, деионизированной воды, хлорида цинка и хлорида аммония. Его структуру создает парафин, так что обычно паяльник опускают в банку или крошат паяльный жир на место пайки. Паяет он достаточно хорошо, особенно если подогревать место лужения. Пары лучше не вдыхать и отмывать после пайки, потому как корродирует и окисляет металлы со временем. Впрочем, как и любой активный флюс.

Жидкий флюс

Жидкие флюсы хороши тем, что их можно нанести тонким слоем. Испаряются они активнее и часто имеют обжигающие пары. Больше предназначены для пайки паяльником.

• Флюс Ф-64 содержит тетраэтиламмоний, фториды, дионизированная вода, смачивающие присадки и ингибиторы коррозии. Он способен разрушать прочную оксидную плёнку значительной толщины, а значит подходит для пайки больших заготовок. Подходит для пайки алюминия, оцинкованного железа, меди, бериллиевой бронзы и т. д.
• Флюс Ф-61 содержит триэтаноламин, фторборат цинка, фторборат аммония. Его можно рекомендовать для низкотемпературной пайки при 250 градусах или лужения изделий из алюминиевых сплавов.
• Castolin Alutin 51 L содержит 32% олова, свинец и кадмий. Этот состав лучше всего оправдывает себя при использовании припоев того же производителя на температурах от 160 градусов и выше.
• Есть и другие жидкие флюсы , но перечислять их не буду — все должны быть в равной степени хорошие.

Припой для пайки алюминия

Припои для пайки алюминия часто делаются в большей части из алюминия или из цинка. Производители вносят в состав разные добавки, чтобы улучшить свойства припоев: понизить температуру плавления, улучшить прочность, смачиваемость и т.д. Приезжают к нам припои из Франции, Германии и Америки. Про отечественные тоже расскажу.

Припой HTS-2000

Это самый разрекламированный припой. Пайка алюминия с ним очень проста. Посмотрите промо-видео про пайку припоем HTS-2000 от компании New Technology Products (США). Говорят, что он даже лучше и крепче алюминия. Но это не точно.

Припой Castolin

Припой Castolin 192FBK состоит из алюминия 2% и цинка 97%. 192FBK является практически единственным припоем для спайки алюминия с алюминием в списке предложений французской компании Castolin. Есть еще припой AluFlam 190, но он предназначен для капиллярной пайки и не имеет флюса внутри. Также в линейке есть припой Castolin 1827, предназначенный для пайки алюминия с медью при температуре около 280 градусов.

Трубчатый припой Castolin 192fbk в сердечнике содержит флюс, так что можно паять без рекомендуемого жидкого флюса Castolin Alutin 51 L. В видеоролике ниже показан процесс пайки. Хороший припой — можно брать по цене 100 — 150 руб. за пруток весом 10 грамм.

Припой Chemet

Припой Chemet Aluminium 13 применяется для сварки алюминия и его сплавов, с температурой плавления выше 640 градусов. Он состоит из алюминия на 87% и кремния на 13%. Сам припой плавится при температуре около 600 градусов. Стоимость — около 500 руб. за 100 грамм, в которых целых 25 прутков.

Его старший брат Chemet Aluminium 13-UF имеет внутри трубки флюс, но стоит дороже — 700 руб. за 100 грамм и 12 прутков.

Никаких вменяемых видеороликов по пайке этим припоем я не нашел. Конечно этот список припоев не является исчерпывающим. Есть еще Harris-52, Al-220, ПОЦ-80 и др.

Отечественные припои

• ПОС-61 . А почему бы нет? Когда я паял алюминиевый радиатор, у меня был под рукой только этот. И держит хорошо уже 5 лет.
• Алюминиевый припой 34А — для пайки газопламенной горелкой, в печи в вакууме или с погружением в расплав солей алюминия и его сплавов, кроме Д16 и содержащих > 3% Mg. Плавится при 525 градусах. Хорошо паяет сплавы алюминия АМц, АМг2, АМ3М. За 100 грамм придется заплатить около 700 руб.
• Припой марки А — изготовлен в соответствии с ТУ 48-21-71-89 и состоит из цинка на 60%, олова на 36% и меди на 2%. Плавится при температуре 425 °С. 1 пруток весит около 145 грамм и стоит где-то 400 руб.
• SUPER A+ применяется с флюсом SUPER FA и изготавливается в Новосибирске. Позиционируется, как аналог HTS-2000. За 100 грамм припоя просят около 800 руб. Отзывов пока нет.

Сравнение припоев для пайки алюминия

В этом ролике Мастер провел сравнение припоя HTS-2000 с Castolin 192fbk и отечественным алюминиевым припоем «Алюминиевый огурец». Огурец практически состоит из алюминия, так что прочность его высока, но паять надо в печке. Отзывы о припое HTS-200 крайне негативные, а Castolin 192fbk хорошо паяет и имеет хорошую смачиваемость при разогреве.

• HTS 2000 — тягучий припой, приходится прибегать к стальным инструментам для разравнивания припоя по поверхности металла. С флюсом ситуация намного лучше.
• Castolyn 192FBK — высокая текучесть и затекаемость. Маленькие дырочки паяются с ним быстро. Большие дырки им паять тяжело — может провалиться внутрь радиатора.

Порошковая проволока

Флюсовая порошковая проволока — нужна для сварки алюминия, а не для пайки. Не путайте эти два понятия. Достоинством этой проволоки является сварка без применения газа. Это электросварка для алюминия. Интересная штука, но дорогая. Покажу хороший видеоролик о сварке порошковой проволокой.

Паяльник для пайки алюминия

Пайка алюминия при помощи паяльника должна учитывать площадь спаиваемых деталей. Алюминий, как и медь является хорошим проводником тепла, а значит тепла от паяльника должно поступать больше, чем рассеивают его спаиваемые детали.

Примерный расчет такой — 1000 кв. см. алюминия эффективно могут рассеять около 50 Вт тепловой мощности. Получается, чтобы спаять две детали с общей площадью 1000 кв. см, нужно взять паяльник с мощностью около 90 — 100 Вт , как минимум. Тогда пайка алюминия будет достаточно быстрая, чтобы не превратиться в пытку.

Можно паять и маломощным паяльником. Например, когда я паял радиатор своего Кузнечика паяльником 60 Вт, то мне помогла термовоздушная паяльная станция, которая выполняла роль подогрева.

Жало паяльника лучше брать с площадью побольше. Встречал упоминания зазубренных жал. Это чтобы легче было снимать оксидную пленку под слоем масла. Такое жало применять удобно — не нужно стружку пилить.

Горелки для пайки алюминия

Когда мощности паяльника и подогрева не хватает для спайки, например, толстых алюминиевых листов, то на помощь приходят газовые горелки .

Про горелки я уже писал отдельную статью — Топ 10 горелок для пайки. Мощность и размер сопла горелки также зависит от тех площадей, которые нужно прогреть. Достоинством грелки является бесконтактное донесение тепла и высокая скорость разогрева. Часто края заготовки не успевают нагреться, а соединение уже спаяно.

Соблюдайте технику безопасности при работе с горелками!

Вот что можно делать с простой горелкой на баллончике.

Что лучше — сварка или пайка алюминия?

Споры при ответе на этот вопрос и не думают стихать. Оказывается все зависит от вашего предназначения. Точнее предназначения ваших соединяемых деталек.

Если нужно запаять радиатор автомобиля, то подходит лучше пайка алюминия, потому как дешево. Для ответственных работ (несущие конструкции) и пищевых емкостей (например, молочная фляга) лучше подходит сварка, потому как надежнее. Вот как бы я сформулировал ответ на этот вопрос.

Ясно, что Мастеру с газовой сваркой легче заварить радиатор, а не паять его и наоборот — Мастеру с паяльником легче запаять.

А теперь посмотрите про TIG сварку для начинающих. Очень полезно и хорошо снято.

Как заработать на пайке алюминия?

А теперь самое интересное — как и сколько заработать на пайке алюминия. Я открыл Авито и пошерстил стоимость работ по пайке алюминия. Вот что получилось:

• пайка радиатора автомобиля, холодильника, кондиционера — от 1000 руб.
• пайка проводов электропроводки — 15 руб. за пайку.
• ремонт велосипедных рам — от 500 руб.
• пайка алюминия для пищи, например, кастрюль — от 100 руб.

Затраты:

• Газовый баллончик с горелкой 700 — 1000 руб.
• Припой Castolin 192FBK — 150 руб. за пруток * 5 = 750 руб.
• Тренировочный радиатор — бесплатно или за 500 руб. в металлоломе.
• Желание — бесценно!

Бизнес-план:

1. Потратить 2000 руб. на инструмент и опыт
2. Отбить затраты за 2 ремонта.
3. Еще останется на 3-4 ремонта минимум.
4. Рентабельность 200 — 300 %!

А теперь обещанное. Вот так примерно выглядел мой радиатор.

В этом месте кожух вентилятора от нагрева выгнулся и начал тереть по радиатору. Образовалось три дырки, через которые попер антифриз. Помню эту ночку. Хорошо, что в пределах города был.

У меня получилось вот так.

А вот и Кузнечик. Думаю, что цвет говорит сам за себя.

Во всей Ростовской области я видел только одну такую же машинку. Однажды в г. Каменск-Шахтинском мы с ней стали на светофоре друг за другом. Выглядело забавно.

Вот и всё. Надеюсь, что теперь пайка алюминия для вас не является чем-то особенным. Для вас трудился Мастер Пайки. А чем вы паяете алюминий?

Всем привет! Многие знают, что алюминий паяют в основном в аргоновой среде специальным сварочным аппаратом, но есть еще вариант для работы с газовой горелкой, да даже турбозажигалкой в небольших масштабах можно пользоваться.

Вообще это не первое мое знакомство с данной проволокой, но опыт покупок не очень хороший, так что поделюсь не только результатом тестирования, но и проверенными местами для покупки, чтобы не получить образец №2, но начнем по порядку.

Содержание

Характеристики

B-Zn98Al 381-400
Примерный состав (вес %): 2,4 Al – остальное Zn
Температура плавления ºС: 360
Прочность на разрыв (МПа): До 100 (Al)
Плотность (г/cм3): 7,0

Распаковка и внешний вид

Последним и самым выгодным приобретением был образец №3 из banggood.

Пришел в небольшом сером пакете

Пруток дополнительно упакован в прозрачный зип-пакет.

5 метров обошлись мне в $8 с поинтами, то есть $1.6 за метр — перейти в магазин

В центре виден белый порошковый флюс, пруток в меру жесткий, выглядит как алюминий без окисления

Сравнение

Первым был куплен крайний левый образец №1 в али. Он абсолютно идентичен по свойствам с образцом №3, но 3 метра обошлись мне в $12, то есть $4 за метр, что почти втрое дороже. проверить текущую цену

В центре образец №2. Он стоит $5 за 3 метра или $1.7 за метр, как и образец №3

Но как только берешь пакет в руку, понимаешь, что это ПОС с не очень густым флюсом внутри.

Еще два образца по $8 за 3 метра так и не были доставлены, вероятно их даже не отправили.

Тестирование

Алюминий со временем покрывается оксидной пленкой, из-за которой поверхность становится матовой, так вот, перед спаиванием поверхности обязательно нужно зачищать до блеска, иначе припой просто будет шариками скатываться по поверхности независимо от степени ее нагрева. Образец №1

Вообще правильно нагреть деталь до температуры около 400 градусов, а затем просто водить прутком, который будет плавиться и заполнять собой щели, но у меня мало опыта, поэтому чтобы не перегреть поверхность, я периодически вношу пруток в пламя горелки. Если температура низкая, припой скатится по поверхности шариком, если достаточная — залудит ее.

Проверка на излом показывает хороший результат — разрыв происходит не по шву

Образец №2. Плавится очень хорошо, выделяет много дыма, воняет горелым «аспирином». К алюминию липнет, но если перегреть, довольно быстро выгорает.

Работать неудобно из-за вони и необходимости контролировать температуру.

Образец №3. Решил спаять трубки внешними стенками

Пробуем разорвать шов. После того как трубка выскочила из тисков, я зажал ее выше, выведя из фокуса и заметил это только на стадии создания гифок

Но есть фото результата на котором видно, что шов не пострадал.

Ну и напоследок срастим алюминиевую трубку с куском «дюральки»

Тест на разрыв так же прошел успешно

Итоги

Занятная проволока — алюминий паяет отлично, заполняя собой даже мелкие щели, главное чтобы стыки не были загрязнены. К меди тоже липнет хорошо, но опытные люди говорят, что для работы с ней лучше использовать другие сплавы, хотя для экстренного полевого ремонта вполне сгодится и этот пруток.

Температура плавления алюминия около 660ºС, казалось бы, можно использовать прутки и на 450-500 градусов, но можно столкнуться с двумя проблемами:
1. Массивную деталь до 500 градусов нужно еще чем-то прогреть
2. Можно перегреть место пайки и испортить деталь

Самым оптимальным мне показался образец №3. Соответствует заявленным характеристикам и стоит дешевле остальных минимум вдвое. Так же на выбор есть лоты разной длины:
1 метр — $2.89
2 метра — $4.39
3 метра — $6.39
5 метров — $9.89

К мягким припоям относят припои для низкотемпературной пайки алюминия. Их температура плавления не превышает 450 ºС. Температура плавления алюминия (технически чистого) составляет 655-660ºС.

(О высокотемпературных (твердых) припоях см. здесь)

В свою очередь мягкие припои для алюминия подразделяют на:

• низкотемпературные;
• среднетемпературные и
• высокотемпературные.

В таблице ниже приведен химический состав типичных мягких припоев для пайки алюминия. Общие характеристики мягких припоев включают:

• интервал плавления (температуры солидуса и ликвидуса);
• смачивающая способность;
• тип применяемого флюса: активный, органический или один из них;
• коррозионная стойкость припоя и, следовательно, паяного шва.

Таблица – Химический состав и свойства типичных мягких припоев
для пайки низкотемпературной алюминия

Низкотемпературные припои

Низкотемпературные мягкие припои плавятся и растекаются при температуре от 150 до 260 ºС. Они состоят преимущественно из низкоплавких металлов таких как:

Кроме того, эти припои могут содержать малые количества высокоплавких металлов, таких как алюминий, медь, никель и серебро.

Прочность низкотемпературных мягких припоев – совсем мягких – на сдвиг составляет всего 34 МПа. Точки плавления этой группы припоев начинаются с 110 ºС. Соединения алюминия, выполненные этими чересчур мягкими припоями, имеют относительно низкое сопротивление коррозии и поэтому редко применяются для применения под воздействием атмосферы или коррозионных сред.

Оловянно-свинцовые припои

Низкотемпературные оловянно-свинцовые припои подвержены ползучести. При достаточно высоких нагрузках они могут неожиданно разрушаться. Обычно соединение из припоя 60Sn-40Pb при растягивающей нагрузке 9600 кПа «лопается» через несколько часов. При снижении нагрузки до 690 кПа такой паяный шов простоит 165 дней. Поэтому эти припои применяют в основном только для герметизации, соединения скрученных проводов, а также для таких задач, как, например, удержание металлических кромок в каких-нибудь пазах.

Свинцово-оловянные припои

Бинарные свинцово-оловянные припои, которые обычно применяют для пайки меди, можно в принципе также применять и для пайки алюминия. Однако они представляют в применении определенные трудности. Образуемое соединение получается слабыми, и поэтому они редко применяются для алюминия. Свинец в одиночку почти не растворим в алюминии , а добавки олова лишь незначительно повышают его смачивающую способность. Свинцово-оловянные припои, разработанные специально для алюминия, обычно содержат малые количества цинка, кадмия и других металлов для улучшения смачивающей способности и текучести.

Оловянно-цинковые припои

Оловянно-цинковая эвтектическая смесь 91Sn-9Zn плавится при температуре всего лишь 199 °С, хорошо растекается и смачивает алюминий. Этот припой является самым коррозионно-стойким из всех низкотемпературных мягких припоев. Его прочность сравнима с прочностью среднетемпературных мягких припоев.

Среднетемпературные припои

Среднетемпературные мягкие припои плавятся температуре от 260 до 370 ºС. Они содержат преимущественно олово или кадмий в различном сочетании с цинком. Эти припои могут также содержать небольшие количества алюминия, меди, свинца, никеля или серебра. Поскольку эти припои содержат 30-70 % цинка, они хорошо смачивают алюминий и образуют более прочные и более коррозионно-стойкие соединения, чем низкотемпературные припои.

Среднетемпературные оловянно-цинковые припои проявляют высокую сдвиговую прочность – до 3800 кПа. Эти припои часто применяют для наружных швов, но для защиты от воздействия атмосферы их покрывают краской или аналогичными материалами. Оловянно-цинковые припои плавятся при температуре 290 °С и выше.

Высокотемпературные припои

Высокотемпературные мягкие припои плавятся между температурами 370 и 450 ºС. Они состоят из 90-100 % цинка и могут содержать 2-10 % алюминия и малые количества меди, железа, никеля или серебра. Эти добавки снижают температуру пайки, обеспечивают более широкий интервал плавления и улучшают смачиваемость алюминия припоем. Алюминий в цинко-алюминиевых припоях снижает их способность к межзеренному проникновению.

Высокотемпературные мягкие припои являются самыми прочными и самыми дешевыми из тех, которые применяются для пайки алюминия. Они также обеспечивают более высокую коррозионную стойкость по сравнению с низкотемпературными и среднетемпературными припоями. Чтобы обеспечивать высокое сопротивление коррозии эти припои должны иметь минимум таких примесей, как висмут, кадмий, свинец, олово и другие низкоплавкие металлы.

Цинковые припои

Припои на основе цинка могут содержать от 90 до 99,999 % цинка. Они обеспечивают самую высокую прочность из всех промышленных «мягких» припоев. Из прочность на сдвиг достигает 125 МПа и выше. Температура пайки у них выше, чем у всех других припоев – от 380 до 425 °С. Цинковые припои обеспечивают самую высокую коррозионную стойкость. Чем больше цинка в припое, тем выше его коррозионная стойкость.

Цинковые припои имеют особенно высокую коррозионную стойкость, когда они не содержат низкоплавких металлических примесей, таких как висмут, кадмий, свинец или олово. Небольшие количества меди, серебра, титана и других металлов добавляют в цинковые припои для улучшения их текучих и смачивающих свойств. В малых количествах эти элементы почти не снижают коррозионную стойкость цинковых припоев.

Чтобы снизить стремление цинка проникать между зерен некоторых алюминиевых сплавов, в него добавляют алюминий. Однако добавки алюминия уменьшают коррозионную стойкость цинковых припоев, снижают их температуру плавления и пластичность.

Источник: Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996