لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم

1. لحیم پذیری

خاصیت لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم ضعیف است، عمدتاً به این دلیل که لایه اکسید روی سطح به سختی حذف می شود.آلومینیوم تمایل زیادی به اکسیژن دارد.به راحتی می توان یک فیلم اکسید متراکم، پایدار و با نقطه ذوب بالا Al2O3 روی سطح تشکیل داد.در همان زمان، آلیاژهای آلومینیوم حاوی منیزیم نیز یک فیلم اکسید بسیار پایدار MgO را تشکیل می دهند.آنها به طور جدی مانع خیس شدن و پخش شدن لحیم می شوند.و به سختی حذف می شود.در طول لحیم کاری، فرآیند لحیم کاری را می توان تنها با شار مناسب انجام داد.

ثانیا، عملیات لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم دشوار است.نقطه ذوب آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم تفاوت زیادی با نقطه ذوب فلز پرکننده لحیم کاری مورد استفاده ندارد.محدوده دمای اختیاری برای لحیم کاری بسیار باریک است.کمی کنترل دما نامناسب باعث گرم شدن بیش از حد یا حتی ذوب فلز پایه می شود و فرآیند لحیم کاری را دشوار می کند.برخی از آلیاژهای آلومینیوم که با عملیات حرارتی تقویت می شوند نیز باعث ایجاد پدیده های نرم کننده مانند کهنگی بیش از حد یا بازپخت در اثر حرارت لحیم کاری می شوند که باعث کاهش خواص مفاصل لحیم کاری می شود.در حین لحیم کاری شعله، قضاوت در مورد دما دشوار است زیرا رنگ آلیاژ آلومینیوم در طول گرمایش تغییر نمی کند، که همچنین باعث افزایش الزامات برای سطح عملکرد اپراتور می شود.

علاوه بر این، مقاومت در برابر خوردگی اتصالات لحیم کاری شده آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم به راحتی تحت تأثیر فلزات پرکننده و شار قرار می گیرد.پتانسیل الکترود آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم کاملاً متفاوت از لحیم کاری است که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی اتصال می شود، به ویژه برای اتصال لحیم کاری نرم.علاوه بر این، بیشتر شارهای مورد استفاده در لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم دارای خورندگی قوی هستند.حتی اگر پس از لحیم کاری تمیز شوند، تأثیر شارها بر مقاومت در برابر خوردگی اتصالات به طور کامل از بین نخواهد رفت.

2. مواد لحیم کاری

(1) لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم روشی است که به ندرت استفاده می شود، زیرا ترکیب و پتانسیل الکترود فلز پرکننده لحیم کاری و فلز پایه بسیار متفاوت است، که به راحتی باعث خوردگی الکتروشیمیایی اتصال می شود.لحیم کاری نرم عمدتاً از لحیم کاری بر پایه روی و لحیم سرب قلع استفاده می کند که با توجه به لحیم کاری با دمای پایین (150 ~ 260 ℃)، لحیم کاری با دمای متوسط ​​(260 ~ 370 ℃) و لحیم کاری با دمای بالا (370 ~ 430 ℃) قابل تقسیم است. محدوده دما.هنگامی که از لحیم کاری سرب قلع استفاده می شود و مس یا نیکل برای لحیم کاری روی سطح آلومینیوم از قبل اندود می شود، می توان از خوردگی در رابط اتصال جلوگیری کرد تا مقاومت در برابر خوردگی اتصال بهبود یابد.

لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم به طور گسترده ای استفاده می شود، مانند راهنمای فیلتر، اواپراتور، رادیاتور و سایر اجزاء.برای لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم فقط می توان از فلزات پرکننده مبتنی بر آلومینیوم استفاده کرد که در میان آنها فلزات پرکننده سیلیکون آلومینیوم بیشترین استفاده را دارند.دامنه کاربرد و مقاومت برشی اتصالات لحیم کاری شده به ترتیب در جدول 8 و جدول 9 نشان داده شده است.با این حال، نقطه ذوب این لحیم کاری نزدیک به نقطه ذوب فلز پایه است، بنابراین دمای گرمایش باید به طور دقیق و دقیق در هنگام لحیم کاری کنترل شود تا از گرم شدن بیش از حد یا حتی ذوب شدن فلز پایه جلوگیری شود.

جدول 8 دامنه کاربرد لحیم کاری فلزات پرکننده برای آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم

جدول 9 مقاومت برشی اتصالات آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم لحیم کاری شده با فلزات پرکننده سیلیکون آلومینیومی

لحیم کاری سیلیکونی آلومینیوم معمولاً به صورت پودر، خمیر، سیم یا ورق عرضه می شود.در برخی موارد از صفحات کامپوزیت لحیم کاری با آلومینیوم به عنوان هسته و لحیم کاری سیلیکون آلومینیوم به عنوان روکش استفاده می شود.این نوع ورق کامپوزیت لحیم کاری به روش هیدرولیک ساخته می شود و اغلب به عنوان بخشی از قطعات لحیم کاری استفاده می شود.در حین لحیم کاری، فلز پرکننده لحیم کاری روی صفحه کامپوزیت ذوب می شود و تحت تأثیر مویینگی و گرانش جریان می یابد تا شکاف اتصال را پر کند.

(2) شار و گاز محافظ برای لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم، شار ویژه اغلب برای حذف فیلم استفاده می شود.شار آلی مبتنی بر تری اتانول آمین، مانند fs204، با لحیم کاری نرم با دمای پایین استفاده می شود.مزیت این شار این است که اثر خوردگی کمی روی فلز پایه دارد، اما مقدار زیادی گاز تولید می کند که بر خیس شدن و درزبندی لحیم کاری تأثیر می گذارد.شار راکتیو مبتنی بر کلرید روی، مانند fs203 و fs220a، با لحیم کاری نرم با دمای متوسط ​​و دمای بالا استفاده می شود.شار راکتیو بسیار خورنده است و پس از لحیم کاری باید بقایای آن حذف شود.

در حال حاضر، لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم هنوز تحت سلطه حذف فیلم فلاکس است.شار لحیم کاری مورد استفاده شامل شار مبتنی بر کلرید و شار مبتنی بر فلوراید است.شار مبتنی بر کلرید دارای توانایی قوی برای حذف فیلم اکسید و سیالیت خوب است، اما اثر خورندگی زیادی بر روی فلز پایه دارد.پس از لحیم کاری باید بقایای آن کاملاً پاک شود.شار مبتنی بر فلوراید نوع جدیدی از شار است که دارای اثر حذف فیلم خوب و بدون خوردگی به فلز پایه است.با این حال، نقطه ذوب بالا و پایداری حرارتی ضعیفی دارد و فقط با لحیم کاری سیلیکون آلومینیومی قابل استفاده است.

هنگام لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، اغلب از خلاء، اتمسفر خنثی یا بی اثر استفاده می شود.هنگامی که از لحیم کاری خلاء استفاده می شود، درجه خلاء به طور کلی باید به مرتبه 10-3pa برسد.هنگامی که از نیتروژن یا گاز آرگون برای حفاظت استفاده می شود، خلوص آن باید بسیار بالا باشد و نقطه شبنم باید کمتر از -40 ℃ باشد.

3. تکنولوژی لحیم کاری

لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم برای تمیز کردن سطح قطعه کار الزامات بالایی دارد.برای به دست آوردن کیفیت خوب، لکه روغن و لایه اکسید روی سطح باید قبل از لحیم کاری پاک شود.لکه روغن روی سطح را با محلول آبی Na2CO3 در دمای 60 ~ 70 ℃ به مدت 5 تا 10 دقیقه پاک کنید و سپس با آب تمیز بشویید.لایه اکسید سطحی را می توان با اچ کردن با محلول آبی NaOH در دمای 20 ~ 40 ℃ به مدت 2 ~ 4 دقیقه برداشت و سپس با آب داغ شستشو داد.پس از از بین بردن لکه روغن و فیلم اکسید روی سطح، قطعه کار باید با محلول آبی HNO3 برای براق شدن به مدت 2 تا 5 دقیقه درمان شود، سپس در آب جاری تمیز شده و در نهایت خشک شود.قطعه کار تحت درمان با این روش ها نباید لمس شود یا با سایر کثیفی ها آلوده شود و باید ظرف 6 تا 8 ساعت لحیم کاری شود.بهتر است در صورت امکان فورا لحیم کاری انجام شود.

روش های لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم عمدتاً شامل لحیم کاری شعله ای، لحیم کاری آهن لحیم کاری و لحیم کاری کوره ای است.این روش ها عموماً از شار در لحیم کاری استفاده می کنند و دارای الزامات سختگیرانه ای در مورد دمای گرمایش و زمان نگهداری هستند.در طول لحیم کاری شعله ای و لحیم کاری آهن لحیم کاری، از گرم کردن مستقیم شار توسط منبع حرارتی خودداری کنید تا از گرم شدن بیش از حد و شکست شار جلوگیری شود.از آنجایی که آلومینیوم را می توان در لحیم کاری نرم با محتوای روی بالا حل کرد، برای جلوگیری از خوردگی فلز پایه، حرارت دادن باید پس از تشکیل اتصال متوقف شود.در برخی موارد، لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم گاهی اوقات از شار استفاده نمی کند، اما از روش های اولتراسونیک یا خراش دادن برای حذف فیلم استفاده می کند.هنگام استفاده از تراشیدن برای برداشتن فیلم لحیم کاری، ابتدا قطعه کار را تا دمای لحیم کاری گرم کنید و سپس قسمت لحیم کاری قطعه کار را با انتهای میله لحیم کاری (یا ابزار خراش دادن) خراش دهید.در حین شکستن لایه اکسید سطح، انتهای لحیم کاری ذوب شده و فلز پایه خیس می شود.

روش های لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم عمدتاً شامل لحیم کاری شعله ای، لحیم کاری کوره ای، لحیم کاری غوطه ور، لحیم کاری خلاء و لحیم کاری محافظ گازی است.لحیم کاری شعله ای بیشتر برای قطعات کار کوچک و تولید تک تکه استفاده می شود.به منظور جلوگیری از شکست شار به دلیل تماس بین ناخالصی های موجود در استیلن و شار هنگام استفاده از شعله اکسی استیلن، مناسب است از شعله هوای فشرده بنزینی با قابلیت کاهش اندک استفاده شود تا از اکسید شدن فلز پایه جلوگیری شود.در طول لحیم کاری خاص، شار لحیم کاری و فلز پرکننده را می توان از قبل در محل لحیم کاری قرار داد و همزمان با قطعه کار گرم کرد.قطعه کار همچنین می تواند ابتدا تا دمای لحیم کاری گرم شود و سپس لحیم کاری آغشته به شار را می توان به موقعیت لحیم کاری فرستاد.پس از ذوب شدن فلاکس و فلز پرکننده، پس از پر شدن یکنواخت فلز پرکننده، شعله گرمایش باید به آرامی حذف شود.

هنگام لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم در یک کوره هوا، فلز پرکننده لحیم کاری باید از پیش تنظیم شود و شار لحیم کاری باید در آب مقطر ذوب شود تا محلول غلیظی با غلظت 50٪ تا 75٪ تهیه شود و سپس روی آن پوشش داده شود یا اسپری شود. سطح لحیم کاریمقدار مناسبی از شار لحیم کاری پودر را نیز می توان بر روی فلز پرکننده لحیم کاری و سطح لحیم کاری پوشانده و سپس جوش مونتاژ شده را برای گرم کردن لحیم کاری در کوره قرار داد.به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد فلز پایه و یا حتی ذوب شدن آن، دمای گرمایش باید به شدت کنترل شود.

لحیم کاری خمیر یا فویل معمولاً برای لحیم کاری غوطه ور آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.قطعه کار مونتاژ شده باید قبل از لحیم کاری گرم شود تا دمای آن به دمای لحیم کاری نزدیک شود و سپس برای لحیم کاری در شار لحیم کاری غوطه ور شود.در طول لحیم کاری، دمای لحیم کاری و زمان لحیم کاری باید به شدت کنترل شود.اگر دما خیلی بالا باشد، فلز پایه به راحتی حل می شود و لحیم کاری به راحتی از بین می رود.اگر دما خیلی پایین باشد، لحیم کاری به اندازه کافی ذوب نمی شود و سرعت لحیم کاری کاهش می یابد.دمای لحیم کاری باید با توجه به نوع و اندازه فلز پایه، ترکیب و نقطه ذوب فلز پرکننده تعیین شود و به طور کلی بین دمای مایع پرکننده و دمای جامدوس فلز پایه است.زمان فرو بردن قطعه کار در حمام شار باید اطمینان حاصل کند که لحیم کاری می تواند به طور کامل ذوب شود و جریان یابد و زمان پشتیبانی نباید خیلی طولانی باشد.در غیر این صورت، عنصر سیلیکونی در لحیم کاری ممکن است در فلز پایه پخش شود و فلز پایه در نزدیکی درز شکننده شود.

در لحیم کاری خلاء آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، فعال کننده های عامل فلز اغلب برای اصلاح لایه اکسید سطحی آلومینیوم و اطمینان از خیس شدن و پخش شدن لحیم استفاده می شود.منیزیم را می توان مستقیماً به صورت ذرات روی قطعه کار استفاده کرد یا به صورت بخار وارد منطقه لحیم کاری کرد یا می توان منیزیم را به عنوان یک عنصر آلیاژی به لحیم کاری سیلیکون آلومینیوم اضافه کرد.برای قطعه کار با ساختار پیچیده، به منظور اطمینان از تأثیر کامل بخار منیزیم بر روی فلز پایه و بهبود کیفیت لحیم کاری، اقدامات فرآیند محافظ محلی اغلب انجام می شود، یعنی ابتدا قطعه کار در یک جعبه فولاد ضد زنگ قرار می گیرد (معمولاً). به عنوان جعبه فرآیند شناخته می شود)، و سپس در یک کوره خلاء برای گرم کردن لحیم کاری قرار داده می شود.اتصالات آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم دارای سطح صاف و اتصالات لحیم کاری متراکم هستند و پس از لحیم کاری نیازی به تمیز کردن ندارند.با این حال، تجهیزات لحیم کاری خلاء گران هستند و بخار منیزیم کوره را به طور جدی آلوده می کند، بنابراین باید مرتباً تمیز و نگهداری شود.

هنگام لحیم کاری آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم در اتمسفر خنثی یا بی اثر، می توان از فعال کننده یا شار منیزیم برای حذف فیلم استفاده کرد.هنگامی که از فعال کننده منیزیم برای حذف فیلم استفاده می شود، مقدار منیزیم مورد نیاز بسیار کمتر از لحیم کاری خلاء است.به طور کلی، w (mg) حدود 0.2٪ تا 0.5٪ است.هنگامی که محتوای منیزیم بالا باشد، کیفیت مفصل کاهش می یابد.روش لحیم کاری NOCOLOK با استفاده از شار فلوراید و حفاظت نیتروژن روش جدیدی است که در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته است.از آنجایی که باقیمانده شار فلوراید رطوبت را جذب نمی کند و برای آلومینیوم خورنده نیست، فرآیند حذف بقایای شار پس از لحیم کاری را می توان حذف کرد.تحت حفاظت نیتروژن، فقط مقدار کمی از شار فلوراید باید پوشش داده شود، فلز پرکننده می تواند به خوبی فلز پایه را خیس کند، و به راحتی می توان اتصالات لحیم کاری شده با کیفیت بالا را بدست آورد.در حال حاضر از این روش لحیم کاری NOCOLOK در تولید انبوه رادیاتور آلومینیومی و سایر قطعات استفاده شده است.

برای آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم لحیم کاری شده با فلاکسی غیر از شار فلوراید، باقیمانده شار باید پس از لحیم کاری کاملاً حذف شود.باقیمانده شار لحیم کاری آلی برای آلومینیوم را می توان با محلول های آلی مانند متانول و تری کلرواتیلن شست، با محلول آبی هیدروکسید سدیم خنثی کرد و در نهایت با آب سرد و گرم تمیز کرد.کلرید باقیمانده شار لحیم کاری برای آلومینیوم است که می توان آن را طبق روش های زیر حذف کرد.ابتدا به مدت 10 دقیقه در آب داغ با دمای 60 ~ 80 درجه سانتیگراد خیس کنید، باقیمانده روی مفصل لحیم کاری شده را با یک برس به دقت تمیز کنید و آن را با آب سرد تمیز کنید.سپس آن را به مدت 30 دقیقه در محلول آبی اسید نیتریک 15 درصد خیس کنید و در نهایت با آب سرد بشویید.