1. Лемљивост
Лемљење алуминијума и легура алуминијума има лоше особине, углавном зато што је оксидни филм на површини тешко уклонити. Алуминијум има велики афинитет према кисеонику. Лако је формирати густ, стабилан и оксидни филм Al₂O₃ са високом тачком топљења на површини. Истовремено, легуре алуминијума које садрже магнезијум такође ће формирати веома стабилан оксидни филм MgO. Они ће озбиљно ометати квашење и ширење лема. И тешко их је уклонити. Током лемљења, процес лемљења може се извести само уз одговарајући флукс.
Друго, лемљење алуминијума и легура алуминијума је тешко. Тачка топљења алуминијума и легура алуминијума се не разликује много од тачке топљења додатног метала који се користи за лемљење. Опциони температурни опсег за лемљење је веома узак. Мало неправилна контрола температуре може лако изазвати прегревање или чак топљење основног метала, што отежава процес лемљења. Неке легуре алуминијума ојачане термичком обрадом такође ће изазвати појаве омекшавања као што су прекомерно старење или жарење услед загревања лемљења, што ће смањити својства лемљених спојева. Током лемљења пламеном, тешко је проценити температуру јер се боја легуре алуминијума не мења током загревања, што такође повећава захтеве за ниво рада оператера.
Штавише, отпорност на корозију лемљених спојева од алуминијума и алуминијумских легура лако је под утицајем додатних метала и флукса. Електродни потенцијал алуминијума и алуминијумских легура је прилично различит од потенцијала лема, што смањује отпорност споја на корозију, посебно код спојева меким лемљењем. Поред тога, већина флукса који се користе за лемљење алуминијума и алуминијумских легура имају јаку корозивност. Чак и ако се очисте након лемљења, утицај флукса на отпорност спојева на корозију неће бити потпуно елиминисан.
2. Материјал за лемљење
(1) Лемљење алуминијума и легура алуминијума је ретко коришћена метода, јер су састав и електродни потенцијал додатног метала за лемљење и основног метала веома различити, што лако може изазвати електрохемијску корозију споја. Меко лемљење углавном користи лем на бази цинка и лем на бази калаја и олова, који се могу поделити на лем на ниској температури (150 ~ 260 ℃), лем на средњој температури (260 ~ 370 ℃) и лем на високој температури (370 ~ 430 ℃) према температурном опсегу. Када се користи лем на бази калаја и олова, а бакар или никл се претходно наносе на површину алуминијума за лемљење, може се спречити корозија на споју, чиме се побољшава отпорност споја на корозију.
Лемљење алуминијума и алуминијумских легура се широко користи, као што су водич филтера, испаривач, хладњак и друге компоненте. Само додатни метали на бази алуминијума могу се користити за лемљење алуминијума и алуминијумских легура, међу којима су додатни метали од алуминијума и силицијума најчешће коришћени. Специфични обим примене и чврстоћа на смицање лемљених спојева приказани су у Табели 8 и Табели 9, респективно. Међутим, тачка топљења овог лема је блиска тачки топљења основног метала, тако да температуру загревања треба строго и прецизно контролисати током лемљења како би се избегло прегревање или чак топљење основног метала.
Табела 8. Област примене лемљења додатних метала за алуминијум и легуре алуминијума
Табела 9 чврстоћа на смицање спојева алуминијума и алуминијумских легура лемљених алуминијум-силицијумским допунским металима
Алуминијум-силицијумски лем се обично испоручује у облику праха, пасте, жице или лима. У неким случајевима се користе лемне композитне плоче са алуминијумом као језгром и алуминијум-силицијумским лемом као облогом. Ова врста лемне композитне плоче се прави хидрауличним поступком и често се користи као део компоненти за лемљење. Током лемљења, додатни метал за лемљење на композитној плочи се топи и тече под дејством капиларне енергије и гравитације како би попунио спојни зазор.
(2) Флукс и заштитни гас за лемљење алуминијума и легура алуминијума, посебан флукс се често користи за уклањање филма. Органски флукс на бази триетаноламина, као што је фс204, користи се са меким лемом на ниским температурама. Предност овог флукса је што има мали корозијски ефекат на основни метал, али ће произвести велику количину гаса, што ће утицати на влажење и заптивање лема. Реактивни флукс на бази цинк хлорида, као што су фс203 и фс220а, користи се са меким лемом на средњим и високим температурама. Реактивни флукс је веома корозиван и његови остаци се морају уклонити након лемљења.
Тренутно, лемљење алуминијума и легура алуминијума и даље доминира уклањањем филма флукса. Флукс за лемљење који се користи укључује флукс на бази хлорида и флуид. Флукс на бази хлорида има јаку способност уклањања оксидног филма и добру флуидност, али има велики корозивни ефекат на основни метал. Његови остаци морају бити потпуно уклоњени након лемљења. Флукс на бази флуорида је нова врста флукса, који има добар ефекат уклањања филма и не кородира основни метал. Међутим, има високу тачку топљења и лошу термичку стабилност и може се користити само са алуминијум-силицијум лемом.
При лемљењу алуминијума и легура алуминијума често се користи вакуум, неутрална или инертна атмосфера. Када се користи вакуумско лемљење, степен вакуума треба генерално да достигне ред величине 10⁻³ Па. Када се за заштиту користи азот или аргон, његова чистоћа мора бити веома висока, а тачка росе мора бити нижа од -40 ℃.
3. Технологија лемљења
Лемљење алуминијума и легура алуминијума има високе захтеве за чишћење површине радног предмета. Да би се постигао добар квалитет, уљане мрље и оксидни филм са површине морају се уклонити пре лемљења. Уклоните уљане мрље са површине воденим раствором Na2CO3 на температури од 60 ~ 70 ℃ током 5 ~ 10 минута, а затим исперите чистом водом; површински оксидни филм може се уклонити нагризањем воденим раствором NaOH на температури од 20 ~ 40 ℃ током 2 ~ 4 минута, а затим исперите топлом водом; након уклањања уљаних мрља и оксидног филма са површине, радни предмет треба третирати воденим раствором HNO3 ради сјаја током 2 ~ 5 минута, затим очистити под млазом воде и на крају осушити. Радни предмет третиран овим методама не сме се додиривати или контаминирати другом прљавштином и треба га лемити у року од 6 ~ 8 сати. Боље је лемити одмах, ако је могуће.
Методе лемљења алуминијума и легура алуминијума углавном укључују лемљење пламеном, лемљење лемилицом и лемљење у пећи. Ове методе генерално користе флукс за лемљење и имају строге захтеве у погледу температуре загревања и времена задржавања. Током лемљења пламеном и лемљења лемилицом, избегавајте директно загревање флукса извором топлоте како бисте спречили прегревање и ломљење флукса. Пошто се алуминијум може растворити у меком лему са високим садржајем цинка, загревање треба зауставити када се спој формира како би се избегла корозија основног метала. У неким случајевима, лемљење алуминијума и легура алуминијума понекад не користи флукс, већ користи ултразвучне или стругачке методе за уклањање филма. Када се користи стругање за уклањање филма за лемљење, прво загрејте радни предмет до температуре лемљења, а затим остружите део радног предмета за лемљење крајем лемила (или алата за стругање). Док се ломи површински оксидни филм, крај лема ће се истопити и поквасити основни метал.
Методе лемљења алуминијума и легура алуминијума углавном укључују лемљење пламеном, лемљење у пећи, лемљење потапањем, лемљење вакуумом и лемљење у заштитној гасовој средини. Лемљење пламеном се углавном користи за мале радне комаде и производњу појединачних комада. Да би се избегло оштећење флукса због контакта између нечистоћа у ацетилену и флукса при коришћењу оксиацетиленског пламена, прикладно је користити пламен компримованог ваздуха бензина са благом редукцијом како би се спречила оксидација основног метала. Током специфичног лемљења, флукс за лемљење и додатни метал могу се унапред поставити на место лемљења и загрејати истовремено са радним комадом; радни комад се такође може прво загрејати до температуре лемљења, а затим се лем умочен у флукс може послати у положај за лемљење; Након што се флукс и додатни метал истопе, пламен за загревање треба полако уклонити након што се додатни метал равномерно напуни.
Приликом лемљења алуминијума и легура алуминијума у ваздушној пећи, додатни метал за лемљење мора бити унапред подешен, а флукс за лемљење треба растопити у дестилованој води да би се припремио густи раствор концентрације од 50% ~ 75%, а затим премазати или прскати по површини лемљења. Одговарајућа количина прашкастог флукса за лемљење може се такође прекрити на додатни метал за лемљење и површину лемљења, а затим се склопљени заварени део мора ставити у пећ ради загревања лемљења. Да би се спречило прегревање или чак топљење основног метала, температура загревања мора бити строго контролисана.
Лем у облику пасте или фолије се генерално користи за лемљење алуминијума и легура алуминијума потапањем. Склопљени радни предмет треба претходно загрејати пре лемљења како би се температура приближила температури лемљења, а затим потопити у флукс за лемљење ради лемљења. Током лемљења, температура и време лемљења морају бити строго контролисани. Ако је температура превисока, основни метал се лако раствара и лем се лако губи; ако је температура прениска, лем се не топи довољно и брзина лемљења се смањује. Температура лемљења треба да се одреди према врсти и величини основног метала, саставу и тачки топљења додатног метала и генерално је између температуре ликвидуса додатног метала и температуре солидуса основног метала. Време потапања радног предмета у каду са флуксом мора осигурати да се лем може потпуно отопити и тећи, а време одржавања не сме бити предуго. У супротном, силицијумски елемент у лему може дифундовати у основни метал, чинећи основни метал близу шава кртим.
Код вакуумског лемљења алуминијума и легура алуминијума, активатори металних операција се често користе за модификацију површинског оксидног филма алуминијума и осигуравање влажења и ширења лема. Магнезијум се може директно нанети на радни предмет у облику честица или унети у зону лемљења у облику паре, или се магнезијум може додати алуминијум-силицијумском лему као елемент легуре. За радни предмет са сложеном структуром, како би се осигурао пун ефекат магнезијумове паре на основни метал и побољшао квалитет лемљења, често се предузимају локалне мере заштите, односно радни предмет се прво ставља у кутију од нерђајућег челика (обично познату као процесна кутија), а затим се ставља у вакуумску пећ за загревање лемљења. Вакуумски лемљени спојеви алуминијума и легура алуминијума имају глатку површину и густо лемљене спојеве и не морају се чистити након лемљења; међутим, опрема за вакуумско лемљење је скупа, а магнезијумова пара озбиљно загађује пећ, па је потребно често чишћење и одржавање.
Приликом лемљења алуминијума и легура алуминијума у неутралној или инертној атмосфери, може се користити магнезијум активатор или флукс за уклањање филма. Када се магнезијум активатор користи за уклањање филма, потребна количина магнезијума је много мања него код вакуумског лемљења. Генерално, w (мг) је око 0,2% ~ 0,5%. Када је садржај магнезијума висок, квалитет споја ће бити смањен. NOCOLOK метода лемљења коришћењем флуоридног флукса и заштите азотом је нова метода која се брзо развијала последњих година. Пошто остатак флуоридног флукса не апсорбује влагу и није корозиван за алуминијум, процес уклањања остатака флукса након лемљења може се изоставити. Под заштитом азота, потребно је премазати само малу количину флуоридног флукса, додатни метал може добро да накваси основни метал и лако је добити висококвалитетне лемљене спојеве. Тренутно се ова NOCOLOK метода лемљења користи у масовној производњи алуминијумских радијатора и других компоненти.
За алуминијум и легуре алуминијума лемљене флуксом који није флуоридни флукс, остатак флукса мора се потпуно уклонити након лемљења. Остатак органског флукса за лемљење алуминијума може се испрати органским растворима као што су метанол и трихлоретилен, неутралисати воденим раствором натријум хидроксида и на крају очистити топлом и хладном водом. Хлориди су остаци флукса за лемљење алуминијума, који се могу уклонити на следећи начин: Прво, потопити у врућу воду на 60 ~ 80 ℃ током 10 минута, пажљиво очистити остатке на лемљеном споју четком и очистити хладном водом; Затим потопити у 15% водени раствор азотне киселине током 30 минута и на крају испрати хладном водом.
Време објаве: 13. јун 2022.