Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimas

1. Litavimas

Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimo savybės yra prastos, daugiausia dėl to, kad paviršiuje susidariusią oksido plėvelę sunku pašalinti. Aliuminis turi didelį afinitetą deguoniui. Ant paviršiaus lengva suformuoti tankią, stabilią ir aukštos lydymosi temperatūros oksido plėvelę Al₂O₃. Tuo pačiu metu aliuminio lydiniai, kurių sudėtyje yra magnio, taip pat sudarys labai stabilią oksido plėvelę MgO. Tai labai trukdys lydmetalio drėkinimui ir plitimui, be to, ją bus sunku pašalinti. Litavimo metu litavimo procesą galima atlikti tik naudojant tinkamą srautą.

Antra, aliuminio ir aliuminio lydinių litavimas yra sudėtingas. Aliuminio ir aliuminio lydinio lydymosi temperatūra nedaug skiriasi nuo naudojamo litavimo metalo lydymosi temperatūros. Litavimo temperatūros diapazonas yra labai siauras. Net ir šiek tiek netinkamas temperatūros valdymas gali lengvai perkaitinti ar net išlydyti pagrindinį metalą, todėl sunku litavimo procesą. Kai kurie terminiu apdorojimu sustiprinti aliuminio lydiniai taip pat sukelia minkštėjimo reiškinius, tokius kaip per didelis senėjimas ar atkaitinimas dėl litavimo kaitinimo, o tai sumažina lituotų jungčių savybes. Lituojant liepsna, sunku įvertinti temperatūrą, nes aliuminio lydinio spalva kaitinimo metu nekinta, o tai taip pat padidina operatoriaus darbo lygio reikalavimus.

Be to, aliuminio ir aliuminio lydinių lituotų jungčių atsparumą korozijai lengvai veikia užpildai ir fliusai. Aliuminio ir aliuminio lydinių elektrodo potencialas gerokai skiriasi nuo litavimo elektrodo potencialo, todėl sumažėja jungties atsparumas korozijai, ypač minkštojo litavimo jungčių atveju. Be to, dauguma aliuminio ir aliuminio lydinių litavimui naudojamų fliusų pasižymi dideliu koroziškumu. Net jei jie po litavimo išvalomi, fliusų įtaka jungčių atsparumui korozijai nebus visiškai pašalinta.

2. Litavimo medžiaga

(1) Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimas yra retai naudojamas metodas, nes lituojamojo metalo ir bazinio metalo sudėtis ir elektrodų potencialas labai skiriasi, todėl lengvai sukeliama jungties elektrocheminė korozija. Minkštajam litavimui daugiausia naudojamas cinko ir alavo-švino lydmetalis, kurį pagal temperatūros diapazoną galima suskirstyti į žemos temperatūros lydmetalis (150–260 ℃), vidutinės temperatūros lydmetalis (260–370 ℃) ir aukštos temperatūros lydmetalis (370–430 ℃). Kai naudojamas alavo-švino lydmetalis ir ant aliuminio paviršiaus litavimui iš anksto padengiamas varis arba nikelis, galima išvengti korozijos jungties sąsajoje ir pagerinti jungties atsparumą korozijai.

Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimas yra plačiai naudojamas, pavyzdžiui, filtrų kreiptuvuose, garintuvuose, radiatoriuose ir kituose komponentuose. Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimui gali būti naudojami tik aliuminio pagrindo užpildai, iš kurių plačiausiai naudojami aliuminio silicio užpildai. Konkreti lituotų jungčių taikymo sritis ir šlyties stipris pateikti atitinkamai 8 ir 9 lentelėse. Tačiau šio lydmetalio lydymosi temperatūra yra artima bazinio metalo lydymosi temperatūrai, todėl litavimo metu kaitinimo temperatūra turėtų būti griežtai ir tiksliai kontroliuojama, kad būtų išvengta bazinio metalo perkaitimo ar net išsilydymo.

8 lentelė. Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimo užpildų metalų taikymo sritis.

9 lentelė. Aliuminio ir aliuminio lydinių jungčių, lituotų aliuminio silicio užpildais, šlyties stipris.

Aliuminio silicio lydmetalis paprastai tiekiamas miltelių, pastos, vielos arba lakšto pavidalu. Kai kuriais atvejais naudojamos lituojamos kompozicinės plokštės su aliuminiu kaip šerdimi ir aliuminio silicio lydmetaliu kaip apvalkalu. Šio tipo lituojamos kompozicinės plokštės gaminamos hidrauliniu būdu ir dažnai naudojamos kaip litavimo komponentų dalis. Litavimo metu ant kompozicinės plokštės esantis litavimo metalas išsilydo ir tekėdamas kapiliarų ir gravitacijos veikiamas užpildo jungties tarpą.

(2) Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimui naudojami fliusai ir apsauginės dujos. Plėvelei pašalinti dažnai naudojamas specialus fliusas. Žemos temperatūros minkštajam litavimui naudojamas organinis fliusas trietanolamino pagrindu, pvz., fs204. Šio fliuso privalumas yra tas, kad jis mažai korozuoja pagrindinį metalą, tačiau išskiria daug dujų, kurios paveiks lydmetalio drėkinimą ir sandarinimą. Vidutinės ir aukštos temperatūros minkštajam litavimui naudojamas reaktyvusis fliusas cinko chlorido pagrindu, pvz., fs203 ir fs220a. Reaktyvusis fliusas yra labai korozinis, todėl jo likučius po litavimo reikia pašalinti.

Šiuo metu aliuminio ir aliuminio lydinių litavime vis dar vyrauja fliuso plėvelės šalinimas. Naudojami fliusai apima chlorido ir fluorido pagrindu. Chlorido pagrindu pagamintas fliusas pasižymi stipriu gebėjimu pašalinti oksido plėvelę ir geru takumu, tačiau jis turi didelį korozinį poveikį netauriajam metalui. Jo likučiai po litavimo turi būti visiškai pašalinti. Fluorido pagrindu pagamintas fliusas yra naujo tipo fliusas, kuris pasižymi geru plėvelės šalinimo poveikiu ir nekorozuoja netauriojo metalo. Tačiau jis turi aukštą lydymosi temperatūrą ir prastą terminį stabilumą, todėl gali būti naudojamas tik su aliuminio ir silicio lydmetaliu.

Lituojant aliuminį ir aliuminio lydinius, dažnai naudojamas vakuumas, neutrali arba inertinė atmosfera. Vakuuminio litavimo metu vakuumo laipsnis paprastai turi siekti 10⁻³Pa. Kai apsaugai naudojamos azoto arba argono dujos, jų grynumas turi būti labai didelis, o rasos taškas turi būti žemesnis nei -40 ℃.

3. Litavimo technologija

Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimas kelia aukštus ruošinio paviršiaus valymo reikalavimus. Norint gauti gerą kokybę, prieš litavimą reikia pašalinti paviršiaus alyvos dėmes ir oksido plėvelę. Aliejaus dėmes nuo paviršiaus pašalinkite Na2CO3 vandeniniu tirpalu 60–70 ℃ temperatūroje 5–10 min., o po to nuplaukite švariu vandeniu; paviršiaus oksido plėvelę galima pašalinti ėsdinant NaOH vandeniniu tirpalu 20–40 ℃ temperatūroje 2–4 min., o po to nuplaunant karštu vandeniu; Pašalinus alyvos dėmes ir oksido plėvelę nuo paviršiaus, ruošinys 2–5 min. apdorojamas HNO3 vandeniniu tirpalu, kad įgautų blizgesį, po to nuplaunamas tekančiu vandeniu ir galiausiai išdžiovinamas. Šiais metodais apdoroto ruošinio negalima liesti ar užteršti kitais nešvarumais, jį reikia lituoti per 6–8 val. Jei įmanoma, geriausia lituoti nedelsiant.

Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimo metodai daugiausia apima litavimą liepsna, litavimą lituokliu ir litavimą krosnyje. Šie metodai litavimui paprastai naudoja fliusą ir jiems taikomi griežti kaitinimo temperatūros ir palaikymo laiko reikalavimai. Lituojant liepsna ir lituojant lituokliu, venkite tiesioginio fliuso kaitinimo šilumos šaltiniu, kad fliusas neperkaistų ir nesugestų. Kadangi aliuminis gali ištirpti minkštajame lydmetalyje, kuriame yra daug cinko, kaitinimą reikia nutraukti, kai jungtis suformuojama, kad būtų išvengta bazinio metalo korozijos. Kai kuriais atvejais aliuminio ir aliuminio lydinių litavimui fliusas nenaudojamas, o plėvelė pašalinama ultragarsu arba grandymo metodu. Grandant plėvelę litavimui, pirmiausia ruošinys įkaitinamas iki litavimo temperatūros, o tada litavimo strypo (arba grandymo įrankio) galu nugramdomas lituojamas ruošinio dalis. Nulaužiant paviršiaus oksido plėvelę, lydmetalio galas išsilydo ir sudrėkina bazinį metalą.

Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimo metodai daugiausia apima litavimą liepsna, litavimą krosnyje, litavimą panardinant, vakuuminį litavimą ir litavimą ekranuotose dujose. Litavimas liepsna dažniausiai naudojamas mažiems ruošiniams ir vienetinei gamybai. Siekiant išvengti fliuso gedimo dėl acetileno priemaišų ir fliuso sąlyčio naudojant oksiacetileno liepsną, tikslinga naudoti šiek tiek redukuojamą benzino suslėgto oro liepsną, kad būtų išvengta bazinio metalo oksidacijos. Specifinio litavimo metu litavimo fliusas ir užpildas gali būti iš anksto dedami į litavimo vietą ir kartu kaitinami su ruošiniu; ruošinį taip pat galima pirmiausia įkaitinti iki litavimo temperatūros, o tada fliusu pamirkytą lydmetalį galima nukreipti į litavimo vietą; ištirpus fliusui ir užpildui, kai užpildas tolygiai užpildomas, kaitinimo liepsna lėtai nuimama.

Lituojant aliuminį ir aliuminio lydinius oro krosnyje, litavimo metalas turi būti iš anksto paruoštas, o litavimo srautas ištirpintas distiliuotame vandenyje, kad būtų gautas tirštas 50–75 % koncentracijos tirpalas, o tada padengtas arba užpurkštas ant litavimo paviršiaus. Ant litavimo metalo ir litavimo paviršiaus taip pat galima užtepti tinkamą kiekį litavimo srauto miltelių, o tada surinkta suvirinimo detalė dedama į krosnį kaitinamajam litavimui. Siekiant išvengti pagrindinio metalo perkaitimo ar net išsilydymo, kaitinimo temperatūra turi būti griežtai kontroliuojama.

Aliuminio ir aliuminio lydinių litavimui panardinant dažniausiai naudojama pasta arba folija. Prieš litavimą surinktas ruošinys turi būti pašildytas, kad jo temperatūra būtų artima litavimo temperatūrai, o po to panardinamas į litavimo fliusą. Litavimo metu litavimo temperatūra ir laikas turi būti griežtai kontroliuojami. Jei temperatūra per aukšta, netaurusis metalas lengvai ištirpsta ir lydmetalis lengvai pasimeta; jei temperatūra per žema, lydmetalis nepakankamai išsilydo ir litavimo greitis sumažėja. Litavimo temperatūra nustatoma pagal netauriojo metalo tipą ir dydį, užpildo metalo sudėtį ir lydymosi temperatūrą ir paprastai yra tarp užpildo metalo likvidumo temperatūros ir netauriojo metalo kietumo temperatūros. Ruošinio panardinimo į fliusą laikas turi užtikrinti, kad lydmetalis visiškai išsilydytų ir tekėtų, o palaikymo laikas neturėtų būti per ilgas. Priešingu atveju lydmetalyje esantis silicio elementas gali difunduoti į netaurųjį metalą, todėl netaurusis metalas prie siūlės gali tapti trapus.

Vakuuminiame aliuminio ir aliuminio lydinių litavime dažnai naudojami metalo aktyvatoriai, skirti modifikuoti aliuminio paviršiaus oksido plėvelę ir užtikrinti lydmetalio sudrėkinimą bei pasklidimą. Magnis gali būti tiesiogiai naudojamas ant ruošinio dalelių pavidalu, į litavimo zoną įvedamas garų pavidalu arba į aliuminio silicio lydmetalį įdedamas kaip legiruojantis elementas. Sudėtingos struktūros ruošiniams, siekiant užtikrinti visišką magnio garų poveikį pagrindiniam metalui ir pagerinti litavimo kokybę, dažnai imamasi vietinių ekranavimo proceso priemonių, t. y. ruošinys pirmiausia dedamas į nerūdijančio plieno dėžę (paprastai vadinamą proceso dėže), o po to įdedamas į vakuuminę krosnį litavimui kaitinti. Vakuuminis litavimas. Aliuminio ir aliuminio lydinių jungtys turi lygų paviršių ir tankias lituotas jungtis, todėl jų nereikia valyti po litavimo. Tačiau vakuuminio litavimo įranga yra brangi, o magnio garai smarkiai teršia krosnį, todėl ją reikia dažnai valyti ir prižiūrėti.

Lituojant aliuminį ir aliuminio lydinius neutralioje arba inertinėje atmosferoje, plėvelei pašalinti galima naudoti magnio aktyvatorių arba fliusą. Kai plėvelei pašalinti naudojamas magnio aktyvatorius, reikia daug mažiau magnio nei vakuuminio litavimo metu. Paprastai w (mg) yra apie 0,2 % ~ 0,5 %. Kai magnio kiekis yra didelis, jungties kokybė pablogėja. NOCOLOK litavimo metodas, naudojant fluorido fliusą ir azoto apsaugą, yra naujas metodas, sparčiai išvystytas pastaraisiais metais. Kadangi fluorido fliuso likučiai nesugeria drėgmės ir nėra koroziniai aliuminiui, fliuso likučių šalinimo po litavimo proceso galima praleisti. Apsaugojus azotą, reikia padengti tik nedidelį kiekį fluorido fliuso, užpildo metalas gali gerai sudrėkinti pagrindinį metalą, todėl lengva gauti aukštos kokybės lituotus sujungimus. Šiuo metu šis NOCOLOK litavimo metodas naudojamas masinėje aliuminio radiatorių ir kitų komponentų gamyboje.

Aliuminio ir aliuminio lydinių, lituotų kitu nei fluorido fliusu, fliuso likučiai po litavimo turi būti visiškai pašalinti. Organinio aliuminio litavimo fliuso likučius galima nuplauti organiniais tirpalais, tokiais kaip metanolis ir trichloretilenas, neutralizuoti natrio hidroksido vandeniniu tirpalu ir galiausiai nuplauti karštu bei šaltu vandeniu. Chloridas yra aliuminio litavimo fliuso likučiai, kuriuos galima pašalinti šiais būdais: pirmiausia 10 minučių pamirkykite karštame 60–80 ℃ temperatūros vandenyje, šepečiu kruopščiai nuvalykite likučius nuo litavimo jungties ir nuplaukite šaltu vandeniu; tada 30 minučių pamirkykite 15 % azoto rūgšties vandeniniame tirpale ir galiausiai nuplaukite šaltu vandeniu.