Как паять алюминий?

Изначально важно отметить, что речь пойдет о металле, основными эксплуатационными показателями которого являются легкость и гибкость. Для многих актуален ответ на вопрос, как правильно и качественно паять алюминий – это объясняется одним уникальным свойством материала, а именно образованием оксидной пленки. С одной стороны, это увеличивает привлекательность алюминия в качестве сырья, но в то же время создает определенные проблемы при соединении деталей, выполненных из него.

Изначально следует напомнить, что пайка представляет собой один из эффективных способов создания неразъемных, надежных соединений элементов, выполненных из металлов. Важно при этом учесть, что в течение достаточно длительного времени технология характеризовалась сравнительно низкой производительностью. Параллельно акцентировалось внимание на том, что прочность соединений оставляет желать лучшего. Именно с учетом этих ключевых факторов описываемый тип пайки не получил широкого применения в промышленных масштабах.

На сегодняшний день существует мнение, сторонники которого утверждают, что паять и лудить рассматриваемый металл и его сплавы невозможно без использования специального оборудования. Доказательством подобных утверждений являются следующие аргументы.

1. На поверхности любых алюминиевых деталей при их контакте с воздухом неизбежно формируется оксидная пленка, имеющая формулу AL2O3. Ее главные характеристики – это химическая устойчивость и тугоплавкость. Именно эти свойства создают существенные проблемы в процессе соединения алюминиевых элементов конструкций и ремонте изделий.
2. Описываемый процесс также сильно осложняется из-за свойств самого металла. Все дело в том, что он начинает плавиться при температуре, достигающей 660 градусов Цельсия. При этом в ситуациях со сплавами на его основе температурный показатель варьируется в пределах от 500 до 600 градусов. Параллельно следует учесть, что при температуре металла 300 градусов, а сплавов – 250 градусов они существенно утрачивают свою прочность, что может в итоге крайне негативно отразиться на эксплуатационных показателях монтируемых конструкций.

С учетом всего перечисленного, можно сделать вывод, что стандартными методами выполнить качественную пайку алюминия практически невозможно.

Многих интересует возможность применения аргона, холодной сварки, а также низкотемпературной и газопламенной технологий. Пайка отдельных конструктивных элементов и изделий осуществляется при помощи обычных паяльников, горелок, а также хорошо известных многим паяльных ламп. На данный момент можно выделить 3 основных варианта создания подобных соединений, а именно:

• с применением канифоли в качестве флюса;
• при помощи припоев с разной основой;
• электрохимический процесс.

Первый способ актуален преимущественно для соединения поверхностей небольших площадей. Чаще всего таковыми являются провода и кабели, спаиваемые участки которых на этапе подготовки требуется максимально качественно обработать и залудить, создав соответствующий слой канифоли. Допускается применение раствора упомянутого типа флюса в диэтиловом эфире. Данный метод предусматривает добавление средства без отрыва жала паяльника.

Пайка с применением припоев достаточно широко используется в современной электротехнике, а также в процессе ремонта автомобилей и изделий из алюминия. На первоначальном этапе необходимо покрыть соединяемые места деталей сплавом. Речь идет об обязательном лужении данных частей непосредственно перед их спаиванием.

Электрохимический метод – это процедура, выполнение которой требует наличия специальной установки, предназначенной для создания гальванического покрытия. Данное оборудование позволяет выполнять омеднение поверхностей соединяемых элементов. Если такая установка отсутствует, то, в принципе, создать необходимый слой можно самостоятельно. В домашних условиях на предварительно зачищенную наждачной бумагой область наносится медный купорос. Следующий шаг – это подключение к обрабатываемой детали или изделию минусового полюса источника питания.

В качестве независимого источника энергии вполне можно использовать батарейку, АКБ и даже выпрямители. К плюсовому выводу при этом подключают электрод в виде зачищенного медного провода, сечение которого составляет около 1 мм. Его следует расположить на изолированной поверхности (подставке). В результате электролиза на обрабатываемые детали оседает медный слой.

С учетом всех технических нюансов и свойств самого алюминия рассматриваемый тип пайки – это реальный и достаточно эффективный способ восстановить:

• всевозможную утварь;
• автомобильные, а также бытовые отопительные радиаторы;
• трубы различных диаметров и сечения;
• разнообразные изделия, включая сантехнические.

На предприятиях пайка деталей, выполненных из описываемого металла и сплавов, осуществляется с применением специализированных аппаратов. В домашних условиях, гараже и маленьких мастерских аналогичные процессы реализуют при помощи:

• обычных паяльников разной мощности;
• горелок (преимущественно газовых);
• специальных присадок, включая средства в виде порошков;
• магниевых карандашей;
• оловосодержащих припоев.

Прежде всего необходимо напомнить, что флюсы характеризуются повышенной активностью. Исходя из этого, после завершения пайки данные вещества следует удалять при помощи щелочных растворов и воды. В процессе выполнения работ требуется уделять внимание защите органов дыхания от испарений.

На сегодня можно выделить следующие наиболее распространенные типы флюсов.

1. Канифоль, которой по праву принадлежит пальма первенства в рейтингах популярности. Данный флюс широко используют при пайке с латунью, нержавейкой и другими металлами. В ситуациях с алюминием обязательным условием является отсутствие воздуха, исходя из чего канифоль применяется редко.
2. Порошковые соединения, которые используют, как правило, при пайке с применением газовых горелок. При этом специалисты не советуют добавлять кислород, который негативно отражается на эффективности флюса. На данный момент чаще всего используются бура, паяльный жир, ацетилсалициловая кислота и соединение марки Ф-34А.
3. Жидкие флюсы, которые наносят тонким слоем на места будущих соединений. Важно помнить, что подобные средства в процессе выполнения работ при нагревании активно испаряются, выделяя потенциально опасные для здоровья пары. Так, в составе Ф-64 присутствуют дионизированная вода, ингибиторы коррозии, а также тэтраэтиламмоний и фториды. Это соединение эффективно разрушает злополучный слой оксида.

Флюс Ф-61 используют для лужения и качественной пайки алюминиевых сплавов при температуре в пределах 250 градусов. В свою очередь Castolin Alutin 51 L эффективен при рабочей температуре от 160 градусов. В состав данного флюса входят 32-процентное олово, свинец и кадмий.

В подавляющем большинстве случаев основные компоненты припоев с низкой температурой плавки – это олово, кадмий, цинк, свинец, а также висмут. Ключевым моментом является то, что в перечисленных металлах (исключение представляет только цинк) алюминий практически не растворяется. Это, в свою очередь, негативно отражается на качестве соединений.

С одной стороны, возможно применение активных флюсов при тщательной обработке мест спаивания. Параллельно используют припои на основе свинца и олова. Однако подобные стыки характеризуются пониженной устойчивостью к коррозии.

Оптимальным выбором станет припой, основой которого являются алюминий, медь, цинк или серебро. В перечень подобных материалов входит, к примеру, припой марки 34А, в составе которого присутствуют алюминий, медь и кремний в концентрации 66, 28 и 6 процентов соответственно. Не менее распространенный – это припой ЦОП-40, в состав которого входит 60% свинца и 40% цинка. Важно учитывать, что прочность соединений и устойчивость к коррозии прямо пропорциональны содержанию цинка.

Отдельного внимания заслуживают высокотемпературные припои, содержащие алюминий, кремний и медь. В их перечень входят уже упомянутый 34А, а также его аналог Aluminium-13. В составе последнего 87% алюминия и 13% кремния.

Речь идет о трубчатом припое, который разработан специально для качественной пайки алюминия. Прутки или же проволока представляют собой гибкую трубку, внутри которой находится порошок. Последний выполняет функции флюса с повышенной активностью.

Чтобы правильно выбрать оборудование, необходимо учесть ряд важных факторов. Одним из таковых является площадь соединения. Как уже было отмечено, небольшие по размерам детали можно паять при мощности паяльника в пределах 50-60 Вт. Лучше всего выбирать устройства с широким жалом.

Стоит отметить, что на сегодняшний день в процессе пайки алюминиевых изделий широко используются именно газовые горелки. Это наиболее актуально при больших площадях соединений, то есть в ситуациях, когда использование паяльника является неэффективным. Говоря о явных преимуществах, необходимо уточнить, что горелка способна очень быстро разогреть место пайки практически до температуры плавления самого алюминия.

Данный метод отличается максимальной простотой. После разогревания будущего стыка и нанесения припоя требуется тщательно обработать полученное соединение. Это необходимо для удаления остатков флюса с поверхности. Также при использовании газовых горелок ключевым моментом является соблюдение правил пожарной безопасности.

Стоит принять во внимание, что процесс пайки изделий из алюминия не имеет каких-либо принципиальных отличий. По большому счету он реализуется так же, как в ситуациях со сталью, медью и другими металлами. В общих чертах алгоритм включает в себя следующие действия:

• тщательная очистка и обезжиривание поверхностей;
• надежная фиксация соединяемых элементов;
• нагревание места будущего стыка;
• нанесение флюса и припоя.

Удалить оксидную пленку с поверхности можно при помощи щетки, имеющей жесткую щетину. Именно этим максимально простым инструментом осуществляют растирание припоя по соединяемым деталям.

В домашних условиях при отсутствии специализированного оборудования широко используется альтернативный способ пайки. Он базируется на применении припоев, имеющих оловянно-свинцовую основу. В отдельных случаях функции флюса может выполнять канифоль. Для предотвращения появления новой оксидной пленки на алюминиевой поверхности ее зачищают под слоем расплавленной канифоли.

Еще одним достаточно эффективным инструментом в борьбе с оксидным образованием может стать паяльник. С этой целью на жало можно надеть своеобразный скребок.

Не менее действенный прием – это добавление в канифоль металлических опилок. Описываемый алгоритм предусматривает следующие шаги.

1. На месте соединения хорошо разогретым и предварительно залуженным паяльником плавят канифоль.
2. После полного расплавления флюса жалом паяльника растирают место пайки. Скребок и металлические опилки, добавленные в канифоль, разрушают оксидную пленку на поверхности. Важно учитывать, что расплавленный флюс при этом предотвращает попадание кислорода, а следовательно, и образование нового слоя оксида алюминия.
3. После завершения описанной обработки деталей они соединяются и тщательно прогреваются до начала активного плавления используемого припоя.

Подводя итог, стоит отметить, что пайка алюминиевых изделий при отсутствии специально разработанных для этого расходников представляет собой достаточно сложную процедуру. И при существенных временных затратах и трудоемкости прочность швов оказывается не на самом высоком уровне. Оптимальным решением будет приобретение флюсов с повышенной активностью, а также высокотемпературного припоя.

О том, как запаять алюминий оловом, вы можете узнать из видео ниже.