Alumiinin ja alumiiniseosten juottaminen

1. Juotettavuus

Alumiinin ja alumiiniseosten juotosominaisuudet ovat huonot, pääasiassa siksi, että pinnalla olevaa oksidikalvoa on vaikea poistaa.Alumiinilla on suuri affiniteetti happea kohtaan.Pintaan on helppo muodostaa tiivis, vakaa ja korkean sulamispisteen oksidikalvo Al2O3.Samalla magnesiumia sisältävät alumiiniseokset muodostavat myös erittäin stabiilin oksidikalvon MgO.Ne haittaavat vakavasti juotteen kastumista ja leviämistä.Ja vaikea poistaa.Juottamisen aikana juotos voidaan suorittaa vain oikealla juoksutuksella.

Toiseksi alumiinin ja alumiiniseoksen juottaminen on vaikeaa.Alumiinin ja alumiiniseoksen sulamispiste ei eroa paljoakaan käytetyn juotostäytemetallin sulamispisteestä.Valinnainen juottamisen lämpötila-alue on hyvin kapea.Hieman väärä lämpötilan säätö aiheuttaa helposti perusmetallin ylikuumenemisen tai jopa sulamisen, mikä vaikeuttaa juotosprosessia.Jotkut lämpökäsittelyllä vahvistetut alumiiniseokset aiheuttavat myös pehmenemisilmiöitä, kuten ylivanhenemista tai juotoskuumennuksesta johtuvaa hehkutusta, mikä heikentää juotettujen liitosten ominaisuuksia.Liekkijuottamisen aikana lämpötilaa on vaikea arvioida, koska alumiiniseoksen väri ei muutu kuumennettaessa, mikä lisää myös vaatimuksia käyttäjän toimintatasolle.

Lisäksi täytemetallit ja sulatteet vaikuttavat helposti alumiinin ja alumiiniseoksen juotosliitosten korroosionkestävyyteen.Alumiinin ja alumiiniseoksen elektrodipotentiaali on aivan erilainen kuin juotteen, mikä vähentää liitoksen korroosionkestävyyttä erityisesti pehmeäjuotosliitoksessa.Lisäksi useimmat alumiinin ja alumiiniseosten juottamisessa käytetyt juoksutteet ovat voimakkaasti syövyttäviä.Vaikka ne puhdistetaan juottamisen jälkeen, juoksutteiden vaikutus saumojen korroosionkestävyyteen ei poistu täysin.

2. Juotosmateriaali

(1) Alumiinin ja alumiiniseosten juottaminen on harvoin käytetty menetelmä, koska juotostäytemetallin ja perusmetallin koostumus ja elektrodipotentiaali ovat hyvin erilaisia, mikä aiheuttaa helposti liitoksen sähkökemiallista korroosiota.Pehmeäjuotos käyttää pääasiassa sinkkipohjaista juotetta ja tina-lyijyjuotetta, joka voidaan jakaa matalan lämpötilan juotteeseen (150 ~ 260 ℃), keskilämpötilaiseen juotteeseen (260 ~ 370 ℃) ja korkean lämpötilan juotteeseen (370 ~ 430 ℃) lämpötila-alue.Kun käytetään tina-lyijyjuotetta ja alumiinipinnalle on esipinnoitettu kuparia tai nikkeliä juottamista varten, korroosio liitosrajapinnassa voidaan estää liitoksen korroosionkestävyyden parantamiseksi.

Alumiinin ja alumiiniseosten juottamista käytetään laajalti, kuten suodatinohjain, höyrystin, jäähdytin ja muut komponentit.Alumiinin ja alumiiniseosten juottamiseen voidaan käyttää vain alumiinipohjaisia ​​täyteainemetalleja, joista alumiinipiitäytemetallit ovat yleisimmin käytettyjä.Juotettujen liitosten erityinen käyttöalue ja leikkauslujuus on esitetty taulukossa 8 ja taulukossa 9.Tämän juotteen sulamispiste on kuitenkin lähellä perusmetallin sulamispistettä, joten kuumennuslämpötilaa tulee valvoa tiukasti ja tarkasti juottamisen aikana, jotta vältetään perusmetallin ylikuumeneminen tai jopa sulaminen.

Taulukko 8. Alumiinin ja alumiiniseosten juotostäytemetallien käyttöalue

Taulukko 9 alumiini- ja alumiiniseosliitosten leikkauslujuus, jotka on juotettu alumiinipiitäytemetallilla

Alumiinipiijuote toimitetaan yleensä jauheena, tahnana, langana tai levynä.Joissakin tapauksissa käytetään juotoskomposiittilevyjä, joiden ytimenä on alumiini ja päällysteenä alumiinipiijuote.Tällainen juotoskomposiittilevy on valmistettu hydraulisella menetelmällä ja sitä käytetään usein osana juotoskomponentteja.Juottamisen aikana komposiittilevyllä oleva juotostäytemetalli sulaa ja virtaa kapillaarin ja painovoiman vaikutuksesta täyttäen liitosraon.

(2) Juote- ja suojakaasu alumiinin ja alumiiniseoksen juottamiseen, erityistä juokstetta käytetään usein kalvon poistamiseen.Trietanoliamiinipohjaista orgaanista juokstetta, kuten fs204:ää, käytetään matalan lämpötilan pehmeäjuotteen kanssa.Tämän juoksutteen etuna on, että sillä on vähän korroosiovaikutusta perusmetalliin, mutta se tuottaa suuren määrän kaasua, mikä vaikuttaa juotteen kostumiseen ja tiivistymiseen.Sinkkikloridiin perustuvaa reaktiivista juokstetta, kuten fs203 ja fs220a, käytetään keskilämpötilan ja korkean lämpötilan pehmeäjuotteen kanssa.Reaktiivinen juoksute on erittäin syövyttävää, ja sen jäännökset on poistettava juottamisen jälkeen.

Tällä hetkellä alumiinin ja alumiiniseosten juottamista hallitsee edelleen sulatekalvon poisto.Käytetty juotosjuotto sisältää kloridipohjaista juokstetta ja fluoripohjaista juokstetta.Kloridipohjaisella juoksuttimella on vahva oksidikalvonpoistokyky ja hyvä juoksevuus, mutta sillä on suuri syövyttävä vaikutus perusmetalliin.Sen jäännökset on poistettava kokonaan juottamisen jälkeen.Fluoripohjainen juoksute on uudenlainen juoksute, jolla on hyvä kalvonpoistovaikutus eikä se korroosio epäjaloa metallia kohtaan.Sillä on kuitenkin korkea sulamispiste ja huono lämmönkestävyys, ja sitä voidaan käyttää vain alumiinipiijuotteen kanssa.

Alumiinia ja alumiiniseoksia juotettaessa käytetään usein tyhjiötä, neutraalia tai inerttiä ilmakehää.Kun käytetään tyhjiöjuottoa, alipaineasteen tulee yleensä olla luokkaa 10-3pa.Kun suojaamiseen käytetään typpeä tai argonkaasua, sen puhtauden on oltava erittäin korkea ja kastepisteen on oltava alle -40 ℃

3. Juotostekniikka

Alumiinin ja alumiiniseosten juotolla on korkeat vaatimukset työkappaleen pinnan puhdistukselle.Hyvän laadun saavuttamiseksi pinnalla oleva öljytahrat ja oksidikalvo on poistettava ennen juottamista.Poista öljytahrat pinnalta Na2CO3-vesiliuoksella lämpötilassa 60 ~ 70 ℃ 5 ~ 10 minuutin ajan ja huuhtele sitten puhtaalla vedellä;Pintaoksidikalvo voidaan poistaa syövyttämällä NaOH:n vesiliuoksella lämpötilassa 20 - 40 ℃ 2 - 4 minuutin ajan ja pestä sitten kuumalla vedellä;Kun öljytahrat ja oksidikalvo on poistettu pinnalta, työkappaletta käsitellään HNO3-vesiliuoksella kiiltoa varten 2-5 min, puhdistetaan sitten juoksevalla vedellä ja lopuksi kuivataan.Näillä menetelmillä käsiteltyä työkappaletta ei saa koskettaa tai saastuttaa muu lika, ja se on juotettava 6–8 tunnin kuluessa.On parempi juottaa heti, jos mahdollista.

Alumiinin ja alumiiniseosten juotosmenetelmät sisältävät pääasiassa liekkijuottamisen, juotosraudan juottamisen ja uunijuotoksen.Näissä menetelmissä käytetään yleisesti juoksutetta juottamisessa, ja niillä on tiukat vaatimukset kuumennuslämpötilalle ja pitoajalle.Liekkijuottamisen ja juotosraudan juottamisen aikana vältä sulatteen kuumentamista suoraan lämmönlähteestä, jotta juokstetta ei ylikuumene ja katkeaa.Koska alumiini voidaan liuottaa pehmeäjuotetta, jossa on korkea sinkkipitoisuus, lämmitys tulee lopettaa liitoksen muodostumisen jälkeen perusmetallin korroosion välttämiseksi.Joissakin tapauksissa alumiinin ja alumiiniseosten juottaminen ei joskus käytä juoksutetta, vaan kalvon poistamiseen käytetään ultraääni- tai kaavintamenetelmiä.Kun käytät kaapimista kalvon poistamiseen juottamista varten, lämmitä työkappale ensin juotoslämpötilaan ja kaavi sitten työkappaleen juotososa juotostangon (tai kaavintyökalun) päässä.Pintaoksidikalvoa rikkoessaan juotteen pää sulaa ja kastelee epäjaloa metallia.

Alumiinin ja alumiiniseosten juotosmenetelmiä ovat pääasiassa liekkijuotto, uunijuotto, upotusjuotto, tyhjiöjuotto ja suojakaasujuotto.Liekkijuottoa käytetään enimmäkseen pienten työkappaleiden ja yksittäiskappaleiden valmistukseen.Jotta vältettäisiin asetyleenin epäpuhtauksien ja juoksutteen välisen kosketuksen aiheuttama sulatteen epäonnistuminen käytettäessä oksiasetyleeniliekkeä, on tarkoituksenmukaista käyttää bensiinin paineilmaliekkiä, jonka pelkistyskyky on pieni perusmetallin hapettumisen estämiseksi.Spesifisen juotuksen aikana juotossulate ja täytemetalli voidaan asettaa juotetulle paikalle etukäteen ja lämmittää samalla työkappaleen kanssa;Työkappale voidaan myös lämmittää ensin juotoslämpötilaan ja sitten juoksuttimella kastettu juote voidaan lähettää juotosasentoon;Kun sulate ja täytemetalli on sulanut, lämmitysliekki poistetaan hitaasti, kun täytemetalli on täytetty tasaisesti.

Kun juotetaan alumiinia ja alumiiniseosta ilmauunissa, juotteen täytemetalli on esiasetettava ja juotossulate sulatettava tislattuun veteen paksun liuoksen valmistamiseksi, jonka pitoisuus on 50 % ~ 75 %, ja sitten pinnoitettava tai ruiskutettava juotospinta.Juotostäytemetallille ja juotospinnalle voidaan myös peittää sopiva määrä jauhejuotetta, jonka jälkeen koottu hitsaus laitetaan uuniin juotuksen lämmittämiseksi.Estä perusmetallin ylikuumeneminen tai jopa sulaminen, lämmityslämpötilaa on valvottava tarkasti.

Tahnaa tai foliojuotetta käytetään yleensä alumiinin ja alumiiniseosten upotusjuottoon.Koottu työkappale on esilämmitettävä ennen juottamista, jotta sen lämpötila on lähellä juotoslämpötilaa, ja sen jälkeen upotettava juotosvirtaukseen juottamista varten.Juottamisen aikana juotoslämpötilaa ja -aikaa on valvottava tarkasti.Jos lämpötila on liian korkea, epäjalometalli liukenee helposti ja juote häviää helposti;Jos lämpötila on liian alhainen, juotos ei sula tarpeeksi ja juotosnopeus laskee.Juotoslämpötila määritetään perusmetallin tyypin ja koon, täytemetallin koostumuksen ja sulamispisteen mukaan, ja se on yleensä täytemetallin likviduslämpötilan ja perusmetallin soliduslämpötilan välillä.Työkappaleen upotusajan juoksutehauteeseen tulee varmistaa, että juote voi sulaa ja valua kokonaan, eikä tukiaika saa olla liian pitkä.Muutoin juotteessa oleva piielementti voi diffundoitua perusmetalliin, jolloin sauman lähellä oleva epäjalo metalli hauras.

Alumiinin ja alumiiniseosten tyhjiöjuotuksessa käytetään usein metallikäyttöisiä aktivaattoreita muuntamaan alumiinin pintaoksidikalvoa ja varmistamaan juotteen kostuminen ja leviäminen.Magnesiumia voidaan käyttää suoraan työkappaleeseen hiukkasten muodossa tai tuoda juotosvyöhykkeelle höyryn muodossa tai magnesiumia voidaan lisätä alumiinipii-juotteeseen seoselementtinä.Monimutkaisen rakenteen omaavalle työkappaleelle, jotta varmistetaan magnesiumhöyryn täysi vaikutus perusmetalliin ja parannetaan juotoslaatua, käytetään usein paikallisia suojausprosessitoimenpiteitä, eli työkappale asetetaan ensin ruostumattomaan teräslaatikkoon (yleensä tunnetaan prosessilaatikona) ja asetetaan sitten tyhjiöuuniin juottamisen lämmittämiseksi.Tyhjiöjuotetut alumiini- ja alumiiniseosliitokset ovat sileäpintaisia ​​ja tiheät juotetut liitokset, eikä niitä tarvitse puhdistaa juottamisen jälkeen;Tyhjiöjuottolaitteet ovat kuitenkin kalliita, ja magnesiumhöyry saastuttaa uunia vakavasti, joten se on puhdistettava ja huollettava usein.

Juotettaessa alumiinia ja alumiiniseoksia neutraalissa tai inertissä ilmakehässä voidaan kalvon poistamiseen käyttää magnesiumaktivaattoria tai sulatetta.Kun kalvon poistamiseen käytetään magnesiumaktivaattoria, tarvittava magnesiummäärä on paljon pienempi kuin tyhjiöjuottamalla.Yleensä w (mg) on ​​noin 0,2 % - 0,5 %.Kun magnesiumpitoisuus on korkea, nivelen laatu heikkenee.NOCOLOK-juottomenetelmä fluoridijuotteen ja typen suojauksella on uusi, viime vuosina nopeasti kehittynyt menetelmä.Koska fluoridijuotteen jäännös ei ime kosteutta eivätkä syövytä alumiinia, juoksutejäännösten poistoprosessi juottamisen jälkeen voidaan jättää pois.Typen suojassa tarvitsee pinnoittaa vain pieni määrä fluoridivirtausta, täytemetalli voi hyvin kastella perusmetallin ja on helppo saada laadukkaita juotettuja liitoksia.Tällä hetkellä tätä NOCOLOK-juottomenetelmää on käytetty alumiinipatterin ja muiden komponenttien massatuotannossa.

Alumiinille ja alumiiniseokselle, joka on juotettu muulla juoksuttimella kuin fluoridilla, sulatteen jäännös on poistettava kokonaan juottamisen jälkeen.Alumiinin orgaanisen juotosfluksin jäännös voidaan pestä orgaanisilla liuoksilla, kuten metanolilla ja trikloorietyleenillä, neutraloida natriumhydroksidin vesiliuoksella ja lopuksi puhdistaa kuumalla ja kylmällä vedellä.Kloridi on alumiinin juotosjuotteen jäännös, joka voidaan poistaa seuraavilla menetelmillä;Liota ensin kuumassa vedessä 60 ~ 80 ℃ 10 minuuttia, puhdista juotetun liitoksen jäännökset huolellisesti harjalla ja puhdista se kylmällä vedellä;Liota sitten 15 % typpihapon vesiliuoksessa 30 minuuttia ja huuhtele lopuksi kylmällä vedellä.