Пайка алюминия в домашних условиях

Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.

В качестве аргумента приводится два фактора:

  1. при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
  2. процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.

Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются:  олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Припой отечественного производства – ЦОП-40

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка  в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.

«Aluminium-13» производства компании Chemet

Флюс

При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

  • обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
  • удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева – использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

  • нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
  • не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет  своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Алгоритм действий следующий:

  • обезжиривается и зачищается место пайки;
  • производится фиксация деталей в нужном положении;
  • нагревается место соединения;
  • прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.

Пайка алюминия – полная видео инструкция
https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U

Что делать при отсутствии нужных материалов?

Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной  или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.

Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.

Процесс производится следующим образом:

  • нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
  • когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
  • когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.

Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов – довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.

Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.

Процедура пайки алюминиевых элементов в домашних условиях является весьма проблематичным процессом, который облегчается использованием специальных материалов. Работа осложняется моментальным появлением на месте зачистки тонкой оксидной пленки, мешающей спайке. Дополнительную трудность создает сам материал, имеющий низкий температурный порог плавления (+660 °С). Применяя припой для пайки алюминия, особые сильнодействующие флюсы и соблюдая технологию, можно самостоятельно паять практически любые предметы из алюминия.

Особенности и принципы пайки

Низкая температурная величина плавки металла затрудняет технологический процесс спаивания, а также ремонта изделий своими руками. Детали очень быстро теряют при нагреве прочность, а конструкции снижают устойчивость при достижении температурой 300 градусов. Легкоплавкие припои, состоящие из висмута, кадмия, индия, олова тяжело вступают в контакт с алюминием и не обеспечивают достаточную прочность. Отличная растворимость наблюдается у металла в сочетании с цинком, что придает спаянным местам высокую надежность.

Перед началом спаивания элементы из алюминия хорошо зачищаются от окислов, грязи. Для этого можно применять механическое воздействие при помощи щеток или же использовать специальные флюсы из сильнодействующего состава. Перед самой процедурой следует обязательно залудить обрабатываемые участки. Оловянное покрытие защитит деталь от возникновения окислов. Чтобы надежно припаять алюминиевые изделия необходимо правильно подобрать нагревательный инструмент, учитывая объем обрабатываемого металла. Помимо этого, надежность соединения зависит от того, какой выбран сплав, а также флюс для пайки алюминия.

Методы пайки

Спаивание алюминиевых изделий производится паяльником электрического типа, паяльной лампой или же газовой горелкой. Существую три способа спаивания разнообразных предметов из алюминия:

  • с канифолью;
  • с применением припоев;
  • электрохимический метод.

С канифолью

Этот вариант пайки алюминиевых предметов, проводов, кабелей применяется для деталей небольшого размера. Для этого зачищенный участок электропровода покрывается канифолью и помещается на кусочек шлифовальной шкурки, имеющей среднюю зернистость. Сверху провод прижимается залуженным жалом нагретого паяльника. Это действие проводится несколько раз, после чего выполняется сама процедура спаивания электропроводов. Можно применять канифольный раствор в диэтиловом эфире.

В таком случае конец паяльника не отнимается от залуживаемого конца, а сверху добавляется канифоль. Для соединения скруткой тонких алюминиевых проводов подойдет электропаяльник с мощностью порядка 50 Вт. При толщине алюминия около 1 мм необходим паяльник 100 Вт, а детали более 2 мм требуют предварительного прогрева места соединения.

С применением припоев

Данный метод наиболее распространен и применяется в электротехнике, при ремонте автомобильных деталей, а также прочих изделий. Перед тем как паять алюминий, проводится предварительное покрытие запаиваемого места сплавом и последующее соединение облуженных элементов. Детали, предварительно залуженные, соединяются между собой, а также с прочими сплавами и металлами.

Паяние элементов можно проводить с помощью легкосплавных припоев, имеющих в составе олово, цинк, а также кадмий. Помимо этого, активно используются тугоплавкие материалы на основе алюминия. Почему применяются легкосплавные составы? Потому что они позволяют спаять алюминиевое изделие при температуре до 400 градусов. Это не производит качественных изменений свойств металла и сохраняет его прочность. Составы с кадмием и оловом не создают достаточную надежность контакта, подвержены коррозионным воздействиям. Этих недостатков лишены тугоплавкие материалы с цинком, медью, а также кремнием на основе алюминия.

Электрохимический метод

Эта процедура требует наличия установки для выполнения гальванического покрытия. С ее помощью проводится омеднение поверхности изделия или провода. При ее отсутствии используется самостоятельная обработка детали. Для этого, на зачищенное шлифовальной шкуркой место, наносится несколько капель насыщенного раствора медного купороса. После этого к обрабатываемому изделию подключается отрицательный полюс независимого источника электропитания.

Им может послужить батарейка, аккумулятор или же любой электрический выпрямитель. К положительному выводу подсоединяется очищенный медный провод диаметром порядка 1 мм, расположенный в изолированной подставке. В процессе электролиза на деталь будет постепенно оседать медь, после чего проводится лужение участка, сушка при помощи электропаяльника. После этого можно легко запаять залуженное место.

Припои, материалы, флюсы

Пайка алюминия оловом выполняется при условии применения высокоактивных флюсов, а также хорошей зачистки участков деталей. Такие оловянные соединения требуют дополнительного покрытия специальными составами, так как имеют невысокую прочность и слабую защиту от коррозионных процессов.

Чем паять алюминиевые элементы? Качественные паяные соединения получаются при использовании припоев с кремнием, алюминием, цинком, а также медью. Эти материалы выпускаются как отечественными, так и многими зарубежными фирмами-производителями. Отечественные марки прутков представлены наиболее использующимися припоями ЦОП40, которые по гост имеют в составе 60 % олова и 40 % цинка, а также 34А (алюминий – 66 %, кремний – 6 %, медь – 28 %). Используемый цинк придает высокую прочность месту контакта и обеспечивает хорошую коррозионную устойчивость. К импортным низкотемпературным сплавам с отличными характеристиками относится HTS-2000, который обеспечивает максимальное удобство в применении.

Эти сплавы применяются для работы с крупногабаритными деталями (радиаторы, трубы) с высоким теплоотводом при помощи грелки или же предметов из алюминиевых сплавов, имеющих довольно высокотемпературное плавление. Начинающие ремонтники могут ознакомиться с процессом спаивания, просмотрев обучающее видео. Это поможет избежать многих неприятных нюансов в процессе работы.

Помимо припоев, алюминиевая пайка требует применения специальных флюсов, имеющих в составе фторборат аммония, цинка, а также триэтаноламин и прочие элементы. К наиболее популярным относится отечественный Ф64, имеющий повышенную химическую активность. Его можно применять даже без предварительной зачистки изделий от оксидной пленки. Кроме него, используется 34А, содержащий хлориды лития, калия и цинка, а также фторид натрия.

Подготовка изделий

Надежность, а также отменное качество соединений обеспечивается не только использованием правильной технологии, но и от подготовительных работ. К ним относится обработка запаиваемых поверхностей. Она необходима для удаления загрязнений и тонкой оксидной пленки.

Механическую обработку выполняют с помощью шлифовальной шкурки, металлической щетки, проволочной нержавеющей сетки или шлифовальной машинки. Помимо этого, используются для очистки разнообразные кислотные растворы.

Обезжиривание поверхности выполняется с использованием растворителей, а также бензина или же ацетона. На зачищенном алюминиевом участке оксидная пленка появляется практически сразу, однако ее толщина значительно ниже первоначальной, что облегчает паяльный процесс.

Нагревательные инструменты

Чем паять алюминий в домашних условиях? Для припаивания алюминиевых изделий небольшого размера дома применяются электропаяльники. Они являются универсальным инструментом, вполне удобным для припаивания проводов, ремонта маленьких трубок и прочих элементов. Для них требуется минимум рабочего пространства, а также наличие электросети. Ремонт крупногабаритных изделий и сварка выполняется газовой горелкой, которая использует аргон, бутан, пропан. Для пайки алюминиевых предметов в домашних условиях можно применять стандартную паяльную лампу.

При использовании газовых горелок необходимо постоянно следить за их пламенем, которое характеризует сбалансированную подачу кислорода и газов. При правильной газовой смеси огненный язычок имеет ярко-синий цвет. Неяркий оттенок, а также небольшое пламя свидетельствуют о переизбытке кислорода.

Технологический процесс

Технология пайки алюминиевых предметов похожа на процесс соединения деталей их прочих металлических материалов. Первым делом проводится зачистка и обезжиривание мест будущей спайки. Затем соединяемые элементы устанавливаются в рабочее положение для удобства обработки. На подготовленный участок наносится флюс, и, изначально холодное, изделие начинает нагреваться при помощи электропаяльника или же горелки. При повышении температуры начинает плавиться пруток припоя, которым требуется постоянно касаться поверхности элементов, контролируя нагревательный процесс. Пайка алюминиевых элементов в домашних условиях электрическим паяльником выполняется в комнате с хорошим проветриванием, так как при работе выделяются опасные соединения.

Использование безфлюсового припоя требует соблюдения некоторых нюансов. Чтобы оксидная пленка не мешала попаданию сплава на детали, концом прутка выполняются царапающие движения по участку спаивания элементов. Этим нарушается оксидная целостность и припой входит в контакт с обрабатываемым металлом.

Разрушение оксидного слоя при пайке можно выполнять и другим методом. Для этого обрабатываемый участок процарапывается металлической щеткой или же прутком из стали нержавеющего типа.

Для обеспечения максимальной прочности алюминиевых деталей в спаиваемом месте, обрабатываемые участки подвергаются предварительному лужению. Соблюдение технологии пайки элементов из алюминия гарантирует отличное качество соединения, а также его защиту от коррозии.