Pematrian aluminium dan aloi aluminium

1. Kebolehpanggangan

Sifat pematrian aluminium dan aloi aluminium adalah lemah, terutamanya kerana filem oksida pada permukaan sukar ditanggalkan. Aluminium mempunyai afiniti yang tinggi terhadap oksigen. Ia mudah membentuk filem oksida Al2O3 yang padat, stabil dan mempunyai takat lebur yang tinggi pada permukaan. Pada masa yang sama, aloi aluminium yang mengandungi magnesium juga akan membentuk filem oksida MgO yang sangat stabil. Ia akan menghalang pembasahan dan penyebaran pateri dengan serius. Dan sukar ditanggalkan. Semasa pematrian, proses pematrian hanya boleh dijalankan dengan fluks yang betul.

Kedua, operasi pematrian aluminium dan aloi aluminium adalah sukar. Takat lebur aluminium dan aloi aluminium tidak jauh berbeza daripada logam pengisi pematrian yang digunakan. Julat suhu pilihan untuk pematrian adalah sangat sempit. Kawalan suhu yang sedikit tidak betul mudah menyebabkan logam asas terlalu panas atau melebur, menjadikan proses pematrian sukar. Sesetengah aloi aluminium yang diperkuat melalui rawatan haba juga akan menyebabkan fenomena pelembutan seperti penuaan berlebihan atau penyepuhlindapan akibat pemanasan pematrian, yang akan mengurangkan sifat sambungan pematrian. Semasa pematrian api, sukar untuk menilai suhu kerana warna aloi aluminium tidak berubah semasa pemanasan, yang juga meningkatkan keperluan untuk tahap operasi pengendali.

Tambahan pula, rintangan kakisan sambungan pateri aluminium dan aloi aluminium mudah terjejas oleh logam pengisi dan fluks. Potensi elektrod aluminium dan aloi aluminium agak berbeza daripada pateri, yang mengurangkan rintangan kakisan sambungan, terutamanya untuk sambungan pematerian lembut. Di samping itu, kebanyakan fluks yang digunakan dalam pematerian aloi aluminium dan aluminium mempunyai kakisan yang kuat. Walaupun ia dibersihkan selepas pematerian, pengaruh fluks terhadap rintangan kakisan sambungan tidak akan dihapuskan sepenuhnya.

2. Bahan pematerian

(1) Pematerian aluminium dan aloi aluminium adalah kaedah yang jarang digunakan, kerana komposisi dan potensi elektrod logam pengisi dan logam asas pematerian sangat berbeza, yang mudah menyebabkan kakisan elektrokimia pada sambungan. Pematerian lembut terutamanya menggunakan pateri berasaskan zink dan pateri plumbum timah, yang boleh dibahagikan kepada pateri suhu rendah (150 ~ 260 ℃), pateri suhu sederhana (260 ~ 370 ℃) dan pateri suhu tinggi (370 ~ 430 ℃) mengikut julat suhu. Apabila pateri plumbum timah digunakan dan kuprum atau nikel disadur pada permukaan aluminium untuk pematerian, kakisan pada antara muka sambungan dapat dicegah, sehingga dapat meningkatkan ketahanan kakisan sambungan.

Pematrian aluminium dan aloi aluminium digunakan secara meluas, seperti panduan penapis, penyejat, radiator dan komponen lain. Hanya logam pengisi berasaskan aluminium yang boleh digunakan untuk pematrian aluminium dan aloi aluminium, antaranya logam pengisi silikon aluminium adalah yang paling banyak digunakan. Skop aplikasi khusus dan kekuatan ricih sambungan yang dipatri ditunjukkan dalam Jadual 8 dan jadual 9 masing-masing. Walau bagaimanapun, takat lebur pateri ini hampir dengan logam asas, jadi suhu pemanasan harus dikawal dengan ketat dan tepat semasa pematrian untuk mengelakkan terlalu panas atau pencairan logam asas.

Jadual 8 skop aplikasi logam pengisi pateri untuk aluminium dan aloi aluminium

Jadual 9 kekuatan ricih sambungan aluminium dan aloi aluminium yang dipateri dengan logam pengisi silikon aluminium

Pateri silikon aluminium biasanya dibekalkan dalam bentuk serbuk, pes, dawai atau kepingan. Dalam sesetengah kes, plat komposit pateri dengan aluminium sebagai teras dan pateri silikon aluminium sebagai pelapisan digunakan. Plat komposit pateri jenis ini dibuat melalui kaedah hidraulik dan sering digunakan sebagai sebahagian daripada komponen pateri. Semasa pateri, logam pengisi pateri pada plat komposit cair dan mengalir di bawah tindakan kapilari dan graviti untuk mengisi jurang sambungan.

(2) Fluks dan gas pelindung untuk pematrian aluminium dan aloi aluminium, fluks khas sering digunakan untuk menanggalkan filem. Fluks organik berasaskan trietanolamina, seperti fs204, digunakan dengan pateri lembut suhu rendah. Kelebihan fluks ini ialah ia mempunyai sedikit kesan kakisan pada logam asas, tetapi ia akan menghasilkan sejumlah besar gas, yang akan menjejaskan pembasahan dan pengedapan pateri. Fluks reaktif berasaskan zink klorida, seperti fs203 dan fs220a, digunakan dengan pateri lembut suhu sederhana dan suhu tinggi. Fluks reaktif sangat menghakis, dan sisanya mesti dibuang selepas pematrian.

Pada masa ini, pematrian aluminium dan aloi aluminium masih didominasi oleh penyingkiran filem fluks. Fluks pematrian yang digunakan termasuk fluks berasaskan klorida dan fluks berasaskan fluorida. Fluks berasaskan klorida mempunyai keupayaan yang kuat untuk menanggalkan filem oksida dan kecairan yang baik, tetapi ia mempunyai kesan menghakis yang besar pada logam asas. Sisa-sisanya mesti dibuang sepenuhnya selepas pematrian. Fluks berasaskan fluorida ialah jenis fluks baharu, yang mempunyai kesan penyingkiran filem yang baik dan tiada kakisan pada logam asas. Walau bagaimanapun, ia mempunyai takat lebur yang tinggi dan kestabilan haba yang lemah, dan hanya boleh digunakan dengan pateri silikon aluminium.

Apabila mematri aluminium dan aloi aluminium, vakum, atmosfera neutral atau lengai sering digunakan. Apabila mematri vakum digunakan, darjah vakum biasanya akan mencapai tahap 10-3pa. Apabila nitrogen atau gas argon digunakan untuk perlindungan, ketulenannya mestilah sangat tinggi, dan takat embun mestilah lebih rendah daripada -40 ℃.

3. Teknologi pematerian

Pematrian aluminium dan aloi aluminium mempunyai keperluan yang tinggi untuk pembersihan permukaan bahan kerja. Untuk mendapatkan kualiti yang baik, kesan minyak dan filem oksida pada permukaan mesti ditanggalkan sebelum pematrian. Tanggalkan kesan minyak pada permukaan dengan larutan akueus Na2CO3 pada suhu 60 ~ 70 ℃ selama 5 ~ 10 minit, dan kemudian bilas dengan air bersih; Filem oksida permukaan boleh ditanggalkan dengan mengetsa dengan larutan akueus NaOH pada suhu 20 ~ 40 ℃ selama 2 ~ 4 minit, dan kemudian dibasuh dengan air panas; Selepas menanggalkan kesan minyak dan filem oksida pada permukaan, bahan kerja hendaklah dirawat dengan larutan akueus HNO3 untuk berkilat selama 2 ~ 5 minit, kemudian dibersihkan dalam air yang mengalir dan akhirnya dikeringkan. Bahan kerja yang dirawat dengan kaedah ini tidak boleh disentuh atau dicemari dengan kotoran lain, dan hendaklah dipatri dalam masa 6 ~ 8 jam. Adalah lebih baik untuk mematri segera jika boleh.

Kaedah pematrian aluminium dan aloi aluminium terutamanya merangkumi pematrian api, pematrian besi pematerian dan pematrian relau. Kaedah ini secara amnya menggunakan fluks dalam pematrian, dan mempunyai keperluan ketat pada suhu pemanasan dan masa pegangan. Semasa pematrian api dan pematrian besi pematerian, elakkan pemanasan fluks secara langsung oleh sumber haba untuk mengelakkan fluks daripada terlalu panas dan kegagalan. Memandangkan aluminium boleh dilarutkan dalam pateri lembut dengan kandungan zink yang tinggi, pemanasan harus dihentikan setelah sambungan terbentuk untuk mengelakkan kakisan logam asas. Dalam beberapa kes, pematrian aloi aluminium dan aluminium kadangkala tidak menggunakan fluks, tetapi menggunakan kaedah ultrasonik atau pengikisan untuk menanggalkan filem. Apabila menggunakan pengikisan untuk menanggalkan filem untuk pematrian, panaskan dahulu bahan kerja pada suhu pematrian, dan kemudian kikis bahagian pematrian bahan kerja dengan hujung rod pateri (atau alat pengikis). Semasa memecahkan filem oksida permukaan, hujung pateri akan mencairkan dan membasahi logam asas.

Kaedah pematrian aluminium dan aloi aluminium terutamanya merangkumi pematrian api, pematrian relau, pematrian celup, pematrian vakum dan pematrian berpelindung gas. Pematrian api kebanyakannya digunakan untuk bahan kerja kecil dan pengeluaran sekeping tunggal. Untuk mengelakkan kegagalan fluks disebabkan oleh sentuhan antara bendasing dalam asetilena dan fluks apabila menggunakan api oksiasetilena, adalah sesuai untuk menggunakan api udara termampat petrol dengan sedikit kebolehurangan untuk mengelakkan pengoksidaan logam asas. Semasa pematrian tertentu, fluks pematrian dan logam pengisi boleh diletakkan di tempat pematrian terlebih dahulu dan dipanaskan pada masa yang sama dengan bahan kerja; Bahan kerja juga boleh dipanaskan pada suhu pematrian terlebih dahulu, dan kemudian pateri yang dicelup dengan fluks boleh dihantar ke kedudukan pematrian; Selepas fluks dan logam pengisi dicairkan, api pemanasan hendaklah dikeluarkan secara perlahan selepas logam pengisi diisi secara sekata.

Apabila mematri aluminium dan aloi aluminium dalam relau udara, logam pengisi pematri hendaklah ditetapkan terlebih dahulu, dan fluks pematri hendaklah dicairkan dalam air suling untuk menyediakan larutan pekat dengan kepekatan 50% ~ 75%, dan kemudian disalut atau disembur pada permukaan pematri. Sejumlah fluks pematri serbuk yang sesuai juga boleh disalut pada logam pengisi pematri dan permukaan pematri, dan kemudian kimpalan yang dipasang hendaklah diletakkan di dalam relau untuk memanaskan pematrian. Untuk mengelakkan logam asas daripada terlalu panas atau cair, suhu pemanasan mesti dikawal ketat.

Pateri pes atau kerajang biasanya digunakan untuk pematerian celup aluminium dan aloi aluminium. Bahan kerja yang dipasang hendaklah dipanaskan terlebih dahulu sebelum pematerian untuk menjadikan suhunya hampir dengan suhu pematerian, dan kemudian direndam dalam fluks pematerian untuk pematerian. Semasa pematerian, suhu pematerian dan masa pematerian hendaklah dikawal ketat. Jika suhu terlalu tinggi, logam asas mudah larut dan pateri mudah hilang; Jika suhu terlalu rendah, pateri tidak cukup cair, dan kadar pematerian berkurangan. Suhu pematerian hendaklah ditentukan mengikut jenis dan saiz logam asas, komposisi dan takat lebur logam pengisi, dan secara amnya berada di antara suhu cecair logam pengisi dan suhu pepejal logam asas. Masa perendaman bahan kerja dalam mandian fluks mesti memastikan bahawa pateri boleh cair dan mengalir sepenuhnya, dan masa sokongan tidak boleh terlalu lama. Jika tidak, elemen silikon dalam pateri boleh meresap ke dalam logam asas, menjadikan logam asas berhampiran jahitan rapuh.

Dalam pematrian vakum aluminium dan aloi aluminium, pengaktif operasi logam sering digunakan untuk mengubah suai filem oksida permukaan aluminium dan memastikan pembasahan dan penyebaran pateri. Magnesium boleh digunakan secara langsung pada bahan kerja dalam bentuk zarah, atau dimasukkan ke dalam zon pematrian dalam bentuk stim, atau magnesium boleh ditambah kepada pateri silikon aluminium sebagai elemen aloi. Bagi bahan kerja dengan struktur yang kompleks, untuk memastikan kesan penuh wap magnesium pada logam asas dan meningkatkan kualiti pematrian, langkah-langkah proses perisai tempatan sering diambil, iaitu, bahan kerja diletakkan dahulu di dalam kotak keluli tahan karat (biasanya dikenali sebagai kotak proses), dan kemudian diletakkan di dalam relau vakum untuk memanaskan pematrian. Pematrian Vakum Sambungan aluminium dan aloi aluminium mempunyai permukaan licin dan sambungan pematrian yang padat, dan tidak perlu dibersihkan selepas pematrian; Walau bagaimanapun, peralatan pematrian vakum mahal, dan wap magnesium mencemarkan relau dengan serius, jadi ia perlu dibersihkan dan diselenggara dengan kerap.

Apabila mematri aluminium dan aloi aluminium dalam atmosfera neutral atau lengai, pengaktif atau fluks magnesium boleh digunakan untuk menanggalkan filem. Apabila pengaktif magnesium digunakan untuk menanggalkan filem, jumlah magnesium yang diperlukan adalah jauh lebih rendah daripada pematrian vakum. Secara amnya, w (mg) adalah kira-kira 0.2% ~ 0.5%. Apabila kandungan magnesium tinggi, kualiti sambungan akan berkurangan. Kaedah pematrian NOCOLOK menggunakan fluks fluorida dan perlindungan nitrogen adalah kaedah baharu yang berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Memandangkan sisa fluks fluorida tidak menyerap kelembapan dan tidak menghakis aluminium, proses penyingkiran sisa fluks selepas pematrian boleh diabaikan. Di bawah perlindungan nitrogen, hanya sedikit fluks fluorida yang perlu disalut, logam pengisi boleh membasahi logam asas dengan baik, dan mudah untuk mendapatkan sambungan pematrian berkualiti tinggi. Pada masa ini, kaedah pematrian NOCOLOK ini telah digunakan dalam pengeluaran besar-besaran radiator aluminium dan komponen lain.

Bagi aluminium dan aloi aluminium yang dipateri dengan fluks selain fluks fluorida, sisa fluks mesti dibuang sepenuhnya selepas pematerian. Sisa fluks pematerian organik untuk aluminium boleh dibasuh dengan larutan organik seperti metanol dan trikloroetilena, dineutralkan dengan larutan akueus natrium hidroksida, dan akhirnya dibersihkan dengan air panas dan sejuk. Klorida ialah sisa fluks pematerian untuk aluminium, yang boleh dibuang mengikut kaedah berikut; Pertama, rendam dalam air panas pada suhu 60 ~ 80 ℃ selama 10 minit, bersihkan sisa pada sambungan pematerian dengan berhati-hati dengan berus, dan bersihkannya dengan air sejuk; Kemudian rendam dalam larutan akueus asid nitrik 15% selama 30 minit, dan akhirnya bilas dengan air sejuk.