Алюминий является материалом с хорошей прочностью, высокой тепло- и электропроводностью. Эти положительные качества способствуют широкому применению металла в промышленности и быту. Достаточно часто возникает необходимость соединить алюминиевые детали или заделать образовавшееся отверстие в алюминиевой ёмкости. Но не каждый знает, как спаять алюминий в домашних условиях.

Пайка алюминия

Одним из наиболее известных способов соединения металлов, особенно в электротехнических работах, является пайка. Она обеспечивает меньшее сопротивление соединений, и, как следствие, их меньший нагрев под воздействием электрического тока. Поскольку алюминий наряду с медью - основной проводящий материал в электрических сетях и устройствах, необходимость в его пайке возникает достаточно часто.

Сложность в том, что «крылатый металл» на воздухе мгновенно покрывается плёнкой окисла, к которой расплавленный припой не пристаёт. Необходимо с помощью механической зачистки удалить слой окисла, но он практически мгновенно образуется снова.

Для того чтобы избежать повторного образования оксидной плёнки, разработаны множество методик. Среди них:

1. Зачистка небольших деталей под слоем жидкого флюса.
2. Применение флюсов совместно с абразивными материалами.
3. Использование медного купороса для создания медной плёнки на алюминиевом изделии.
4. Применение специальных флюсов и припоев.

Зачистка под слоем флюса

Небольшие алюминиевые детали, например, проводники, можно зачищать, опустив часть детали в жидкий флюс, которым может служить обычный раствор канифоли или паяльная кислота. Жидкий флюс предохранит зачищаемый участок от контакта с кислородом и образования плёнки. Тем же защитным эффектом обладает и обычное трансформаторное масло.

Абразивные материалы

Часто к флюсу (той же канифоли) добавляются железные опилки. В процессе пайки необходимо тереть нагреваемое место жалом паяльника. Под действием трения опилки сдирают слой окиси, а канифоль закрывает доступ кислорода к освобождённому металлу. Вместо опилок может быть использован любой крошащийся абразив: наждачная бумага или даже кирпич.

Использование медного купороса

Любопытный метод, использующий гальваностегию. Два алюминиевых электрода опускаются в раствор медного купороса и соединяются с полюсами электрической батареи. Электрод, присоединённый к плюсу, зачищается. На зачищенную поверхность в результате электролиза начинает осаждаться медь. Когда алюминий оказывается полностью покрыт медной плёнкой, деталь высушивается. После этого пайка проходит гораздо легче, ведь медь - прекрасный материал для этого типа соединений.

Специальные припои

Наиболее качественное соединение в домашних условиях можно получить, используя легкоплавкие припои на основе олова и меди и специальные флюсы. Самым популярным отечественным флюсом является Ф64, который позволяет паять алюминиевые детали без механической зачистки. Так, к примеру, без проблем осуществляется пайка алюминия с медью, или запаивается изнутри алюминиевая трубка, зачистить которую иными способами не представляется возможным.

При этом используются обычные легкоплавкие оловянно-свинцовые припои с температурой плавления 200−350 градусов. Паяльник должен быть довольно мощным - от 100 Вт и выше. Причина - в высокой теплопроводности алюминия. Недостаточно мощный паяльник просто не сможет нагреть место спайки до температуры плавления припоя. Лишь очень маленькие детали (преимущественно в радиоэлектронике) можно соединять паяльником мощностью 60 Вт.

Для пайки больших алюминиевых деталей паяльник не подойдёт. Здесь лучше воспользоваться любой газовой горелкой, обеспечивающей нагрев до 500−600 градусов, и одним из специализированных припоев. Одним из наиболее популярных является HTS-2000 - безфлюсовый припой для пайки алюминия, меди, цинка и даже титана.

Он обладает несколькими достоинствами:

1. Низкой температурой плавления (390 градусов Цельсия).
2. Возможностью применения без флюса.
3. Надёжностью соединения (во многих случаях способен заменить аргонную сварку).

Правда, HTS-2000 не исключает процесса зачистки. Более того, в процессе пайки необходимо сдирать прутком припоя или металлической щёткой оксидную плёнку, чтобы обеспечить надёжное соединение. Однако этот способ позволяет выполнять такие работы как запаивание прохудившихся алюминиевых ёмкостей, например, канистр, или даже автомобильных алюминиевых радиаторов.

Кроме того, HTS-2000 - это практически единственный (за исключением аргона) способ соединения двух «крылатых» металлов: алюминия и титана.

Существуют и другие высокотемпературные припои, разработанные специально для пайки алюминия. Например, 34А, в составе которого содержится две трети алюминия, а также медь и кремний. Но температуры плавления таких припоев - 500−600 градусов Цельсия, что близко к температуре плавления самого алюминия.

Поэтому использование высокотемпературных припоев в домашних условиях опасно - алюминиевая деталь при нагреве до столь высоких температур может быть непоправимо испорчена.

Бывают ситуации, когда необходимо паять алюминиевые изделия. Но из-за того что оксидная плёнка покрывает поверхность алюминия, припой к нему просто не липнет. В настоящее время разработаны припои и флюсы, специально предназначенные для этой цели. Но мы попробуем, справится с этой задачей старым дедовским способом.
Внимание! Работу следует производить в хорошо проветриваемом помещении, желательно оборудованном активной вентиляцией или на улице.
Для пайки алюминия нам потребуется машинное масло (применяется для смазки швейных машин), небольшой кусок наждачной бумаги, канифоль и обычный припой для паяния радиодеталей.

Паяльник нужен по возможности мощный. Например, такой. Его мощность 65 Вт.

Паять будем дно алюминиевой пивной банки.
Перед работой жало паяльника обязательно надо выровнять напильником (убрать все раковины) и залудить.

Куском наждачной бумаги зачищаем место пайки до блеска.

Наливаем на это место немного масла.

Этим самым мы удаляем оксидную плёнку, а масло не даёт образоваться новой плёнке.
Паяльник к этому времени должен быть разогрет до рабочей температуры.
Окунаем жало паяльника в канифоль, набираем как можно больше припоя, окунаем снова в канифоль и начинаем быстро с небольшим усилием тереть будущее место пайки. При этом масло начинает обильно выгорать. Поэтому канифоль не жалеем. Если всё сделали правильно, то у нас слой олова должен покрыть поверхность алюминия.

Иногда, для достижения желаемого результата, потребуется несколько раз повторить данную операцию.

Медный провод припаивается к залуженному алюминию очень легко.

Теперь попробуем залудить и припаять алюминиевый провод. Снимаем с него изоляцию и зачищаем до блеска. Наливаем на залуженное дно банки машинное масло.

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.

Сложность пайки алюминия не только в домашних условиях, но и в условиях промышленного производства, обусловлена в первую очередь особыми свойствами этого металла, что делает его принципиально отличным от других разновидностей цветных металлов, активно используемых как в промышленности, так и в быту.

Металл алюминий обладает целым набором парадоксальных свойств, то есть свойств, которые взаимно исключают друг друга, но тем не менее легко уживаются в одном металле.

С одной стороны, это очень легкоплавкий металл, температура плавления чистого алюминия составляет 660 градусов. Это химически очень активный металл. Алюминий способен мгновенно вступать в химические реакции практически со всеми активными веществами. Это очень мягкий и не очень прочный металл.

С другой стороны, крайне высокая химическая активность алюминия приводит к тому, что он мгновенно вступает в химическую реакцию с кислородом, содержащимся в окружающем воздухе, с образованием на своей поверхности плёнки оксида алюминия: Al2O3. Оксид алюминия имеет второе название - корунд. Это очень прочное, абсолютно химически инертное вещество. Температура плавления: 2400 градусов. Используется в промышленности как огнеупорный материал.

Таким образом, можно сказать, что в повседневной жизни, несмотря на окружающие нас со всех сторон предметы, сделанные из алюминия, мы не знаем его настоящего характера, так как настоящий алюминий всегда скрывается от нас под непроницаемым занавесом своего оксида. Именно оксид алюминия обуславливает такие свойства этого металла, как его крайне высокую стойкость к неорганическим кислотам и щелочам, неподверженность коррозии в морской воде и атмосферном воздухе, высокая отражательная способность и высокая экологичность.

И этот же оксид алюминия превращает обычную пайку в достаточно сложный технологический процесс, требующий для своего успешного осуществления применения специальных флюсов, особых припоев и некоторых специфических методов.

Суть процесса пайки любого металла, в том числе и алюминия, состоит во введении в пространство между спаиваемыми деталями специального связывающего вещества в расплавленном состоянии. Это вещество называется припой. Застывая, оно надёжно соединяется с двумя поверхностями металла и образует единое соединение.

Трудности пайки

С алюминием всё несколько сложнее. Поверхностная оксидная плёнка не позволяет обычному припою вступить в химическую реакцию с металлом. В результате между поверхностью металла и припоем не возникает адгезия. Говоря простыми словами, припой не прилипает к поверхности алюминия и пайка делается невозможной.

Поэтому основная трудность заключается в проблеме удаления практически неудалимой оксидной плёнки с поверхности металла.

Вторая трудность состоит в низкой температуре плавления алюминия. Дело в том, что наиболее прочное соединение получается при применении так называемых тугоплавких припоев. Температура плавления которых составляет 550−650 градусов. Учитывая тот факт, что алюминий плавится при температуре 660 градусов, крайне сложно при пайке небольших алюминиевых изделий не разрушить саму алюминиевую конструкцию путём её расплавления вместе с припоем.

Удаление оксидной плёнки

Проблему удаления поверхностной плёнки решают двумя принципиально разными способами:

• Путем применения специальных активных флюсов с предварительной механической очисткой поверхности металла.
• С помощью процесса электролиза.

Активные флюсы

Если очень сильно хочется, то можно изготовить флюс для пайки своими руками, у себя на кухне или в мастерской. Но для этого необходимо иметь дело с очень опасными химически активными веществами типа кислот или щелочей. Кроме того, в специализированных магазинах существует огромный выбор различных марок флюсов, как обычных, так и узкоспециализированных, и цены на них невысокие. Поэтому изготовление кислоты для пайки своими руками мы оставим особым паяльным фанатам, а сами попытаемся разобраться в том ассортименте, что нам предлагает промышленность.

• Ф-34А. Специальный флюс. Плавится при температуре 420−620 градусов. Применяется с тугоплавкими припоями. Состав: Хлорид калия 50% Хлорид лития 32% Фторид натрия 10% Хлорид цинка 8%
• Ф-61А. Флюс для алюминия. Плавление происходит при температуре 150−320 градусов. Применяется с обычными олово - свинцовыми припоями. Состав: Фторборат цинка 10% Фторборат аммония 8% Триэтаноламин 82%
• Ф-64. Высокоактивный флюс для алюминиевых сплавов. Расплавляется при температуре 180−350 градусов. Состав: поверхностно активные вещества.
• НИТИ-18 (Ф-380). Специальный флюс для алюминиевых сплавов. Температура пайки 390−620 градусов.
• А-214. Универсальный безотмывочный флюс средней активности.

Перед нанесением флюса поверхность металла необходимо предварительно очистить от загрязнений и обезжирить. Делается это с помощью бензина или ацетона. После этого производят механическую обработку с помощью различных абразивных приспособлений: наждачная шкурка, металлическая щётка, шлифовальные круги и прочие подобные устройства. Цель этих действий - ослабить оксидную плёнку, потому что удалить её в принципе невозможно, так как мгновенно взамен старой образуется новая. Но новая плёнка намного тоньше и слабее старой, поэтому этот приём способствует более лёгкому проникновению флюса сквозь поверхностный оксидный барьер.

Электрохимический метод (процесс электролиза)

Суть этого способа заключается в том, что поверхность алюминия вместе с его непобедимым оксидом просто-напросто заменяется медной поверхностью. А происходит намного проще, быстрее и надёжнее. Осуществляют это с помощью простейшей гальванической установки.

Припои для пайки

Обычные припои, применяемые для пайки цветных металлов, содержат в своём составе олово и свинец в качестве основных компонентов, а также кадмий, висмут и цинк в качестве компонентов добавочных. Для алюминия такой состав крайне нежелателен, по причине того, что в этих металлах (за исключением цинка) он практически не растворяется, поэтому работа с помощью припоя подобного состава будет крайне слабой и ненадёжной. Кроме того, все припои на базе свинец-олово обладают очень низкой коррозионной устойчивостью. Поэтому пайка алюминия оловом нежелательна.

Для алюминия применяют специальные припои, в состав которых входят сам алюминий, а также кремний, медь, серебро и цинк.

Чем больше в припое для алюминия содержится цинка, тем более он высокопрочен и коррозионноустойчив. Содержание меди, кремния и алюминия повышает температуру плавления припоя, делая его тугоплавким. Какой выбрать припой - зависит от тех задач, которые стоят перед спаиваемыми деталями.

Как правило, тугоплавкие припои имеют температуру плавления, сопоставимую с температурой плавления самого алюминия, поэтому их применяют в основном для паяния крупногабаритных, массивных алюминиевых деталей. В этом случае возможно обеспечить хороший теплоотвод за счёт большой массы спаиваемых поверхностей и тем самым предотвратить разрушение конструкции в результате её расплавления вместе с припоем.

Латунный припой для алюминия не применяется.

Технология процесса пайки алюминия ничем не отличается от пайки любого другого металла и состоит из ряда последовательных действий:

Разогрев спаиваемых поверхностей

Для пайки небольших алюминиевых деталей, например, проводов, как правило, используют электрический паяльник мощностью от 50 до 100Вт, в зависимости от сечения провода. Для более массивных деталей, например, кастрюли, автомобильные радиаторы - целесообразно применять более мощные источники тепла. Как правило - это паяльная лампа или газовая горелка, купленная или . При пайке алюминия газовой горелкой и разогревании спаиваемых поверхностей необходимо придерживаться следующих правил:

Использование канифоли

Чтобы спаять и припаять алюминиевые провода небольшого сечения, можно успешно применять свинцово-оловянные припои, используя в качестве флюса канифоль. В этом случае абразивную обработку поверхности провода производят под слоем расплавленной канифоли, а в качестве абразивного инструмента используют раскалённое жало паяльника, а также небольшое количество металлических опилок.

Необходимо отметить, что данный способ подходит лишь для малогабаритных тонкостенных деталей или для проводов небольшого сечения. Во всех остальных случаях необходимо использовать специальные алюминиевые флюсы и тугоплавкие припои, предназначенные для пайки алюминия.

Минусы пайки алюминия

Необходимо всегда помнить, что пайка - это не сварка. Она никак не затрагивает внутреннюю структуру металла, и поэтому место пайки по прочностным характеристикам всегда на несколько порядков слабее, чем сам спаиваемый металл. Место пайки нельзя подвергать большим механическим и температурным нагрузкам. В противном случае спаиваемые детали очень быстро разрушаться. Единственный вариант, когда пайка более уместна, чем сварка - это паяние алюминиевых проводов в электрических приборах или , когда отсутствует возможность заменить его новым.

Желательно исключить из домашней практики паяние и лужение прохудившихся алюминиевых кастрюль, кружек и прочих сковородок. В состав алюминиевых припоев и флюсов входят сильно ядовитые вещества. В этом случае тщательная промывка места пайки в проточной воде будет выглядеть, как игра в русскую рулетку.

Алюминий и его сплавы обладают очень хорошими характеристиками, такими как высокая тепло- и электропроводность, удобство обработки, небольшая масса, экологическая безопасность. Но у этого прекрасного металла есть один очень жирный минус, его крайне сложно паять. Помогает решить эту серьёзную проблему правильно подобранный флюс для пайки алюминия.

Свойства алюминия

Проблема пайки алюминия обусловлена его химическим строением. Сам по себе этот металл химически очень активен, он вступает в реакции практически со всеми химическими веществами. Это приводит к тому, что чистый алюминий на воздухе мгновенно реагирует с кислородом. В результате на поверхности металла образуется очень тонкая и одновременно необычайно прочная плёнка оксида: Al2O3. По своим свойствам алюминий и его оксид представляют две крайние противоположности соединённые в единое целое. Например :

• Температура плавления чистого алюминия составляет 660 градусов. Оксид алюминия или как его ещё называют, корунд, плавиться при температуре 2600 градусов. Тугоплавкий корунд применяется в промышленности в качестве огнеупорного материала.
• Алюминий очень мягкий и пластичный металл. Корунд обладает крайне высокой механической прочностью что позволяет изготавливать из него всевозможные абразивные материалы.

Оксид алюминия превращает обычную пайку в довольно сложный процесс. Для его успешного осуществления необходимо применение специфических методов и специальных алюминиевых припоев и флюсов.

Пайка металлов

Смысл пайки любого металла состоит в том, что в пространство между спаиваемыми деталями вводится в расплавленном состоянии специальное вещество, называемое припоем. После застывания припой надёжно связывает в единое целое две металлические детали.

В случае пайки алюминия находящаяся на его поверхности оксидная плёнка препятствует расплавленному припою соединиться с металлом. Иными словами, нарушается адгезия, и поэтому припой не может растечься по поверхности металла и прилипнуть к нему . Это делает пайку алюминия практически невозможной без применения специальных средств, частично устраняющих оксид с поверхности металла и способствующих возникновению нормальной адгезии.

Удаление оксидной плёнки

Удаление оксида с поверхности алюминия - процесс сложный и никогда не приводящий к окончательному результату. То есть, оксидную пленку практически нельзя удалить, так как вместо только что удалённой мгновенно образуется новая. Можно лишь с помощью специфических средств ослабить её действие. Это можно сделать с помощью двух различных методов :

• Химический способ. С помощью специальных алюминиевых флюсов плёнка разрушается в результате воздействия активных кислот.
• Механический способ. Посредством применения абразивных инструментов нарушается целостность плёнки.

На практике чаще всего совмещают оба этих метода, чтобы добиться максимально возможного эффекта.

Флюсы для алюминия

Флюс применяется для удаления оксида с поверхности металла и последующего препятствования образованию новой плёнки. Необходимо помнить, что в процессе пайки флюс не должен взаимодействовать с припоем и вступать с ним в химические реакции. Флюсы могут находиться в различных состояниях :

• Жидкость.
• Паста.
• Порошок.

Для алюминия чаще всего применяют жидкие флюсы на основе ортофосфорной кислоты . Существуют так называемые безотмывочные флюсы, применение которых не требует последующего промывания спаянных поверхностей под проточной водой. Однако чаще всего в состав алюминиевых флюсов входят сильно ядовитые вещества, которые небезопасны, и, с экологической точки зрения, могут сильно корродировать металл в месте пайки. Поэтому применение флюсов требует тщательного промывания места пайки под проточной водой. Промышленность выпускает больше количество алюминиевых флюсов, среди которых можно выделить следующие :

• Ф-64. Высокоактивный флюс для алюминия и его сплавов. Считается самым лучшим флюсом для этого металла. Высокая активность определяется большим содержанием в его составе активного фтора около 40%. При нагреве фтор разрушает оксидную плёнку на поверхности алюминия. Применение этого флюса требует обязательной тщательной промывки спаеных поверхностей, после окончания процесса.
• Ф-34А. Специальный алюминиевый флюс для тугоплавких припоев. Состав: хлорид калия 50%, хлорид лития 32%, фторид натрия 10%, хлорид цинка 8%.
• Ф-61А. Применяется с обычными свинцово-оловянными припоями, плавящимися при температуре 150−350 градусов. Состав: фторборат цинка 10%, фторборат аммония 8%, триэтаноламин 82%. Применяется для спаивания разнородных металлов, например, алюминий и медь. Поэтому когда возникает вопрос как припаять алюминий к меди, ответом будет этот флюс.
• НИТИ-18 (Ф-380). Подходит для тугоплавких припоев с температурой плавления 390 - 620 градусов. Особенностью этого флюса, является то что, хорошо растворяя оксидную плёнку, он практически не оказывает никакого воздействия на основной металл. После окончания пайки остатки флюса должны быть немедленно удалены. Для этого место пайки сначала промывают горячей проточной водой, затем холодной. А в заключение выдерживают в течение 15 минут в водном растворе фосфорного ангидрида.
• А-214. Универсальный безотмывочный флюс средней активности. Температура применения 150−400 градусов. Не содержит в своём составе вредных солей анилина, фенола или карбоновых кислот, поэтому после применения не требуется тщательная промывка. Остатки легко удаляются бумажной салфеткой, смоченной в спирте.

Механическое удаление оксида

Для облегчения растворения плёнки с помощью флюса, предварительно её частично удаляют посредством механических методов. Данные приёмы позволяют лишь незначительно ослабить действие оксида, так как опытным путём было установлено, что вновь образующаяся плёнка, по своим прочностным характеристикам несколько уступает старой. Для этих целей используют следующие приспособления :

• Наждачная бумага.
• Напильники и рашпили.
• Жёсткие металлические щётки.

Процесс механического удаления поверхностного оксида можно оптимизировать используя для этого кирпичную пыль. Место пайки предварительно посыпают мелкой кирпичной крошкой . Затем:

В качестве абразива, с тем же эффектом, можно использовать просеянный речной песок или металлические опилки.

Пайка алюминия

Основу любой пайки составляет так называемое лужение или залуживание. При этом процессе припой равномерным слоем распределяется по поверхности металла. Для того чтобы лужение прошло хорошо необходимо два важных компонента специальный флюс и правильно подобранный припой. Флюсы мы уже рассмотрели теперь очередь настала за припоями.

Специальные припои

Обычные припои, применяемые для пайки цветных металлов, содержат в своём составе олово и свинец. Вопрос как паять алюминий оловом не является актуальным, так как для алюминия такие припои не рекомендуется применять, потому что в этих металлах он практически не растворяется. Применяют специальные припои, которые содержат в своём составе изрядное количество самого алюминия, а также кремний, медь, серебро и цинк.

• 34-А. Специальный тугоплавкий припой для алюминия. Температура плавления 530−550 градусов. Состав: алюминий 66%, медь 28%, кремний 6%. рекомендуют применять совместно с соответствующим флюсом Ф-34А.
• ЦОП-40. Относится к категории оловянно-цинковых припоев. Состав: цинк 63%, олово 36%. Плавление происходит в пределах 300−320 градусов.
• HTS 2000. Специальный припой для алюминия производства США. Основные компоненты: цинк 97% и медь 3%. Температура плавления 300 градусов. Обеспечивает очень прочное соединение, сопоставимое по прочности со сварочным швом.

Присутствие в припое такого металла, как цинк обеспечивает ему высокие прочностные характеристики и хорошую сопротивляемость к коррозии. Наличие меди и алюминия повышает температуру плавления и делает припой тугоплавким.

Использование того или иного припоя определяется задачами, которые стоят перед спаиваемыми деталями. Так, для спаивания крупногабаритных и массивных алюминиевых деталей, которые в дальнейшем будут подвергаться большим нагрузкам, лучше использовать тугоплавкие припои, их температура плавления сопоставима с температурой плавления самого алюминия. Когда возникает вопрос, как запаять алюминиевую трубку, необходимо точно понимать, для чего в последующем эта трубка будет применяться. Тугоплавкие припои характеризуются высокой прочностью, а большая масса детали позволяет обеспечить в процессе пайки хороший теплоотвод, что предотвратит разрушение алюминиевой конструкции вследствие её расплавления.

Особенности процесса

Пайка алюминия ничем не отличается от пайки любого другого цветного металла.

В домашних условиях пайку алюминия условно можно разделить на два вида:

• Высокотемпературная пайка крупногабаритных деталей. Как правило, это толстостенный алюминий большой массы. Температура разогрева деталей 550−650 градусов.
• Низкотемпературная пайка мелких бытовых предметов и проводов при радиоэлектронном монтаже. Температура пайки 250−300 градусов.

Высокотемпературная пайка предполагает использование в качестве нагревательного элемента газовую горелку, работающую на пропане или бутане. Но когда неожиданно возникает вопрос, как спаять алюминий в домашних условиях, можно с тем же успехом использовать паяльную лампу.

В случае проведения высокотемпературной пайки необходимо проводить постоянный контроль за температурой разогрева спаиваемых поверхностей . С этой целью используют кусочек тугоплавкого припоя. Как только припой начинает плавиться это говорит о том, что необходимая температура достигнута и разогрев детали необходимо прекратить, в противном случае может произойти её расплавление и последующее разрушение всей конструкции.

Для низкотемпературной пайки используют электрический паяльник мощностью от 100 до 200 ватт, в зависимости от размеров спаиваемых деталей. Чем крупнее деталь тем более мощный паяльник придётся использовать для её разогрева. В то же время для пайки проводов вполне подойдёт и паяльник мощностью 50 ватт.

В обоих случаях и при высокотемпературной пайке, и при низкотемпературной, стадии проведении процесса примерно одинаковые и состоят из следующих последовательных этапов:

• Механическая обработка места будущей пайки. Проводится с помощью всевозможных абразивных средств. Цель: ослабить поверхностную оксидную плёнку и сделать её более восприимчивой к воздействию флюса.
• Обезжиривание места пайки с помощью органических растворителей, таких как спирт, ацетон, бензин.
• Фиксация деталей в нужном положении.
• Нанесение флюса на спаиваемые поверхности. Если используется жидкий флюс, то лучше всего его наносить с помощью кисточки.
• Разогрев места пайки с помощью электрического паяльника или газовой горелки.
• Нанесение расплавленного припоя на место пайки и залуживание металлических поверхностей (распределение припоя ровным слоем).
• Соединяем металлические поверхности и фиксируем их в соответствующем положении.
• После того. как припой остынет и детали спаяются, промываем место спайки под проточной водой, с целью вымыть остатки флюса.