Пайка алюминиевых сплавов твердыми припоями

Алюминий и алюминиевые сплавы можно соединять большим разнообразием процессов пайки. Разделяют высокотемпературную пайку или пайку твердыми припоями и низкотемпературную пайку или пайку мягкими припоями. В английском языке для этих видов пайки применяют различные термины – brazing и soldering соответственно.

К твердым относят припои с температурой плавления ликвидус, то есть окончания плавления, выше 450 °С, а также ниже температуры солидус, то есть начала плавления, основного металла. Пайка мягкими припоями отличается от пайки твердыми припоями точкой плавления припоя – мягкие припои плавятся ниже температуры 450 °С.

Отличие твердой пайки от сварки

Пайка твердыми припоями отличается от сварки тем, что при ней не происходит существенного подплавления основного металла. Таким образом, температура пайки твердыми припоями находится между температурами сварки и пайки мягкими сплавами. Кроме того, паяные твердыми припоями алюминиевые конструкции обычно находятся между сварными и паяными мягкими припоями также и по прочности, и сопротивлению коррозии.

Флюсы, температуры ликвидуса и солидуса

Пайка алюминиевых сплавов твердыми припоями стала возможной благодаря разработке флюсов, которые разрушают оксидную пленку, не повреждая при этом нижележащий металл и припои, которые также являются алюминиевыми сплавами.

(См. также Флюсы для плавления алюминия)

Припои на основе алюминия, применяемые для пайки алюминиевых сплавов, имеют температуры ликвидуса намного более близкие к температуре солидуса основного металла, чем при пайке большинства других металлов. По этой причине припайке твердыми припоями необходим жесткий контроль температуры. Температура пайки должна быть примерно на 40 °С ниже температуры солидуса основного металла. В отдельных случаях при точном контроле температуры и коротком цикле пайки, эта разница может даже 5 °С. Большинство алюминиевых сплавов паяют твердыми припоями при температурах от 560 до 615 °С.

Алюминиевые сплавы для твердой пайки

Термически необрабатываемыми деформируемыми сплавами, которые паяются лучше всех, являются сплавы серии 1ххх и 3ххх, а также сплавы серии 5ххх с низким содержанием магния. Сплавы с более высоким содержанием магния паяются труднее.

Обычно хорошо паяются термически упрочняемые сплавы серии 6ххх, например, 6063 и 6061. Алюминиевые сплавы серий 2ххх и 7ххх имеют низкие температуры плавления и поэтому их трудно паять, за исключением таких относительно низколегированных сплавов как 7004 и 7005.

Из литейных алюминиевых сплавов хорошо паяются сплавы 356.0, 357.0, 359.0, 443.0, 710.0, 711.0 и 712.0.

Пайка алюминия твердыми припоями обычно ограничена толщиной изделий не более 0,4 мм. Однако при пайке окунанием и вакуумной  пайке без флюса толщина изделия может достигать 0,03 мм.

Промышленные твердые припои

Промышленные твердые припои для пайки алюминия и алюминиевых сплавов содержат от 7 до 12 % кремния. Пониженные точки плавления получают – при некоторой потере в коррозионной стойкости – путем добавок меди и цинка. Твердые припои относятся к алюминиевым деформируемым сплавам серии 4ххх.  Самыми известными из них являются сварочные сплавы 4343, 4047 и 4145.

Выбор твердого припоя

При пайке с применение горелки обычно применяют припой с температурой ликвидус как можно ниже от температуры солидус основного металла. Поскольку в этом случае температурный контроль затруднен, то большая разница температур плавления снизит вероятность случайного подплавления основного металла.

(См. Температура плавления алюминиевых сплавов)

Когда необходимо получить плотный паяный шов выбирают припой с коротким интервалом плавления – минимально разницей между температурой ликвидус и солидус. Например, сплав 4047 имеет интервал между температурами твердого и жидкого состояний всего 5,5 °С. Этот припой почти эвтектический и быстро превращается из жидкого в твердый и сильно сокращает время пайки, что часто очень благоприятно сказывается на качестве паяного шва. Такой припой особенно подходит для тонких паяных швов.

Источник: Aluminum andAluminumAlloys, ASM International, 1996