1. Lödbarhet
Lödningsegenskaperna hos aluminium och aluminiumlegeringar är dåliga, främst på grund av att oxidfilmen på ytan är svår att avlägsna. Aluminium har stor affinitet för syre. Det är lätt att bilda en tät, stabil oxidfilm med hög smältpunkt, Al2O3, på ytan. Samtidigt bildar aluminiumlegeringar som innehåller magnesium också en mycket stabil oxidfilm, MgO. Detta kommer allvarligt att hindra lödningens vätning och spridning, och är svåra att avlägsna. Under lödning kan lödningsprocessen endast utföras med korrekt flussmedel.
För det andra är lödning av aluminium och aluminiumlegeringar svår att utföra. Smältpunkten för aluminium och aluminiumlegeringar skiljer sig inte mycket från den för lödningsfyllnadsmetall som används. Det valfria temperaturintervallet för lödning är mycket smalt. Lite felaktig temperaturkontroll kan lätt orsaka överhettning eller till och med smältning av basmetallen, vilket gör lödningsprocessen svår. Vissa aluminiumlegeringar som förstärks genom värmebehandling orsakar också mjukningsfenomen som överåldring eller glödgning på grund av lödning, vilket minskar egenskaperna hos lödda skarvar. Under flamlödning är det svårt att bedöma temperaturen eftersom aluminiumlegeringens färg inte förändras under uppvärmning, vilket också ökar kraven på operatörens arbetsnivå.
Dessutom påverkas korrosionsbeständigheten hos lödda fogar av aluminium och aluminiumlegeringar lätt av tillsatsmaterial och flussmedel. Elektrodpotentialen hos aluminium och aluminiumlegeringar skiljer sig avsevärt från lödmetaller, vilket minskar fogens korrosionsbeständighet, särskilt för mjuklödda fogar. Dessutom har de flesta flussmedel som används vid lödning av aluminium och aluminiumlegeringar stark korrosivitet. Även om de rengörs efter lödning kommer flussmedlens inverkan på fogarnas korrosionsbeständighet inte att elimineras helt.
2. Lödmaterial
(1) Lödning av aluminium och aluminiumlegeringar är en sällan använd metod, eftersom sammansättningen och elektrodpotentialen hos lödning av tillsatsmaterial och basmetall är mycket olika, vilket lätt orsakar elektrokemisk korrosion av fogen. Vid mjuklödning används huvudsakligen zinkbaserat löd och tennblylöd, som kan delas in i lågtemperaturlöd (150 ~ 260 ℃), medeltemperaturlöd (260 ~ 370 ℃) och högtemperaturlöd (370 ~ 430 ℃) beroende på temperaturintervallet. När tennblylöd används och koppar eller nickel förpläteras på aluminiumytan för lödning kan korrosion vid skarvgränssnittet förhindras, vilket förbättrar fogens korrosionsbeständighet.
Lödning av aluminium och aluminiumlegeringar används ofta, såsom filterstyrningar, förångare, radiatorer och andra komponenter. Endast aluminiumbaserade tillsatsmaterial kan användas för lödning av aluminium och aluminiumlegeringar, bland vilka aluminium-kisel-tillsatsmaterial är de mest använda. Det specifika tillämpningsområdet och skjuvhållfastheten för lödda fogar visas i tabell 8 respektive tabell 9. Smältpunkten för detta lödmedel ligger dock nära basmetallens, så uppvärmningstemperaturen bör kontrolleras noggrant och noggrant under lödningen för att undvika överhettning eller till och med smältning av basmetallen.
Tabell 8 tillämpningsområde för lödning av tillsatsmaterial för aluminium och aluminiumlegeringar
Tabell 9 skjuvhållfasthet hos fogar av aluminium och aluminiumlegeringar lödda med tillsatsmaterial av aluminiumkisel
Aluminiumkisellod levereras vanligtvis i form av pulver, pasta, tråd eller ark. I vissa fall används lödkompositplattor med aluminium som kärna och aluminiumkisellod som beklädnad. Denna typ av lödkompositplatta tillverkas med hydraulisk metod och används ofta som en del av lödkomponenter. Under lödningen smälter lödtillsatsmaterialet på kompositplattan och flyter under inverkan av kapillär och gravitation för att fylla foggapet.
(2) Flussmedel och skyddsgas för lödning av aluminium och aluminiumlegeringar. Specialflussmedel används ofta för att ta bort filmen. Organiskt flussmedel baserat på trietanolamin, såsom fs204, används med mjuklödning vid låg temperatur. Fördelen med detta flussmedel är att det har liten korrosionseffekt på basmetallen, men det kommer att producera en stor mängd gas, vilket kommer att påverka lodets vätning och tätning. Reaktivt flussmedel baserat på zinkklorid, såsom fs203 och fs220a, används med mjuklödning vid medel- och hög temperatur. Det reaktiva flussmedlet är mycket korrosivt och dess rester måste avlägsnas efter lödning.
För närvarande domineras lödning av aluminium och aluminiumlegeringar fortfarande av flussmedel för att avlägsna oxidfilm. Det lödningsflussmedel som används inkluderar kloridbaserat flussmedel och fluoridbaserat flussmedel. Kloridbaserat flussmedel har stark förmåga att avlägsna oxidfilm och god fluiditet, men det har en stor korrosiv effekt på basmetallen. Dess rester måste avlägsnas helt efter lödning. Fluorbaserat flussmedel är en ny typ av flussmedel som har god filmavlägsnande effekt och inte korrosionerar basmetallen. Det har dock hög smältpunkt och dålig termisk stabilitet och kan endast användas med aluminium-kisellöd.
Vid lödning av aluminium och aluminiumlegeringar används ofta vakuum, neutral eller inert atmosfär. Vid vakuumlödning ska vakuumgraden generellt nå storleksordningen 10⁻³ Pa. När kvävgas eller argongas används för skydd måste dess renhet vara mycket hög och daggpunkten måste vara lägre än -40 ℃.
3. Lödningsteknik
Lödning av aluminium och aluminiumlegeringar har höga krav på rengöring av arbetsstyckets yta. För att uppnå god kvalitet måste oljefläckar och oxidfilmer på ytan avlägsnas före lödning. Avlägsna oljefläckar på ytan med en vattenlösning av Na2CO3 vid en temperatur på 60 ~ 70 ℃ i 5 ~ 10 minuter och skölj sedan med rent vatten. Ytoxidfilmen kan avlägsnas genom etsning med en vattenlösning av NaOH vid en temperatur på 20 ~ 40 ℃ i 2 ~ 4 minuter och sedan tvättas med varmt vatten. Efter att oljefläckar och oxidfilmer har avlägsnats på ytan ska arbetsstycket behandlas med en vattenlösning av HNO3 för glans i 2 ~ 5 minuter, sedan rengöras i rinnande vatten och slutligen torkas. Arbetsstycket som behandlats med dessa metoder får inte vidröras eller kontamineras med annan smuts och ska lödas inom 6 ~ 8 timmar. Det är bättre att löda omedelbart om möjligt.
Lödningsmetoderna för aluminium och aluminiumlegeringar inkluderar huvudsakligen flamlödning, lödkolvslödning och ugnslödning. Dessa metoder använder vanligtvis flussmedel vid lödning och har strikta krav på uppvärmningstemperatur och hålltid. Undvik att värma flussmedlet direkt via värmekällan vid flamlödning och lödkolvslödning för att förhindra att flussmedlet överhettas och går sönder. Eftersom aluminium kan lösas upp i mjukt lod med hög zinkhalt, bör uppvärmningen stoppas när skarven är formad för att undvika korrosion från basmetallen. I vissa fall använder man vid lödning av aluminium och aluminiumlegeringar ibland inte flussmedel, utan använder ultraljud eller skrapmetoder för att ta bort filmen. När man använder skrapning för att ta bort filmen för lödning, värm först arbetsstycket till lödtemperaturen och skrapa sedan den lödda delen av arbetsstycket med änden av lödstången (eller skrapverktyget). När ytans oxidfilm bryts kommer änden av lödmetallen att smälta och väta basmetallen.
Lödningsmetoder för aluminium och aluminiumlegeringar inkluderar huvudsakligen flamlödning, ugnslödning, dopplödning, vakuumlödning och gasskyddad lödning. Flamlödning används mestadels för små arbetsstycken och tillverkning av enstaka stycken. För att undvika att flussmedlet går sönder på grund av kontakt mellan föroreningar i acetylen och flussmedlet vid användning av oxiacetylenflamma är det lämpligt att använda en bensindriven tryckluftslåga med lätt reducerbarhet för att förhindra oxidation av basmetallen. Vid specifik lödning kan lödflussmedlet och tillsatsmaterialet placeras på den lödda platsen i förväg och värmas upp samtidigt med arbetsstycket. Arbetsstycket kan också först värmas upp till lödtemperaturen, och sedan kan lodet som doppats i flussmedel skickas till lödpositionen. Efter att flussmedlet och tillsatsmaterialet har smält, ska värmelågan långsamt avlägsnas efter att tillsatsmaterialet är jämnt fyllt.
Vid lödning av aluminium och aluminiumlegeringar i en luftugn ska lödtillsatsmaterialet förberedas och lödflussmedlet smältas i destillerat vatten för att framställa en tjock lösning med en koncentration på 50 % ~ 75 %, och sedan appliceras eller sprayas på lödytan. En lämplig mängd pulverlödflussmedel kan också appliceras på lödtillsatsmaterialet och lödytan, och sedan placeras den sammansatta svetsen i ugnen för värmelödning. För att förhindra att basmetallen överhettas eller till och med smälter måste uppvärmningstemperaturen kontrolleras noggrant.
Lödpasta eller folie används vanligtvis för dopplödning av aluminium och aluminiumlegeringar. Det monterade arbetsstycket ska förvärmas före lödning för att nå en temperatur nära lödtemperaturen och sedan doppas i lödflussmedel för lödning. Under lödningen ska lödtemperaturen och lödtiden kontrolleras noggrant. Om temperaturen är för hög löses basmetallen lätt upp och lödmetallen försvinner lätt. Om temperaturen är för låg smälter inte lödmetallen tillräckligt och lödhastigheten minskar. Lödtemperaturen ska bestämmas utifrån basmetallens typ och storlek, tillsatsmetallens sammansättning och smältpunkt, och ligger vanligtvis mellan tillsatsmetallens liquidustemperatur och basmetallens solidustemperatur. Doppningstiden för arbetsstycket i flussbadet måste säkerställa att lödmetallen kan smälta och flyta helt, och stödtiden bör inte vara för lång. Annars kan kiselelementet i lödmetallen diffundera in i basmetallen, vilket gör basmetallen nära sömmen spröd.
Vid vakuumlödning av aluminium och aluminiumlegeringar används ofta metallaktivatorer för att modifiera ytoxidfilmen på aluminium och säkerställa att lödmetallen väts och sprids. Magnesium kan användas direkt på arbetsstycket i form av partiklar, eller införas i lödzonen i form av ånga, eller magnesium kan tillsättas till aluminium-kisellodet som ett legeringselement. För arbetsstycke med komplex struktur, för att säkerställa magnesiumångans fulla effekt på basmetallen och förbättra lödkvaliteten, vidtas ofta lokala skyddsåtgärder, det vill säga att arbetsstycket först placeras i en rostfri stållåda (allmänt känd som processlåda) och sedan placeras i en vakuumugn för värmelödning. Vakuumlödda aluminium- och aluminiumlegeringsfogar har en slät yta och täta lödda fogar och behöver inte rengöras efter lödning. Vakuumlödningsutrustning är dock dyr, och magnesiumångan förorenar ugnen allvarligt, så den behöver rengöras och underhållas ofta.
Vid lödning av aluminium och aluminiumlegeringar i neutral eller inert atmosfär kan magnesiumaktivator eller flussmedel användas för att ta bort filmen. När magnesiumaktivator används för att ta bort filmen är den mängd magnesium som krävs mycket lägre än vid vakuumlödning. Generellt sett är w (mg) cirka 0,2 % ~ 0,5 %. När magnesiumhalten är hög kommer fogens kvalitet att minska. NOCOLOK-lödningsmetoden med fluoridflussmedel och kväveskydd är en ny metod som utvecklats snabbt under senare år. Eftersom rester av fluoridflussmedel inte absorberar fukt och inte är korrosiva för aluminium kan processen att ta bort flussmedelsrester efter lödning utelämnas. Under skydd av kväve behöver endast en liten mängd fluoridflussmedel beläggas, tillsatsmaterialet kan väta basmetallen väl och det är lätt att få högkvalitativa lödda fogar. För närvarande har denna NOCOLOK-lödningsmetod använts vid massproduktion av aluminiumradiatorer och andra komponenter.
För aluminium och aluminiumlegeringar som lödits med annat flussmedel än fluorflussmedel måste flussrester avlägsnas helt efter lödning. Rester av organiskt lödflussmedel för aluminium kan tvättas med organiska lösningar som metanol och trikloretylen, neutraliseras med natriumhydroxidlösning och slutligen rengöras med varmt och kallt vatten. Klorid är rester av lödflussmedel för aluminium, vilka kan avlägsnas enligt följande metoder; Blötlägg först i varmt vatten vid 60 ~ 80 ℃ i 10 minuter, rengör försiktigt resterna på den lödda fogen med en borste och rengör den med kallt vatten; Blötlägg sedan i 15 % salpetersyralösning i 30 minuter och skölj slutligen med kallt vatten.
Publiceringstid: 13 juni 2022