Lóðun á áli og álblöndum

1. Lóðunarhæfni

Lóðunareiginleikar áls og álblöndu eru lélegir, aðallega vegna þess að oxíðfilman á yfirborðinu er erfið að fjarlægja. Ál hefur mikla sækni í súrefni. Það er auðvelt að mynda þétta, stöðuga og hábræðslumarks oxíðfilmu Al2O3 á yfirborðinu. Á sama tíma mynda álblöndur sem innihalda magnesíum einnig mjög stöðuga oxíðfilmu MgO. Þetta mun verulega hindra raka og útbreiðslu lóðsins og er erfitt að fjarlægja. Við lóðun er aðeins hægt að framkvæma lóðunarferlið með réttu flúxefni.

Í öðru lagi er erfitt að lóða ál og álblöndur. Bræðslumark áls og álblöndu er ekki mjög frábrugðið bræðslumarki fylliefnisins sem notað er. Valfrjálst hitastigsbil fyrir lóðun er mjög þröngt. Lítilsháttar óviðeigandi hitastýring getur auðveldlega valdið ofhitnun eða jafnvel bráðnun grunnmálmsins, sem gerir lóðunarferlið erfitt. Sumar álblöndur sem styrktar eru með hitameðferð geta einnig valdið mýkingarfyrirbærum eins og oföldrun eða glæðingu vegna lóðunarhitunar, sem dregur úr eiginleikum lóðaðra samskeyta. Við logalóðun er erfitt að meta hitastigið þar sem litur álblöndunnar breytist ekki við upphitun, sem eykur einnig kröfur um rekstrarhæfni notandans.

Þar að auki hefur fylliefni og flúxefni auðveldlega áhrif á tæringarþol lóðaðra samskeyta úr áli og álblöndu. Rafskautsspenna áls og álblöndu er nokkuð frábrugðin lóðmálmi, sem dregur úr tæringarþoli samskeytisins, sérstaklega fyrir mjúka lóðasamskeyti. Þar að auki hafa flest flúxefni sem notuð eru við lóðun á áli og álblöndu sterka tæringareiginleika. Jafnvel þótt þau séu hreinsuð eftir lóðun, munu áhrif flúxefna á tæringarþol samskeytisins ekki hverfa að fullu.

2. Lóðefni

(1) Lóðun á áli og álblöndum er sjaldgæf aðferð þar sem samsetning og rafskautsgeta fylliefnisins og grunnmálmsins eru mjög ólík, sem getur auðveldlega valdið rafefnafræðilegri tæringu á samskeytinu. Mjúk lóðun notar aðallega sinklóð og tin-blýlóð, sem má skipta í lághitalóð (150 ~ 260 ℃), meðalhitalóð (260 ~ 370 ℃) og háhitalóð (370 ~ 430 ℃) eftir hitastigsbilinu. Þegar tin-blýlóð er notað og kopar eða nikkel er forhúðað á ályfirborðið til lóðunar er hægt að koma í veg fyrir tæringu á samskeytaviðmótinu og bæta tæringarþol samskeytisins.

Lóðun á áli og álblöndum er mikið notuð, svo sem í síuleiðara, uppgufunartæki, ofnar og aðrir íhlutir. Aðeins ál-byggð fylliefni má nota til lóðunar á áli og álblöndum, og meðal þeirra eru ál-sílikon fylliefni þau sem mest eru notuð. Sérstakt notkunarsvið og skerstyrkur lóðaðra samskeyta er sýnt í töflu 8 og töflu 9, talið í sömu röð. Hins vegar er bræðslumark þessa lóðs nálægt bræðslumarki grunnmálmsins, þannig að hitastigið ætti að vera strangt og nákvæmlega stjórnað við lóðun til að forðast ofhitnun eða jafnvel bráðnun grunnmálmsins.

Tafla 8 notkunarsvið lóðunarfylliefna fyrir ál og álblöndur

Tafla 9 skerstyrkur ál- og álblöndusamskeyta sem eru lóðuð með ál-sílikonfylliefni

Ál-sílikon lóð er venjulega fáanlegt í formi dufts, líms, vírs eða platna. Í sumum tilfellum eru notaðar lóðplötur úr áli sem kjarna og ál-sílikon lóð sem klæðningu. Þessi tegund af lóðplötu er framleidd með vökvaaðferð og er oft notuð sem hluti af lóðunaríhlutum. Við lóðun bráðnar lóðunarfylliefnið á plötunni og rennur undir áhrifum háræðar og þyngdarafls til að fylla samskeytabilið.

(2) Flæðiefni og hlífðargas fyrir lóðun á áli og álblöndu, sérstakt flæðiefni er oft notað til að fjarlægja filmuna. Lífrænt flæðiefni byggt á tríetanólamíni, eins og fs204, er notað með lághita mjúklóði. Kosturinn við þetta flæðiefni er að það hefur lítil tæringaráhrif á grunnmálminn, en það mun framleiða mikið magn af gasi, sem mun hafa áhrif á vætingu og þéttingu lóðsins. Hvarfgjarnt flæðiefni byggt á sinkklóríði, eins og fs203 og fs220a, er notað með meðalhita og háhita mjúklóði. Hvarfgjarnt flæðiefni er mjög tærandi og leifar þess verður að fjarlægja eftir lóðun.

Eins og er er lóðun á áli og álblöndum enn aðalatriðið með því að fjarlægja flúxfilmu. Lóðflúxið sem notað er inniheldur klóríðbundið flúx og flúorbundið flúx. Klórbundið flúx hefur sterka getu til að fjarlægja oxíðfilmu og góðan flæði, en það hefur mikil tærandi áhrif á grunnmálminn. Leifar þess verða að vera fjarlægðar alveg eftir lóðun. Flúorbundið flúx er ný tegund flúxs sem hefur góð áhrif á að fjarlægja filmu og tærir ekki grunnmálminn. Hins vegar hefur það hátt bræðslumark og lélega hitastöðugleika og er aðeins hægt að nota það með ál-sílikon lóði.

Þegar ál og álmálmblöndur eru lóðaðar er oft notað lofttæmi, hlutlaust eða óvirkt andrúmsloft. Þegar lofttæmislóðun er notuð skal lofttæmisgráðan almennt ná 10-3 Pa. Þegar köfnunarefni eða argongas er notað til verndar verður hreinleiki þess að vera mjög hár og döggpunkturinn verður að vera lægri en -40 ℃.

3. Lóðunartækni

Lóðun á áli og álblöndum hefur miklar kröfur um hreinsun á yfirborði vinnustykkisins. Til að fá góða gæði verður að fjarlægja olíubletti og oxíðfilmu af yfirborðinu áður en lóðað er. Fjarlægið olíubletti af yfirborðinu með Na2CO3 vatnslausn við 60 ~ 70 ℃ í 5 ~ 10 mínútur og skolið síðan með hreinu vatni; Hægt er að fjarlægja oxíðfilmu yfirborðsins með etsingu með NaOH vatnslausn við 20 ~ 40 ℃ í 2 ~ 4 mínútur og síðan skola með heitu vatni; Eftir að olíubletti og oxíðfilmu hefur verið fjarlægt af yfirborðinu skal meðhöndla vinnustykkið með HNO3 vatnslausn til að fá gljáa í 2 ~ 5 mínútur, síðan hreinsa undir rennandi vatni og að lokum þurrka. Vinnustykkið sem meðhöndlað er með þessum aðferðum má ekki snerta eða mengast af öðrum óhreinindum og skal lóðað innan 6 ~ 8 klst. Það er betra að lóða strax ef mögulegt er.

Aðferðirnar við lóðun á áli og álblöndum fela aðallega í sér logalóðun, lóðun með lóðjárni og ofnlóðun. Þessar aðferðir nota almennt flúx við lóðun og hafa strangar kröfur um hitunarhita og geymslutíma. Forðastu að hita flúxið beint við hitagjafann við logalóðun og lóðun með lóðjárni til að koma í veg fyrir að flúxið ofhitni og bili. Þar sem ál getur leyst upp í mjúku lóði með miklu sinkinnihaldi ætti að stöðva hitunina þegar samskeytin eru mynduð til að forðast tæringu á grunnmálminum. Í sumum tilfellum notar lóðun á áli og álblöndum stundum ekki flúx heldur notar ómskoðun eða skrapaðferðir til að fjarlægja filmuna. Þegar filman er skrapuð til að fjarlægja hana fyrir lóðun skal fyrst hita vinnustykkið upp í lóðunarhitastig og síðan skafa lóðunarhluta vinnustykkisins með enda lóðstöngarinnar (eða skrapverkfærisins). Þegar oxíðfilman á yfirborðinu er rofin mun endi lóðsins bráðna og væta grunnmálminn.

Aðferðir við lóðun á áli og álblöndum fela aðallega í sér logaloddun, ofnlodun, dýfingarlóðun, lofttæmislóðun og gasvarnalóðun. Logaloddun er aðallega notuð fyrir smærri vinnustykki og framleiðslu á einstökum hlutum. Til að koma í veg fyrir bilun í flæðiefninu vegna snertingar óhreininda í asetýleni og flæðiefnisins þegar notaður er oxýasetýlenlogi er viðeigandi að nota bensínþrýstiloftloga með vægri minnkun til að koma í veg fyrir oxun grunnmálmsins. Við sérstaka lóðun er hægt að setja lóðflæðiefnið og fylliefnið á lóðunarstaðinn fyrirfram og hita það samtímis vinnustykkinu; Einnig er hægt að hita vinnustykkið fyrst upp í lóðunarhitastig og síðan er hægt að senda lóðið sem hefur verið dýft í flæðiefnið í lóðunarstöðuna; Eftir að flæðiefnið og fylliefnið eru brædd skal fjarlægja hitalogann hægt eftir að fylliefnið er jafnt fyllt.

Þegar ál og álblöndur eru lóðaðar í loftofni skal fylliefnið fyrir lóðun forstillt og lóðflæðisefnið brætt í eimuðu vatni til að búa til þykka lausn með styrk upp á 50% ~ 75% og síðan húðað eða úðað á lóðyfirborðið. Einnig er hægt að bera viðeigandi magn af duftformi af lóðflæðisefni á lóðfylliefnið og lóðyfirborðið og síðan setja samsetta suðuhlutann í ofninn til hitalöðunar. Til að koma í veg fyrir að grunnmálmurinn ofhitni eða jafnvel bráðni verður að stjórna hitunarhitastiginu stranglega.

Lóðmálmur eða filmulóð er almennt notaður til að dýfa lóðun á áli og álblöndum. Samsetta vinnustykkið skal forhitað fyrir lóðun til að ná hitastigi þess nálægt lóðunarhitastiginu og síðan dýft í lóðunarflússefni til lóðunar. Við lóðun skal lóðunarhitastigi og lóðunartíma stjórnað nákvæmlega. Ef hitastigið er of hátt leysist grunnmálmurinn auðveldlega upp og lóðið týnist auðveldlega; ef hitastigið er of lágt bráðnar lóðið ekki nægilega vel og lóðunarhraðinn minnkar. Lóðunarhitastigið skal ákvarðað í samræmi við gerð og stærð grunnmálmsins, samsetningu og bræðslumark fylliefnisins og er almennt á milli vökvahita fylliefnisins og fasthita grunnmálmsins. Dýfingartími vinnustykkisins í flússbaðinu verður að tryggja að lóðið geti bráðnað og flætt að fullu og stuðningstíminn ætti ekki að vera of langur. Annars getur kísillþátturinn í lóðinu dreifst inn í grunnmálminn og gert grunnmálminn nálægt samskeytinu brothættan.

Við lofttæmislóðun á áli og álblöndum eru málmvirkjanir oft notaðir til að breyta yfirborðsoxíðfilmu álsins og tryggja að lóðið vætist og dreifist. Magnesíum er hægt að nota beint á vinnustykkið í formi agna, eða koma því inn í lóðunarsvæðið í formi gufu, eða bæta magnesíum við ál-sílikonlóðið sem málmblönduþátt. Fyrir vinnustykki með flókna uppbyggingu, til að tryggja að magnesíumgufan hafi full áhrif á grunnmálminn og bæta gæði lóðunarinnar, eru oft gerðar staðbundnar verndarráðstafanir, það er að segja, vinnustykkið er fyrst sett í ryðfría stálkassa (almennt þekktur sem vinnslukassinn) og síðan sett í lofttæmisofn til hitalöðunar. Lofttæmislóðaðir ál- og álblöndusamskeyti hafa slétt yfirborð og þétt lóðuð samskeyti og þarf ekki að þrífa þau eftir lóðun. Hins vegar er lofttæmislóðunarbúnaður dýr og magnesíumgufan mengar ofninn verulega, þannig að þarf að þrífa og viðhalda honum oft.

Þegar ál og álmálmblöndur eru lóðaðar í hlutlausu eða óvirku andrúmslofti er hægt að nota magnesíumvirki eða flúx til að fjarlægja filmuna. Þegar magnesíumvirki er notað til að fjarlægja filmuna er magn magnesíums sem þarf mun minna en við lofttæmislóðun. Almennt er w (mg) um 0,2% ~ 0,5%. Þegar magnesíuminnihaldið er hátt mun gæði samskeytisins minnka. NOCOLOK lóðunaraðferðin sem notar flúorflúx og köfnunarefnisvernd er ný aðferð sem hefur þróast hratt á undanförnum árum. Þar sem leifar flúorflúxsins taka ekki í sig raka og eru ekki ætandi fyrir ál, er hægt að sleppa ferlinu við að fjarlægja flúxleifar eftir lóðun. Undir vernd köfnunarefnis þarf aðeins að húða lítið magn af flúorflúxi, fylliefnið getur væt grunnmálminn vel og það er auðvelt að fá hágæða lóðaðar samskeyti. Sem stendur hefur þessi NOCOLOK lóðunaraðferð verið notuð í fjöldaframleiðslu á álofnum og öðrum íhlutum.

Fyrir ál og álblöndur sem hafa verið lóðaðar með öðru flúorefni en flúoríðflúorefni verður að fjarlægja flúorleifarnar alveg eftir lóðun. Leifar af lífrænu lóðflúxi fyrir ál má þvo með lífrænum lausnum eins og metanóli og tríklóretýleni, hlutleysa með vatnslausn af natríumhýdroxíði og að lokum hreinsa með heitu og köldu vatni. Klóríð er leifar af lóðflúxi fyrir ál sem hægt er að fjarlægja með eftirfarandi aðferðum; fyrst skal leggja í bleyti í heitu vatni við 60 ~ 80 ℃ í 10 mínútur, hreinsa leifarnar á lóðuðu samskeytinu vandlega með bursta og þrífa það með köldu vatni; síðan skal leggja það í bleyti í 15% vatnslausn af saltpéturssýru í 30 mínútur og að lokum skola það með köldu vatni.