Пайка алюминия в домашних условиях: алюминиевые припои и флюсы, паяльник или газовая горелка

Пайка алюминия является достаточно непростым занятием. В основном, пропай алюминиевых деталей усложняется из-за возникновения на поверхности металла химически стойкого оксида.

Кроме этого, благодаря сравнительно низкой температуре плавления и малой температуре потери прочности алюминий достаточно сложно прогреть, не допустив при этом разрушения всего изделия. Поэтому, пропай деталей из алюминия сложен, если применяются обычные расходные материалы.

На текущий момент пайка алюминиевых изделий производится с использованием специализированных флюсов и припоев.

Особенности процесса

Ключевые проблемы пропайки алюминия традиционными припоями и флюсами связаны с:

  • образованием оксидной пленки, обладающей высокой температурой плавления и хорошей химической стойкостью, предотвращающей взаимодействие с оловянными или свинцовыми припоями;
  • низкой температурой плавления чистого металла, затрудняющей качественный пропай.

Для проведения пропая алюминиевых деталей специалисты должны очистить поверхность материала от оксидной пленки либо применить специализированные агрессивные припои и флюсы.

Пайка алюминия паяльником должна осуществляться с использованием цинковых припоев. Такой вариант низкотемпературной пайки алюминия, в отличие от кадмия, висмута, олова или индия, отлично взаимодействует с чистым металлом и образует прочный шов.

Температура плавления алюминиевых изделий для пайки.

Основные правила пайки алюминия в домашних условиях при отсутствии цинкового или алюминиевого припоя включают следующие пункты:

  1. Предварительную зачистку поверхности.
    Место, на котором необходимо выполнить паяльные работы следует внимательно очистить от краски, грязи и частичек других металлов.
  2. Шлифовку.
    Для лучшей адгезии между припоем и алюминием следует отшлифовать место предполагаемого соединения.
  3. Нельзя делать большой перерыв между очисткой алюминия и непосредственным нанесением флюса.
    Из-за высокой скорость образования оксида на поверхности, процесс очистки для алюминия может потребоваться повторно.
  4. Правильный выбор устройства, для прогрева места пайки.
    Для этой работы идеально подойдет электропаяльники с регулируемой температурой жала.
  5. Контроль за температурой места соединения.
    Ввиду хорошей теплопроводности металла, температура будет быстро растекаться по всей площади изделия, а потому пропаиваемый участок будет стремительно остывать.
  6. Обязательным условием успешной пайки алюминия является залуживание места предполагаемого контакта.
    Если вовремя нанести на очищенный участок алюминия каплю припоя, оксидная пленка не сможет образоваться.

Существует несколько секретов, которые можно использовать для пайки алюминия без специализированного припоя:

  1. Разрушение оксидной пленки путем интенсивного трения места соединения кирпичом.
    После того, как с камня облупится некоторое количество пыли следует набрать на жало паяльника необходимое количество канифоли или флюса и залить место пайки. После этого следует сделать сильные нажимистые движения плоским срезом паяльника, по месту планируемого пропая. Путем такого нехитрого действия кирпичная пыль разрушит тонкую оксидную пленку, а имеющийся на паяльнике припой залудить очищенный металл.
  2. Разрушение оксидной пленки при помощи частичек железа.
    Для этого следует сточить толстый гвоздь напильником, нанести на место пайки большое количество жидкой канифоли или флюса, а затем насыпать металлические опилки. После того, как средство для пайки затвердеет следует набрать на жало паяльника припой и сильно вдавить его в место пайки.
  3. Использование трансформаторного масла.
    Для осуществления данного способа следует снять верхний слой детали наждачной бумагой, а затем на очищенное место вылить масло. После этого можно втереть разогретый припой и получить хорошую адгезию между оловом и алюминием.

Необходимые материалы и подручные средства

Пайка алюминиевых изделий при должной подготовке поверхности может быть выполнена всеми видами припоев. Например, пайка алюминия оловом возможна при снятии оксидной пленки.

Материалы, необходимые для пайки алюминия.

Однако, в большинстве случаев, алюминиевые соединения, полученные при пайке оловянным припоем, имеют низкую надежность из-за плохой растворимости материалов.

Наиболее оптимальными припоями для пайки алюминия являются:

  • цинковый;
  • медный;
  • кремниевый;
  • алюминиевый.

На рынке имеется большое количество припоев, на основе указанных выше материалов. Одним из самых распространенных цинковых припоев является ЦОП40, в составе которого имеется 40% цинка и 60% олова. Кроме этого, популярным остается припой 34А, состоящий из 66% алюминия, 28% меди и 6% кремния.


Важно отметить, что проведение работ с правильным припоем и со специальным флюсом для пайки алюминия существенно облегчает задачу.

Отдельного упоминания стоит специальный припой для низкотемпературного пропая алюминиевых деталей. Одним из наиболее распространенных расходных материалов для подобной операции является припой HTS-200.

Конечно, не стоит забывать и об обязательном использовании специального флюса для низкотемпературной пайки алюминия.

В состав флюса для беспроблемной пайки алюминия должны входить хотя бы один из следующих элементов:

  • триэтаноламин;
  • фторборат цинка;
  • фторборат аммония.

Одной из марок флюсов для сварки алюминия газовой горелкой является Ф64. Популярность данного флюса вызвана его большой активностью. Пропаять с флюсом Ф64 можно даже алюминиевые детали без предварительной зачистки оксидной пленки.

В состав флюса Ф64 входят:

  • 50% хлорида калия;
  • 32% хлорида лития;
  • 10% фторида натрия;
  • 8% хлорида цинка.

Подготовка деталей

Пайка алюминия в домашних условиях включает тщательную подготовку детали.

Как правило, квалифицированные мастера перед пайкой алюминия своими руками выполняет следующие процедуры:

  1. Обезжиривание поверхности.
    Наиболее подходящими веществами для качественного обезжиривания места пайки служат ацетон, бензин и растворитель.
  2. Удаление оксидной пленки.
    Эта процедуру производится при помощи шлифовальной машинки или самодельной мочалки из проволоки. В редких случаях специалисты используют травление пленки при помощи химических средств, например, кислоты.


Как известно, оксидная пленка моментально возникает на поверхности алюминия даже при кратковременном контакте изделия с воздухом. Абразивная или химическая обработки позволяют снять толстый оксид и дать возможность флюсу добраться до чистого металла.

После выполнения всех подготовительных процедур можно переходить к непосредственной пайке алюминия в домашних условиях.

Технологические подходы для пайки алюминия

Технология пайки алюминия с флюсом практически ничем не отличается от соединения других металлов.

Весь процесс пайки алюминия припоем можно разделить на следующие этапы:

  1. Подготовка поверхности.
    Перед тем, как паять алюминий следует зачистить и обезжирить соединяемые части.
  2. Установка изделия в рабочее положение.
    Для выполнения данного этапа могут потребоваться тиски или третья рука.
  3. Нанесения флюса на место пайки.
  4. Прогрев изделия при помощи электрического паяльника или газовой горелки.
  5. Нанесение припоя или паяльной пасты на необходимые участки.
    Для этой роли подойдет цинковые или медные припои. Иногда могут понадобиться высокотемпературные припои, обеспечивающие хорошую механическую фиксацию изделия.


Обратите внимание! Процесс соединения алюминиевых изделий должен производиться в хорошо проветриваемом помещении, поскольку при плавлении припоя выделяются ядовитые соединения металлов.

Схема пайки алюминиевых труб.

Важно помнить, что при пайке бесфлюсовым припоем следует осуществлять чиркающие движения паяльником, дабы обеспечить взаимодействие компонентов припоя и металла.

Проведение работ при помощи специального паяльника со скребком даст хороший результат в таких случаях:

  • пайка алюминиевой посуды;
  • пайка алюминиевых проводов;
  • пропай поверхности, не подверженной сильным механическим нагрузкам;
  • соединение мелких деталей.

Пайка массивных алюминиевых деталей и толстых стержней должна проводиться при помощи сварки или горелки. Сварка не всегда подходит из-за высокой температуры дуги, расплавляющей металл. Поэтому, большинство специалистов предпочитают использовать горелки.

Наилучший эффект достигается при непрерывной пайке горелкой. Если, по какой-то причине процесс пайки пришлось остановить, следует полностью прогреть весь шов, дабы обеспечить равномерное распределение припоя и избавиться от не пропаянных мест.

Процесс пайки алюминиевых стержней при помощи горелки подразделяется такие этапы:

  1. Очистка металла от грязи и подготовка поверхности, путем шлифовки.
  2. Разогрев всей поверхности массивных изделий при помощи горелки.
  3. Удаление всех легковоспламеняющихся материалов с рабочего места.
  4. Включение вытяжки для нейтрализации едких испарений припоя.
  5. Подготовка проволочного припоя.
  6. Подготовка флюса марок Ф-59А, Ф-61А или Ф-64А.

Допускается прогрев металла до ярко-оранжевого цвета. В таком виде металл не плавится, а припой ложится максимально равномерно.


Паяные при помощи горелки изделия имеют более качественный шов и могут похвастаться хорошими механическими свойствами.

Флюс для пайки алюминия.

Наиболее сложным и в то же время качественным методом соединения алюминиевых изделий является сварка. Данный способ затрудняется из-за низкой температуры плавления металла.

Квалифицированные специалисты чаще всего сваривают алюминиевые изделия следующими методами:

  • сварка при помощи электродов с покрытием;
  • сварка с использованием защитного газа.

Первый вариант сварки имеет следующие недостатки:

  • низкая прочность сварного шва;
  • сильное разбрызгивание металла при варке;
  • плохая отделимость шлака от шва.

Сварки в атмосфере из инертного газа не обладает заметными недостатками и считается наилучшим методом соединения алюминиевых деталей.

Нагрев алюминиевого изделия

Метод прогрева алюминиевых деталей подбирается индивидуально. Изделия сравнительно небольших размеров можно прогреть при помощи электрического паяльника и залудить припоем и флюсом для пайки меди. Для более массивных деталей имеет смысл использовать другой способ пайки алюминия с применением газовой горелки или паяльной лампы.

Таблица марок припоев для пайки алюминия.

При прогреве детали следует:

  1. Контролировать температуру нагреваемого изделия.
    Узнать текущую температуру поверхности детали можно, прикоснувшись к ней прутком припоя. Когда проволока припоя алюминия начинает плавиться следует уменьшить нагрев и приступать к непосредственной пайке с применением активного флюса.
  2. Следить за пламенем горелки.
    Струя горелки содержит смесь природного газа и кислорода, а потому должна быть ярко-синего цвета. Правильный состав пламени горелки позволяет алюминиевой детали меньше окисляться и не перегреваться.

Ключевые преимущества прогрева массивных алюминиевых изделий газовой горелкой представлены:

  1. Низкой стоимость оборудования.
    Газовая горелка потребляет небольшое количество топлива и продается в любом строительном магазине.
  2. Отсутствие неравномерного прогрева и напряжений внутри изделия.
    Детали, прогретые газовой горелкой, имеют ровный шов и не меняют геометрию из-за перегрева.
  3. Легкий контроль рабочих температур.
    При слишком сильном нагреве металла следует уменьшить интенсивность пламени горелки.
  4. Возможность проведения паяльных работ в домашних условиях.
    При прогреве металла горелкой нет едкого запаха, отсутствует ультрафиолетовое облучение кожи и не летят искры.

Заключение

Пайка алюминия флюсом – это достаточно нетривиальная задача. При соединении алюминиевых изделий следует соблюдать определенные нормы, а поверхность детали должна соответствовать многочисленным требованиям. При несоблюдении технологического процесса, сварной или паяный шов даст трещину и развалится.

Технология сварки алюминия зависит от массивности изделия. Небольшие детали, например, провода или посуда, хорошо ремонтируются электропаяльником, а большие прутья или трубы следует прогревать при помощи газовой горелки или паяльной лампы.

Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.

В качестве аргумента приводится два фактора:

  1. при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
  2. процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.

Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются:  олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Припой отечественного производства – ЦОП-40

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка  в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.

«Aluminium-13» производства компании Chemet

Флюс

При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

  • обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
  • удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева – использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

  • нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
  • не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет  своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Алгоритм действий следующий:

  • обезжиривается и зачищается место пайки;
  • производится фиксация деталей в нужном положении;
  • нагревается место соединения;
  • прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.

Пайка алюминия – полная видео инструкция
https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U

Что делать при отсутствии нужных материалов?

Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной  или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.

Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.

Процесс производится следующим образом:

  • нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
  • когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
  • когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.

Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов – довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.

Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.

Алюминий – легкий прочный металл, применяемый в промышленных, хозяйственных, технических отраслях и электронике. Есть мнение, что его можно паять только с помощью специального оборудования, и в быту такая операция невыполнима. Но многие пользователи сталкивались с ситуациями, когда нужно создать герметичное соединение (например, запаять кастрюлю). Такая возможность существует и пайка алюминия в домашних условиях – реальность. Необходимо только знать технологию и иметь под рукой определенные элементы.

Информация о технике пайки алюминия

Температура плавления алюминия

Способность металла создавать на своей поверхности прочную оксидную пленку является основной проблемой при производстве пайки. Ее невозможно удалить механическим путем с помощью зачистки, так как процесс образования новой пленки занимает по времени менее секунды. Такое препятствие не позволяет произвести лужение поверхности, потому что является тугоплавким, а основной материал (алюминий) обладает температурой плавления в 660(сплавы еще меньше).

Чтобы решить возникшую задачу, необходимо применение специальных флюсов и припоев. Может понадобиться дополнительное нагревание поверхности на газовой плите или посредством паяльной лампы.

Пайка алюминия своими руками может производиться с помощью обычного паяльника мощностью 100 и более Ватт либо газовой горелки. Второй вариант используется при обработке больших площадей и длинных стыков. Но нельзя допустить перегрева основной детали, потому что она может расплавиться или получить деформацию (изменение геометрии).

Инструменты и материалы для пайки

Функции, выполняемые флюсом

Чтобы алюминий или его сплав вступил во взаимодействие с припоем, нужно разрушить пленку на его поверхности в месте будущего соединения. Эту функцию выполняет флюс – вещество способное:

  • удалять оксидные образования;
  • нормализовать поверхностное натяжение металла;
  • улучшать распределение припоя.

При выборе флюса необходимо внимательно изучить прилагаемую аннотацию. В ней указывается, для какого металла предназначено изделие и вид припоя, с которым оно взаимодействует наиболее эффективно.

Характеристики флюсов для пайки

Из активных флюсов отечественного производства при пайке алюминия своими руками рекомендуются марки:

  • Ф 61 – при работе с алюминиевыми сплавами и в низкотемпературных режимах.
  • Ф 64 – для крупных и массивных деталей.
  • Ф 34А – при использовании тугоплавких припоев, требующих применения высокой температуры.

Зарубежным аналогом, пользующимся популярностью в нашей стране, является Castolin Alutin 51L. Наибольшая эффективность достигается при взаимодействии с припоями той же фирмы.

Припой, его назначение и критерии выбора

Припой – материал, используемый для соединения металлических деталей или заготовок, а также для восстановления целостности поверхности. Температура его плавления ниже, чем у алюминия и разделяется на:

Пайка твердым припоем с помощью горелки

  • низкую;
  • среднюю;
  • высокую.

Основное признание получили составы, работающие при средней и высокой температуре, потому что соединения, созданные на их основе, отличаются прочностью и долговечностью. Низкотемпературные припои могут разрушаться при перегревании изделия, поэтому применяются для спайки объектов, не предусматривающих значительного нагрева.

Составы, содержащие такие компоненты, как кремний, медь, алюминий, цинк, наиболее подходят для пайки алюминия. Среди них можно отметить ЦОП-40, 34А или импортный Aluminium 13.

Прочность соединения и его сопротивляемость коррозии находится в прямой зависимости от процентного содержания цинка в составе припоя.

Подготовительный этап

Прежде чем приступить к непосредственному процессу пайки алюминия, необходимо провести подготовку рабочего места, инструментов и самого материала:

Схема подготовки к пайке алюминия

  • Подготовка рабочего места сводится к удалению лишних предметов, особенно при использовании газовой горелки или паяльной лампы.
  • Заготовки должны быть надежно закреплены в тисах или струбцинах.
  • Инструменты располагаются в легкодоступных местах на расстоянии вытянутой руки.
  • Припой нужно заготовить в достаточном количестве, исключающем прекращение процесса пайки для его поиска и доставки.
  • Алюминиевые заготовки в местах пайки зачищаются наждачкой или напильником, после чего обезжириваются ацетоном или бензином.
  • При работе с крупными деталями, места соединения придется подогревать с помощью открытого огня, поэтому особое внимание следует уделить соблюдению мер пожарной безопасности.

Назначения губки во время пайки

Процесс пайки алюминия

После подготовки начинается работа по непосредственному спаиванию деталей. Процедура пайки алюминия паяльником выглядит следующим образом:

Пайка алюминия погружением во флюс

  • зона спаивания обильно покрывается флюсом;
  • раскаленное жало паяльника очищается путем погружения в канифоль;
  • часть припоя наносится тонким слоем на место соединения (лужение);
  • производится наложение основного слоя припоя.

После окончательного застывания, место обработки протирается влажной губкой и шлифуется инструментом с абразивной поверхностью.

Несколько иначе происходит пайка алюминия газовой горелкой. Заготовки должны быть разогреты по всей поверхности, иначе эффективного соединения не достигнуть. Используется проволочный припой, расплавляемый пламенем газовой горелки непосредственно на стыке деталей. Предварительно место соединения обрабатывается флюсом.

Важным моментом является использование индивидуальных средств защиты от вдыхания паров флюса. Лучше всего использовать респиратор и обеспечить хорошее проветривание рабочего пространства.

Вспомогательные процессы при пайке

Видео по теме: Пайка алюминия