Пайка алюминия в домашних условиях

Алюминий относится к металлам, плохо поддающимся пайке. Это обусловлено его склонностью к образованию на поверхности изделий прочной плёнки окисла, препятствующей смачиванию детали расплавленным припоем.

Одна только механическая зачистка поверхности не помогает, так как новый окисел образуется мгновенно после снятия старого. По этой причине, для пайки алюминия применяют специальные флюсы и соблюдают особую технологию.

Соединение проводов

Обычно пайка алюминия применяется в тех случаях, когда соединяемые детали достаточно малы и применение аргоновой сварки невозможно, либо она отсутствует. Один из примеров применения пайки – соединение электрических проводов из разных материалов.

Нередко на практике приходится производить соединение медных и алюминиевых проводов. Выполнять такие соединения скруткой нельзя, так как эта пара металлов образует очаг электрохимической коррозии. В этом случае, отличным вариантом соединения может служить пайка алюминия с медью.

Такую операцию можно выполнить обыкновенным мягким свинцово-оловянным припоем, но при этом следует использовать специальный флюс для пайки алюминия. Процедура должна выполняться в следующей последовательности:

  • сначала необходимо зачистить медный провод и залудить его с применением канифоли;
  • для лужения алюминиевого провода следует, после механической зачистки от окисной плёнки, покрыть его слоем флюса для пайки алюминия;
  • для лучшей механической прочности соединения залуженные провода можно скрутить;
  • нагревая паяльником соединение с добавлением флюса добиться расплавления припоя и образования спайки.

Полученное таким образом соединение можно смело заделывать в стену, прослужит оно очень долго.

Снятие оксидной пленки

Обычно при наличии хорошего флюса, специально предназначенного для пайки алюминия, применение каких-либо особых ухищрений не требуется, достаточно произвести механическую зачистку и смочить паяемую поверхность флюсом.

Также возможно применение кислоты для пайки алюминия. Используют соляную кислоту, в которой растворен цинк (паяльная кислота), применяют также флюсы на основе ортофосфорной кислоты.

Но если такой флюс отсутствует или в силу плохого качества не обеспечивает пайку, можно пойти другим путём. Есть несколько способов удаления окисной плёнки для успешного лужения заготовки.

В канифоли

Алюминиевый провод или другую деталь можно освободить от окисной плёнки, погрузив её в жидкую канифоль. Для этого можно либо расплавить её, либо приготовить спиртовой раствор.

Погрузив деталь в канифоль, острым ножом нужно соскоблить плёнку окисла. Слой канифоли препятствует доступу воздуха и образованию нового окисла. После этого деталь можно залудить, используя разогретый паяльник с припоем.

Абразивным порошком

При отсутствии флюса и канифоли пайку алюминия можно произвести следующим образом. Готовится паста, состоящая из порошка абразива и трансформаторного масла.

В качестве абразива можно также использовать мелкие металлические опилки. Заготовка покрывается данным составом, после чего натирается горячим паяльником с припоем.

В результате этого зёрна абразива или металлической стружки снимают плёнку, а поверхность тут же, без доступа воздуха смачивается припоем. После лужения изделие можно легко запаять.

Химический способ очистки

По сути, этот способ является не чем иным, как обмеднением алюминиевой поверхности. Выполняется он следующим образом.

Ту часть алюминиевой заготовки, которую предстоит покрыть слоем меди, смачивают раствором медного купороса. Затем берут источник постоянного тока, напряжением 4,5 вольта.

Это может быть батарейка или аккумулятор. Алюминиевую деталь соединяют с минусовым выводом источника питания. К плюсовой клемме присоединяют медный провод, конец которого запутывают в щетине зубной щётки.

Далее щётку смачивают раствором медного купороса. Провод, находящийся в щетине, должен быть хорошо увлажнён. После этого щёткой натирают место детали, предварительно смоченное раствором.

В результате гальванической реакции поверхность алюминия покрывается тонким слоем меди, что позволяет её паять, как если бы это была медная деталь.

Разогрев детали

При пайке достаточно массивных деталей, мощности обычного электрического паяльника может не хватить, чтобы нагерть заготовку до нужной температуры.

Можно воспользоваться для разогрева алюминия в домашних условиях газовой горелкой. Для этой цели лучше использовать портативную горелку, питающуюся от маленького газового баллончика. При этом работать нужно очень аккуратно. Недопустимо перегреть основной металл до состояния, когда он начнёт плавиться.

Можно также применить комбинированный метод нагрева. Например, массивную алюминиевую деталь поместить на конфорку кухонной газовой плиты и зажечь малый огонь. В месте пайки можно орудовать электрическим паяльником.

Всё сказанное о способах пайки алюминия относится к различным сплавам на основе этого металла. Несколько обособлена только тема пайки силумина. Этот материал является сплавом алюминия, содержащим кремний (грубо говоря, песок).

Пайка этого сплава доставляет особые трудности. Попытки спаять силумин часто терпят неудачи.

Даже после, казалось бы, удачной пайки, оказывается, что соединение не обладает нужной прочностью и может разрушиться. Специалисты не советуют паять этот материал. Лучший способ соединения этого сплава – аргонодуговая сварка.

Высокотемпературный процесс

Промышленные способы алюминиевой пайки отличаются применением более твёрдых припоев, содержащих алюминий. Для применения такой технологии требуется заводское оборудование и наличие специальных флюсов.

Так, нагрев и пайка заготовок производится в специальных печах туннельного типа. Процесс пайки осуществляется в среде инертных газов при температуре, достигающей 600 ℃. Эта технология применяется при изготовлении алюминиевых радиаторов и теплообменников современных автомобилей.

Чем паять алюминий в домашних условиях

Пайка соединений проводов с припоем считается самым надежным методом соединения проводов и жил кабелей. Хорошо, если нужно паять только медные провода, которые легко облуживаются припоем. Не зря в электронике все вывода элементов медные, луженые.

Пайка алюминия в домашних условиях

После того как цельные провода и многожильные жилы кабелей облудят, их довольно легко соединять пайкой. А как паять алюминий оловом, если припой отторгается окисью алюминия. Как известно алюминий покрыт тонким слоем окиси, которая мгновенно образуется на алюминии при контакте с кислородом. Чтобы припой хорошо держался на алюминиевом проводе нужно снять окись алюминия, а затем лудить.

Для этой цели в качестве флюса существуют: паяльная кислота, специальные флюсы для алюминия, смесь канифоли с ацетоном. Все эти плюсы разрушают или затрудняют образование пленки окиси на алюминии. После применения данного типа флюса процесс лужение алюминия упрощается.

Необходимые инструменты для пайки алюминия оловом являются: электрический паяльник, острый нож, плоскогубцы для скрутки проводов, мелкий напильник для подготовки жала паяльника. Из материалов потребуется: припой ПОС 61 или ПОС 50, флюс для пайки алюминия Ф-64 или аналогичный, губка.

Пайка алюминия оловом и флюсом Ф 64

Флюс Ф 64 предназначен для пайки алюминия. Методика пайки не сложна. В первую очередь нужно снять изоляцию с проводов на 5 см. Изоляция снимается острым ножом под углом к проводу, чтобы не надрезать его. Надрезанный алюминий легко обламывается.

Инструменты и материалы для пайки алюминиевого провода

Далее нужно хорошо зачистить провод мелкой наждачной бумагой или острым ножом. Зачистив провод, его смачивают кисточкой с плюсом и острым ножом продолжают зачищать провод, но уже под флюсом. Таким образом снимают пленку окиси алюминиевого провода, не давая вновь окисляться на воздухе. Далее разогретым паяльником с припоем начинают лужение провода с его конца.

Если начать облуживать провод около изоляции, тогда можно ее подпалить. В этом случае потеряются изоляционные свойства провода. Провод облуживают  паяльником, движениями вперед-назад, одновременно снимается окисная пленка с алюминия. Облудить провод ровно сразу не получится. Поэтому на не облуженные участки провода снова наносят флюс  и горячим паяльником с припоем и движениями вперед-назад снимают участки оставшейся окисной пленки и обслуживают.

Таким образом покрывают припоем алюминиевый провод полностью. После лужения алюминиевый провод окунают в раствор соды (5 ст. л. на 200 гр. воды) и зубной щеткой смывают остатки флюса. В состав флюса входят активные кислоты, которые не только разъедают пленку, но и сам провод. Поэтому остатки флюса нужно смыть. Смыть его полностью не получится, так как он частично остаётся под припоем и въедается в провод.

Но хоть частично его нужно смывать. Медный провод не обслуживают флюсом Ф 64, лучше использовать раствор канифоли и спирта (50% на 50%). Кисточкой наносят жидкую канифоль на медный провод (предварительно зачистив его) и горячим паяльником обслуживают провод, начиная с конца. Жало паяльника должно быть ровным и чистым. Раковины на конце жала паяльника убирают мелким напильником.

А остатки сгоревшего припоя (шлака) вытирают губкой или тряпкой. Как только алюминиевый и медный провода облуженны, их скручивают пассатижами, кисточкой наносят жидкую канифоль и спаивают соединение, начиная также с конца. Если соединить алюминий без лужения припоем, то это соединение может нарушиться со временем. Соединение алюминия с медью представляет собой гальваническую пару, и при прохождении через него тока нагревает и разрушает соединение.

Таблица температурных режимов марок припоя

В результате место скрутки сильно нагревается и обугливается, что повышает пожароопасность. Оловянный припой нейтрален к алюминию, поэтому алюминиевые провода перед соединением с медью нужно лудить. Для пайки алюминиевых проводов хорошо подходят припой ПОС 61 и ПОС 50 с низкой температурой плавления 190 — 210С.

Пайка алюминия с медью оловом и канифолью

Пайка электрических проводов с помощью паяльной кислоты запрещена в ПУЭ. Это связано с тем, что эта кислота полностью не сгорает при пайке. В результате место соединения проводов со временем разъедается кислотой, образуются окиси, которые нагреваются при прохождении тока и могут вызвать возгорание изоляции. К таким кислотно содержащим флюсам относятся специальные флюсы для пайки алюминия, в том числе и Ф 64.

Так как же паять алюминий с медью, чтобы соединение было качественным и долговечным. По сложности метод лужения алюминия оловом и канифолью даже легче, чем лужение алюминия флюсом Ф 64. Но качество и надежность при лужении в канифоли будет высоким. При лужении алюминия в канифоли нужно сделать или подобрать низкую ванночку для жидкой канифоли (канифоль 60% и спирт 40%).

Флюсы для пайки алюминия

Заполняют ванночку жидкой канифолью так, чтобы провод утопал в ней с изоляцией на 5-10 мм. Очищенный от изоляции провод кладут в канифоль и острым ножом (удобно скальпелем) снимают плёнку окиси с алюминиевого провода, не вынимая его из ванночки. То есть под канифолью защищают провод по всей его длине со всех сторон. Под канифолью пленка на очищенных местах алюминиевого провода не образуется, так как нет соприкосновении с кислородом.

Теперь берут разогретой паяльник с припоем мощностью не менее 60 Вт и опустив его на оголенный и очищенный от окиси провод, у самой поверхности канифоли, понемногу прокручивают и вытаскивают уже облуженные участки провода. Суть метода заключается в том, чтобы провод облуживался у самой поверхности жидкой канифоли. Чтобы зачищенные участки провода от окиси не могли соприкасаться с воздухом.

Паяльник может быть временами погружен на 2-3 мм в канифоль. Немного облудив провод поднимите паяльник, чтобы он вновь нагрелся. Да в начале, будет много дыма, поэтому лучше учиться паять на улице или в помещении с хорошей вентиляцией. После нескольких попыток у вас выработается своя техника лужения и появится небольшой опыт.

Вы определитесь с положением паяльника, скорость лужения провода увеличится, то есть появится навык, и уменьшится количество дыма. Зато провод будет облужен идеально. Далее, как обычно, скручивают провода и так же паяют их небольшим количеством припоя.

Остатки канифоли на пропаянной скрутке проводов смывают кисточкой со спиртом. Недостаток такого метода — это невозможность пайки в труднодоступных местах. Для таких случаев, лучше использовать другие методы безопасных соединений алюминия с медью.

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.

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: 2019 градусов. Используется в промышленности как огнеупорный материал.

Металл алюминий

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 пайка меди происходит намного проще, быстрее и надёжнее. Осуществляют это с помощью простейшей гальванической установки.

  • Используют любой источник постоянного тока. Это может быть: бытовой выпрямитель, автомобильный аккумулятор или обычная батарейка от фонарика. Отрицательный полюс подключается к алюминиевой поверхности. Положительный полюс подключается к медному проводу сечением 1−1.3 миллиметра.
  • Медный провод, лишённый изоляции, закрепляется внутри железной щетины абразивной щётки таким образом, чтобы в процессе трения щётки о поверхность алюминия провод её не касался.
  • На место пайки, предварительно обработанное шкуркой или иным абразивным инструментом, капают несколько капель медного купороса.
  • В процессе трения на поверхности алюминия будет постепенно образовываться слой красной меди, как следствие процесса электролиза.
  • Медная поверхность намного проще подвергается процессу лужения и последующей пайки, чем поверхность алюминиевая.

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.

  • 34 А. Состав: Алюминий 66% Медь 28% Кремний 6%. Температура плавления 530−550 градусов.
  • ЦОП 40. Состав: Цинк 60% Олово 40%. Плавится при температуре 300−320 градусов.
  • HTS 2000. Основа состава цинк, алюминий и медь, а также некоторые незначительные добавки. Всего в припое девять компонентов, которые в совокупности обеспечивают его очень хорошие качества. Плавится при температуре 300 градусов. Производство США.

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.

Процесс пайки алюминия

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

  • Обезжиривание места пайки.
  • Механическая очистка с помощью абразивных средств.
  • Нанесение флюса. Необходимо практически сразу после механической обработки нанести на обработанную поверхность флюс. Так как чем больше проходит времени после абразивного воздействия на оксидную плёнку, тем прочнее она становится.
  • Лужение разогретых поверхностей. Расплавление припоя и распределение его по поверхности металла.
  • Соприкосновение залуженных поверхностей и фиксирование. Фиксация производится до того момента, пока припой не застынет. Как правило, это происходит в течение одной-двух минут.
  • Промывка под проточной водой места пайки с целью вымывания остатков флюса. Если этого не сделать, металл в месте спайки может начать корродировать, так как флюс содержит в своём составе сильные кислоты.

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. При пайке алюминия газовой горелкой и разогревании спаиваемых поверхностей необходимо придерживаться следующих правил:

  • Чтобы запаять деталь, нельзя допускать перегрева основного металла, так как это может привести к его расплавлению и, как следствие, к разрушению всей металлической конструкции в целом. Чтобы этого не произошло, необходимо в процессе разогрева постоянно контролировать температуру. Делают это с помощью припоя. Кусочком припоя периодически касаются разогреваемой поверхности, как только припой начинает плавиться, это является сигналом, что разогрев можно прекращать.
  • Нельзя использовать кислород в целях дополнительного обогащения газовой смеси. Так как это будет усиливать окислительные процессы в месте пайки и, как следствие, ускорять образование оксидной плёнки на поверхности металла.

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.

  • Кусочек канифоли и металлические опилки помещают на место будущей пайки.
  • Разогретым луженым жалом паяльника расплавляют канифоль.
  • После того как канифоль полностью расплавится и равномерно распределится по поверхности, начинают тереть жалом паяльника по поверхности алюминия сквозь слой расплавленной канифоли.
  • В результате раскалённое жало паяльника вместе с металлическими опилками начинает достаточно легко разрушать поверхностную оксидную плёнку, а слой канифоли не даёт возможности воздуху проникнуть в место пайки, в результате новая оксидная плёнка не образуется.
  • После того как лужение завершается, спаиваемые поверхности соединяют друг с другом и снова прогревают до тех пор, пока припой не расплавится вновь и не заполнит всё пространство между спаиваемыми поверхностями.

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 пайка прохудившегося автомобильного радиатора, 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.