Brasatura di alluminio e leghe di alluminio

1. Brasabilità

La proprietà di brasatura dell'alluminio e delle leghe di alluminio è scarsa, principalmente perché il film di ossido sulla superficie è difficile da rimuovere.L'alluminio ha una grande affinità per l'ossigeno.È facile formare sulla superficie un film di ossido Al2O3 denso, stabile e ad alto punto di fusione.Allo stesso tempo, le leghe di alluminio contenenti magnesio formeranno anche un film di ossido MgO molto stabile.Essi ostacoleranno seriamente la bagnatura e la diffusione della saldatura.E difficile da rimuovere.Durante la brasatura, il processo di brasatura può essere eseguito solo con un flusso adeguato.

In secondo luogo, l'operazione di brasatura di alluminio e leghe di alluminio è difficile.Il punto di fusione dell'alluminio e della lega di alluminio non è molto diverso da quello del metallo d'apporto per brasatura utilizzato.L'intervallo di temperatura opzionale per la brasatura è molto ristretto.Un piccolo controllo improprio della temperatura può facilmente causare il surriscaldamento o addirittura la fusione del metallo di base, rendendo difficile il processo di brasatura.Alcune leghe di alluminio rinforzate dal trattamento termico provocheranno anche fenomeni di rammollimento come il sovrainvecchiamento o la ricottura dovuti al riscaldamento della brasatura, che ridurranno le proprietà dei giunti brasati.Durante la brasatura alla fiamma, è difficile giudicare la temperatura perché il colore della lega di alluminio non cambia durante il riscaldamento, il che aumenta anche i requisiti per il livello di funzionamento dell'operatore.

Inoltre, la resistenza alla corrosione dei giunti brasati in alluminio e leghe di alluminio è facilmente influenzata da metalli d'apporto e fondenti.Il potenziale dell'elettrodo dell'alluminio e della lega di alluminio è abbastanza diverso da quello della saldatura, il che riduce la resistenza alla corrosione del giunto, specialmente per il giunto a saldatura dolce.Inoltre, la maggior parte dei flussi utilizzati nella brasatura di alluminio e leghe di alluminio hanno una forte corrosività.Anche se vengono puliti dopo la brasatura, l'influenza dei flussi sulla resistenza alla corrosione dei giunti non sarà completamente eliminata.

2. Materiale per brasatura

(1) La brasatura dell'alluminio e delle leghe di alluminio è un metodo utilizzato raramente, poiché la composizione e il potenziale dell'elettrodo del metallo d'apporto per brasatura e del metallo di base sono molto diversi, il che è facile da causare corrosione elettrochimica del giunto.La saldatura morbida adotta principalmente saldatura a base di zinco e stagno al piombo, che può essere suddivisa in saldatura a bassa temperatura (150 ~ 260 ℃), saldatura a media temperatura (260 ~ 370 ℃) e saldatura ad alta temperatura (370 ~ 430 ℃) secondo il intervallo di temperatura.Quando si utilizza una lega per saldatura a piombo e si preplacca rame o nichel sulla superficie dell'alluminio per la brasatura, è possibile prevenire la corrosione all'interfaccia del giunto, in modo da migliorare la resistenza alla corrosione del giunto.

La brasatura di alluminio e leghe di alluminio è ampiamente utilizzata, come guida del filtro, evaporatore, radiatore e altri componenti.Solo i metalli d'apporto a base di alluminio possono essere utilizzati per la brasatura di alluminio e leghe di alluminio, tra i quali i metalli d'apporto di alluminio e silicio sono i più utilizzati.L'ambito di applicazione specifico e la resistenza al taglio dei giunti brasati sono riportati rispettivamente nella tabella 8 e nella tabella 9.Tuttavia, il punto di fusione di questa saldatura è vicino a quello del metallo di base, quindi la temperatura di riscaldamento deve essere rigorosamente e accuratamente controllata durante la brasatura per evitare il surriscaldamento o addirittura la fusione del metallo di base.

Tabella 8 campo di applicazione dei metalli d'apporto per brasatura per alluminio e leghe di alluminio

Tabella 9 resistenza al taglio di giunti in alluminio e leghe di alluminio brasati con metalli d'apporto alluminio-silicio

La saldatura al silicio di alluminio viene solitamente fornita sotto forma di polvere, pasta, filo o foglio.In alcuni casi, vengono utilizzate piastre composite per saldatura con alluminio come nucleo e saldatura al silicio di alluminio come rivestimento.Questo tipo di piastra composita per saldatura è realizzata con metodo idraulico e viene spesso utilizzata come parte dei componenti di brasatura.Durante la brasatura, il metallo d'apporto per brasatura sulla piastra composita fonde e scorre sotto l'azione del capillare e della gravità per riempire lo spazio del giunto.

(2) Flusso e gas di protezione per la brasatura di alluminio e leghe di alluminio, per rimuovere il film viene spesso utilizzato un flusso speciale.Il flusso organico a base di trietanolammina, come fs204, viene utilizzato con saldature morbide a bassa temperatura.Il vantaggio di questo flusso è che ha uno scarso effetto di corrosione sul metallo di base, ma produrrà una grande quantità di gas, che influenzerà la bagnatura e il calafataggio della saldatura.Il flusso reattivo a base di cloruro di zinco, come fs203 e fs220a, viene utilizzato con saldature morbide a media e alta temperatura.Il flusso reattivo è altamente corrosivo e il suo residuo deve essere rimosso dopo la brasatura.

Allo stato attuale, la brasatura di alluminio e leghe di alluminio è ancora dominata dalla rimozione del film di flusso.Il flusso di brasatura utilizzato include un flusso a base di cloruro e un flusso a base di fluoruro.Il flusso a base di cloruro ha una forte capacità di rimuovere il film di ossido e una buona fluidità, ma ha un grande effetto corrosivo sul metallo di base.Il suo residuo deve essere completamente rimosso dopo la brasatura.Il flusso a base di fluoro è un nuovo tipo di flusso, che ha un buon effetto di rimozione del film e nessuna corrosione sul metallo di base.Tuttavia, ha un alto punto di fusione e una scarsa stabilità termica e può essere utilizzato solo con saldature in alluminio e silicio.

Quando si brasano alluminio e leghe di alluminio, viene spesso utilizzata l'atmosfera sottovuoto, neutra o inerte.Quando si utilizza la brasatura sotto vuoto, il grado di vuoto deve generalmente raggiungere l'ordine di 10-3pa.Quando si utilizza azoto o gas argon per la protezione, la sua purezza deve essere molto elevata e il punto di rugiada deve essere inferiore a -40 ℃

3. Tecnologia di brasatura

La brasatura di alluminio e leghe di alluminio ha requisiti elevati per la pulizia della superficie del pezzo.Per ottenere una buona qualità, la macchia d'olio e il film di ossido sulla superficie devono essere rimossi prima della brasatura.Rimuovere la macchia d'olio sulla superficie con una soluzione acquosa di Na2CO3 a una temperatura di 60 ~ 70 ℃ per 5 ~ 10 minuti, quindi risciacquare con acqua pulita;Il film di ossido superficiale può essere rimosso mediante attacco con soluzione acquosa di NaOH a una temperatura di 20 ~ 40 ℃ per 2 ~ 4 minuti, quindi lavato con acqua calda;Dopo aver rimosso la macchia d'olio e la pellicola di ossido sulla superficie, il pezzo deve essere trattato con una soluzione acquosa di HNO3 per lucidare per 2 ~ 5 minuti, quindi pulito in acqua corrente e infine asciugato.Il pezzo trattato con questi metodi non deve essere toccato o contaminato con altra sporcizia e deve essere brasato entro 6 ~ 8 ore.È meglio brasare immediatamente se possibile.

I metodi di brasatura dell'alluminio e delle leghe di alluminio comprendono principalmente la brasatura a fiamma, la brasatura del saldatore e la brasatura in forno.Questi metodi utilizzano generalmente il flusso nella brasatura e hanno requisiti severi sulla temperatura di riscaldamento e sul tempo di mantenimento.Durante la brasatura alla fiamma e la brasatura del saldatore, evitare di riscaldare il flusso direttamente dalla fonte di calore per evitare il surriscaldamento e il guasto del flusso.Poiché l'alluminio può essere sciolto in una lega per saldatura dolce ad alto contenuto di zinco, il riscaldamento deve essere interrotto una volta che il giunto si è formato per evitare la corrosione del metallo di base.In alcuni casi, la brasatura di alluminio e leghe di alluminio a volte non utilizza il flusso, ma utilizza metodi a ultrasuoni o raschianti per rimuovere il film.Quando si utilizza la raschiatura per rimuovere la pellicola per la brasatura, riscaldare prima il pezzo alla temperatura di brasatura, quindi raschiare la parte brasante del pezzo con l'estremità dell'asta di saldatura (o strumento di raschiatura).Mentre si rompe la pellicola di ossido superficiale, l'estremità della saldatura si scioglie e bagna il metallo di base.

I metodi di brasatura dell'alluminio e delle leghe di alluminio comprendono principalmente la brasatura a fiamma, la brasatura in forno, la brasatura a immersione, la brasatura sotto vuoto e la brasatura con protezione dai gas.La brasatura a fiamma viene utilizzata principalmente per piccoli pezzi e per la produzione di pezzi singoli.Per evitare il fallimento del flusso dovuto al contatto tra le impurità nell'acetilene e il flusso quando si utilizza la fiamma ossiacetilenica, è opportuno utilizzare una fiamma ad aria compressa a benzina con leggera riducibilità per prevenire l'ossidazione del metallo di base.Durante la brasatura specifica, il flusso di brasatura e il metallo d'apporto possono essere posti in anticipo nel punto brasato e riscaldati contemporaneamente al pezzo;Il pezzo può anche essere riscaldato prima alla temperatura di brasatura, quindi la saldatura immersa nel flusso può essere inviata alla posizione di brasatura;Dopo che il flusso e il metallo d'apporto si sono fusi, la fiamma di riscaldamento deve essere rimossa lentamente dopo che il metallo d'apporto è stato riempito in modo uniforme.

Quando si brasano alluminio e leghe di alluminio in un forno ad aria, il metallo d'apporto per brasatura deve essere preimpostato e il flusso di brasatura deve essere fuso in acqua distillata per preparare una soluzione densa con una concentrazione del 50% ~ 75%, quindi rivestito o spruzzato su la superficie di brasatura.Una quantità adeguata di flusso per brasatura in polvere può anche essere ricoperta sul metallo d'apporto per brasatura e sulla superficie di brasatura, quindi la saldatura assemblata deve essere collocata nel forno per la brasatura a riscaldamento.Per evitare che il metallo di base si surriscaldi o addirittura si sciolga, la temperatura di riscaldamento deve essere rigorosamente controllata.

La pasta o la saldatura a lamina viene generalmente utilizzata per la brasatura a immersione di alluminio e leghe di alluminio.Il pezzo assemblato deve essere preriscaldato prima della brasatura per portare la sua temperatura vicino alla temperatura di brasatura e quindi immerso nel flusso di brasatura per la brasatura.Durante la brasatura, la temperatura e il tempo di brasatura devono essere rigorosamente controllati.Se la temperatura è troppo alta, il metallo di base è facile da sciogliere e la saldatura è facile da perdere;Se la temperatura è troppo bassa, la saldatura non è fusa a sufficienza e la velocità di brasatura diminuisce.La temperatura di brasatura deve essere determinata in base al tipo e alle dimensioni del metallo di base, alla composizione e al punto di fusione del metallo d'apporto ed è generalmente compresa tra la temperatura di liquidus del metallo d'apporto e la temperatura di solidus del metallo di base.Il tempo di immersione del pezzo nel bagno di flusso deve garantire che la saldatura possa sciogliersi completamente e fluire e il tempo di supporto non dovrebbe essere troppo lungo.In caso contrario, l'elemento di silicio nella saldatura potrebbe diffondersi nel metallo di base, rendendo fragile il metallo di base vicino alla giunzione.

Nella brasatura sotto vuoto di alluminio e leghe di alluminio, vengono spesso utilizzati attivatori operativi per metalli per modificare il film di ossido superficiale dell'alluminio e garantire la bagnatura e la diffusione della saldatura.Il magnesio può essere utilizzato direttamente sul pezzo sotto forma di particelle, o introdotto nella zona di brasatura sotto forma di vapore, oppure il magnesio può essere aggiunto alla saldatura di alluminio e silicio come elemento di lega.Per il pezzo con struttura complessa, al fine di garantire il pieno effetto dei vapori di magnesio sul metallo di base e migliorare la qualità della brasatura, vengono spesso adottate misure del processo di schermatura locale, ovvero il pezzo viene prima posizionato in una scatola di acciaio inossidabile (comunemente noto come box di processo), e quindi posto in un forno sottovuoto per il riscaldamento della brasatura.I giunti brasati sottovuoto in alluminio e lega di alluminio hanno una superficie liscia e giunti brasati densi e non devono essere puliti dopo la brasatura;Tuttavia, l'attrezzatura per la brasatura sotto vuoto è costosa e il vapore di magnesio inquina gravemente il forno, quindi deve essere pulito e mantenuto frequentemente.

Quando si brasano alluminio e leghe di alluminio in atmosfera neutra o inerte, è possibile utilizzare un attivatore di magnesio o un fondente per rimuovere il film.Quando si utilizza l'attivatore di magnesio per rimuovere la pellicola, la quantità di magnesio richiesta è molto inferiore a quella della brasatura sotto vuoto.Generalmente, w (mg) è di circa 0,2% ~ 0,5%.Quando il contenuto di magnesio è elevato, la qualità dell'articolazione sarà ridotta.Il metodo di brasatura NOCOLOK che utilizza flusso di fluoro e protezione con azoto è un nuovo metodo sviluppato rapidamente negli ultimi anni.Poiché il residuo del flusso di fluoruro non assorbe l'umidità e non è corrosivo per l'alluminio, il processo di rimozione dei residui di flusso dopo la brasatura può essere omesso.Sotto la protezione dell'azoto, è necessario rivestire solo una piccola quantità di flusso di fluoruro, il metallo d'apporto può bagnare bene il metallo di base ed è facile ottenere giunti brasati di alta qualità.Attualmente, questo metodo di brasatura NOCOLOK è stato utilizzato nella produzione in serie di radiatori in alluminio e altri componenti.

Per l'alluminio e le leghe brasate con disossidanti diversi dal disossidante, il residuo di fondente deve essere completamente rimosso dopo la brasatura.Il residuo di fondente organico per brasatura per alluminio può essere lavato con soluzioni organiche come metanolo e tricloroetilene, neutralizzato con soluzione acquosa di idrossido di sodio ed infine pulito con acqua calda e fredda.Il cloruro è il residuo del disossidante per brasatura per alluminio, che può essere rimosso secondo i seguenti metodi;In primo luogo, immergere in acqua calda a 60 ~ 80 ℃ per 10 minuti, pulire accuratamente il residuo sul giunto brasato con un pennello e pulirlo con acqua fredda;Quindi immergilo in una soluzione acquosa di acido nitrico al 15% per 30 minuti e infine risciacqualo con acqua fredda.