Можно ли припаять медь к алюминию

Пайка алюминия с медью

Пайка алюминия всегда являлась достаточно сложным технологическим процессом, так как температура его плавления считается относительно низкой, а свойства соединения находятся на не самом высоком уровне. Пайка алюминия с медью становится еще более сложным и проблематичным процессом, так как медь туго плавится, хотя и нормально поддается пайке. Несмотря на сложность процесса, в нем периодически возникает потребность в различных производственных сферах и даже в домашней обстановке. В нормальных условиях, без каких-либо дополнительных средств и со стандартными материалами, получить качественное соединение и не повредить при этом металл заготовки будет практически невозможно.

Пайка меди с алюминием требует особого подхода, так как тут даже стандартный припой для пайки алюминия окажется неэффективным. Стоит сразу отметить, что у алюминия именно с медью получается большая конфликтность, так как со сталью процесс спаивания лучше. Этим пользуются многие мастера при создании сложных соединений. Необходимость в такой пайке возникает как при соединении труб или других крупных деталей, так и при контактах проводов, что с технической стороны происходит легче, проще и быстрее, так как нет больших нагрузок на конечное изделие.

Преимущества

  • Позволяет сделать сложное соединение, которое требует технология эксплуатации;
  • Существует несколько различных способов, как произвести процесс, которые заметно отличаются друг от друга;
  • Дает мастеру большой опыт и возможность работы с любыми видами металла.

Недостатки

  • Высокий процент брака после завершения процесса;
  • Пайка алюминий-медь требует большого количества различных дополнительных материалов, многие из которых являются узкоспециализированными, без которых невозможно получить качественное соединение;
  • Иногда необходимо подбирать стальные муфты того же диаметра, что и свариваемые трубы;
  • Процесс пайки оказывается весьма дорогостоящим благодаря использованию флюсов, специальных припоев и других дополнительных средств;
  • Многие из дополнительных расходных материалов находятся в трудном доступе, так как не относятся к распространенным и часто употребляемым;
  • Далеко не каждый метод пайки из существующих оказывается подходящим для конкретного случая;
  • Справиться с работой может только мастер с большим опытом и в домашних условиях это трудноосуществимый процесс.

Трудности пайки

Основная трудность пайки заключается в том, что металлические изделия из этих материалов не могут нормально соединиться, так как даже при схватывании припоя шов может треснуть даже при относительно небольшом механическом воздействии. Положение усложняется оксидной пленкой алюминия, которая обволакивает материал припоя, мешая нормальному соединению, а также не плавится от температурного воздействия. С этим может помочь в борьбе хорошая очистка и обработка растворителем с последующим нанесением специализированного флюса.

Работа с медью также получается не простой в данном случае. Ведь даже припой для пайки медных труб оказывается не совсем подходящим для такого процесса. Он является тугоплавким, что и требуется для такого металла. В то же время алюминий может иметь более низкую температуру плавления, что приведет к его прогоранию прежде, чем расплавится сам припой. Таким образом, пайка алюминия с медью твердым припоем оказывается достаточно проблематичной. Припой для плавки алюминия может не подойти для меди, так как оказывается слишком легкоплавким, но это уже более подходящий вариант, так как многие мастера, особенно при работе в домашних условиях, используют серебряные припои.

Возможные способы пайки алюминия с медью

Пайка алюминия с медью в домашних условиях и на производстве может проводиться следующими способами:

  • Пайка с помощью муфты. В данном случае между металлами вставляется стальная часть, так что и медь и алюминий припаиваются с различных сторон стали более удобными способами, что помогает получить надежное соединение, так как со сталью и другими сплавами они взаимодействуют намного лучше, чем между собой.
  • При использовании специальных припоев. Современные разработки, к примеру, как присадочный материал марки Castolin и специально разработанные флюсы к нему, помогают решать многие сложные вопросы. Большим недостатком такого способа является высокая стоимость расходных материалов и слабая распространенность.

  • Поверхностная пайка. В данном случае из алюминия делают раструб, чтобы в него могла войти медная трубка. Края этого раструба запаивают легкоплавкими припоями, захватывая большую часть поверхности медной трубы, чтобы увеличит площадь соединения.

Материалы и инструмент

Вне зависимости от того, необходима вам пайка алюминия с медью провода, трубы или листов, для этого понадобятся:

  • Горелка (газовая или бензиновая) или паяльник, в зависимости от условий, в которых это все проводится;
  • Припой, который будет подходить для выбранного способа, так как для пайки через стальную муфту требуются расходные материалы, которые будут рассчитаны на пайку со сталью;
  • Флюс, подобранный под припой, чтобы улучшить взаимодействие с разными металлами;
  • Стальная, или из какого-либо другого сплава, муфта, если выбран именно этот метод;
  • Инструменты для фиксации заготовок и разделки раструба.

Пошаговая инструкция

  1. Осуществляется полная подготовка всех металлических изделий, которые будут принимать участие в пайке. Это включает разделку кромок, подготовку раструба, механическая обработка щеткой и растворителями, чтобы снять все имеющиеся налеты и образовавшиеся пленки.
  2. Затем детали надежно фиксируются, чтобы во время процесса не было ни какого движения и смещения.
  3. На следующем этапе следует обработать концы деталей флюсом.
  4. Далее уже можно приступать к непосредственному спаиванию. Если выбран метод через муфту, то сначала она припаивается к одной заготовке, к примеру, медной трубе. Потом нужно выделить время на остывание и проверку качества, чтобы не было трещин и щелей. Только после этого следует приступать к соединению со второй частью, которое осуществляется точно также, но с помощью других расходных материалов.
  5. После окончания процедур дать шву остыть и проверить полностью готовое изделие на отсутствие брака, прежде чем пускать его в эксплуатацию.
Читать еще:  Чем очистить алюминий от коррозии

При выборе расходных материалов нужно обращать внимание на прочность получаемого соединения, что особенно важно при работе с трубами, которые эксплуатируются под давлением.»

Паяем алюминий и медь обычной горелкой.

  • Цена: $12.15
  • Перейти в магазин

Характеристики.

Диаметр: 2,0 мм, длина: 500 мм
Мягкий припой ISO 3677:

B-Zn98Al 381-400
Примерный состав (вес %): 2,4 Al – остальное Zn
Температура плавления ºС: 430-440
Рабочая температура ºС: 440
Прочность на разрыв (МПа): До 100 (Al)
Плотность (г/cм3): 7,0

Распаковка и внешний вид.

Белый пакет

Внутри зип-пакет с проволокой и инструкцией

Диаметр 2 мм, длина 3 метра. Немного жестче, чем алюминиевый пруток такого же диаметра.

Сделан в виде трубки, в центре которой можно разглядеть флюс. При многократном сгибании лопается вдоль.

Инструкция простая — греть поверхность и натирать припоем.

Переходим к практике.

Для начала проверил температуру плавления. При 360 ºС размягчается, но не очень текуч, а вот при 400 плавится как олово, так что температура плавления действительно ниже, чем у Castolin 192FBK.

Далее возьмем алюминиевую трубку, отпилим кусок и попробуем частично запаять

И что-то идет не так. Припой собирается в шарики и скатывается по поверхности. Я встречал множество гневных отзывов от людей, получившись подобный результат, мол проще оплавить деталь, чем запаять щель в ней.

Но нужно понимать, что флюс хоть и защищает от окисления, но не снимает многолетнюю оксидную пленку, так что обязательно необходимо зачистить поверхность, после чего процесс идет как по маслу

Из-за флюса поверхность мутнеет.

Немного потер щеткой. Довольно неплохо, при желании можно снять лишнее.

Деталь хорошо прогрелась, та что припой протек и с внутренней стороны стыка.

Тестируем. При нормальной сварке разрыв не должен происходить по шву, так и получилось

Крупнее справа

И слева. Тут видно, что трубка начала рваться над швом.

Помимо алюминия можно паять и медь. У нее теплопроводность выше, так что процесс идет гораздо быстрее.

Вид немного портит мутная пленка, но она легко убирается

Снизу так же хорошо протекло

Но соединение получается не такое прочное, как при работе с алюминием. Не без труда, но трубку удалось оторвать, при чем можно разглядеть, что сорвало верхний слой, как будто припой въелся на десятую миллиметра. Даже подумал, что трубка с медным напылением, но потер поверхность щеткой и она снова приобрела медный блеск.

Итоги.

Заказал данный лот просто из интереса, но опыт получился занятным.

Температура плавления практически вдвое ниже температуры плавления алюминия, так что для работы хватит температуры обычной газовой горелки и риск оплавить деталь сводится к минимуму.
Шов получается довольно прочным, так что это неплохая альтернатива аргоновой сварке, особенно если нет других вариантов, а результат нужен вот прям сейчас.
Так же припой хорошо обволакивает поверхность, что позволяет легко устранять порывы трубок из цветных металлов и радиаторов в автомобилях, холодильном оборудовании. Правда у меня нет возможности проверить это под большим давлением, но 8 Атмосфер медная трубка из обзора выдержала. Запаивал торец и пропиленную щель сбоку.
При желании можно использовать его для надежной спайки толстых медных или алюминиевых проводников.
Но с крупными деталями может быть проблема. Во время прогрева места спайки, тепло будет отводиться на остальную часть корпуса, что заметно замедляет процесс и можно перегреть узлы, которые не должны перегреваться — втулки, сальники, прокладки.

Так же стоит упомянуть, что есть лоты с более низкой стоимостью, но в интернетах пишут, что «это обман и лучше данного образца в мире нет». Тем не менее я заказал еще пару в другом месте за $5, но что-то они не трекаются, может не получу их, но если доедут, сделаю небольшое сравнение — возможно и не стоит переплачивать.

Я не сварщик, так что извиняюсь если кого-то заденет моя терминология, старался объяснять «на пальцах» и просто хотел поделиться, вдруг кто-то как и я до некоторого времени не знал о существовании такого припоя )

Как всегда, приветствуется конструктивная критика в комментариях. Всем добра =)

Пайка алюминия с медью

О трудностях при пайке алюминия хорошо известно. Но следующим уровнем по сложности и трудности получения качественного и достаточно надежного соединения является пайка изделий из двух таких конфликтных и различных по своим свойствам металлов – алюминия и меди.

Этот процесс сложный, затратный, с большой вероятностью брака в работе. Но потребность в таких соединениях есть и, следовательно, такая технологическая операция становится необходимой в производственной или бытовой сфере.

Сразу предупреждение – стандартный флюс и припой, подходящий для пайки алюминия, неэффективен для такой же операции с медью. На практике приходится получать соединения из литых заготовок, листового материала, труб и проводов. Последний вариант полностью отрицается электриками, так как даже при отличном качестве пайки, надежности соединения и контакта – это место навсегда останется самым ненадежным и опасным в электропроводке из-за склонности к электрохимической коррозии. Вместо пайки лучше применять переходники и зажимы из металлов, которые не «конфликтуют» ни с алюминием, ни с медью. Но вернемся к пайке.

Читать еще:  Технология плавки алюминия

  • возможность осуществления сложного по технологии соединения;
  • существование нескольких способов получения соединения деталей;
  • получение работником ценного опыта при пайке технологически сложных соединений.

  • для осуществления пайки необходимо наличие дополнительных, часто узкоспециализированных и дорогостоящих, материалов;
  • специальные расходные материалы не так часто применяются – поэтому не являются распространенными и легкодоступными для их приобретения;
  • с пайкой алюминий-медь справится только опытный мастер;
  • в частном (бытовом) порядке такая пайка является трудноосуществимой;
  • иногда требуется изготовление или подборка стальных переходных муфт; при использовании таких муфт возрастает количество применяемых расходников (для каждого металла нужен свой флюс и припой).
  • оба металла имеют оксидные поверхностные пленки;
  • медь является более тугоплавкой, что часто служит причиной преждевременного прогорания легкоплавкого алюминия в процессе работы;
  • металлы имеют различные коэффициенты линейного расширения.

1. С использованием муфты

Этот способ основан на способности обоих металлов надежно и вполне качественно паяться со сталями. Именно к стальным переходным муфтам с разных сторон и припаивают стыкуемые заготовки.

2. С применением специальных припоев

Самый известный припой – Castolin192FBK – продается в виде прутка с сердечником из флюса. Это жидкоплавкий, низкотемпературный (380°С-430°С) припой с хорошими смачивающими свойствами на основе цинка и алюминия. Из-за низкой текучести он является отличным помощником для устранения больших трещин или отверстий.

3. Поверхностная пайка

Суть метода – увеличить площадь контакта соединяемых деталей с припоем, которая повысит прочность соединения на разрыв, излом, кручение. Сначала из алюминиевого края заготовки получают раструб (воронку), в который должна войти медная проволока или трубка. Края полученной воронки запаивают припоем, который, стекая, заполняет весь объем раструба. Таким образом, припой соединяет детали в единое изделие. Чем глубже воронка, тем больше поверхность соединения.

  • Условия работы определяют выбор главного инструмента – паяльника или горелки.
  • Припой. Он может быть специальным для непосредственной пайки алюминия с медью. При использовании муфт в работе понадобятся припои для каждого металла, подходящие для пайки их со сталью.
  • Флюс, подходящий для используемого конкретного вида припоя.
  • Муфта, если выбран данный вид соединения.
  • Фиксирующие положение деталей инструменты и приспособления.
  • Для поверхностной пайки – приспособление для возможности разделки раструба.

  • Подготовительный этап, подразумевающий разделку кромок или, по необходимости, изготовление воронки-раструба.
  • Механическая обработка кромок заготовок или концов проводов и трубок с обезжириванием и удалением окислов.
  • Фиксация деталей перед пайкой.
  • Обработка места стыка флюсом.
  • Непосредственно пайка. Если для соединения выбрана муфта, то пайка производится поочередно с двух сторон. После пайки с одной стороны муфты и остывания, выполняется соединение с другой стороны и другими расходными материалами.
  • После работы дать остыть стыковому шву. Остатки флюса нужно снять после окончания работы и остывания стыка.
  • Проверить качество полностью готового изделия. При отсутствии брака считать его годным к эксплуатации.
  • Нельзя допускать нагревания открытым огнем самого припоя в месте стыка.
  • При пайке нагрев производится с разных сторон стыка с перерывами. Тепло от нагретого участка металла должно плавно перейти на сам стык.
  • Начинайте прогревать с меди.
  • Чем медленнее будет расти температура в месте пайки, тем выше вероятность получения качественного соединения.
  • Работы производить с использованием вытяжки над местом пайки или хорошей вентиляции в рабочем помещении.
  • Обязательно выполнять все требования по безопасному использованию электроприборов.
  • Не нарушать правила пожарной безопасности, используя горячий инструмент и открытый огонь при пайке.
  • Пользоваться специальными подставками для горячего инструмента.
  • Удалить из рабочей зоны все лишние предметы и вещи, особенно легковоспламеняющиеся.

Пайка алюминия паяльником и газовой горелкой

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.

Читать еще:  Как варить алюминий полуавтоматом

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

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector