Brasagem de alumínio e ligas de alumínio

1. Brasabilidade

A propriedade de brasagem do alumínio e das ligas de alumínio é ruim, principalmente porque o filme de óxido na superfície é difícil de remover.O alumínio tem grande afinidade pelo oxigênio.É fácil formar um filme de óxido Al2O3 denso, estável e de alto ponto de fusão na superfície.Ao mesmo tempo, as ligas de alumínio contendo magnésio também formarão um filme de óxido MgO muito estável.Eles irão dificultar seriamente a molhagem e o espalhamento da solda.E difícil de remover.Durante a brasagem, o processo de brasagem pode ser realizado apenas com fluxo adequado.

Em segundo lugar, a operação de brasagem de alumínio e liga de alumínio é difícil.O ponto de fusão do alumínio e da liga de alumínio não é muito diferente daquele do metal de adição de brasagem usado.A faixa de temperatura opcional para brasagem é muito estreita.Um pouco de controle de temperatura inadequado pode causar superaquecimento ou até mesmo derretimento do metal base, dificultando o processo de brasagem.Algumas ligas de alumínio reforçadas por tratamento térmico também causarão fenômenos de amolecimento, como envelhecimento excessivo ou recozimento devido ao aquecimento por brasagem, o que reduzirá as propriedades das juntas brasadas.Durante a brasagem por chama, é difícil avaliar a temperatura porque a cor da liga de alumínio não muda durante o aquecimento, o que também aumenta os requisitos para o nível de operação do operador.

Além disso, a resistência à corrosão das juntas brasadas de alumínio e liga de alumínio é facilmente afetada por metais de adição e fluxos.O potencial do eletrodo do alumínio e da liga de alumínio é bastante diferente do potencial da solda, o que reduz a resistência à corrosão da junta, principalmente para a junta de solda macia.Além disso, a maioria dos fluxos utilizados na brasagem de alumínio e ligas de alumínio apresentam forte corrosividade.Mesmo que sejam limpos após a brasagem, a influência dos fluxos na resistência à corrosão das juntas não será completamente eliminada.

2. Material de brasagem

(1) A brasagem de alumínio e ligas de alumínio é um método raramente utilizado, pois a composição e o potencial do eletrodo do metal de adição da brasagem e do metal base são muito diferentes, o que é fácil de causar corrosão eletroquímica da junta.A solda macia adota principalmente solda à base de zinco e solda de chumbo de estanho, que pode ser dividida em solda de baixa temperatura (150 ~ 260 ℃), solda de temperatura média (260 ~ 370 ℃) e solda de alta temperatura (370 ~ 430 ℃) de acordo com o faixa de temperatura.Quando a solda de chumbo-estanho é usada e cobre ou níquel é pré-chapeado na superfície de alumínio para brasagem, a corrosão na interface da junta pode ser evitada, de modo a melhorar a resistência à corrosão da junta.

A brasagem de alumínio e ligas de alumínio é amplamente utilizada, como guia de filtro, evaporador, radiador e outros componentes.Apenas metais de adição à base de alumínio podem ser usados ​​para brasagem de alumínio e ligas de alumínio, entre os quais os metais de adição de alumínio e silício são os mais amplamente utilizados.O escopo específico de aplicação e a resistência ao cisalhamento das juntas soldadas são mostrados na Tabela 8 e na tabela 9, respectivamente.No entanto, o ponto de fusão desta solda é próximo ao do metal base, de modo que a temperatura de aquecimento deve ser controlada de forma rigorosa e precisa durante a brasagem para evitar o superaquecimento ou mesmo a fusão do metal base.

Tabela 8 escopo de aplicação de metais de adição de brasagem para alumínio e ligas de alumínio

Tabela 9 resistência ao cisalhamento de juntas de alumínio e liga de alumínio soldadas com metais de enchimento de alumínio e silício

A solda de silício de alumínio é geralmente fornecida na forma de pó, pasta, fio ou folha.Em alguns casos, são usadas placas compostas de solda com alumínio como núcleo e solda de silício de alumínio como revestimento.Este tipo de placa composta de solda é feita por método hidráulico e é frequentemente usada como parte de componentes de brasagem.Durante a brasagem, o metal de adição de brasagem na placa composta derrete e flui sob a ação do capilar e da gravidade para preencher a lacuna da junta.

(2) Fluxo e gás de proteção para brasagem de alumínio e liga de alumínio, fluxo especial é frequentemente usado para remover o filme.O fluxo orgânico baseado em trietanolamina, como fs204, é usado com solda macia de baixa temperatura.A vantagem deste fluxo é que ele tem pouco efeito de corrosão no metal base, mas produzirá uma grande quantidade de gás, o que afetará a umectação e calafetagem da solda.O fluxo reativo à base de cloreto de zinco, como fs203 e fs220a, é usado com solda macia de média e alta temperatura.O fluxo reativo é altamente corrosivo e seu resíduo deve ser removido após a brasagem.

Atualmente, a brasagem de alumínio e ligas de alumínio ainda é dominada pela remoção de filme de fluxo.O fluxo de brasagem usado inclui fluxo à base de cloreto e fluxo à base de fluoreto.O fluxo à base de cloreto tem forte capacidade de remover o filme de óxido e boa fluidez, mas tem um grande efeito corrosivo no metal base.Seu resíduo deve ser completamente removido após a brasagem.O fluxo à base de flúor é um novo tipo de fluxo, que tem um bom efeito de remoção de filme e nenhuma corrosão ao metal base.No entanto, possui alto ponto de fusão e baixa estabilidade térmica, podendo ser utilizado apenas com solda silício-alumínio.

Quando brasagem de alumínio e ligas de alumínio, geralmente é usado vácuo, atmosfera neutra ou inerte.Quando a brasagem a vácuo é usada, o grau de vácuo geralmente atinge a ordem de 10-3pa.Quando o gás nitrogênio ou argônio é usado para proteção, sua pureza deve ser muito alta e o ponto de orvalho deve ser inferior a -40 ℃

3. Tecnologia de brasagem

A brasagem de alumínio e ligas de alumínio tem altos requisitos para a limpeza da superfície da peça.Para obter uma boa qualidade, a mancha de óleo e a película de óxido na superfície devem ser removidas antes da brasagem.Remova a mancha de óleo na superfície com solução aquosa de Na2CO3 a uma temperatura de 60 ~ 70 ℃ por 5 ~ 10min e depois enxágue com água limpa;O filme de óxido de superfície pode ser removido gravando com solução aquosa de NaOH a uma temperatura de 20 ~ 40 ℃ por 2 ~ 4min e depois lavado com água quente;Após a remoção da mancha de óleo e película de óxido na superfície, a peça deve ser tratada com solução aquosa de HNO3 para brilho por 2 ~ 5min, depois limpa em água corrente e finalmente seca.A peça tratada por estes métodos não deve ser tocada ou contaminada com outras sujeiras, e deve ser brasada dentro de 6 ~ 8h.É melhor soldar imediatamente, se possível.

Os métodos de brasagem de alumínio e ligas de alumínio incluem principalmente brasagem por chama, brasagem de ferro de solda e brasagem de forno.Esses métodos geralmente usam fluxo na brasagem e têm requisitos rigorosos de temperatura de aquecimento e tempo de espera.Durante a brasagem por chama e brasagem de ferro de solda, evite aquecer o fluxo diretamente pela fonte de calor para evitar que o fluxo superaqueça e falhe.Como o alumínio pode ser dissolvido em solda macia com alto teor de zinco, o aquecimento deve ser interrompido assim que a junta estiver formada para evitar a corrosão do metal base.Em alguns casos, a brasagem de alumínio e ligas de alumínio às vezes não usa fluxo, mas usa métodos ultrassônicos ou de raspagem para remover o filme.Ao usar raspagem para remover o filme para brasagem, primeiro aqueça a peça de trabalho à temperatura de brasagem e, em seguida, raspe a parte de brasagem da peça de trabalho com a extremidade da haste de solda (ou ferramenta de raspagem).Ao quebrar o filme de óxido de superfície, o final da solda derreterá e molhará o metal base.

Os métodos de brasagem de alumínio e ligas de alumínio incluem principalmente brasagem por chama, brasagem por forno, brasagem por imersão, brasagem a vácuo e brasagem blindada a gás.A brasagem por chama é usada principalmente para peças pequenas e produção de peças únicas.Para evitar a falha do fluxo devido ao contato entre as impurezas do acetileno e o fluxo quando se utiliza chama de oxiacetileno, é apropriado utilizar chama de ar comprimido de gasolina com leve redutibilidade para evitar a oxidação do metal base.Durante a brasagem específica, o fluxo de brasagem e o metal de adição podem ser colocados antecipadamente no local de brasagem e aquecidos ao mesmo tempo com a peça de trabalho;A peça de trabalho também pode ser aquecida primeiro à temperatura de brasagem e, em seguida, a solda mergulhada com fluxo pode ser enviada para a posição de brasagem;Após o fundente e o metal de adição serem derretidos, a chama de aquecimento deve ser removida lentamente após o preenchimento uniforme do metal de adição.

Ao soldar alumínio e liga de alumínio em um forno de ar, o metal de adição de brasagem deve ser pré-ajustado e o fluxo de brasagem deve ser derretido em água destilada para preparar uma solução espessa com uma concentração de 50% ~ 75% e, em seguida, revestido ou pulverizado sobre a superfície de brasagem.Uma quantidade apropriada de fluxo de brasagem em pó também pode ser coberta no metal de adição de brasagem e na superfície de brasagem e, em seguida, a soldagem montada deve ser colocada no forno para brasagem de aquecimento.Para evitar que o metal base superaqueça ou mesmo derreta, a temperatura de aquecimento deve ser rigorosamente controlada.

A solda em pasta ou folha é geralmente usada para brasagem por imersão de alumínio e ligas de alumínio.A peça de trabalho montada deve ser pré-aquecida antes da brasagem para tornar sua temperatura próxima à temperatura de brasagem e, em seguida, imersa em fluxo de brasagem para brasagem.Durante a brasagem, a temperatura de brasagem e o tempo de brasagem devem ser estritamente controlados.Se a temperatura for muito alta, o metal base é fácil de dissolver e a solda é fácil de ser perdida;Se a temperatura for muito baixa, a solda não é derretida o suficiente e a taxa de brasagem diminui.A temperatura de brasagem deve ser determinada de acordo com o tipo e tamanho do metal base, a composição e o ponto de fusão do metal de adição, e geralmente está entre a temperatura liquidus do metal de adição e a temperatura solidus do metal base.O tempo de imersão da peça no banho de fluxo deve garantir que a solda possa derreter e fluir completamente, e o tempo de suporte não deve ser muito longo.Caso contrário, o elemento de silício na solda pode se difundir no metal base, tornando o metal base próximo à costura quebradiça.

Na brasagem a vácuo de alumínio e ligas de alumínio, os ativadores de operação de metal são frequentemente usados ​​para modificar o filme de óxido de superfície do alumínio e garantir a umectação e o espalhamento da solda.O magnésio pode ser usado diretamente na peça de trabalho na forma de partículas, ou introduzido na zona de brasagem na forma de vapor, ou o magnésio pode ser adicionado à solda de silício de alumínio como elemento de liga.Para a peça com estrutura complexa, a fim de garantir o pleno efeito do vapor de magnésio no metal base e melhorar a qualidade da brasagem, muitas vezes são tomadas medidas de processo de blindagem local, ou seja, a peça é colocada primeiro em uma caixa de aço inoxidável (geralmente conhecido como caixa de processo) e, em seguida, colocado em um forno a vácuo para aquecimento de brasagem.As juntas soldadas a vácuo de alumínio e liga de alumínio têm superfície lisa e juntas soldadas densas e não precisam ser limpas após a brasagem;No entanto, o equipamento de brasagem a vácuo é caro e o vapor de magnésio polui seriamente o forno, por isso precisa ser limpo e mantido com frequência.

Ao soldar alumínio e ligas de alumínio em atmosfera neutra ou inerte, o ativador ou fluxo de magnésio pode ser usado para remover o filme.Quando o ativador de magnésio é usado para remover o filme, a quantidade de magnésio necessária é muito menor do que a brasagem a vácuo.Geralmente, w (mg) é cerca de 0,2% ~ 0,5%.Quando o teor de magnésio é alto, a qualidade da junta será reduzida.O método de brasagem NOCOLOK usando fluxo de flúor e proteção de nitrogênio é um novo método desenvolvido rapidamente nos últimos anos.Como o resíduo de fluxo de fluoreto não absorve umidade e não é corrosivo para o alumínio, o processo de remoção de resíduo de fluxo após a brasagem pode ser omitido.Sob a proteção do nitrogênio, apenas uma pequena quantidade de fluxo de fluoreto precisa ser revestida, o metal de adição pode molhar bem o metal base e é fácil obter juntas soldadas de alta qualidade.Atualmente, este método de brasagem NOCOLOK tem sido usado na produção em massa de radiadores de alumínio e outros componentes.

Para alumínio e liga de alumínio brasados ​​com fluxo diferente de fluxo de fluoreto, o resíduo de fluxo deve ser completamente removido após a brasagem.O resíduo do fluxo de brasagem orgânico para alumínio pode ser lavado com soluções orgânicas como metanol e tricloroetileno, neutralizado com solução aquosa de hidróxido de sódio e finalmente limpo com água quente e fria.O cloreto é o resíduo do fluxo de brasagem para o alumínio, que pode ser removido de acordo com os seguintes métodos;Primeiro, mergulhe em água quente a 60 ~ 80 ℃ por 10min, limpe cuidadosamente o resíduo na junta soldada com uma escova e limpe-a com água fria;Em seguida, mergulhe-o em solução aquosa de ácido nítrico a 15% por 30 minutos e, finalmente, lave-o com água fria.