Mematri aluminium dan paduan aluminium

1. Kemampuan brazeabilitas

Sifat mematri aluminium dan paduan aluminium buruk, terutama karena lapisan oksida di permukaan sulit dihilangkan.Aluminium memiliki afinitas yang besar untuk oksigen.Sangat mudah untuk membentuk film oksida padat, stabil dan titik leleh tinggi Al2O3 di permukaan.Pada saat yang sama, paduan aluminium yang mengandung magnesium juga akan membentuk film oksida MgO yang sangat stabil.Mereka akan sangat menghambat pembasahan dan penyebaran solder.Dan sulit untuk dihilangkan.Selama mematri, proses mematri hanya dapat dilakukan dengan fluks yang tepat.

Kedua, pengoperasian mematri aluminium dan paduan aluminium sulit.Titik leleh aluminium dan paduan aluminium tidak jauh berbeda dengan logam pengisi brazing yang digunakan.Kisaran suhu opsional untuk mematri sangat sempit.Sedikit kontrol suhu yang tidak tepat mudah menyebabkan panas berlebih atau bahkan melelehnya logam dasar, membuat proses mematri menjadi sulit.Beberapa paduan aluminium yang diperkuat dengan perlakuan panas juga akan menyebabkan fenomena pelunakan seperti over aging atau annealing karena pemanasan brazing, yang akan mengurangi sifat sambungan brazing.Selama pematrian api, sulit untuk menilai suhu karena warna paduan aluminium tidak berubah selama pemanasan, yang juga meningkatkan persyaratan untuk tingkat operasi operator.

Selain itu, ketahanan korosi sambungan brazing aluminium dan paduan aluminium mudah dipengaruhi oleh logam pengisi dan fluks.Potensi elektroda aluminium dan paduan aluminium sangat berbeda dari solder, yang mengurangi ketahanan korosi sambungan, terutama untuk sambungan solder lunak.Selain itu, sebagian besar fluks yang digunakan dalam mematri aluminium dan paduan aluminium memiliki korosivitas yang kuat.Bahkan jika dibersihkan setelah mematri, pengaruh fluks pada ketahanan korosi sambungan tidak akan sepenuhnya dihilangkan.

2. Bahan mematri

(1) Mematri aluminium dan paduan aluminium adalah metode yang jarang digunakan, karena komposisi dan potensi elektroda logam pengisi dan logam dasar mematri sangat berbeda, yang mudah menyebabkan korosi elektrokimia pada sambungan.Solder lunak terutama mengadopsi solder berbasis seng dan solder timah, yang dapat dibagi menjadi solder suhu rendah (150 ~ 260 ), solder suhu sedang (260 ~ 370 ) dan solder suhu tinggi (370 ~ 430 ) sesuai dengan kisaran suhu.Ketika solder timah timah digunakan dan tembaga atau nikel dilapisi sebelumnya pada permukaan aluminium untuk mematri, korosi pada antarmuka sambungan dapat dicegah, sehingga dapat meningkatkan ketahanan korosi pada sambungan.

Mematri aluminium dan paduan aluminium banyak digunakan, seperti panduan filter, evaporator, radiator dan komponen lainnya.Hanya logam pengisi berbasis aluminium yang dapat digunakan untuk mematri aluminium dan paduan aluminium, di antaranya logam pengisi aluminium silikon adalah yang paling banyak digunakan.Lingkup spesifik aplikasi dan kekuatan geser sambungan brazing masing-masing ditunjukkan pada Tabel 8 dan Tabel 9.Namun, titik leleh solder ini dekat dengan logam dasar, sehingga suhu pemanasan harus dikontrol secara ketat dan akurat selama mematri untuk menghindari panas berlebih atau bahkan melelehnya logam dasar.

Tabel 8 ruang lingkup aplikasi logam pengisi mematri untuk aluminium dan paduan aluminium

Tabel 9 kekuatan geser sambungan aluminium dan paduan aluminium yang dibrazing dengan logam pengisi aluminium silikon

Solder silikon aluminium biasanya diberikan dalam bentuk bubuk, pasta, kawat atau lembaran.Dalam beberapa kasus, pelat komposit solder dengan aluminium sebagai inti dan aluminium silikon solder sebagai cladding digunakan.Pelat komposit solder semacam ini dibuat dengan metode hidrolik dan sering digunakan sebagai bagian dari komponen mematri.Selama mematri, logam pengisi mematri pada pelat komposit meleleh dan mengalir di bawah aksi kapiler dan gravitasi untuk mengisi celah sambungan.

(2) Fluks dan gas pelindung untuk mematri aluminium dan paduan aluminium, fluks khusus sering digunakan untuk menghilangkan film.Fluks organik berdasarkan trietanolamin, seperti fs204, digunakan dengan solder lunak suhu rendah.Keuntungan dari fluks ini adalah bahwa ia memiliki sedikit efek korosi pada logam dasar, tetapi akan menghasilkan sejumlah besar gas, yang akan mempengaruhi pembasahan dan mendempul solder.Fluks reaktif berdasarkan seng klorida, seperti fs203 dan fs220a, digunakan dengan solder lunak suhu sedang dan suhu tinggi.Fluks reaktif sangat korosif, dan residunya harus dihilangkan setelah mematri.

Saat ini, pematrian aluminium dan paduan aluminium masih didominasi oleh penghilangan film fluks.Fluks mematri yang digunakan meliputi fluks berbasis klorida dan fluks berbasis fluorida.Fluks berbasis klorida memiliki kemampuan yang kuat untuk menghilangkan film oksida dan fluiditas yang baik, tetapi memiliki efek korosif yang besar pada logam dasar.Residunya harus benar-benar dihilangkan setelah mematri.Fluks berbasis fluoride adalah jenis fluks baru, yang memiliki efek penghilangan film yang baik dan tidak ada korosi pada logam dasar.Namun, ia memiliki titik leleh yang tinggi dan stabilitas termal yang buruk, dan hanya dapat digunakan dengan solder silikon aluminium.

Saat mematri aluminium dan paduan aluminium, vakum, atmosfer netral atau inert sering digunakan.Ketika mematri vakum digunakan, tingkat vakum umumnya akan mencapai urutan 10-3pa.Ketika nitrogen atau gas argon digunakan untuk perlindungan, kemurniannya harus sangat tinggi, dan titik embun harus lebih rendah dari -40

3. Teknologi mematri

Mematri aluminium dan paduan aluminium memiliki persyaratan tinggi untuk pembersihan permukaan benda kerja.Untuk mendapatkan kualitas yang baik, noda minyak dan lapisan oksida pada permukaan harus dihilangkan sebelum mematri.Hapus noda minyak di permukaan dengan larutan berair Na2CO3 pada suhu 60 ~ 70 selama 5 ~ 10 menit, lalu bilas dengan air bersih;Film oksida permukaan dapat dihilangkan dengan etsa dengan larutan berair NaOH pada suhu 20 ~ 40 selama 2 ~ 4 menit, dan kemudian dicuci dengan air panas;Setelah menghilangkan noda minyak dan film oksida di permukaan, benda kerja harus diperlakukan dengan larutan berair HNO3 untuk gloss selama 2 ~ 5 menit, kemudian dibersihkan dengan air mengalir dan akhirnya dikeringkan.Benda kerja yang dirawat dengan metode ini tidak boleh disentuh atau terkontaminasi dengan kotoran lain, dan harus dibrazing dalam waktu 6 ~ 8 jam.Lebih baik untuk mematri segera jika memungkinkan.

Metode mematri aluminium dan paduan aluminium terutama meliputi mematri api, mematri besi solder dan mematri tungku.Metode ini umumnya menggunakan fluks dalam mematri, dan memiliki persyaratan ketat pada suhu pemanasan dan waktu penahanan.Selama mematri api dan mematri besi solder, hindari memanaskan fluks langsung oleh sumber panas untuk mencegah fluks dari panas berlebih dan kegagalan.Karena aluminium dapat larut dalam solder lunak dengan kandungan seng tinggi, pemanasan harus dihentikan setelah sambungan terbentuk untuk menghindari korosi logam dasar.Dalam beberapa kasus, mematri aluminium dan paduan aluminium terkadang tidak menggunakan fluks, tetapi menggunakan metode ultrasonik atau pengikisan untuk menghilangkan film.Saat menggunakan pengikisan untuk melepaskan film untuk mematri, pertama-tama panaskan benda kerja ke suhu mematri, lalu kikis bagian mematri benda kerja dengan ujung batang solder (atau alat pengikis).Saat memecahkan film oksida permukaan, ujung solder akan meleleh dan membasahi logam dasar.

Metode mematri aluminium dan paduan aluminium terutama meliputi mematri api, mematri tungku, mematri dip, mematri vakum dan mematri terlindung gas.Mematri api sebagian besar digunakan untuk benda kerja kecil dan produksi satu bagian.Untuk menghindari kegagalan fluks karena kontak antara pengotor dalam asetilena dan fluks saat menggunakan nyala oksiasetilen, adalah tepat untuk menggunakan nyala api udara tekan bensin dengan sedikit reduksi untuk mencegah oksidasi logam dasar.Selama mematri tertentu, fluks mematri dan logam pengisi dapat ditempatkan di tempat brazing terlebih dahulu dan dipanaskan pada saat yang sama dengan benda kerja;Benda kerja juga dapat dipanaskan ke suhu mematri terlebih dahulu, dan kemudian solder yang dicelupkan dengan fluks dapat dikirim ke posisi mematri;Setelah fluks dan logam pengisi dilebur, nyala api pemanas harus dihilangkan secara perlahan setelah logam pengisi terisi secara merata.

Ketika mematri aluminium dan paduan aluminium dalam tungku udara, logam pengisi mematri harus diatur sebelumnya, dan fluks mematri harus dilebur dalam air suling untuk menyiapkan larutan kental dengan konsentrasi 50% ~ 75%, dan kemudian dilapisi atau disemprotkan pada permukaan mematri.Sejumlah fluks mematri bubuk yang sesuai juga dapat ditutupi pada logam pengisi mematri dan permukaan mematri, dan kemudian las yang dirakit harus ditempatkan di tungku untuk memanaskan mematri.Untuk mencegah logam dasar menjadi terlalu panas atau bahkan meleleh, suhu pemanasan harus dikontrol dengan ketat.

Solder pasta atau foil umumnya digunakan untuk mematri aluminium dan paduan aluminium.Benda kerja yang dirakit harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum mematri untuk membuat suhunya mendekati suhu mematri, dan kemudian direndam dalam fluks mematri untuk mematri.Selama mematri, suhu mematri dan waktu mematri harus dikontrol secara ketat.Jika suhu terlalu tinggi, logam dasar mudah larut dan solder mudah hilang;Jika suhu terlalu rendah, solder tidak cukup meleleh, dan laju mematri menurun.Suhu mematri harus ditentukan menurut jenis dan ukuran logam tidak mulia, komposisi dan titik leleh logam pengisi, dan umumnya antara suhu cair logam pengisi dan suhu solidus logam tidak mulia.Waktu pencelupan benda kerja di bak fluks harus memastikan bahwa solder dapat meleleh dan mengalir sepenuhnya, dan waktu pendukung tidak boleh terlalu lama.Jika tidak, elemen silikon dalam solder dapat berdifusi ke dalam logam dasar, membuat logam dasar di dekat jahitan menjadi rapuh.

Dalam mematri vakum aluminium dan paduan aluminium, aktivator operasi logam sering digunakan untuk memodifikasi film oksida permukaan aluminium dan memastikan pembasahan dan penyebaran solder.Magnesium dapat langsung digunakan pada benda kerja dalam bentuk partikel, atau dimasukkan ke dalam zona mematri dalam bentuk uap, atau magnesium dapat ditambahkan ke solder silikon aluminium sebagai elemen paduan.Untuk benda kerja dengan struktur yang kompleks, untuk memastikan efek penuh dari uap magnesium pada logam dasar dan meningkatkan kualitas mematri, langkah-langkah proses pelindung lokal sering diambil, yaitu, benda kerja pertama ditempatkan di kotak baja tahan karat (biasanya dikenal sebagai kotak proses), dan kemudian ditempatkan dalam tungku vakum untuk pemanasan mematri.Vacuum Brazed Aluminium dan sambungan paduan aluminium memiliki permukaan halus dan sambungan brazing padat, dan tidak perlu dibersihkan setelah mematri;Namun, peralatan mematri vakum mahal, dan uap magnesium sangat mencemari tungku, sehingga perlu sering dibersihkan dan dirawat.

Saat mematri aluminium dan paduan aluminium dalam suasana netral atau inert, aktivator atau fluks magnesium dapat digunakan untuk menghilangkan film.Ketika aktivator magnesium digunakan untuk menghilangkan film, jumlah magnesium yang dibutuhkan jauh lebih rendah daripada mematri vakum.Umumnya, w (mg) adalah sekitar 0,2% ~ 0,5%.Ketika kandungan magnesium tinggi, kualitas sambungan akan berkurang.Metode mematri NOCOLOK menggunakan fluks fluorida dan perlindungan nitrogen adalah metode baru yang berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir.Karena residu fluks fluorida tidak menyerap kelembaban dan tidak korosif terhadap aluminium, proses menghilangkan residu fluks setelah mematri dapat diabaikan.Di bawah perlindungan nitrogen, hanya sejumlah kecil fluks fluorida yang perlu dilapisi, logam pengisi dapat membasahi logam dasar dengan baik, dan mudah untuk mendapatkan sambungan brazing berkualitas tinggi.Saat ini, metode mematri NOCOLOK ini telah digunakan dalam produksi massal radiator aluminium dan komponen lainnya.

Untuk aluminium dan paduan aluminium yang dibrazing dengan fluks selain fluks fluorida, residu fluks harus benar-benar dihilangkan setelah mematri.Residu fluks mematri organik untuk aluminium dapat dicuci dengan larutan organik seperti metanol dan trikloroetilen, dinetralkan dengan larutan berair natrium hidroksida, dan akhirnya dibersihkan dengan air panas dan dingin.Klorida adalah residu dari fluks mematri untuk aluminium, yang dapat dihilangkan menurut metode berikut;Pertama, rendam dalam air panas pada 60 ~ 80 selama 10 menit, bersihkan residu pada sambungan brazing dengan sikat dengan hati-hati, dan bersihkan dengan air dingin;Kemudian rendam dalam larutan asam nitrat 15% selama 30 menit, dan terakhir bilas dengan air dingin.