Способ пайки алюминия и его сплавов, плакированных силумином, и материал для пайки алюминия и его сплавов, плакированных силумином

Изобретение относится к способам пайки алюминия и алюминиевых сплавов, плакированных силумином и материалам для пайки. Между паяемыми поверхностями помещают материал для пайки в виде фольги из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, толщиной 5-50 мкм, с нанесенной на нее с одной или обеих сторон композицией на основе фторалюминатного флюса, с толщиной слоя 5-50 мкм. Нагревают сборку до расплавления фольги с образованием между паяемыми поверхностями слоя расплавленного силумина и флюса и охлаждают ее. Изобретение позволяет упростить подготовку к пайке материала из алюминия или его сплавов, плакированного силумином, повысить качество пайки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к способам пайки алюминия и алюминиевых сплавов, плакированных силумином, и материалам для пайки.

Известен способ изготовления многослойного композиционного материала на основе алюминия, включающий окисление анодированием поверхности алюминиевой фольги толщиной 5-200 мкм на глубину 0,1-50 мкм, сборку алюминиевой фольги в пакет и скрепление пакета в монолит путем склеивания или диффузной сварки (RU 2030294 С1, В32В 15/20, 1995.03.10).

Данный способ неприменим при пайке алюминиевых конструкций, так как диффузионная сварка невозможна из-за деформации конструкции при давлении, необходимом для диффузионной сварки.

Известен способ изготовления спаянного продукта и многослойный спаиваемый блок, включающий слой металлической фольги из припоя и слой алюминия, покрывающий хотя бы часть поверхности припоя, причем слой алюминия имеет толщину, равную примерно от 1 до 20 мкм (WO 02066200, В23К 1/008; В23К 1/19, В23К 35/00, В23К 35/02, 2002.08.29).

Данный способ предназначен для изготовления спаянного продукта из состава компонентов, включающего материал, имеющий температуру плавления, превышающую 660°С, и не подходит для пайки алюминия.

Известен также способ пайки алюминия с использованием припоев в виде фольги из низкоплавких сплавов, покрытой флюсом, помещаемой между паяемыми поверхностями или дополнительно с нанесением флюса на паяемые поверхности (Лашко С.В., Лашко Н.Ф., Пайка металлов, 4 изд., Москва, Машиностроение, 1988, с.273-275) - прототип.

Недостатком данного способа является сложность изготовления фольги из припоя, кроме того, известный способ предполагает так называемые «мокрые» процессы, то есть покрытие изделия флюсом, нанесение которого не всегда происходит равномерно, что снижает качество пайки. Материал для пайки, изготовленный из фольги из припоя, имеет недостаточную пластичность.

Задачей настоящего изобретения является упрощение подготовки к пайке алюминия и его сплавов, плакированных силумином, повышение качества пайки.

Задача изобретения решается тем, что в способе пайки алюминия и его сплавов, плакированных силумином, включающем размещение между паяемыми поверхностями фольги, используют фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, толщиной 5-50 мкм, с нанесенной на нее с одной или обеих сторон композицией на основе фторалюминатного флюса с толщиной слоя 5-50 мкм, после чего нагревают сборку до расплавления фольги с образованием между паяемыми поверхностями слоя расплавленного силумина и флюса и охлаждают ее.

Между паяемыми поверхностями размещают фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, с композицией, которая может иметь состав, мас,%: эвтектическая смесь солей KF и AlF₃ - 80-98 и связующее - 2-20.

Задача решается также тем, что материал для пайки алюминия и его сплавов, плакированных силумином, включающий фольгу, согласно изобретению представляет собой фольгу из алюминия или его сплавов с нанесенной на нее с одной или обеих сторон композицией на основе фторалюминатного флюса с толщиной слоя 5-50 мкм, при этом фольга выполнена из алюминия или его сплавов, не являющихся припоем, и имеет толщину 5-50 мкм.

Композиция, нанесенная на фольгу из алюминия или его сплавов, может иметь состав, мас.%: эвтектическая смесь солей KF и AlF₃ - 80-98 и связующее - 2-20.

Способ пайки алюминия и его сплавов с использованием заявляемого материала для пайки осуществляют следующим образом.

На пластину из алюминия или из алюминиевых сплавов, плакированную силумином, помещают лист материала для пайки - фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, толщиной 5-50 мкм с нанесенной на нее композицией, состоящей из эвтектической смеси KF и AlF₃ и связующего, в качестве которого могут быть применены полимеры - акрилаты, метакриалаты, полистирол, полиизобутилен и пр. На фольгу помещают деталь из алюминия или его сплавов. Полученную сборку помещают в печь для пайки, нагретую до температуры пайки 580-640°С. Пайку можно производить в среде защитного газа, а также на воздухе. При нагреве до температуры пайки происходит плавление алюминиевой фольги с нанесенной на нее композицией и силумина с поверхности алюминия или алюминиевых сплавов, плакированных силумином, и образование между паяемыми поверхностями слоя расплавленного силумина и флюса, что и обеспечивает качественную пайку. После прогрева в течение 4-5 минут сборку извлекают и охлаждают. Деталь припаяна к пластине.

В состав композиции, нанесенной на фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, в качестве фторсиликата щелочного металла могут входить: Li₂SiF₆, и/или Na₂SiF₆, и/или K₂SiF₆, и/или Rb₂SiF₆, и/или Cs₂SiF₆, и/или их смесь.

В состав композиции, нанесенной на фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, в качестве фторалюмината щелочного металла могут входить: LiAlF₄, и/или KAlF₄, и/или NaAlF₄, и/или RbAlF₄, и/или CsAlF₄, и/или их смесь.

Материал для пайки алюминия и его сплавов может состоять из одного и/или более слоев фольги из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, с нанесенной композицией.

Технический результат изобретения заключается в упрощении способа пайки благодаря использованию готового материала для пайки.

Способ пайки алюминия и его сплавов с использованием заявляемого материала для пайки осуществляют следующим образом.

На пластину из алюминия или из алюминиевого сплава помещают лист материала для пайки - фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоем, с нанесенной на нее композицией, на фольгу помещают деталь из алюминия или его сплавов. Полученную сборку помещают в печь для пайки, нагретую до температуры пайки 580-640°С. При нагреве до температуры пайки на поверхности фольги, покрытой композицией, происходит выделение кремния с последующим сплавлением кремния и алюминия и образованием расплавленного слоя силумина на поверхности фольги и, с учетом малой толщины фольги, превращением алюминиевой фольги в слой расплавленного силумина, то есть припоя и флюса, обеспечивающего качественную пайку. После прогрева в течение 4-5 минут сборку извлекают и охлаждают. Деталь припаяна к пластине.

Материал для пайки алюминия и его сплавов получают следующим образом.

Готовят композицию для нанесения на фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, обеспечивающую при нагреве до температуры пайки 580-640°С выделение кремния на поверхности фольги, например, композицию, имеющую состав: K₂SiF₆ - 79%; AlF₃ - 6%; KAlF₄ - 8%, алюминиевый порошок с 2%, связующее - 5%. Компоненты, составляющие композицию, диспергируют в растворителе, в качестве которого может быть применен ацетон, толуол и другие соединения, растворяющие связующее композиции, которое может быть представлено полимерами-акрилатами, метакриалатами, полистиролом, полиизобутиленом и пр. Полученную суспензию наносят на алюминиевую фольгу толщиной от 5 до 50 мкм путем распыления. В зависимости от количества нанесенной суспензии слой покрытия может составлять 5-50 мкм. Композицию наносят с одной или с обеих сторон фольги. Фольгу с нанесенной композицией сушат при комнатной температуре. В таком виде материал для пайки алюминия можно легко сворачивать в рулон, нанесенное покрытие при этом не разрушается, и хранить в течение нескольких дней.

Способ иллюстрируется примерами проведения пайки с различным материалом для пайки, отличающимся в пределах заявленных интервалов значений параметрами толщины фольги и толщины нанесенной на фольгу композиции. Результаты приведены в таблице. В зависимости от конфигурации паяемых деталей и их размеров используют материал для пайки, отличающийся толщиной фольги из алюминия и толщиной слоя, нанесенной на нее композиции.

При использовании слоя фольги толщиной менее 5 мкм материал имеет низкую прочность, при толщине более 50 мкм материал не будет переведен в силумин целиком, кроме того, при увеличении толщины фольги увеличивается жесткость материала для пайки, он плохо прилегает к паяемым поверхностям, что снижает качество пайки. От толщины слоя композиции, наносимой на фольгу, также зависит качество пайки. Слоя нанесенной на фольгу композиции с толщиной менее 5 мкм может не хватить для проведения качественной пайки, слой толщиной более 50 мкм приведет к завышенному расходу реагентов и сложности удаления остатков композиции со спаянной поверхности.

Материал для пайки алюминия и алюминиевых сплавов
№ п/п	Толщина алюминиевой фольги, мкм	Толщина слоя композиции, мкм
1.	5	5 с одной стороны
2.	5	По 5 с обеих сторон
3.	5	20 с одной стороны
4.	5	По 20 с обеих сторон
5.	5	50 с одной стороны
6.	5	По 50 с обеих сторон
7.	25	5 с одной стороны
8.	25	По 5 с обеих сторон
9.	25	20 с одной стороны
10.	25	По 20 с обеих сторон
11.	25	50 с одной стороны
12.	25	По 50 с обеих сторон
13.	50	5 с одной стороны
14.	50	По 5 с обеих сторон
15.	50	20 с одной стороны
16.	50	По 20 с обеих сторон
17.	50	50 с одной стороны
18.	50	По 50 с обеих сторон

1. Способ пайки алюминия и его сплавов, плакированных силумином, включающий размещение между паяемыми поверхностями фольги, отличающийся тем, что между паяемыми поверхностями размещают фольгу из алюминия или его сплавов, не являющихся припоями, толщиной 5-50 мкм, с нанесенной на нее с одной или обеих сторон композицией на основе фторалюминатного флюса, с толщиной слоя 5-50 мкм, после чего нагревают сборку до расплавления фольги с образованием между паяемыми поверхностями слоя расплавленного силумина и флюса и охлаждают ее.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют фольгу с нанесенной на нее композицией, имеющей состав, мас.%: эвтектическая смесь солей KF и AlF₃ 80-98 и связующее 2-20.

3. Материал для пайки алюминия и его сплавов, плакированных силумином, включающий фольгу, отличающийся тем, что на фольгу нанесена с одной или с обеих сторон композиция на основе фторалюминатного флюса, с толщиной слоя 5-50 мкм, при этом фольга выполнена из алюминия или его сплавов, не являющихся припоем, и имеет толщину 5-50 мкм.

4. Материал по п.3, отличающийся тем, что нанесенная на фольгу композиция имеет состав, мас.%: эвтектическая смесь солей KF и AlF₃ 80-98 и связующее 2-20.