1. Loddeevne
Aluminium og aluminiumlegeringers loddeegenskaber er dårlige, primært fordi oxidfilmen på overfladen er vanskelig at fjerne. Aluminium har stor affinitet for ilt. Det er let at danne en tæt, stabil oxidfilm Al2O3 med højt smeltepunkt på overfladen. Samtidig vil aluminiumlegeringer, der indeholder magnesium, også danne en meget stabil oxidfilm MgO. Dette vil i alvorlig grad hindre befugtning og spredning af loddet og være vanskeligt at fjerne. Under lodning kan loddeprocessen kun udføres med korrekt flux.
For det andet er lodning af aluminium og aluminiumlegeringer vanskeligt. Smeltepunktet for aluminium og aluminiumlegeringer er ikke meget forskelligt fra det anvendte loddetilsatsmetal. Det valgfrie temperaturområde for lodning er meget smalt. Lidt forkert temperaturkontrol kan let forårsage overophedning eller endda smeltning af basismetallet, hvilket gør loddeprocessen vanskelig. Nogle aluminiumlegeringer, der er forstærket ved varmebehandling, vil også forårsage blødgøringsfænomener såsom overældning eller udglødning på grund af lodning, hvilket vil reducere egenskaberne af loddede samlinger. Under flammelodning er det vanskeligt at bedømme temperaturen, fordi farven på aluminiumlegeringen ikke ændrer sig under opvarmning, hvilket også øger kravene til operatørens driftsniveau.
Desuden påvirkes korrosionsbestandigheden af loddede samlinger af aluminium og aluminiumlegeringer let af tilsatsmetaller og flusmidler. Elektrodepotentialet for aluminium og aluminiumlegeringer er ret forskelligt fra lodningspotentialet, hvilket reducerer samlingens korrosionsbestandighed, især for blødloddede samlinger. Derudover har de fleste flusmidler, der anvendes til lodning af aluminium og aluminiumlegeringer, stærk korrosivitet. Selv hvis de rengøres efter lodning, vil flusmidlernes indflydelse på samlingernes korrosionsbestandighed ikke blive fuldstændigt elimineret.
2. Loddemateriale
(1) Lodning af aluminium og aluminiumlegeringer er en sjælden metode, fordi sammensætningen og elektrodepotentialet for lodning af tilsatsmetal og basismetal er meget forskellig, hvilket let kan forårsage elektrokemisk korrosion af samlingen. Blødlodning anvender hovedsageligt zinkbaseret lodning og tinblylodning, som kan opdeles i lavtemperaturlodning (150 ~ 260 ℃), mellemtemperaturlodning (260 ~ 370 ℃) og højtemperaturlodning (370 ~ 430 ℃) i henhold til temperaturområdet. Når tinblylodning anvendes, og kobber eller nikkel er præbelagt på aluminiumsoverfladen til lodning, kan korrosion ved samlingsgrænsefladen forhindres og dermed forbedre samlingens korrosionsbestandighed.
Lodning af aluminium og aluminiumlegeringer er meget udbredt, såsom filterføring, fordamper, radiator og andre komponenter. Kun aluminiumbaserede tilsatsmetaller kan bruges til lodning af aluminium og aluminiumlegeringer, hvoraf aluminium-silicium-tilsatsmetaller er de mest udbredte. Det specifikke anvendelsesområde og forskydningsstyrken for loddede samlinger er vist i henholdsvis tabel 8 og tabel 9. Smeltepunktet for dette loddemiddel er dog tæt på basismetallets, så opvarmningstemperaturen bør kontrolleres strengt og præcist under lodning for at undgå overophedning eller endda smeltning af basismetallet.
Tabel 8 anvendelsesområde for lodning af tilsatsmetaller til aluminium og aluminiumlegeringer
Tabel 9 forskydningsstyrke af aluminium- og aluminiumlegeringssamlinger loddet med aluminium-silicium-tilsatsmetaller
Aluminium-siliciumlodning leveres normalt i form af pulver, pasta, tråd eller plade. I nogle tilfælde anvendes loddekompositplader med aluminium som kerne og aluminium-siliciumlodning som beklædning. Denne type loddekompositplade fremstilles ved hydraulisk metode og bruges ofte som en del af loddekomponenter. Under lodning smelter loddetilsatsmetallet på kompositpladen og flyder under påvirkning af kapillar og tyngdekraft for at fylde samlingsspalten.
(2) Flux og beskyttelsesgas til lodning af aluminium og aluminiumlegeringer. Speciel flux bruges ofte til at fjerne filmen. Organisk flux baseret på triethanolamin, såsom fs204, bruges til blødlodning ved lav temperatur. Fordelen ved denne flux er, at den har ringe korrosionseffekt på basismetallet, men den vil producere en stor mængde gas, hvilket vil påvirke loddets befugtning og tætning. Reaktiv flux baseret på zinkchlorid, såsom fs203 og fs220a, bruges til blødlodning ved mellem- og høj temperatur. Den reaktive flux er meget ætsende, og dens rester skal fjernes efter lodning.
I øjeblikket er lodning af aluminium og aluminiumlegeringer stadig domineret af fjernelse af fluxfilm. Den anvendte loddefluss omfatter kloridbaseret flux og fluoridbaseret flux. Kloridbaseret flux har en stærk evne til at fjerne oxidfilm og god fluiditet, men det har en stor korrosiv effekt på basismetallet. Dets rester skal fjernes fuldstændigt efter lodning. Fluoridbaseret flux er en ny type flux, som har en god filmfjernende effekt og ingen korrosion på basismetallet. Det har dog et højt smeltepunkt og dårlig termisk stabilitet og kan kun bruges med aluminium-siliciumlodning.
Ved lodning af aluminium og aluminiumlegeringer anvendes ofte vakuum, neutral eller inert atmosfære. Ved vakuumlodning skal vakuumgraden generelt nå op på 10-3 Pa. Når nitrogen eller argongas anvendes til beskyttelse, skal renheden være meget høj, og dugpunktet skal være lavere end -40 ℃.
3. Loddeteknologi
Lodning af aluminium og aluminiumlegeringer stiller høje krav til rengøring af emnets overflade. For at opnå god kvalitet skal oliepletter og oxidfilm på overfladen fjernes før lodning. Fjern oliepletter på overfladen med en vandig Na2CO3-opløsning ved en temperatur på 60 ~ 70 ℃ i 5 ~ 10 minutter, og skyl derefter med rent vand. Oxidfilmen på overfladen kan fjernes ved ætsning med en vandig NaOH-opløsning ved en temperatur på 20 ~ 40 ℃ i 2 ~ 4 minutter, og derefter vaskes med varmt vand. Efter fjernelse af oliepletter og oxidfilm på overfladen skal emnet behandles med en vandig HNO3-opløsning for at opnå glans i 2 ~ 5 minutter, derefter rengøres i rindende vand og til sidst tørres. Emnet, der er behandlet med disse metoder, må ikke berøres eller forurenes med andet snavs og skal loddes inden for 6 ~ 8 timer. Det er bedre at lodde med det samme, hvis det er muligt.
Lodningsmetoderne til aluminium og aluminiumlegeringer omfatter hovedsageligt flammelodning, lodning med loddekolbe og ovnlodning. Disse metoder bruger generelt flux i lodning og har strenge krav til opvarmningstemperatur og holdetid. Under flammelodning og lodning med loddekolbe skal man undgå at opvarme fluxen direkte via varmekilden for at forhindre, at fluxen overopheder og svigter. Da aluminium kan opløses i blødt loddemetal med højt zinkindhold, bør opvarmningen stoppes, når samlingen er dannet, for at undgå korrosion af basismetaller. I nogle tilfælde bruger man ved lodning af aluminium og aluminiumlegeringer nogle gange ikke flux, men ultralyd eller skrabemetoder til at fjerne filmen. Når man bruger skrabning til at fjerne filmen til lodning, skal man først opvarme emnet til loddetemperaturen og derefter skrabe den loddede del af emnet med enden af loddestangen (eller skrabeværktøjet). Når overfladeoxidfilmen brydes, vil enden af loddet smelte og fugte basismetallet.
Lodningsmetoder til aluminium og aluminiumlegeringer omfatter hovedsageligt flammelodning, ovnlodning, dyppelodning, vakuumlodning og gasbeskyttet lodning. Flammelodning anvendes mest til små emner og produktion af enkeltstykker. For at undgå svigt af flusmiddel på grund af kontakt mellem urenheder i acetylen og flusmiddel, når der anvendes oxyacetylenflamme, er det hensigtsmæssigt at bruge en benzin-trykluftflamme med let reducerbarhed for at forhindre oxidation af basismetallet. Under specifik lodning kan loddeflusmiddel og fyldstof placeres på det loddede sted på forhånd og opvarmes samtidig med emnet. Emnet kan også først opvarmes til loddetemperaturen, og derefter kan loddet dyppet i flusmiddel sendes til loddepositionen. Efter at flusmiddel og fyldstof er smeltet, skal varmeflammen langsomt fjernes, efter at fyldstof er jævnt fyldt.
Ved lodning af aluminium og aluminiumlegeringer i en luftovn skal loddetilsatsen forudindstilles, og loddeflusmidlet skal smeltes i destilleret vand for at fremstille en tyk opløsning med en koncentration på 50% ~ 75%, og derefter påføres eller sprøjtes på loddeoverfladen. En passende mængde pulverformet loddeflusmiddel kan også påføres loddetilsatsen og loddeoverfladen, og derefter skal den samlede svejsning placeres i ovnen til opvarmning af lodning. For at forhindre, at basismetallet overopheder eller endda smelter, skal opvarmningstemperaturen kontrolleres nøje.
Loddetin i pasta eller folie anvendes generelt til dyppeloddning af aluminium og aluminiumlegeringer. Det samlede emne skal forvarmes før lodning for at bringe dets temperatur tæt på loddetemperaturen og derefter nedsænkes i loddeflussmiddel til lodning. Under lodning skal loddetemperaturen og loddetiden kontrolleres nøje. Hvis temperaturen er for høj, opløses basismetallet let, og loddet forsvinder let. Hvis temperaturen er for lav, smeltes loddet ikke tilstrækkeligt, og loddehastigheden falder. Loddetemperaturen skal bestemmes i henhold til type og størrelse af basismetallet, sammensætningen og smeltepunktet for fyldmetallet og ligger generelt mellem fyldmetallets liquidustemperatur og basismetallets solidustemperatur. Emnets dyppelidningstid i flussbadet skal sikre, at loddet kan smelte og flyde helt, og støttetiden bør ikke være for lang. Ellers kan siliciumelementet i loddet diffundere ind i basismetallet, hvilket gør basismetallet nær samlingen skørt.
Ved vakuumlodning af aluminium og aluminiumlegeringer anvendes ofte metalaktivatorer til at modificere aluminiums overfladeoxidfilm og sikre befugtning og spredning af loddet. Magnesium kan anvendes direkte på emnet i form af partikler eller indføres i loddezonen i form af damp, eller magnesium kan tilsættes aluminium-siliciumloddet som et legeringselement. For emner med kompleks struktur træffes der ofte lokale afskærmningsforanstaltninger for at sikre den fulde effekt af magnesiumdamp på basismetallet og forbedre loddekvaliteten. Emnet placeres først i en rustfri stålkasse (almindeligvis kendt som proceskasse) og placeres derefter i en vakuumovn til opvarmning af lodning. Vakuumloddede aluminium- og aluminiumlegeringssamlinger har en glat overflade og tætte loddede samlinger og behøver ikke at blive rengjort efter lodning. Vakuumlodningsudstyr er dog dyrt, og magnesiumdampen forurener ovnen alvorligt, så det skal rengøres og vedligeholdes ofte.
Ved lodning af aluminium og aluminiumlegeringer i neutral eller inert atmosfære kan magnesiumaktivator eller flux anvendes til at fjerne filmen. Når magnesiumaktivator anvendes til at fjerne filmen, er den nødvendige mængde magnesium meget lavere end ved vakuumlodning. Generelt er w (mg) omkring 0,2% ~ 0,5%. Når magnesiumindholdet er højt, vil samlingens kvalitet blive reduceret. NOCOLOK-lodningsmetode, der bruger fluoridflux og nitrogenbeskyttelse, er en ny metode, der er udviklet hurtigt i de senere år. Da rester af fluoridflux ikke absorberer fugt og ikke er ætsende for aluminium, kan processen med at fjerne fluxrester efter lodning udelades. Under beskyttelse af nitrogen behøver kun en lille mængde fluoridflux at blive påført, fyldmetallet kan fugte basismetallet godt, og det er nemt at opnå loddede samlinger af høj kvalitet. I øjeblikket er denne NOCOLOK-lodningsmetode blevet brugt i masseproduktion af aluminiumsradiatorer og andre komponenter.
For aluminium og aluminiumlegeringer, der er loddet med andet fluxmiddel end fluoridflux, skal fluxresterne fjernes fuldstændigt efter lodning. Rester af organisk loddeflux til aluminium kan vaskes med organiske opløsninger såsom methanol og trichlorethylen, neutraliseres med vandig natriumhydroxidopløsning og til sidst rengøres med varmt og koldt vand. Klorid er rester af loddeflux til aluminium, som kan fjernes ved hjælp af følgende metoder; først lægges det i blød i varmt vand ved 60 ~ 80 ℃ i 10 minutter, derefter rengøres resterne på den loddede samling forsigtigt med en børste, og det rengøres med koldt vand; derefter lægges det i blød i 15% vandig salpetersyreopløsning i 30 minutter, og til sidst skylles det med koldt vand.
Opslagstidspunkt: 13. juni 2022