1. Пайка алюминия с
некорродирующими
флюсами
Современное положение и
тенденции в технологии
флюса NOCOLOK®
NOCOLOK® - зарегистрированная торгоая марка SOLVAY FLUOR GMBH

2. СОЛЬВЕЙ
SBU Fluor
SBU SBU
ХИМИЧЕСКИЙ СЕКТОР - FluorFLUOR
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Современное состояние и тенденции в технологии флюса NOCOLOK®
Д-р. Ганс-Вальтер Свидерски
Solvay Fluor GmbH
Технический маркетинг
Ассортимент изделий NOCOLOK® (некорродирующие флюсы для пайки)
Ганс-Беклер-Аллее 20
D - 30173 Ганновер
Германия
Тел.:
Факс:
++49 511 857 3329
++49 511 857 2146
++49 511 857 3389
++49 511 857 2146
Электронная почта: hans.swidersky@solvay.com
Электронная почта: leszek.orman@solvay.com
NOCOLOK® - зарегистрированная торговая марка SOLVAY FLUOR GMBH

3. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Содержание
 Основные определения, введение
 Последовательность процесса
# Очистка
# Нанесение флюса
# Характеристики некорродирующих флюсов
# Сушка
# Пайка и охлаждение
 Сплавы припоя и припаиваемый лист
 Металлические сплавы заполнителя
 Практические рекомендации для хорошей пайки
 Резюме

4. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Определения
Этот процесс включает соединение компонентов с:
сплавом припоя (который является сплавом Al/Si)
точка плавления которого ниже, чем у компонентов
с использованием некорродирующего флюса.
Сплав припоя размещается рядом с компонентами
или между ними, происходит нагрев до температуры
выше точки плавления сплава припоя, но ниже, чем у
компонентов.
При охлаждении, сплав образует металлuческое
соединение между поверхностями компонентов.

5. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Определения
Алюминий, как химически очень активный элемент, всегда
покрыт очень тонким, но прочным и непроницаемым оксидным
слоем.
Для того, чтобы образовать металлическое соединение между
двумя сплавами, оксидный слой следует удалить или разрушить.
Именно флюс Nocolok® удаляет
оксид, делая таким образом
возможным весь процесс

6. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Введение
 С начала 1980-х гг., пайка в контролируемой атмосфере (CAB)
превратилась в ведущую технологию для изготовления
алюминиевых теплообменников для автомобильной отрасли
 Преимущества
# Успешное удаление оксида алюминия флюсом Nocolok®
# Работа при атмосферном давлении
# Использование некорродирующего флюса
- Нет реакции флюса с алюминием в расплавленном или
твердом состоянии
- Очень малая растворимость остатков флюса в воде
# Нет необходимости в обработке после пайки
# Нет относящихся к флюсу проблем с коррозией
 Методы пайки
# Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) – пайка в печи
# Пайка в открытом пламени или индукционная пайка

7. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Эксперимент с печью со стеклянной трубой
Видеосерия

8. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Для чего она может использоваться? – области применения
 Пайка алюминиевых теплообменников
-
Автомобильная промышленность
Кондиционирование воздуха в жилых домах
Промышленные и домашние холодильники
Электронная промышленность
 Соединение трубок холодильника
- Алюминий с алюминием
- Алюминий с медью
 Соединение алюминия и нержавеющей стали
для кастрюль и сковородок
 Изготовление радиаторoв и нагревательных элементов

9. SBU Fluor
SBU Fluor
Введение
Некоторые типичные изделия, спаянные флюсом NOCOLOK ®

10. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка в контролируемой атмосфере – последовательность процесса
Предпочтительная последовательность *
* Крупногабаритные изделия,
- например, радиаторы, конденсоры
Сборка
деталей
Удаление
смазки
Очистка
Флюсование
(Сушка)
Термическое
обезжиривание
Сухое флюсование
(электростатическое)
Водное
обезжиривание
 Влажное флюсование
(суспензия флюса)
Пайка
Охлаждение

11. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Этапы процесса - Сборка
Коллекторы
или головки
Боковые
Трубы Ребра пластины
Колпачки
Собранные
части должны
удерживаться
вместе
набором
крепежа или
рамой

12. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка в контролируемой атмосфере – последовательность процесса
Предпочтительная последовательность *
Сборка
деталей
Удаление
смазки
Очистка
Термическое
обезжиривание
Водное
обезжиривание
Флюсование
(Сушка)
Пайка
Охлаждение

13. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса
Очистка = Удаление смазки = Обезжиривание
 Грязь и пыль, конденсат и остатки
рабочего масла должны быть удалены
 Внешний вид изделия (после пайки)
 Остатки углерода оставляют черные пятна
и могут быть причиной коррозии
 Удаление оксида не обязательно
 Флюс может справиться с небольшими остатками смазки
 Замечание: покрытие флюсом может меняться
 Влияние на результаты флюсования
 Смачивание поверхности суспензией флюса
зависит от метода очистки

14. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса
Методы очистки для алюминиевых деталей
 Водная очистка

Обрызгиванием или погружением - используя горячие моющие растворы
 Обычны используются мягкие щелочные ингредиенты и детергенты
 За этим следует промывка горячей и холодной водой

Избыточная вода сдувается воздухом

Изделия транспортируются на движущейся ленте (в случае обрызгивания)

Эффективность очистки зависит от
- концентрации моющего раствора
- времени и температуры воздействия
- действующего давления

Образуется смачиваемая поверхность вследствие эффекта
слабого травления
 Термическое обезжиривание
Требует использования методов, испаряющих / удаляющих масла
или смазку

Обезжиривание нагревом (масла и смазочные материалы испаряются)
 Необходима вытяжная вентиляция
 Поверхности изделий не смачиваются


15. SBU Fluor
SBU Fluor
Водная очистка – Водное обезжиривание
Типичный аппарат для водной очистки
Чистящее средство: коммерчески доступный
щелочный детергент
Подготавливается раствор:
Продувка
Щелочной чистящий
раствор от 0.5% до 2.5%
Спрей 40°C – 60°C
на теплообменники
Продувка
Горячая
промывка
Холодная
промывка
(Сушилка)
Вода до промывки +
Коагулятор масла
Продувка
воздухом
Флюсование

16. SBU Fluor
SBU Fluor
Термическое удаление смазки - обезжиривание
Типовая термическая печь для удаления жира и масел
• Газовая горелка
• Принудительная конвекция
- с 1, 2, или более, зонами
• Контролируемый воздухозабор
• Каталитический или термический способ удаления выхлопных
газов
• У некоторых установок имеются конденсоры выхлопного газа
для извлечения некоторого количества масел
• У некоторых нет ничего

17. SBU Fluor
SBU Fluor
Термическое обезжиривание
Имеются масла и эмульсии на водной
основе, которые испаряются при комнатной
температуре.
Поэтому достаточно установить
вытяжки над станками формовки и
сборки деталей!!!

18. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка в контролируемой атмосфере – последовательность процесса
Предпочтительная последовательность *
• Крупногабаритные изделия например, радиаторы, конденсаторы
Сборка
деталей
Удаление
смазки
Очистка
Флюсов.
(Сущка)
Сухое флюсование
(электростатическое)
 Влажное флюсование
(суспензия флюса)
Пайка
Охлаждение

19. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса
Нанесение флюса
Задача нанесения флюса
Однородный слой минимальной толщины
На всех активных поверхностях пайки
Расход флюса
По плану: 5 г/м2 (стандартные условия в печи)
 Обычно используются 3 г/м2
Широкий выбор различных методов
Спрей низкого давления
Обливание
Погружение
Нанесение щеткой
Спрей высокого давления
Электростатический
Наиболее обычным методом нанесения флюса в
процессе пайки в контролируемой атмосфере (CAB)
является опрыскивание водной суспензией
Вторым методом по объему является сухое или
электростатическое нанесение

20. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Зачем нужен флюс?
На всех алюминиевых поверхностях имеется оксидная пленка.
Для того, чтобы произошла пайка, эту пленку надо удалить.
Флюс используется для того, чтобы:
Удалить препятствие в виде оксидной пленки с алюминия
Позволить металлу-заполнителю свободно течь
Защитить поверхности от повторного окисления во время пайки

21. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Механизм действия флюса
Флюс действует путем расплавления и распространения
Пленка оксида алюминия растворяется
- Al2O3 →
[AlO2]- + [AlO]+
- Процесс растворения Al2O3 в расплавленном флюсе
не приводит ни к каким продуктам реакции
- нет изменений точки плавления флюса
- нет реакции флюса с алюминием
в его жидком или твердом состоянии
D. Sichen et. al.: Реакции флюса при пайке алюминия с фторидными флюсами (1996)
S. Bertling: Щелочное удаление смазки - пайка

22. SBU Fluor
SBU Fluor
Некорродирующий флюс для пайки (флюс NOCOLOK®)
Химические и физические характеристики
Состоит из фторидов калия и алюминия
KAlF4 (70 – 80%)
K2AlF5·H2O и K2AlF5 (20 – 30%)
PAIF = 1atm.
3
1200
Область плавления 564°C – 572°C
ниже Тпл металла-заполнителя (577°C)
Распределение размеров частиц
τ-K3AIF6+melt
800
для влажного нанесения x50: 2 – 6мкм
- хорошие характеристики суспензии
Следует избегать образования пыли
- раздражает глаза и систему дыхания
опасен
600
KAIF4+β-AIF3
τ-K3AIF6+KAIF4
Temperature °C
Классифицируется как ОПАСНЫЙ
β-AIF3+melt
KF+τ-K3AIF6
для сухого нанесения x50: 3.5 – 25мкм
- хорошие свойства разжижения
и липкости
KAIF4+melt
KF+melt
1000
400
KAIF4+α-AIF3
KF+β-K3AIF6 β-K3AIF6+KAIF4
200
KF+α-K3AIF6 α-K3AIF6+KAIF4
KF
20
40
60
Молярные % AIF3

23. SBU Fluor
SBU Fluor
Флюс NOCOLOK®
Производственный процесс – схема последовательности операций
Выброс
Флюс NOCOLOK
Производственный
процесс
®
Влажный
газосборник
Обработка
сточных вод
Удаление пыли
Контроль
процесса с
мониторингом
температуры
и давления
Выброс
Смешивание *
H2 O
KOH
Реакция *
HF
H2 O
Фильтрация
Al(OH)3
Сущилка
Поток частиц
Контроль
потока
Поток жидкости
Мерные
дозы
Контроль
процесса с
мониторингом
температуры
и давления
Транспортировка
* Контроль процесса
Флюс NOCOLOK®
Хранение, упаковка
с контролем качества

24. SBU Fluor
SBU Fluor
Флюс NOCOLOK®
 Стандартный флюс NOCOLOK®
(как изготовлен)
1.2
100
Интегральное распределение Q3(x) / %
95
Sympatec
1.1
90
85
WINDOX
80
75
70
65
1.0
Samples
0.9
PEN424A
PEN424B
PEN424C
PEN427A
PEN427B
0.8
60
0.7
55
50
0.6
45
0.5
40
35
0.4
Дифференциальное распределение q3*(x)
Распределение частиц флюса по размерам
Партия 5579 (PEN 427A)
1:1010
Партия 5579
1:4020
Партия 5612 (PEN 427B)
1:1010
Партия 5612
1:4020
30
25
0.3
20
0.2
15
10
0.1
5
0
0.05
0.1
0.5
1
5
10
Размер частиц / мкм
50
0
100

25. SBU Fluor
SBU Fluor
Некорродирующий флюс для пайки (флюс NOCOLOK®)
Химические и физические характеристики
Негигроскопичен
Флюс не притягивает и не поглощает влагу
Неограниченный срок хранения
Некорродирующий
Флюс не реагирует с алюминием
в расплавленном или твердом состоянии
Малая растворимость в воде
1.5 - 4.5 г/л
Не вступает в химические реакции с водой в растворе
Неограниченный срок хранения в резервуаре (суспензия)
Остатки флюса после пайки
Некорродирующие
Нет взаимодействия с хладагентами, турбинными маслами и смазкой
Не требуется очистки или удаления
При большом расходе флюса некоторое взаимодействие со
смазочнo-охлаждающей эмульсией

26. SBU Fluor
SBU Fluor
Некорродирующий флюс для пайки (флюс NOCOLOK®)
Остатки флюса после пайки – Морфология
 Остатки флюса после пайки (при 5г/м2) – картинки с электронного микроскопа
Образец пайки с
хорошим образованием
соединения
Увеличение 1 : 1010
Увеличение 1 : 4020
Плохо спаянный
образец без
образования
соединения
Увеличение 1 : 1010
Увеличение 1 : 4020

27. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса
Влажное флюсование
Схематическое сечение станции флюсования с безвоздушными распылителами низкого давления

28. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса
Влажное флюсование
Видеосерия

29. SBU Fluor
SBU Fluor
Влажное флюсование
Мониторинг флюсования суспензией – методы контроля
Испарение: зафиксированный вес,
испарить до сухости и снова взвесить
Удельный вес: вес фиксированного объема
суспензии, использовать калибровочную кривую
Непрерывный мониторинг
• Оптические измерения
(поглощение света)
• Метод Кориолиса
(электромагнитное возбуждение)
Кориолисовский датчик потока массы
M. Tomsett, Surface Engineering Co., UK, 1st International Congress Aluminum Brazing, Düsseldorf (2000)

30. SBU Fluor
SBU Fluor
Влажное флюсование
Соотношение плотности и концентрации суспензии

31. SBU Fluor
SBU Fluor
Влажное флюсование
Факторы, влияющие на расход флюса
Метод нанесения (спрей, погружение, кисть, и т.п.)

Параметры оборудования (давление распыления,
растояние до сопла, и т.п.)
Количество флюса в спрее (концентрация суспензии)
Смачиваемость поверхности
Скорость ленты конвейераКонфигурация обдува воздухом
 Измените любой и загрузка флюса изменится
 Задача - достичь ~ 3 – 5 г/м2
Флюсование может быть на горячих или холодных поверхностях
- Например, без охлаждения после термического обезжиривания
- Замечание: следует избегать излишнего парообразования
С меньшими уровнями флюса, вся система более чувствительна

32. SBU Fluor
SBU Fluor
Сухое / электростатическое флюсование
Принципы
High
Merrit, ITW Gema, T.A. Seminar (1999)

33. SBU Fluor
SBU Fluor
Сухое / электростатическое флюсование
Сухой статический флюс NOCOLOK®
 Используются принципы технологии порошковой окраски
Следует модифицировать оборудование под флюс
 Потенциальные преимущества сухого нанесения
Не нужно смешивать суспензии
Не нужно следить за концентрацией суспензии
Не нужно смачивать поверхности
(т.е., обработки поверхности или смачив. агента)
Не требуется отдельного этапа сушки
Нет выброса жидких отходов
 Пользователи технологии:
Альтернативный метод флюсования
Примерно 15-20% производств. линий применяют сухой флюс

34. SBU Fluor
SBU Fluor
Сухое / электростатическое флюсование
Производственная установка
Видеосерия
Благодаря любезности Дельфи, Польша

35. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Предварительное флюсование составами на базе связки
 Предварительное флюсование алюминиевого листа
- Голые листы / пластины / змеевики
- Лист с покрытием (припаиваемый лист)
 До обрезки и формования
 Предварительное флюсование отдельных поверхностей
- Во время формования (например, гнутые трубы)
- После формования (например, пластины, трубы, головки, ребра, и т.п.)
 До сборки

36. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Технологии покрытия флюсовой связкой
 Распыление (высокое давление и/или низкое давление)
 Печать
 Нанесение кистью
 Погружение
 Нанесение роликом
Предостережение:
• Покрытие флюсом, однородность, и
загрузка требуют особого внимания
• Следует избегать смешивания с
другими флюсами
Для каждой ситуации доступны специальные составы связки.
Оборудование может быть отлажено для различных условий.

37. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Нанесение флюса со связкой NOCOLOK®
 Предварительное флюсование выбранных деталей
- Обычно делается до сборки
- Нанесение особых загрузок флюса
- Часто на внутренних поверхностях, “критических” местах
 Улучшенная липкость флюса
- Уменьшает отслаивание флюса, меньше пыли
 Смесь флюса NOCOLOK® со связкой и носителем (водой!)
 Нанесение распылением (лучше всего), кистью, или погружением
 Нет взаимодействия флюса и поверхностью алюминия

38. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Нанесение флюса со связкой NOCOLOK®
 Имеющиеся концепции связки:
- Связка (+ вода + флюс)
- Связка, предварительно смешанная с флюсом NOCOLOK®
 Ручные и автоматические системы нанесения
Задача:
- Однородное, тонкое покрытие (10 – 30 мкм)
 Воздушная сушка, и печь или сушка с
с принудительной конвекцией
 Активация связки кислородом из воздуха
Фото: благодаря компании Surface Engineering Process Equipment Ltd (Великобритания)

39. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Нанесение распылением со связкой NOCOLOK®
 Другие примеры нанесения флюса
со связкой:
- Головки
- Коллекторы
- Экраны
- Пластины
- Баки
Примечание:
Однородность и неоднородность
покрытия
(в зависимости от оборудования для
распыления и чистоты поверхности)

40. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Нанесение распылением со связкой NOCOLOK®
Видеосерия

41. SBU Fluor
SBU Fluor
Альтернативные методы нанесения флюса
Пример промышленной станции предварительного покрытия флюсом
Камера
термического
удаления
смазки
Сушильная
камера
Камера
распыления

42. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Расход флюса
Практика:
 Типичный расход флюса применяемый при пайке: 3 – 5 г/м2
 Повышенный расход флюса используется для:
- Трудных участков (например, соединений трубы с головкой)
- Сплавов с высоким содержанием магния
- Фитингов и соединительных блоков на головках
 Иногда наносят больше флюса для компенсации:
- Проблем с атмосферой в печи
(высокие уровни концентрации кислорода и влажности)
- Недостаточной очистки
- Конструктивных дефектов или плохой подгонки деталей
“Бандаж-панацея” – известен также как “эффект лейкопластыря”
Приемлем только на время – надо решать реальные проблемы

43. SBU Fluor
SBU Fluor
Флюсование
Повышенный расход флюса
Последствия:
 Больше выбросов (испарение и конденсация KAlF4)
- Иногда используется для “кондиционирования” (очистки) атмосферы в печи
- Быстро заполняется скруббер сухой очистки (выхлопной)
 Более быстрое накопление флюса внутри печи
- Флюс накапливается
- Сетчатый ленточный конвейер может прогнуться
 Более быстрое накопление флюса на крепежных элементах
- Более короткие интервалы между обслуживанием
 Избыточные остатки флюса после пайки
-
Видимые кристаллические остатки
Отделение остатков флюса
Тусклый, сероватый внешний вид поверхности
Проблемы установки прокладок и уплотнений
Проблемы обработки поверхности после пайки
(например, окраска, обработка с преобразованием)

44. SBU Fluor
SBU Fluor
Некорродирующий флюс для пайки (флюс NOCOLOK®)
Загрязнение, извлечение, и повторное использование флюса
Загрязнение флюса
 Грязь с пола, органические волокна,,тугоплавкая пыль,
песок, металлические частицы, ржавчина
 Может ослабить действие флюса, изменить цвет остатков флюса,
выше точки плавления,вызвать коррозию, окрасить суспензию
Не используйте загрязненный флюс
Принимайте меры для минимизации разбрызгивания флюса
 Сдувайте избыточную суспензию внутри защитной оболочки
 Собирайте капли внутри защитной оболочки
 Поддерживайте соответствующую настройку оборудования
 Минимизируйте контакт с офлюсованными деталями

45. SBU Fluor
SBU Fluor
Обращение с флюсом – указания по безопасности
Основы безопасной работы
 Контроль уровней запыленности и вредного воздействия
 Уровни содержания пыли фторидов в воздухе должны
поддерживаться ниже 2.5 мг/м3 (5.0 мг/м³ NOCOLOK®)
harmful
 Вредное воздействие можно отслеживать анализом образцов мочи
 Избегайте воздействия на сотрудников,предрасположенных к астме
 Соблюдайте правила производственной гигиены

46. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка в контролируемой атмосфере – последовательность процесса
Предпочтительная последовательность *
* Крупногабаритные изделия
например, радиаторы, конденсоры
Сборка
детали
Обезжирив.
Очистка
Флюсование
Пайка
(Сушка)
Охлаждени
е

47. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса
Сушка (только влажное флюсование)
Нагревательные системы
 на природном газе
 электрические
Критические факторы:
 температура
 печи с атмосферной конвекцией
 удаление водяного пара
Проблемы охраны окружающей среды
 для некоторых конструкций требуется газопромыватель

48. SBU Fluor
SBU Fluor
Секция сушки (влажное нанесение флюса)
Задачи
1. Удаление жидкой воды: 110°C*
 Относится к практике флюсования
 Разбавленные суспензии несут больше воды
 Для сушки внутренних поверхностей
требуется больше времени, и т.п.
2. Удаление кристаллизационной воды: 90 - 150°C*
 K2AlF5 · H2O
 Дегидратация при ~ 130 - 150°C
 Цель для 200°C* (максимально 250°- 280°C*)
Возможность окисления алюминия при > 300°C во влажной атмосфере
Избегать избыточно высокой температуры сушки
*: В отношении температур – не точки установки

49. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка с флюсом NOCOLOK®
Сушка – поперечное сечение типичной газовой печи
Центральный узел
Накопление пыли флюса
приводит к блокировке
циркуляции атмосферы

50. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка в контролируемой атмосфере – последовательность процесса
Предпочтительная последовательность *
Сборка
детали
Обезжирив.
Очистка
Флюсование
Пайка
(Сушка)
Охлаждени
е

51. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Как она работает?
Во время пайки формируется сплав
между базовыми металлами и металлом- заполнителем
Металл заполнителя
Базовый металл
Базовый металл
Сплав
При плавлении металл заполнителя втягивается
в соединение при помощи капиллярного эффекта

52. SBU Fluor
SBU Fluor
Алюминиевые сплавы припоя и припаиваемый лист
Как это работает?
Как металл заполнителя одновременно попадает в сотни соединений?
Ответ: припаиваемый лист
• Al-Si Оболочка
Область плавления:
577 – 610°C
• Сплав сердцевины
Точка плавления
630 – 660°C

53. SBU Fluor
SBU Fluor
Припаиваемый алюминиевый лист
Микроструктура – после прокатки
Al-Si оболочка
Область плавления
577–610°C
Сплав
Область плавления
630°- 660°C

54. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Последовательность пайки
Анимированная
последовательность

55. SBU Fluor
SBU Fluor
Припаиваемый алюминиевый лист
Соединение ребра с трубой – микросечение
Si
needles
FIN
Al dendrites
TUBE

56. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Последовательность процесса
Анимация

57. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка
Сушка и пайка в печи
Сушка
Рекомендуемая максимальная
температура сушки 250°C
Вкратце:
Ввод в печь → Нагрев → Пайка → Быстрый вывод
Нагрев
200°C - 564°C
Плавление флюса
Выше 564°C
Плавление заполнителя
Охлаждение
Выше 577°C и до 600°C± 10°C
Быстро это хорошо, но для некоторых конструкций надо учитывать температурные скачки

58. SBU Fluor
SBU Fluor
Цикл пайки
Температура [°C]
CAB* - График зависимости температуры от времени
Вкратце:
*: Пайка в контролируем. атмосфере
Ввод – Пайка – Быстрый вывод
Нагрев
Плавл. флюса
Плавл. заполн.
600°C
588°C
577°C
Выше 577°C и
до 600°C ± 10°C
Выше 564°C
Сушка
200°C - 564°C
Охлаждение
Максим. температура сушки 250°C
Время

59. SBU Fluor
SBU Fluor
Последовательность процесса в печи
Условия в печи
 Спецификации для подходящих печей с контролируемой атмосферой
с использованием равномерного расхода флюса в 5 г/м2 таковы:
 Атмосфера печи – азот (N2)
- Содержание кислорода ниже 100 частей на миллион
- Точка росы ниже -40°C
 Температура и длительность пайки
- Идеальна постоянная температура поверхности теплообменника 600°± 5°C
- Идеальны 3 ± 0.5 минуты от нагрева от 580°C до охлаждения с 605°C
 Расход флюса
- 5 г/м2 рекомендуется
- 3 г/м2 обычно используется
при малом расходе флюса условия в печи являются более критическими

60. SBU Fluor
SBU Fluor
Печи для пайки в контролируемой атмосфере
Атмосферный поток
Оптимальный баланс потока назад/вперед 3 : 1
Г
ПОТОК ЗА
РУЗКИ
то
лавная
Г
та
ачи азо
чка под

61. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Последовательность процесса
Видеосерия

62. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Основные требования процесса
 Успех или неудача в контролируемой атмосфере зависит от:
# Хорошей подгонки изделия
- Допуск к ширине промежутка от 0.1 до 0.15 мм
# Адекватного количества металла-заполнителя
# Однородности покрытия флюсом
# Взаимодействия флюса и сплавляемых элементов
# Условий в печи
- Графика зависимости температуры от времени
- Однородности температуры
- Атмосферы в печи

63. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Сплавы для припаиваемых листов

64. SBU Fluor
SBU Fluor
Алюминиевый припаиваемый лист
Влияние легирующих элементов
Fe:
Mn:
Zr:
Cr:
Ti:
Cu:
Si:
до
до
до
до
до
до
до
1.5%
1.5%
0.2%
0.2%
0.2%
0.5%
1.0%
Zn: до 6.5%
Cu:
Zn:
Si:
Si: от7.5 до 12%
Не влияет
на пайку
Применяется для сплава
металла-заполнителя
Взаимодействует с флюсом,
припаивается с некоторой
осторожностью
Припаивается при
Mg: от 0.5 до 1.5%
некоторых обстоятельствах
(пайка в открытом пламени,
Припаивается
индукционная пайка)
При высоких уровнях излишне понижает
точку плавления основного материала
Mg: до 0.3 - 0.5%

65. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Сплавы сердцевины, содержащие магний
 Для повышения прочности
некоторые сплавы содержат магний:
- сплавы серии 6000 (до 1% Mg)
- используются для фитингов и обрабатываемых деталей
- долговечные сплавы (до 0.3% Mg)
 Влияние магния
-
диффундирует к поверхности во время пайки (T > 400°C)
реагирует с оксидами на поверхности (образуя MgO и Al2MgO4)
реагирует с флюсом (образуя MgF2, KMgF3, K2MgF4)
высокие скорости окисления (втрое быстрее для сплавов с 0.5% Mg)
отравление флюса приводит к пониженной эффективности
в областях соединения может повышаться пористость и пустоты

66. SBU Fluor
SBU Fluor
Роль магния
Экспериментальная
 Влияние содержания Mg на размер и геометрию места пайки
0.1 % Mg по весу
0.4 % Mg по весу

67. SBU Fluor
SBU Fluor
Роль магния
Экспериментальная
 Влияние Mg приводит к повышенной пористости
Соединение
головки с трубой
Дж Гарсия: Припаиваемость сплавов, содержащих магний, в методе CAB ..., VTMS5 (2001)

68. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с флюсами, содержащими цезий
Сплавы сердцевины, содержащие магний
Максимальные величины содержания магния при использовании
стандартных некорродирующих флюсов (оно рассчитывается как сумма
содержания магния в обеих соединяемых деталях)
- между 0.3 - 0.5% в контролируемой атмосфере (печь)
- 1.5% в индукционной пайке и пайке в открытом пламени
 Стандартные методы обращения со сплавами, содержащими Mg
- большая загрузка флюса
- более быстрый нагрев – более короткий цикл пайки
 Лучшие результаты были получены при использовании флюсов,
содержащих цезий для алюминипевых сплавов с до 0.6 / 0.8% Mg
-
меньшие утечки по сравнению со стандартным флюсом
меньшая пористость в областях соединения
улучшенное состояние поверхности изделия после пайки
стандартная загрузка флюса
стандартный цикл пайки

69. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Сплавы припаиваемого покрытия (металла-заполнителя)
 Обычные сплавы покрытия (сплавы металла-заполнителя)
% Si
Область
плавления [°C]
Область
пайки [°C]*
AA 4343
6.8 - 8.2
577 – 613
593 – 610
AA 4045
9.0 -11.0
577 – 591
588 – 604
AA 4047
11.0 -13.0
577 – 582
582 – 600
*: Температура поверхности

70. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
1300
1200
Жидкость
+твердый
600
1100
577°C (1071°F)
1.65
1000
12.6
Твердый
500
0
5
10
15
Кремний (весовые%)
20
Температура °F
Температура °C
AA 4047
Жидкость
660
AA 4045
700
AA 4343
Фазовая диаграмма плавления алюминия и кремния

71. SBU Fluor
SBU Fluor
Обращение с металлом-заполнителем
Растворение сплава припоя / Эрозия
 Возникает, когда сплав припоя растворяется или
проникает в сплав сердцевины (диффузия кремния)
 Масштабы эрозии увеличиваются при
 Более высоком содержании Si в сплаве припоя
 Избыточных пиковых температурах пайки
Более длинных циклах пайки
 Избыточной толщине припаиваемого покрытия
 Конструкции, которая позволяет скапливаться припою

72. SBU Fluor
SBU Fluor
Обращение с металлом-заполнителем
Растворение сплава сердцевины / Эрозия
595°C за 5 минут
610°C за 2 минуты
625°C за 2 минуты
M85065
M85069
M85064
M85074
M85078
M85073

73. SBU Fluor
SBU Fluor
Обращение с металлом-заполнителем
Растворение сплава сердцевины / Эрозия
 Объяснение эрозии участка трубы в соединении головки и трубы
При достижении температуры пайки от
примерно 580°C до 590°C, часть металла
заполнителя протекает к трубе и к
соединению с головкой.
Головка
Труба
Головка
Труба
Когда температура увеличится выше
рекомендуемой максимальной пиковой
температуры (605°C), у соединения
образуется большое скопление металла
заполнителя, что приводит к эрозии стенки.
Внезапное уменьшение поверхностного
натяжения заполнителя или неравномерное
движение сеточного конвейера печи приводит
к тому, что часть металла- заполнителя
потечет от трубы к соединению с головкой.
Этот отток металла приведет к
пиковому сокращению толщины
стенки трубы на 33%..

74. SBU Fluor
SBU Fluor
Обращение с металлом-заполнителем
Растворение сплава сердцевины / Эрозия
Соединения ребер с трубой
Толщина стенки трубы не уменьшается
610°C (1130°F) за 2 минуты
Эрозия стенки трубы
625°C (1157°F)
за 2 минуты
M86708
M86709

75. SBU Fluor
SBU Fluor
Обращение с металлом-заполнителем
Растворение сплава сердцевины / Эрозия
 Дефект в пайке с флюсом
трубы радиатора

76. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Резюме
 Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) является
основным процессом для изготовления автомобильных
алюминиевых теплообменников
 Факторы, определяющие успех пайки алюминия
# Подгонка и сборка изделия
# Чистота детали
# Нанесение флюса
# Атмосфера в печи
# Взаимодействие флюса и сплавляемых элементов
# Постоянная температура пайки
# Длительность пайки при заданной температуре

77. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) в печи для пайки
*Worldwide признанный метод
Всемирно accepted method*
Страны
Компании
Печи
Страны
21
Компании ~106
Печи ~187
3
~69
~118
Европа
Северная Америка /
Мексика
Страны 5
Компании ~18
Печи ~ 22
Южная
Америка
*Состояние: III квартал 2006
Страны
Компании
Печи
15
~183
~234
Азия
Страны
7
Компании ~16
Печи ~18
Всего
Страны
52
Компании ~402
Печи ~672
(по плану** ~ 101)
** на следующие 3 года
Африка
Страны
1
Компании ~10
Печи ~13
Австралия

78. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Современное состояние процесса
• Используется более, чем 400 компаниями
• В более, чем 50 странах
• Приблизительно 670 промышленных печей для пайки
• Плюс линии для пайки в открытом пламени
• Плюс линии для индукционной пайки
• Процесс пайки в контролируемой атмосфере (CAB) –
использующий некорродирующие флюсы - стал
основным методом для изготовления алюминиевых
теплообменников в автомобильной промышленности
• Растет применение CAB в отоплении и вентиляции

79. SBU Fluor
SBU Fluor
Пайка алюминия с некорродирующими флюсами
Резюме (продолжение)
 Последние технологические разработки направлены на
дальнейшее улучшение состава алюминиевых сплавов
# Более высокая прочность
# Хорошая пригодность к формованию
# Более высокая коррозионная стойкость
 Текущие исследования и разработки в отрасли
промышленности привели к концепциям для
 # Качества флюса, более подходящие для
- сухого или электростатического/ нанесения
- пайки в печи содержащих Mg сплавов (до 0.6 / 0.8%)
# Технологии пайки без покрытия
# Предварительно офлюсованный припаиваемый лист или детали
# Сокращение расхода материалов; например,
- флюса
- воды

80. SBU Fluor
SBU Fluor
Семинар по пайке с флюсом NOCOLOK®
Что нужно помнить










Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) является основным
процессом изготовления алюминиевых автомобильных
теплообменников
Допуск на зазор и подгонка деталей (0.1 - 0.15 мм)
Чистые, смачиваемые поверхности обеспечивают лучшее,
более однородное влажное флюсование и лучший внешний вид
изделия
Больше флюса – не обязательно лучше
Атмосфера в печи – свести к минимуму влагу и кислород
Одно уравнение: 3 KAlF4 + 3 H2O  K3AlF6 + 6 HF + Al2O3
Свести к минимуму время при температуре пайки
Металл-заполнитель может бежать, но не прыгать
Стандартные некорродирующие флюсы чувствительны к более,
чем 0.3% Mg – улучшение с цезиевыми флюсами
Места соединения борются за металл-заполнитель