Как спаять медь и алюминий

Несколько прекрасных способов пайки алюминия и дюрали в быту

Его преимущества существенные, он легкий, а дюраль так вообще можно сравнить по твердости со сталью. При том дюраль легче стали в 3 раза.

Электротехника широко использует алюминий.

Ведь электропроводность чистого алюминия составляет 62% проводимости меди. Чистый алюминий используют в производстве фольги, которая часто применяют для электролитических конденсаторов.

Но по сравнению с медью у него ниже цена.

Алюминий третий за содержанием и самый распространенный метал земной коры, что составляет 8% от ее массы. И вдруг проблема, припаять алюминий или хотя бы залудить, радиолюбители знают, это еще то жуткое испытание нервов и усидчивости. Ведь такая пайка является достаточно сложным в выполнении технологическим процессом. Так что не так с алюминием, почему он не хочет лудится?

Вот тот оксид не хочет приставать к нашему припою. Поэтому почти все потуги при пайке алюминия должны быть направлены на снятие той оксидной пленки, любыми не запрещенными методами.

Способ 1. Пайка с надфилем или шкуркой:

Место пайки тут также должно быть постоянно в той опилочной канифоле. Как не сложно догадаться опилки тут расцарапывают окисел, в результате к нему пристает припой.

Способ 3. Анальгин при пайке:

Способ 4. Машинное масло (для швейных машин или точных механизмов, жидкое):
Не плохие результаты может дать пайка в минеральном (машинном) масле с использованием абразивных в нем инструментов. Тех же железных опилок, ножа или стоматологического бура.

При толщине детали более 2 мм перед нанесением масла деталь надо прогреть. Но осторожно, не забывая что нанесения масла на горячую поверхность может вызвать брызги. Припой должен содержать не менее 50% олова. Лучшие результаты получаются в случае применения щелочного масла для чистки оружия после стрельбы.

Способ 5. Специальные флюсы для пайки алюминия:

Способ 6. Пайка в вакууме:
Если есть возможность то пайка алюминия в вакуумной камере дает хорошие результаты. Но здесь так же нужна предварительная зачистка поверхности детали.

Пайка и сварка в космосе вообще, как говорят некоторые космонавты очень качественная и прочная.

Способ 7. Омеднение алюминия:
Используя медный купорос (CuSO4) можно создать гальваническую установку для покрытия алюминия медью с последующей ее залужением.

Интересно что сварка алюминия не возможна по тем же причинам-образования оксидной пленки на аллюминие. Поэтому для сварки используют инертный газ-аргон. Аргон частично вытесняет кислород воздуха. Но все равно при начале сварки места стыков должны быть обезжирены и зачищены абразивными инструментами, желательно под струей аргона. Иначе алюминиевый электрод, даже с аргоном, при подаче будет просто-напросто плавится и сворачиваться шариками и не прилипать.

Если у кого есть свои способы пайки алюминия, делитесь, будет интересно.

Пайка алюминия с медью

О трудностях при пайке алюминия хорошо известно. Но следующим уровнем по сложности и трудности получения качественного и достаточно надежного соединения является пайка изделий из двух таких конфликтных и различных по своим свойствам металлов – алюминия и меди.

Этот процесс сложный, затратный, с большой вероятностью брака в работе. Но потребность в таких соединениях есть и, следовательно, такая технологическая операция становится необходимой в производственной или бытовой сфере.

Сразу предупреждение – стандартный флюс и припой, подходящий для пайки алюминия, неэффективен для такой же операции с медью. На практике приходится получать соединения из литых заготовок, листового материала, труб и проводов. Последний вариант полностью отрицается электриками, так как даже при отличном качестве пайки, надежности соединения и контакта – это место навсегда останется самым ненадежным и опасным в электропроводке из-за склонности к электрохимической коррозии. Вместо пайки лучше применять переходники и зажимы из металлов, которые не «конфликтуют» ни с алюминием, ни с медью. Но вернемся к пайке.

• возможность осуществления сложного по технологии соединения;
• существование нескольких способов получения соединения деталей;
• получение работником ценного опыта при пайке технологически сложных соединений.

• для осуществления пайки необходимо наличие дополнительных, часто узкоспециализированных и дорогостоящих, материалов;
• специальные расходные материалы не так часто применяются – поэтому не являются распространенными и легкодоступными для их приобретения;
• с пайкой алюминий-медь справится только опытный мастер;
• в частном (бытовом) порядке такая пайка является трудноосуществимой;
• иногда требуется изготовление или подборка стальных переходных муфт; при использовании таких муфт возрастает количество применяемых расходников (для каждого металла нужен свой флюс и припой).

• оба металла имеют оксидные поверхностные пленки;
• медь является более тугоплавкой, что часто служит причиной преждевременного прогорания легкоплавкого алюминия в процессе работы;
• металлы имеют различные коэффициенты линейного расширения.

1. С использованием муфты

Этот способ основан на способности обоих металлов надежно и вполне качественно паяться со сталями. Именно к стальным переходным муфтам с разных сторон и припаивают стыкуемые заготовки.

2. С применением специальных припоев

Самый известный припой – Castolin192FBK – продается в виде прутка с сердечником из флюса. Это жидкоплавкий, низкотемпературный (380°С-430°С) припой с хорошими смачивающими свойствами на основе цинка и алюминия. Из-за низкой текучести он является отличным помощником для устранения больших трещин или отверстий.

3. Поверхностная пайка

Суть метода – увеличить площадь контакта соединяемых деталей с припоем, которая повысит прочность соединения на разрыв, излом, кручение. Сначала из алюминиевого края заготовки получают раструб (воронку), в который должна войти медная проволока или трубка. Края полученной воронки запаивают припоем, который, стекая, заполняет весь объем раструба. Таким образом, припой соединяет детали в единое изделие. Чем глубже воронка, тем больше поверхность соединения.

• Условия работы определяют выбор главного инструмента – паяльника или горелки.
• Припой. Он может быть специальным для непосредственной пайки алюминия с медью. При использовании муфт в работе понадобятся припои для каждого металла, подходящие для пайки их со сталью.
• Флюс, подходящий для используемого конкретного вида припоя.
• Муфта, если выбран данный вид соединения.
• Фиксирующие положение деталей инструменты и приспособления.
• Для поверхностной пайки – приспособление для возможности разделки раструба.

• Подготовительный этап, подразумевающий разделку кромок или, по необходимости, изготовление воронки-раструба.
• Механическая обработка кромок заготовок или концов проводов и трубок с обезжириванием и удалением окислов.
• Фиксация деталей перед пайкой.
• Обработка места стыка флюсом.
• Непосредственно пайка. Если для соединения выбрана муфта, то пайка производится поочередно с двух сторон. После пайки с одной стороны муфты и остывания, выполняется соединение с другой стороны и другими расходными материалами.
• После работы дать остыть стыковому шву. Остатки флюса нужно снять после окончания работы и остывания стыка.
• Проверить качество полностью готового изделия. При отсутствии брака считать его годным к эксплуатации.

• Нельзя допускать нагревания открытым огнем самого припоя в месте стыка.
• При пайке нагрев производится с разных сторон стыка с перерывами. Тепло от нагретого участка металла должно плавно перейти на сам стык.
• Начинайте прогревать с меди.
• Чем медленнее будет расти температура в месте пайки, тем выше вероятность получения качественного соединения.

• Работы производить с использованием вытяжки над местом пайки или хорошей вентиляции в рабочем помещении.
• Обязательно выполнять все требования по безопасному использованию электроприборов.
• Не нарушать правила пожарной безопасности, используя горячий инструмент и открытый огонь при пайке.
• Пользоваться специальными подставками для горячего инструмента.
• Удалить из рабочей зоны все лишние предметы и вещи, особенно легковоспламеняющиеся.

Пайка проводов паяльником: как сделать правильно

Один из самых надежных способов соединения проводов — пайка. Это процесс при котором пространство между двумя проводниками заполняется расплавленным припоем. При этом температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых металлов. В домашних условиях чаще всего используется пайка паяльником — небольшим устройством, работающим от электричества. Для нормальной работы мощность паяльника должна быть не менее 80-100 Вт.

Что нужно для пайки паяльником

Кроме самого паяльника нужны будут припои, канифоль или флюсы, желательно иметь подставку. Еще в процессе работы может потребоваться небольшой напильник и маленькие пассатижи.

Чаще всего приходится паять медные провода, например, на наушниках, при ремонте бытовой техники и т.д.

Канифоль и флюсы

Чтобы получить хорошее соединение проводов, необходимо их очистить от загрязнений, в том числе и от оксидной пленки. Если моно-жилы еще можно очистить вручную, то многожильные проводники нормально зачистить не удастся. Их обычно обрабатывают канифолью или флюсом — активными веществами, которые растворяют загрязнения, в том числе и оксидную пленку.

И канифоль и флюсы работают неплохо, только флюсами пользоваться проще — можно окунуть кисточку в раствор и быстро обработать провода. В канифоль надо проводник положить, затем разогреть его паяльником, чтобы расплавленное вещество обволокло всю поверхность металла. Недостаток использования флюсов — если они остаются на проводах (а они остаются), постепенно разъедают прилегающую оболочку. Чтобы этого не случилось, все места пайки надо обработать — смыть остатки флюса спиртом.

Припои и флюсы для пайки паяльником медных проводов

Канифоль считается универсальным средством, а флюсы можно подбирать в зависимости от металла, который собираетесь паять. В случае с проводами это медь или алюминий. Для медных и алюминиевых проводов берут флюс ЛТИ-120 или буру. Очень неплохо работает самодельный флюс из канифоли и денатурированного спирта (1 к 5), кроме того его просто сделать своими руками. В спирт добавить канифоль (лучше пыль или очень мелкие ее кусочки) и встряхивать до растворения. Потом этим составом можно обрабатывать проводники и скрутки перед пайкой.

Припои для пайки паяльником медных проводов используют ПОС 60, ПОС 50 или ПОС 40 — оловянно-свинцовые. Для алюминия больше подходят составы на основе цинка. Наиболее распространенные — ЦО-12 и П250А(из олова и цинка), марки А (цинк и олово с добавлением меди), ЦА- 15 (цинк с алюминием).

Удобно пользоваться припоем с канифолью

Очень удобно пользоваться припоями, в состав которых входит канифоль (ПОС 61). В этом случае отпадает необходимость в предварительной обработке каждого проводника в канифоли отдельно. Но для качественной пайки паяльник надо иметь мощный — 80-100 Вт, который может быстро разогреть до необходимых температур место пайки.

Вспомогательные материалы

Для того чтобы нормально паять паяльником провода нужны еще:

Подставка. Может быть она из металла полностью или на деревянной/пластиковой подставке закрепленные металлические держатели для паяльника. Также удобно, если есть небольшая металлическая коробочка для канифоли.

Паять паяльником удобнее с подставкой самодельной и фабричной — не очень важно

Так надо затачивать жало паяльника

Пассатижи — для того чтобы придерживать провода

Для смывки флюса может потребоваться спирт, для изоляции — изолента или термоусадочные трубки различных диаметров. Вот и все материалы и инструменты, без которых пайка паяльником проводов невозможна.

Процесс пайки электропаяльником

Вся технология пайки паяльником проводов может быть разделена на несколько последовательных этапов. Все они повторяются в определенной последовательности:

• Подготовка проводников. При пайке проводов они освобождаются от изоляции. После этого с них механическим путем удаляется оксидная пленка. Можно использовать небольшой кусок наждачной бумаги с мелким зерном. Металл должен блестеть и быть светлым.
• Лужение. Разогревают паяльник до температуры плавления канифоли (при прикосновении начинает активно плавится). Берут проводник, подносят к куску канифоли, прогревают паяльником так, чтобы вся зачищенная часть провода оказалась погруженной в канифоль. Затем на жало паяльника берут каплю припоя и разносят его по обработанной части проводника. Припой быстро растекается, покрывая тонким слоем провод. Чтобы он распределялся быстрее и равномернее, провод немного поворачивают. После лужения медные проводники теряют красноту, становясь серебристыми. Так обрабатывают все провода, которые надо будет припаивать

Вот, собственно и все. Таким же образом можно спаять два или более провода, можно припаять провод к какой-то контактной площадке (например, при пайке наушников — провод припаять можно к штекеру или к площадке на наушнике) и т.п.

После того, как закончили паять паяльником провода и они остыли, соединение необходимо изолировать. Можно намотать изоленту, можно надеть, а потом разогреть термоусадочную трубку. Если речь идет об электропроводке, обычно советуют сначала навернуть несколько витков изоленты, а сверху надеть термоусадочную трубку, которую прогреть.

Отличия технологии при использовании флюса

Если используется активный флюс, а не канифоль, процесс лужения изменяется. Очищенный проводник смазывается составом, после чего прогревается паяльником с небольшим количеством припоя. Далее все как описано.

Пайка скрутки с флюсом — быстрее и проще

Есть отличия и при пайке скруток с флюсом. В этом случае можно каждый провод не лудить, а скрутить, затем обработать флюсом и сразу начинать паять. Проводники можно даже не зачищать — активные составы разъедают оксидную пленку. Но вместо этого придется места пайки протирать спиртом — чтобы смыть остатки химически агрессивных веществ.

Особенности пайки многожильных проводов

Описанная выше технология пайки подходит для моножил. Если провод многожильный, есть нюансы: перед лужением проводки раскручивают чтобы можно было все окунуть в канифоль. При нанесении припоя надо следить чтобы каждый проводок был покрыт тонким слоем припоя. После остывания, провода снова скручивают в один жгут, дальше можно паять паяльником как описано выше — окунув жало в припой, прогревая место спайки и нанося олово.

При лужении многожильные провода надо «распушить»

Можно ли паять медный провод с алюминиевым

Соединение алюминия с другими химически активными металлами напрямую делать нельзя. Так как медь — химически активный материал, то медь и алюминий не соединяют и не паяют. Дело в слишком разной теплопроводности и разной токопроводимости. При прохождении тока алюминий нагревается больше и больше расширяется. Медь греется и расширяется значительно меньше. Постоянное расширение/сужение в разной степени приводит к тому, что даже самый хороший контакт нарушается, образуется токонепроводящая пленка, все перестает работать. Потому медь и алюминий не паяют.

Если возникает такая необходимость соединить медный и алюминиевый проводники, делают болтовое соединение. Берут болт с подходящей гайкой и три шайбы. На концах соединяемых проводов формируют кольца по размеру болта. Берут болт, надевают одну шайбу, затем проводник, еще шайбу — следующий проводник, поверх — третью шайбу и все фиксируют гайкой.

Алюминиевый и медный проводники паять нельзя

Есть еще несколько способов соединить алюминиевую и медную линии, но пайка к ним не относится. Прочесть о других способах можно тут, но болтовое — наиболее простое и надежное.

Пайка алюминия паяльником и газовой горелкой

Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.

В качестве аргумента приводится два фактора:

1. при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL₂O₃), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
2. процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.

Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются: олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Припой отечественного производства – ЦОП-40

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.

«Aluminium-13» производства компании Chemet

При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

• обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
• удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева — использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

• нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
• не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Алгоритм действий следующий:

• обезжиривается и зачищается место пайки;
• производится фиксация деталей в нужном положении;
• нагревается место соединения;
• прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.

Пайка алюминия — полная видео инструкция
/youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U

Что делать при отсутствии нужных материалов?

Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.

Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.

Процесс производится следующим образом:

• нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
• когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
• когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.

Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов — довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.

Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.