Покрытие алюминиевых сплавов никелем
Один из путей повышения коррозионной стойкости паяных соединений из алюминиевых сплавов при пайке их легкоплавкими припоями — нанесение барьерных покрытий металлов, имеющих большое химическое сродство к алюминию и совместимых с припоями. К таким покрытиям относятся цинковые, никелевые и медные.
Покрытие может быть нанесено плакированием, а также химическими и электролитическими методами, термовакуумным и ионным напылением.
Слои меди или никеля, нанесенные электролитическим способом на алюминиевые сплавы АМц и особенно АМг, могут отслаиваться от поверхности и вспучиваться при нагреве до температуры 200°С и выше. Более надежно ионное напыление алюминиевых сплавов никелем в специальных гипофосфитных растворах или в ванне, состоящей из 400 г/л хлористого никеля, 20 г/л фтористоводородной кислоты и 40 г/л борной кислоты. При этом не требуется специального подогрева и в ванне нет резких колебаний значений рН. Никелирование в растворе хлористого никеля возможно в монтажных условиях; достаточно нанести на поверхность металла несколько капель раствора, чтобы произошло удаление оксидной пленки алюминия и выделение никеля.
Для улучшения адгезии никелевого слоя к поверхности алюминиевого сплава применяют термообработку (нагрев до температуры 250°С в течение 2 ч); затем никелированную поверхность паяют обычными легкоплавкими припоями по известной технологии. Полученный слой никеля позволяет проводить неоднократный нагрев под пайку. Однако временное сопротивление разрыву паяных соединений алюминиевых пластин, предварительно никелированных в ваннах с хлористым никелем и паянных припоем ПОС 61, невелико (σв = 9,8 МПа). По данным Ю. А. Цумарева, при пайке телескопических соединений труб из стали с охватывающей трубкой из алюминия с химически никелированной внутренней поверхностью в результате прижима тср возрастает до 24,5 — 29,4 МПа.
Покрытие алюминиевых сплавов никелем (β = 15 — 20 мкм), наносимым химическим способом, может быть применено при пайке легкоплавкими припоями (оловянно-свинцовыми, кадмиевыми) до температуры пайки 450—480 °С с применением флюсов ЛК2, ЛТИ120 и др. Нагрев деталей под пайку до температур выше 280°С должен быть достаточно быстрым для того, чтобы исключить выгорание флюса и, как следствие, пористость в паяном шве. Время нагрева до расплавления свинцово-серебряного припоя ПСр2,5 при пайке не должно превышать 3,5 мин, припоя ПСр ЗКд — 1,5—2 мин. Это время может быть увеличено до 5 мин, если нагрев при пайке проводить в среде проточного аргона. Сопротивление срезу соединений из сплава АМц, поверхность которого перед пайкой была никелирована в гипофосфитных растворах, паянных припоем ПСр2,5, равно 17—19 МПа, а припоем ПСр 8 КцН — 18—29 Па, ПОС 61—24—69 МПа.
Химическое меднение
По данным П. Г. Горячева, химическое меднение алюминия и его сплавов перед пайкой возможно в смеси 50% СuО и 50 % NH4Cl. Оптимальная температура нагрева алюминия при таком покрытии 480—530°С. Ниже 480°С покрытие не образуется; выше 530°С алюминий в виде фольги может возгораться в результате выделения теплоты реакции. Время контакта алюминия с расплавом CuO + NH4Cl составляет 3—5с. Толщина покрытия 10—15 мкм. Образующийся слой меди плотный и не отслаивается от алюминия при многократных перегибах и нагреве до 180 °С. Остатки расплава смеси на медненой детали легко отслаиваются при охлаждении.
Толщина покрытия 10—15мкм. Меднение возможно не только путем погружения алюминия в расплавленную смесь, но и при нанесении ее в виде порошка на поверхность нагретой алюминиевой детали. При этом нагрев может быть осуществлен на крышке печи газопламенной горелкой. Перед меднением поверхность алюминиевых деталей не требует предварительной обработки. Расход смеси для меднения 0,5 г на 6 см. Медненую поверхность промывают содовым раствором. Далее возможна пайка припоем типа ПОС 40 с флюсами. Для предотвращения развития коррозии в контакте алюминия с медью целесообразно меднить и торцы алюминиевых деталей. По такому покрытию возможна пайка с припоями типа ПОС и соответствующими флюсами.
Гальванические покрытия
Алюминиевую проволоку для улучшения ее смачиваемости при пайке гальванически покрывают цинком, оловом или другими металлами.
Для соединения алюминиевых деталей с медными в электротехнике предложено наносить на алюминиевую деталь одно или несколько гальванических покрытий. Толщина гальванических покрытий должна превышать высоту неровностей паяемой поверхности. Температура нагрева при пайке должна быть выше температуры образования эвтектики Al — Сu (Заявка 2532317 ФРГ, МКИ3 кл. В 23 К 1/02).
После покрытия поверхности алюминия очень тонким слоем серебра возможна бесфлюсовая пайка погружением паяемого изделия в жидкий цинк или цинковые припои, которые хорошо смачивают посеребренную поверхность алюминия.
Покрытия под легкоплавкие припои
Достаточно высокая коррозионная стойкость проводов из алюминия, паянных легкоплавкими припоями, может быть обеспечена при предварительном цинковании паяемой поверхности (толщина цинкового покрытия до 2 мкм) и лужении в ванне с расплавленным оловом. Плакирование алюминиевых сплавов цинком обеспечивает высокую коррозионную стойкость соединений, паянных оловянными припоями.
Необходимо учитывать, что припой П200А, нанесенный на поверхность алюминиевых сплавов АД1, АМц и АМгб в виде полуды, резко снижает их относительное удлинение и в меньшей степени сопротивление разрыву.
Сплавы типа Al — Mg, при содержании 0,5% Mg в нагартованном состоянии особенно подвержены межзеренному проникновению в них легкоплавких припоев. Поэтому эти сплавы перед низкотемпературной пайкой необходимо отжигать при температуре выше температуры рекристаллизации.