ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღება

1. შედუღების უნარი

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღების უნარი ცუდია, ძირითადად იმიტომ, რომ ზედაპირზე ოქსიდის ფენის მოშორება რთულია. ალუმინს აქვს დიდი მიდრეკილება ჟანგბადის მიმართ. ზედაპირზე ადვილად წარმოიქმნება მკვრივი, სტაბილური და მაღალი დნობის წერტილის ოქსიდის ფენა Al2O3. ამავდროულად, მაგნიუმის შემცველი ალუმინის შენადნობები ასევე წარმოქმნიან ძალიან სტაბილურ ოქსიდის ფენას MgO. ისინი სერიოზულად აფერხებენ შედუღების დასველებას და გავრცელებას. და მათი მოშორება რთულია. შედუღების დროს შედუღების პროცესი შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ სათანადო ფლუსურით.

მეორეც, ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შედუღების პროცესი რთულია. ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების დნობის წერტილი დიდად არ განსხვავდება გამოყენებული შედუღების შემავსებელი ლითონის დნობის წერტილისგან. შედუღებისთვის დამატებითი ტემპერატურის დიაპაზონი ძალიან ვიწროა. ტემპერატურის მცირედი არასწორი კონტროლი ადვილად იწვევს ძირითადი ლითონის გადახურებას ან თუნდაც დნობას, რაც ართულებს შედუღების პროცესს. თერმული დამუშავებით გამაგრებული ზოგიერთი ალუმინის შენადნობი ასევე იწვევს დარბილების მოვლენებს, როგორიცაა ზედმეტი დაბერება ან გახურება შედუღების გაცხელების გამო, რაც ამცირებს შედუღებული შეერთებების თვისებებს. ცეცხლოვანი შედუღების დროს ტემპერატურის შეფასება რთულია, რადგან ალუმინის შენადნობის ფერი არ იცვლება გათბობის დროს, რაც ასევე ზრდის ოპერატორის მუშაობის დონის მოთხოვნებს.

გარდა ამისა, ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შედუღებული შეერთებების კოროზიისადმი მდგრადობაზე ადვილად მოქმედებს შემავსებელი ლითონები და ფლუსები. ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების ელექტროდის პოტენციალი საკმაოდ განსხვავდება შედუღების ელექტროდის პოტენციალისგან, რაც ამცირებს შეერთების კოროზიისადმი მდგრადობას, განსაკუთრებით რბილი შედუღების შეერთების შემთხვევაში. გარდა ამისა, ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შედუღებაში გამოყენებული ფლუსების უმეტესობას აქვს ძლიერი კოროზიულობა. მაშინაც კი, თუ ისინი გაიწმინდება შედუღების შემდეგ, ფლუსების გავლენა შეერთებების კოროზიისადმი მდგრადობაზე სრულად არ აღმოიფხვრება.

2. შედუღების მასალა

(1) ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღება იშვიათად გამოიყენება, რადგან შედუღების შემავსებელი ლითონისა და ძირითადი ლითონის შემადგენლობა და ელექტროდის პოტენციალი ძალიან განსხვავებულია, რაც ადვილად იწვევს შეერთების ელექტროქიმიურ კოროზიას. რბილი შედუღების დროს ძირითადად გამოიყენება თუთიის ბაზაზე დამზადებული შედუღება და კალის ტყვიის შედუღება, რომელიც ტემპერატურის დიაპაზონის მიხედვით შეიძლება დაიყოს დაბალი ტემპერატურის შედუღებად (150 ~ 260 ℃), საშუალო ტემპერატურის შედუღებად (260 ~ 370 ℃) და მაღალი ტემპერატურის შედუღებად (370 ~ 430 ℃). როდესაც კალის ტყვიის შედუღება გამოიყენება და ალუმინის ზედაპირზე შედუღებისთვის წინასწარ არის მოპირკეთებული სპილენძი ან ნიკელი, შეერთების საზღვარზე კოროზიის თავიდან აცილება შესაძლებელია, რაც აუმჯობესებს შეერთების კოროზიისადმი მდგრადობას.

ფართოდ გამოიყენება ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღება, როგორიცაა ფილტრის სახელმძღვანელო, აორთქლება, რადიატორი და სხვა კომპონენტები. ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ ალუმინის ბაზაზე დამზადებული შემავსებელი ლითონები, რომელთა შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ალუმინისა და სილიციუმის შემავსებელი ლითონები. შედუღებული შეერთებების სპეციფიკური გამოყენების სფერო და სიმტკიცე ნაჩვენებია შესაბამისად ცხრილ 8-სა და ცხრილ 9-ში. თუმცა, ამ შედუღების დნობის წერტილი ახლოს არის ძირითადი ლითონის დნობის ტემპერატურასთან, ამიტომ გათბობის ტემპერატურა შედუღების დროს მკაცრად და ზუსტად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა თავიდან იქნას აცილებული ძირითადი ლითონის გადახურება ან თუნდაც დნობა.

ცხრილი 8. ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შედუღების შემავსებელი ლითონების გამოყენების სფერო

ცხრილი 9. ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შეერთებების ძვრის სიმტკიცე, რომლებიც შედუღებულია ალუმინის სილიციუმის შემავსებელი ლითონებით.

ალუმინის-სილიკონის შედუღება, როგორც წესი, ფხვნილის, პასტის, მავთულის ან ფურცლის სახით მიეწოდება. ზოგიერთ შემთხვევაში, გამოიყენება შედუღების კომპოზიტური ფირფიტები, რომელთა ბირთვი ალუმინია, ხოლო გარსი ალუმინის-სილიკონის შედუღება. ამ ტიპის შედუღების კომპოზიტური ფირფიტა ჰიდრავლიკური მეთოდით მზადდება და ხშირად გამოიყენება შედუღების კომპონენტების ნაწილად. შედუღების დროს, კომპოზიტურ ფირფიტაზე შედუღების შემავსებელი ლითონი დნება და მიედინება კაპილარული და გრავიტაციის ზემოქმედებით, რათა შეავსოს შეერთების ნაპრალი.

(2) ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღებისთვის ხშირად გამოიყენება სპეციალური ნაკადი, რომელიც აპკის მოსაშორებლად გამოიყენება. ტრიეთანოლამინზე დაფუძნებული ორგანული ნაკადი, როგორიცაა fs204, გამოიყენება დაბალი ტემპერატურის რბილ შედუღებასთან ერთად. ამ ნაკადის უპირატესობა ის არის, რომ მას მცირე კოროზიული ეფექტი აქვს ძირითად ლითონზე, მაგრამ წარმოქმნის დიდი რაოდენობით გაზს, რაც გავლენას მოახდენს შედუღების და დალუქვაზე. თუთიის ქლორიდზე დაფუძნებული რეაქტიული ნაკადი, როგორიცაა fs203 და fs220a, გამოიყენება საშუალო და მაღალი ტემპერატურის რბილ შედუღებასთან ერთად. რეაქტიული ნაკადი ძლიერ კოროზიულია და მისი ნარჩენები შედუღების შემდეგ უნდა მოიხსნას.

ამჟამად, ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღებისას კვლავ დომინირებს ნაკადის ფენის მოშორება. შედუღებისას გამოყენებული ნაკადი მოიცავს ქლორიდზე დაფუძნებულ და ფტორიდზე დაფუძნებულ ნაკადის ნაკადს. ქლორიდზე დაფუძნებულ ნაკადს აქვს ოქსიდის ფენის მოშორების ძლიერი უნარი და კარგი სითხეობა, მაგრამ მას აქვს ძლიერი კოროზიული ეფექტი ძირითად ლითონზე. მისი ნარჩენები შედუღების შემდეგ მთლიანად უნდა მოიხსნას. ფტორიდზე დაფუძნებული ნაკადური არის ახალი ტიპის ნაკადი, რომელსაც აქვს კარგი ფენის მოშორების ეფექტი და არ იწვევს კოროზიას ძირითად ლითონზე. თუმცა, მას აქვს მაღალი დნობის წერტილი და ცუდი თერმული სტაბილურობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ ალუმინის-სილიციუმის შედუღებასთან ერთად.

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღებისას ხშირად გამოიყენება ვაკუუმური, ნეიტრალური ან ინერტული ატმოსფერო. ვაკუუმური შედუღებისას, ვაკუუმის ხარისხი, როგორც წესი, უნდა მიაღწიოს 10-3pa-ს. როდესაც დაცვისთვის გამოიყენება აზოტი ან არგონი, მისი სისუფთავე უნდა იყოს ძალიან მაღალი და ნამის წერტილი -40 ℃-ზე დაბალი.

3. შედუღების ტექნოლოგია

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღება სამუშაო ნაწილის ზედაპირის გაწმენდის მაღალ მოთხოვნებს აწესებს. კარგი ხარისხის მისაღებად, შედუღებამდე ზედაპირზე ზეთის ლაქა და ოქსიდის ფენა უნდა მოიშოროთ. ზედაპირიდან ზეთის ლაქა მოაშორეთ Na2CO3 წყალხსნარით 60-70 ℃ ტემპერატურაზე 5-10 წუთის განმავლობაში და შემდეგ ჩამოიბანეთ სუფთა წყლით; ზედაპირის ოქსიდის ფენა შეიძლება მოიშოროთ NaOH წყალხსნარით 20-40 ℃ ტემპერატურაზე გრავირებით 2-4 წუთის განმავლობაში და შემდეგ ჩამოიბანოთ ცხელი წყლით; ზედაპირიდან ზეთის ლაქის და ოქსიდის ფენის მოშორების შემდეგ, სამუშაო ნაწილი უნდა დამუშავდეს HNO3 წყალხსნარით ბზინვარებისთვის 2-5 წუთის განმავლობაში, შემდეგ გაიწმინდოს გამდინარე წყალში და ბოლოს გაშრეს. ამ მეთოდებით დამუშავებულ სამუშაო ნაწილს არ უნდა შეეხოთ ან დააბინძუროთ სხვა ჭუჭყით და უნდა დამუშავდეს 6-8 საათის განმავლობაში. უმჯობესია შედუღება დაუყოვნებლივ ჩატარდეს, თუ შესაძლებელია.

ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შედუღების მეთოდები ძირითადად მოიცავს ცეცხლზე შედუღებას, შედუღების უთოს შედუღებას და ღუმელში შედუღებას. ეს მეთოდები, როგორც წესი, შედუღებისას ფლუსს იყენებს და მკაცრ მოთხოვნებს აწესებს გათბობის ტემპერატურასა და შენარჩუნების დროზე. ცეცხლზე შედუღების და შედუღების უთოს შედუღების დროს, მოერიდეთ ფლუსს პირდაპირ სითბოს წყაროთი გაცხელებას, რათა თავიდან აიცილოთ ფლუსს გადახურება და დაზიანება. რადგან ალუმინი შეიძლება გაიხსნას მაღალი თუთიის შემცველობის რბილ შედუღებაში, გათბობა უნდა შეწყდეს შეერთების ფორმირებისთანავე, რათა თავიდან იქნას აცილებული არაძვირფასი ლითონის კოროზია. ზოგიერთ შემთხვევაში, ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების შედუღებისას ზოგჯერ არ გამოიყენება ფლუს, არამედ გამოიყენება ულტრაბგერითი ან გახეხვის მეთოდები აპკის მოსაშორებლად. შედუღებისთვის აპკის მოსაშორებლად გახეხვის გამოყენებისას, ჯერ გააცხელეთ სამუშაო ნაწილი შედუღების ტემპერატურამდე, შემდეგ კი გახეხეთ სამუშაო ნაწილი შედუღების ღეროს ბოლოთი (ან გახეხვის ხელსაწყოთი). ზედაპირული ოქსიდის აპკის გატეხვისას, შედუღების ბოლო დნება და დაასველებს არაძვირფას ლითონს.

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შედუღების მეთოდები ძირითადად მოიცავს ცეცხლოვან შედუღებას, ღუმელში შედუღებას, დიპლომატიური შედუღების, ვაკუუმური შედუღების და გაზის დაცულ შედუღებას. ცეცხლოვანი შედუღება ძირითადად გამოიყენება მცირე ზომის სამუშაო ნაწილებისა და ცალკეული ნაწილების წარმოებისთვის. აცეტილენში არსებული მინარევებისა და ფლუქსის კონტაქტის გამო ფლუქსის დაზიანების თავიდან ასაცილებლად, ოქსიაცეტილენის ალის გამოყენებისას მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ბენზინის შეკუმშული ჰაერის ალი მცირე შემცირებით, რათა თავიდან იქნას აცილებული ძირითადი ლითონის დაჟანგვა. სპეციფიკური შედუღების დროს, შედუღების ფლუქსი და შემავსებელი ლითონი შეიძლება წინასწარ განთავსდეს შედუღების ადგილას და გაცხელდეს სამუშაო ნაწილთან ერთად; ასევე შესაძლებელია სამუშაო ნაწილის გაცხელება შედუღების ტემპერატურამდე, შემდეგ კი ფლუქსში დასველებული შედუღება შეიძლება გაიგზავნოს შედუღების პოზიციაზე; მას შემდეგ, რაც ფლუქსი და შემავსებელი ლითონი დნება, გამაცხელებელი ალი ნელა უნდა მოიხსნას შემავსებელი ლითონის თანაბრად შევსების შემდეგ.

ჰაერის ღუმელში ალუმინის და ალუმინის შენადნობის შედუღებისას, შედუღების შემავსებელი ლითონი წინასწარ უნდა იყოს მომზადებული და შედუღების ნაკადი უნდა გადნეს გამოხდილ წყალში 50%-75%-იანი კონცენტრაციის სქელი ხსნარის მისაღებად, შემდეგ კი შედუღების ზედაპირზე უნდა დაიფაროს ან შეასხუროს. შედუღების შემავსებელ ლითონსა და შედუღების ზედაპირზე ასევე შეიძლება დაიფაროს ფხვნილის შედუღების ნაკადის შესაბამისი რაოდენობა, შემდეგ კი აწყობილი შედუღებული ნაწილი უნდა მოთავსდეს ღუმელში შედუღების გასათბობად. ძირითადი ლითონის გადახურების ან თუნდაც დნობის თავიდან ასაცილებლად, გათბობის ტემპერატურა მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი.

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების ჩაძირვისთვის, როგორც წესი, გამოიყენება პასტა ან ფოლგის შედუღება. აწყობილი სამუშაო ნაწილი შედუღებამდე წინასწარ უნდა გაცხელდეს, რათა მისი ტემპერატურა შედუღების ტემპერატურასთან მიახლოებული იყოს, შემდეგ კი შედუღების ფლუსში უნდა ჩაეფლოს. შედუღების დროს, შედუღების ტემპერატურა და შედუღების დრო მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი. თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ძირითადი ლითონი ადვილად იხსნება და შედუღება ადვილად იკარგება; თუ ტემპერატურა ძალიან დაბალია, შედუღება საკმარისად არ დნება და შედუღების სიჩქარე მცირდება. შედუღების ტემპერატურა უნდა განისაზღვროს ძირითადი ლითონის ტიპისა და ზომის, შემავსებელი ლითონის შემადგენლობისა და დნობის წერტილის მიხედვით და, როგორც წესი, უნდა იყოს შემავსებელი ლითონის თხევადი ტემპერატურისა და ძირითადი ლითონის მყარი ტემპერატურის შორის. სამუშაო ნაწილის ფლუს აბაზანაში ჩაძირვის დრო უნდა უზრუნველყოფდეს შედუღების სრულ დნობას და დინებას, ხოლო დაჭერის დრო არ უნდა იყოს ძალიან გრძელი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, შედუღებაში არსებული სილიციუმის ელემენტი შეიძლება დიფუზირდეს ძირითად ლითონში, რაც ნაკერთან ახლოს არსებულ ძირითად ლითონს მყიფეს გახდის.

ალუმინისა და ალუმინის შენადნობების ვაკუუმური შედუღებისას, ლითონის მოქმედი აქტივატორები ხშირად გამოიყენება ალუმინის ზედაპირული ოქსიდის ფენის შესაცვლელად და შედუღების და გაშლის უზრუნველსაყოფად. მაგნიუმი შეიძლება პირდაპირ გამოყენებულ იქნას სამუშაო ნაწილზე ნაწილაკების სახით, ან შედუღების ზონაში შეყვანილი იყოს ორთქლის სახით, ან მაგნიუმი შეიძლება დაემატოს ალუმინის-სილიციუმის შედუღებას შენადნობის ელემენტის სახით. რთული სტრუქტურის მქონე სამუშაო ნაწილისთვის, მაგნიუმის ორთქლის სრული ეფექტის უზრუნველსაყოფად ძირითად ლითონზე და შედუღების ხარისხის გასაუმჯობესებლად, ხშირად მიიღება ადგილობრივი დამცავი პროცესის ზომები, ანუ სამუშაო ნაწილი ჯერ თავსდება უჟანგავი ფოლადის ყუთში (ცნობილია, როგორც პროცესის ყუთი), შემდეგ კი ვაკუუმურ ღუმელში შედუღების გასათბობად. ვაკუუმური შედუღების ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შეერთებებს აქვთ გლუვი ზედაპირი და მკვრივი შედუღებული შეერთებები და შედუღების შემდეგ გაწმენდა არ საჭიროებენ; თუმცა, ვაკუუმური შედუღების მოწყობილობა ძვირია და მაგნიუმის ორთქლი სერიოზულად აბინძურებს ღუმელს, ამიტომ ის ხშირად უნდა გაიწმინდოს და მოვლილი იყოს.

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების ნეიტრალურ ან ინერტულ ატმოსფეროში შედუღებისას, აპკის მოსაშორებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაგნიუმის აქტივატორი ან ფლუქსი. როდესაც აპკის მოსაშორებლად გამოიყენება მაგნიუმის აქტივატორი, მაგნიუმის საჭირო რაოდენობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე ვაკუუმური შედუღებისას. ზოგადად, w (მგ) დაახლოებით 0.2% ~ 0.5%-ია. როდესაც მაგნიუმის შემცველობა მაღალია, შეერთების ხარისხი მცირდება. NOCOLOK შედუღების მეთოდი ფტორის ფლუქსითა და აზოტით დაცვის გამოყენებით ბოლო წლებში სწრაფად განვითარებული ახალი მეთოდია. რადგან ფტორის ფლუქსითა და აზოტით დაცვის ნარჩენები არ შთანთქავს ტენიანობას და არ არის კოროზიული ალუმინისთვის, შედუღების შემდეგ ფლუქსითა და ნარჩენებით მოშორების პროცესი შეიძლება გამოტოვდეს. აზოტის დაცვის პირობებში, საჭიროა ფტორის ფლუქსითა დაფარვა მხოლოდ მცირე რაოდენობით, შემავსებელი ლითონი კარგად ასველებს ძირითად ლითონს და ადვილია მაღალი ხარისხის შედუღებული შეერთებების მიღება. ამჟამად, NOCOLOK შედუღების ეს მეთოდი გამოიყენება ალუმინის რადიატორის და სხვა კომპონენტების მასობრივ წარმოებაში.

ფტორის ფლუქსისგან განსხვავებული ფლუქსით შედუღებული ალუმინის და ალუმინის შენადნობების შემთხვევაში, შედუღების შემდეგ ფლუქსის ნარჩენები მთლიანად უნდა მოიხსნას. ალუმინის ორგანული შედუღების ფლუქსის ნარჩენები შეიძლება გაირეცხოს ორგანული ხსნარებით, როგორიცაა მეთანოლი და ტრიქლორეთილენი, განეიტრალდეს ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარით და ბოლოს გაიწმინდოს ცხელი და ცივი წყლით. ქლორიდი არის ალუმინის შედუღების ფლუქსის ნარჩენები, რომლის მოცილება შესაძლებელია შემდეგი მეთოდებით: პირველ რიგში, 10 წუთის განმავლობაში ცხელ წყალში დაალბეთ 60 ~ 80 ℃ ტემპერატურაზე, ფრთხილად გაწმინდეთ ნარჩენები შედუღებულ შეერთებაზე ფუნჯით და გაწმინდეთ ცივი წყლით; შემდეგ 30 წუთის განმავლობაში 15%-იან აზოტმჟავას წყალხსნარში და ბოლოს ჩამოიბანეთ ცივი წყლით.