Флюс для пайки алюминия
FLUX FOR SOLDERING ALUMINIUM

Изобретение относится к пайке и, в частности, к флюсам для пайки алюминия и его сплавов.
Известен состав флюса 34А ТУ48-4-229-87 [1], содержащий, вес. %: хлористого калия - 47-53; хлористого лития - 29-35; фтористого натрия - 9-11; хлористого цинка - 6-10.
Недостаток известного флюса в том, что требует актировать всю паяемую поверхность и при длительном нагреве он растворяет алюминий, деформирует поверхность и требует тщательной промывки после пайки.
Известен состав флюса, принятый за прототип [2], содержащий, вес. %: хлористого калия 49-51; хлористого лития 22-25; фтористого калия - 3-5; фтористого алюминия 3-5.
Недостатком указанного флюса является недостаточная активация поверхности алюминия, и для его активности требуется температура 450-500°C.
Целью данного изобретения является создание флюса воздействующего на окисную поверхность алюминия для обеспечения высокой растекаемости цинкового припоя по поверхности алюминия при температуре плавления припоя 350-450°C.
Поставленная цель решается тем, что флюс, содержащий, вес. %: хлорид лития - 31-33; хлорид калия - 36-43; фторид алюминия - 2-4,5; фторид калия - 1,5-3, дополнительно содержит хлорид бария 18-19% и хлорид олова - 3-10%.
Общим признаком предложенного состава флюса и флюса по прототипу в том, что содержат смесь солей: хлорид лития; хлорид калия; фторид алюминия; фторид калия.
Отличительным признаком предложенного флюса является то, что он дополнительно содержит хлорид бария 18-19%; хлорид олова - 3-10%. Введение хлористого бария в смесь в указанном интервале обеспечивает снижение температуры плавления флюса до 320°C. Снижение или повышение содержания хлористого бария повышает температуры плавления плава, что ведет к повышению температуры активации флюса выше температуры плавления припоя. Введение в состав флюса хлористого олова обеспечивает активацию поверхности алюминия при температуре плавления припоя.
Указанные отличия позволяют во взаимосвязи активизировать поверхность алюминия при более низкой температуре 350-450°C, около температуры плавления припоя.
Известен и принят за прототип способ [3] приготовления флюса для пайки алюминия и его сплавов, включающий плавку смеси гидратированных солей при температуре 800°C, охлаждение и измельчение флюса.
Недостаток способа в появлении погрешности дозировки состава плава из нескольких гидратированных (влажных) солей, и он требует повышенной температуры плавки.
Предлагаемый флюс готовят следующим образом. Навески солей хлорида лития, хлорида калия и хлорида бария в соответствующих соотношениях тщательно перемешивают. Плавление солей ведут в графитовом тигле при температуре 750-770°C. После расплавления компонентов, создающих легкоплавкий расплав, вмешивают смесь обезвоженных порошков более тугоплавких солей фторида алюминия и фторида калия и выдерживают при 750°C до расплавления и разливают. Охлажденный плав измельчают, взвешивают и смешивают с навеской хлористого олова. Шихту расплавляют при температуре 450-500°C и разливают в прутки. При необходимости для использования измельчают. Способ позволяет не допустить возгонку летучего хлорида олова сплавлением с приготовленным легкоплавким (350°C) составом плава солей. С уменьшением расхода хлористого олова ниже 3% значительно снижается растекаемость припоя по алюминию с применением получаемого флюса. При увеличении расхода хлористого олова более 10% влияние флюса на растекаемость припоя изменяется незначительно. Однако увеличивается стоимость флюса и увеличивается газообразование.
Качество флюса определялось определением его влияние на растекаемость припоя на основе цинка. На пластинку алюминия при пайке помещался испытуемый флюс и навеска около 0,1 г припоя ЦАМ 8-3. Пластину нагревали газовой горелкой. После оплавления припоя пластинку промывали от остатков флюса, взвешивали, фотографировали образец на миллиметровой бумаге и по фото замеряли площадь растекания припоя. Определяли коэффициент растекаемости припоя: площадь пятна пайки, отнесенная к единице навеске припоя.
Пример 1. Навески солей 31 г хлорида лития, 41 г хлорида калия и 18,7 г хлорида бария тщательно перемешивают. Плавление солей ведут в графитовом тигле при температуре 770°C. Температура плавления образуется плав с температурой плавления 320°C. После расплавления в расплав добавляют смесь обезвоженных порошков солей 2,3 г фторида алюминия и 1,5 г фторида калия, выдерживают при 770°C до растворения их, разливают на плоскую поверхность из нержавеющей стали. Температура плавления образующегося при этом плава 350-400°C. Охлажденный плав измельчают, взвешивают и смешивают с навеской 6,5 г хлористого олова. Шихту расплавляют при температуре 450°C и разливают. По анализу во флюсе содержалось 3,44% олова, что соответствует содержанию хлористого олова 5,5%. Растекаемость припоя ЦАМ 8-3 при плавлении флюса на алюминии составила 350 мм/г. Для сравнения флюс 34А создает растекаемость этого припоя 110 мм/г.
Пример 2. Навески солей 30,6 г хлорида лития, 36,3 г хлорида калия и 18,0 г хлорида бария тщательно перемешивают. Плавление солей ведут в графитовом тигле при температуре 770°C. После расплавления в расплав добавляют смесь обезвоженных порошков солей 2,8 г фторида алюминия и 2,3 г фторида калия, выдерживают при 770°C до растворения их, разливают на плоскую поверхность из нержавеющей стали. Охлажденный плав измельчают, взвешивают и смешивают с навеской 11,9 г хлористого олова. Шихту расплавляют при температуре 450°C и разливают. По анализу во флюсе содержалось 6,26% олова, что соответствует содержанию хлористого олова 10%. Растекаемость припоя ЦАМ 8-3 при плавлении флюса на алюминии составила 210 мм/г.
Пример 3. Навески солей 32,2 г хлорида лития, 42,7 г хлорида калия и 19,0 г хлорида бария тщательно перемешивают. Плавление солей ведут в графитовом тигле при температуре 770°C. После расплавления в расплав добавляют смесь обезвоженных порошков солей 1,7 г фторида алюминия и 1,4 г фторида калия, выдерживают при 770°C до растворения их, разливают на плоскую поверхность из нержавеющей стали. Охлажденный плав измельчают, взвешивают и смешивают с навеской 3,6 г хлористого олова. Шихту расплавляют при температуре 450°C и разливают. По анализу во флюсе содержалось 1,88% олова, что соответствует содержанию хлористого олова 3,0%. Растекаемость припоя ЦАМ 8-3 при плавлении флюса на алюминии составила 260 мм/г.
Пример 4. Навески солей 34,0 г хлорида лития, 28,6 г хлорида калия и 20,0 г хлорида бария тщательно перемешивают. Плавление солей ведут в графитовом тигле при температуре 770°C. После расплавления в расплав добавляют смесь обезвоженных порошков солей 3,5 г фторида алюминия и 2,9 г фторида калия, выдерживают при 770°C до растворения их, разливают на плоскую поверхность из нержавеющей стали. Охлажденный плав измельчают, взвешивают и смешивают с навеской 13,1 г хлористого олова. Шихту расплавляют при температуре 500°C и разливают. По анализу во флюсе содержалось 6,88% олова, что соответствует содержанию хлористого олова 11%. Растекаемость припоя ЦАМ 8-3 при плавлении флюса на алюминии составила 200 мм/г.
Пример 5. Навески солей 28,9 г хлорида лития, 48,6 г хлорида калия и 17,0 г хлорида бария тщательно перемешивают. Плавление солей ведут в графитовом тигле при температуре 770°C. После расплавления в расплав добавляют смесь обезвоженных порошков солей 1,7 г фторида алюминия и 1,4 г фторида калия, выдерживают при 770°C до растворения их, разливают на плоскую поверхность из нержавеющей стали. Охлажденный плав измельчают, взвешивают и смешивают с навеской 2,9 г хлористого олова. Шихту расплавляют при температуре 450°C и разливают. По анализу во флюсе содержалось 1,5% олова, что соответствует содержанию хлористого олова 2,4%. Растекаемость припоя ЦАМ 8-3 при плавлении флюса на алюминии составила 120 мм/г.
Примеры показывают, что отличительные признаки обеспечивают предложенному флюсу создавать высокую растекаемость в момент плавления цинкового припоя ЦАМ 8-3 по алюминию.
Источники информации
1. Справочник по пайке. Ред. Петрунина И.Е. М., 2003 г., стр 107.
2. А.с. СССР №361047. Флюс пайки алюминия. М. кл. B23К 35/362.
3. Патент РФ №2455140. Способ приготовления флюса для пайки алюминия и его сплавов. М. кл. B23К 35/362.