Способ подготовки деталей из алюминия и его сплавов под пайку

Изобретение относится к подготовке деталей из алюминия и его сплавов под пайку. Осуществляют обработку поверхности путем обезжиривания ультразвуком, травления в растворе гидроксида натрия и осветления в азотной кислоте. После чего проводят двукратную цинкатную обработку с целью уплотнения пор и выравнивания поверхности с последующим электролитическим нанесением никелевого покрытия толщиной 3 мкм при температуре 18-25°С, медного подслоя толщиной 3 мкм при температуре 60-70°С и основного функционального покрытия олово-свинец толщиной 9 мкм при температуре 18-25°С. В результате получается покрытие толщиной 15 мкм, однородное по своей структуре, равномерное по толщине всех подслоев. Достоинствами покрытия является то, что оно сохраняет паяемость в течение длительного времени без оплавления, пайка возможна при высоких и низких температурах, нанесение покрытий позволяет защитить паяные поверхности от окисления в процессе пайки. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подготовке деталей из алюминия и его сплавов под пайку.

Известен способ подготовки деталей теплообменника из алюминиевых сплавов под пайку, включающий удаление окисной пленки с поверхности деталей, нанесение никелевого покрытия толщиной 5-7 мкм при температуре 85-90°С из раствора следующего состава, г/л: хлорид никеля 20-25, гипофосфит натрия 15-20, тиомочевина 0,001, борная кислота 5-15, молочная кислота 35-45, промывку в воде, сушку, нагрев до температуры 500±10°С в вакууме, выдержку при этой температуре в течение 10-20 мин и последующее охлаждение, при этом скорость нагрева и охлаждения составляет 10-15°С в минуту (RU №2569858, МПК В23К 1/20, В23К 103/10, С23С 18/36).

Недостатком данного способа покрытия является небольшая толщина покрытия, что на таких материалах, как алюминий, может привести к растрескиванию и нарушению сплошности покрытия, кроме того применение активного флюса при пайке не исключает присутствия коррозионно-активных продуктов в порах, что может также вызвать образование очагов коррозии на границе «алюминий-припой». Еще один недостаток способа осуществление термообработки в вакууме, что является дополнительной производственной нагрузкой в технологии получения покрытия.

Известен также способ соединения пайкой деталей из алюминия (RU №2553146, МПК В23К 1/00, В23К 1/19, В23К 103/10) включающий предварительную подготовку, сборку, нанесений паяльной пасты и пайку деталей, предварительную подготовку осуществляют путем нанесения гальванического покрытия из никеля, меди и олово-цинка, паяльную пасту наносят по периметру деталей, нагревают их до температуры 120°С-160°С, а пайку производят воздухом, нагретым до температуры 300-350°С, после чего охлажденные детали промывают от остатков флюса.

Недостатком данного способа является пайка деталей из алюминия низкотемпературными припоями.

Задачей настоящего изобретения является создание способа подготовки поверхностей деталей из алюминия и его сплавов, обеспечивающего последующую качественную пайку как при низких 260-280°С, так и при высоких температурах 450-500°С.

Технический результат заключается в повышении качества сцепления покрытия с деталью, формирование покрытия, обеспечивающего смачивание детали припоем и равномерное растекание припоя по ее поверхности, при этом полученное однородное по своей структуре, равномерное по толщине всех подслоев, многослойное покрытие способствует качественному формированию паяного шва и защите паяного изделия от коррозии в условиях эксплуатации деталей в течение длительного времени.

Для достижения технического результата способ подготовки поверхностей деталей из алюминия и его сплавов, включает обработку поверхности, а именно обезжиривание ультразвуком, травление в растворе гидроксида натрия и осветления в азотной кислоте, после чего проводят двукратную цинкатную обработку поверхности с целью уплотнения пор и выравнивания поверхности, с последующим электролитическим нанесением многослойного покрытия никель, медь и олово-свинец (Н.М.О-С (60)) толщиной 15 мкм.

Первым наносят никелевое покрытие толщиной в 3 мкм при температуре 18-25°С с использованием электролита следующего состава:

Никель сернокислый	140-200 г/л
Натрий хлористый NaCl	7-20 г/л.

Время выдержки составляет 10-12 минут. Детали завешивают в ванну с электролитом строго под током. Никелевое покрытие необходимо для того, чтобы далее нанести медное покрытие, которое сразу нанести на алюминиевую поверхность невозможно в связи с проблемой сцепления медного покрытия с алюминиевой основой.

Технологический подслой меди наносят в цианистом электролите, так как он обладает высокой рассеивающей способностью, что позволяет наносить его на детали сложной конфигурации и с отверстиями различной глубины без использования дополнительных внутренних анодов.

Толщина медного покрытия составляет 3 мкм, наносится при температуре 60-70°С, используется электролит следующего состава:

Медь цианистая	50-70 г/л
Натрий цианистый	10-25 г/л
Натрий гипосульфит	0,5-1 г/л

Время выдержки составляет 12-15 минут.

Медный слой закрывает поры в никелевом покрытии, что ограничивает проникновение функционального покрытия олово-свинец на алюминиевую поверхность и при паянии разрушения алюминиевой детали не будет.

Основное функциональное покрытие олово-свинец наносят толщиной 9 мкм при температуре 18-25°С из электролита следующего состава:

Свинец бор фтористый	60-88 г/л
Олово бор фтористое	6-10 г/л
Кислота бор фтористоводородная	50-100 г/л
Кислота борная	25-40 г/л
Клей мездровый	0,5-1 г/л
Гидрохинон	0,8-1 г/л

Время выдержки в электролите составляет 20-25 минут. Температурные диапазоны определены и являются обязательным требованием технологического режима, изменение температур приводит к появлению некачественному покрытию, появлению дефектов.

Способ подготовки поверхностей деталей из алюминия и его сплавов к пайке осуществляется следующим образом: поверхность детали обрабатывают для нанесения функционального покрытия в несколько стадий - обезжиривание ультразвуком с последующей промывкой в теплой и холодной воде с применением барботирования в ваннах промывки; травление поверхности в растворе гидроксида натрия; осветление в азотной кислоте; затем проводят двукратную цинкатную обработку с целью уплотнения пор и выравнивания поверхности с последующей промывкой и осуществляется нанесение покрытия Н.М.О-С в три этапа: нанесение никелевого покрытия толщиной 3 мкм, медного подслоя 3 мкм; основного функционального покрытия олово-свинец 9 мкм. В результате получается покрытие толщиной 15 мкм, однородное по своей структуре, равномерное по толщине всех подслоев. Исходя из практического применения данного покрытия паяемость сохраняется в течение одного года, дополнительную обработку для ее восстановления не приходилось делать при проведении работ с деталями.

1. Способ подготовки деталей из алюминия и его сплавов под пайку, включающий обработку поверхности путем обезжиривания ультразвуком, травления в растворе гидроксида натрия и осветления в азотной кислоте, после чего проводят двукратную цинкатную обработку поверхности с последующим электролитическим нанесением никелевого покрытия толщиной 3 мкм при температуре 18-25°С, медного подслоя толщиной 3 мкм при температуре 60-70°С и основного функционального покрытия олово-свинец толщиной 9 мкм при температуре 18-25°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение медного покрытия проводят в цианистом электролите следующего состава, г/л:

Медь цианистая	50-70
Натрий цианистый	10-25
Натрий гипосульфит	0,5-1