एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का ब्रेज़िंग

1. ब्रेज़ेबिलिटी

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का ब्रेज़िंग गुण कमज़ोर होता है, मुख्यतः क्योंकि सतह पर ऑक्साइड फिल्म को हटाना मुश्किल होता है। एल्यूमीनियम में ऑक्सीजन के प्रति गहरी आत्मीयता होती है। इसकी सतह पर एक सघन, स्थिर और उच्च गलनांक वाली ऑक्साइड फिल्म Al2O3 का निर्माण आसानी से हो जाता है। साथ ही, मैग्नीशियम युक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातुएँ भी एक अत्यंत स्थिर ऑक्साइड फिल्म MgO का निर्माण करती हैं। ये सोल्डर के गीला होने और फैलने में गंभीर रूप से बाधा डालती हैं। और इन्हें हटाना भी मुश्किल होता है। ब्रेज़िंग के दौरान, ब्रेज़िंग प्रक्रिया केवल उचित फ्लक्स के साथ ही की जा सकती है।

दूसरे, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के ब्रेज़िंग का संचालन कठिन है। एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का गलनांक, ब्रेज़िंग के लिए प्रयुक्त भराव धातु के गलनांक से बहुत अलग नहीं होता। ब्रेज़िंग के लिए वैकल्पिक तापमान सीमा बहुत संकीर्ण होती है। थोड़ा सा भी अनुचित तापमान नियंत्रण, आधार धातु के अत्यधिक गर्म होने या पिघलने का कारण बन सकता है, जिससे ब्रेज़िंग प्रक्रिया कठिन हो जाती है। ऊष्मा उपचार द्वारा मजबूत किए गए कुछ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में ब्रेज़िंग के कारण अधिक उम्र बढ़ने या एनीलिंग जैसी नरमी भी आ सकती है, जिससे ब्रेज़्ड जोड़ों के गुण कम हो जाएँगे। फ्लेम ब्रेज़िंग के दौरान, तापमान का आकलन करना मुश्किल होता है क्योंकि गर्म करने पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु का रंग नहीं बदलता है, जिससे ऑपरेटर के संचालन स्तर की आवश्यकताएँ भी बढ़ जाती हैं।

इसके अलावा, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने ब्रेज़्ड जोड़ों का संक्षारण प्रतिरोध आसानी से भराव धातुओं और फ्लक्स से प्रभावित होता है। एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का इलेक्ट्रोड विभव सोल्डर से काफी भिन्न होता है, जो जोड़ों के संक्षारण प्रतिरोध को कम करता है, विशेष रूप से नरम सोल्डरिंग जोड़ों के लिए। इसके अलावा, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के ब्रेज़िंग में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश फ्लक्स में प्रबल संक्षारकता होती है। ब्रेज़िंग के बाद उन्हें साफ़ करने पर भी, जोड़ों के संक्षारण प्रतिरोध पर फ्लक्स का प्रभाव पूरी तरह से समाप्त नहीं होगा।

2. ब्रेज़िंग सामग्री

(1) एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं का ब्रेज़िंग एक दुर्लभ विधि है, क्योंकि ब्रेज़िंग फिलर धातु और आधार धातु की संरचना और इलेक्ट्रोड क्षमता बहुत भिन्न होती है, जिससे जोड़ में विद्युत-रासायनिक क्षरण होना आसान होता है। सॉफ्ट सोल्डरिंग में मुख्य रूप से जिंक-आधारित सोल्डर और टिन-लेड सोल्डर का उपयोग किया जाता है, जिसे तापमान सीमा के अनुसार निम्न-तापमान सोल्डर (150 ~ 260 ℃), मध्यम-तापमान सोल्डर (260 ~ 370 ℃) और उच्च-तापमान सोल्डर (370 ~ 430 ℃) में विभाजित किया जा सकता है। जब टिन-लेड सोल्डर का उपयोग किया जाता है और ब्रेज़िंग के लिए एल्युमीनियम की सतह पर तांबे या निकल की पूर्व-प्लेटिंग की जाती है, तो जोड़ के इंटरफेस पर क्षरण को रोका जा सकता है, जिससे जोड़ के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होता है।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के ब्रेज़िंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि फ़िल्टर गाइड, बाष्पित्र, रेडिएटर और अन्य घटक। एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के ब्रेज़िंग के लिए केवल एल्यूमीनियम आधारित भराव धातुओं का उपयोग किया जा सकता है, जिनमें से एल्यूमीनियम सिलिकॉन भराव धातुएँ सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। ब्रेज़्ड जोड़ों के विशिष्ट अनुप्रयोग क्षेत्र और कतरनी शक्ति क्रमशः तालिका 8 और तालिका 9 में दर्शाई गई हैं। हालाँकि, इस सोल्डर का गलनांक आधार धातु के गलनांक के करीब होता है, इसलिए ब्रेज़िंग के दौरान ताप तापमान को सख्ती से और सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि आधार धातु के अधिक गर्म होने या पिघलने से बचा जा सके।

तालिका 8 एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए ब्रेज़िंग फिलर धातुओं के अनुप्रयोग का दायरा

तालिका 9 एल्यूमीनियम सिलिकॉन भराव धातुओं के साथ ब्रेज़्ड एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु जोड़ों की कतरनी शक्ति

एल्युमिनियम सिलिकॉन सोल्डर आमतौर पर पाउडर, पेस्ट, तार या शीट के रूप में उपलब्ध होता है। कुछ मामलों में, एल्युमिनियम को कोर और एल्युमिनियम सिलिकॉन सोल्डर को क्लैडिंग के रूप में इस्तेमाल करके सोल्डर कम्पोजिट प्लेट का इस्तेमाल किया जाता है। इस तरह की सोल्डर कम्पोजिट प्लेट हाइड्रोलिक विधि से बनाई जाती है और अक्सर ब्रेज़िंग घटकों के एक भाग के रूप में उपयोग की जाती है। ब्रेज़िंग के दौरान, कम्पोजिट प्लेट पर ब्रेज़िंग फिलर धातु पिघलती है और केशिकाओं और गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत प्रवाहित होकर जोड़ के अंतराल को भर देती है।

(2) एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग के लिए फ्लक्स और परिरक्षण गैस, फिल्म को हटाने के लिए अक्सर विशेष फ्लक्स का उपयोग किया जाता है। ट्राइएथेनॉलमाइन पर आधारित कार्बनिक फ्लक्स, जैसे कि fs204, का उपयोग निम्न-तापमान सॉफ्ट सोल्डर के साथ किया जाता है। इस फ्लक्स का लाभ यह है कि इसका आधार धातु पर संक्षारण प्रभाव कम होता है, लेकिन यह बड़ी मात्रा में गैस उत्पन्न करेगा, जो सोल्डर के गीलापन और सीलिंग को प्रभावित करेगा। जिंक क्लोराइड पर आधारित प्रतिक्रियाशील फ्लक्स, जैसे कि fs203 और fs220a, का उपयोग मध्यम तापमान और उच्च तापमान सॉफ्ट सोल्डर के साथ किया जाता है। प्रतिक्रियाशील फ्लक्स अत्यधिक संक्षारक होता है, और ब्रेज़िंग के बाद इसके अवशेषों को हटा दिया जाना चाहिए।

वर्तमान में, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग में अभी भी फ्लक्स फिल्म हटाने का ही बोलबाला है। प्रयुक्त ब्रेज़िंग फ्लक्स में क्लोराइड आधारित फ्लक्स और फ्लोराइड आधारित फ्लक्स शामिल हैं। क्लोराइड आधारित फ्लक्स में ऑक्साइड फिल्म हटाने की प्रबल क्षमता और अच्छी तरलता होती है, लेकिन आधार धातु पर इसका संक्षारक प्रभाव बहुत अधिक होता है। ब्रेज़िंग के बाद इसके अवशेषों को पूरी तरह से हटा देना चाहिए। फ्लोराइड आधारित फ्लक्स एक नए प्रकार का फ्लक्स है, जिसमें फिल्म हटाने का अच्छा प्रभाव होता है और आधार धातु पर कोई संक्षारण नहीं होता है। हालाँकि, इसका गलनांक उच्च और तापीय स्थिरता कम होती है, और इसका उपयोग केवल एल्यूमीनियम सिलिकॉन सोल्डर के साथ ही किया जा सकता है।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को टांकते समय, निर्वात, उदासीन या निष्क्रिय वातावरण का उपयोग अक्सर किया जाता है। जब निर्वात टांकते समय, निर्वात की मात्रा सामान्यतः 10-3pa के क्रम तक पहुँच जाती है। जब सुरक्षा के लिए नाइट्रोजन या आर्गन गैस का उपयोग किया जाता है, तो उसकी शुद्धता बहुत अधिक होनी चाहिए, और ओसांक -40°C से कम होना चाहिए।

3. ब्रेज़िंग तकनीक

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के ब्रेज़िंग में वर्कपीस की सतह की सफाई के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं। अच्छी गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए, सतह पर तेल के दाग और ऑक्साइड फिल्म को ब्रेज़िंग से पहले हटा दिया जाना चाहिए। सतह पर तेल के दाग को Na2CO3 जलीय घोल से 60 ~ 70 ℃ के तापमान पर 5 ~ 10 मिनट के लिए हटा दें, और फिर साफ पानी से धो लें; सतह पर ऑक्साइड फिल्म को NaOH जलीय घोल से 20 ~ 40 ℃ के तापमान पर 2 ~ 4 मिनट के लिए नक़्क़ाशी करके और फिर गर्म पानी से धोकर हटाया जा सकता है; सतह पर तेल के दाग और ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद, वर्कपीस को 2 ~ 5 मिनट के लिए चमक के लिए HNO3 जलीय घोल से उपचारित किया जाना चाहिए, फिर बहते पानी में साफ किया जाना चाहिए और अंत में सुखाया जाना चाहिए। इन विधियों द्वारा उपचारित वर्कपीस को अन्य गंदगी से छुआ या दूषित नहीं किया जाना चाहिए, और 6 ~ 8 घंटे के भीतर ब्रेज़ किया जाना चाहिए। यदि संभव हो तो तुरंत ब्रेज़ करना बेहतर है।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग विधियों में मुख्य रूप से फ्लेम ब्रेज़िंग, सोल्डरिंग आयरन ब्रेज़िंग और फर्नेस ब्रेज़िंग शामिल हैं। इन विधियों में आमतौर पर ब्रेज़िंग में फ्लक्स का उपयोग किया जाता है, और इनमें ताप तापमान और धारण समय की सख्त आवश्यकताएँ होती हैं। फ्लेम ब्रेज़िंग और सोल्डरिंग आयरन ब्रेज़िंग के दौरान, फ्लक्स को ज़्यादा गरम होने और खराब होने से बचाने के लिए, सीधे ऊष्मा स्रोत से फ्लक्स को गर्म करने से बचें। चूँकि एल्यूमीनियम उच्च जस्ता सामग्री वाले नरम सोल्डर में घुल सकता है, इसलिए आधार धातु के क्षरण से बचने के लिए जोड़ बनने के बाद गर्म करना बंद कर देना चाहिए। कुछ मामलों में, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग में कभी-कभी फ्लक्स का उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि फिल्म को हटाने के लिए अल्ट्रासोनिक या स्क्रैपिंग विधियों का उपयोग किया जाता है। ब्रेज़िंग के लिए फिल्म को हटाने के लिए स्क्रैपिंग का उपयोग करते समय, पहले वर्कपीस को ब्रेज़िंग तापमान तक गर्म करें, और फिर सोल्डर रॉड (या स्क्रैपिंग टूल) के सिरे से वर्कपीस के ब्रेज़िंग वाले हिस्से को खुरचें। सतह पर ऑक्साइड फिल्म को तोड़ते समय, सोल्डर का सिरा पिघल जाएगा और आधार धातु को गीला कर देगा।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग विधियों में मुख्य रूप से फ्लेम ब्रेज़िंग, फर्नेस ब्रेज़िंग, डिप ब्रेज़िंग, वैक्यूम ब्रेज़िंग और गैस शील्ड ब्रेज़िंग शामिल हैं। फ्लेम ब्रेज़िंग का उपयोग मुख्यतः छोटे वर्कपीस और एकल-टुकड़े उत्पादन के लिए किया जाता है। ऑक्सीएसिटिलीन ज्वाला का उपयोग करते समय एसिटिलीन में अशुद्धियों और फ्लक्स के संपर्क के कारण फ्लक्स की विफलता से बचने के लिए, बेस मेटल के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए थोड़ी कम करने योग्य गैसोलीन संपीड़ित वायु ज्वाला का उपयोग करना उचित है। विशिष्ट ब्रेज़िंग के दौरान, ब्रेज़िंग फ्लक्स और फिलर धातु को पहले से ब्रेज़्ड स्थान पर रखा जा सकता है और वर्कपीस के साथ ही गर्म किया जा सकता है; वर्कपीस को पहले ब्रेज़िंग तापमान तक गर्म भी किया जा सकता है, और फिर फ्लक्स में डूबे सोल्डर को ब्रेज़िंग स्थिति में भेजा जा सकता है; फ्लक्स और फिलर धातु के पिघलने के बाद, फिलर धातु के समान रूप से भर जाने के बाद हीटिंग फ्लेम को धीरे-धीरे हटा दिया जाना चाहिए।

वायु भट्टी में एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्रधातु को ब्रेज़ करते समय, ब्रेज़िंग फिलर धातु को पहले से सेट किया जाना चाहिए, और ब्रेज़िंग फ्लक्स को आसुत जल में पिघलाकर 50% से 75% की सांद्रता वाला गाढ़ा घोल तैयार किया जाना चाहिए, और फिर ब्रेज़िंग सतह पर लेपित या स्प्रे किया जाना चाहिए। ब्रेज़िंग फिलर धातु और ब्रेज़िंग सतह पर उचित मात्रा में पाउडर ब्रेज़िंग फ्लक्स भी लगाया जा सकता है, और फिर इकट्ठे वेल्ड को ब्रेज़िंग के लिए भट्टी में रखा जाना चाहिए। आधार धातु को ज़्यादा गरम होने या पिघलने से बचाने के लिए, ताप तापमान को कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की डिप ब्रेज़िंग के लिए आमतौर पर पेस्ट या फ़ॉइल सोल्डर का उपयोग किया जाता है। ब्रेज़िंग से पहले, इकट्ठी की गई वर्कपीस को पहले से गरम किया जाना चाहिए ताकि उसका तापमान ब्रेज़िंग तापमान के करीब हो जाए, और फिर ब्रेज़िंग के लिए ब्रेज़िंग फ्लक्स में डुबोया जाना चाहिए। ब्रेज़िंग के दौरान, ब्रेज़िंग तापमान और ब्रेज़िंग समय का कड़ाई से नियंत्रण किया जाना चाहिए। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो आधार धातु आसानी से घुल जाएगी और सोल्डर आसानी से नष्ट हो जाएगा; यदि तापमान बहुत कम है, तो सोल्डर पर्याप्त रूप से नहीं पिघलेगा, और ब्रेज़िंग दर कम हो जाएगी। ब्रेज़िंग तापमान आधार धातु के प्रकार और आकार, भराव धातु की संरचना और गलनांक के अनुसार निर्धारित किया जाएगा, और आमतौर पर भराव धातु के द्रव तापमान और आधार धातु के ठोस तापमान के बीच होता है। फ्लक्स बाथ में वर्कपीस के डुबाने का समय यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सोल्डर पूरी तरह से पिघल और प्रवाहित हो सके, और सपोर्टिंग समय बहुत लंबा नहीं होना चाहिए। अन्यथा, सोल्डर में मौजूद सिलिकॉन तत्व आधार धातु में फैल सकता है, जिससे सीम के पास आधार धातु भंगुर हो सकती है।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के वैक्यूम ब्रेज़िंग में, एल्यूमीनियम की सतह ऑक्साइड फिल्म को संशोधित करने और सोल्डर के गीलापन और फैलाव को सुनिश्चित करने के लिए अक्सर धातु संचालन उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है। मैग्नीशियम को सीधे कणों के रूप में वर्कपीस पर इस्तेमाल किया जा सकता है, या भाप के रूप में ब्रेज़िंग क्षेत्र में पेश किया जा सकता है, या मैग्नीशियम को एल्यूमीनियम सिलिकॉन सोल्डर में एक मिश्र धातु तत्व के रूप में जोड़ा जा सकता है। जटिल संरचना वाले वर्कपीस के लिए, आधार धातु पर मैग्नीशियम वाष्प का पूर्ण प्रभाव सुनिश्चित करने और ब्रेज़िंग गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, स्थानीय परिरक्षण प्रक्रिया के उपाय अक्सर किए जाते हैं, अर्थात, वर्कपीस को पहले एक स्टेनलेस स्टील बॉक्स (जिसे आमतौर पर प्रोसेस बॉक्स के रूप में जाना जाता है) में रखा जाता है, और फिर ब्रेज़िंग को गर्म करने के लिए एक वैक्यूम भट्टी में रखा जाता है। वैक्यूम ब्रेज़्ड एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु के जोड़ों में चिकनी सतह और घने ब्रेज़्ड जोड़ होते हैं, और ब्रेज़िंग के बाद उन्हें साफ करने की आवश्यकता नहीं होती है; हालाँकि, वैक्यूम ब्रेज़िंग उपकरण महंगे होते हैं, और मैग्नीशियम वाष्प भट्टी को गंभीर रूप से प्रदूषित करते हैं, इसलिए इसे नियमित रूप से साफ और रखरखाव की आवश्यकता होती है।

तटस्थ या निष्क्रिय वातावरण में एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को टांकते समय, फिल्म को हटाने के लिए मैग्नीशियम उत्प्रेरक या फ्लक्स का उपयोग किया जा सकता है। जब फिल्म को हटाने के लिए मैग्नीशियम उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है, तो आवश्यक मैग्नीशियम की मात्रा वैक्यूम ब्रेज़िंग की तुलना में बहुत कम होती है। आम तौर पर, w (mg) लगभग 0.2% ~ 0.5% होता है। जब मैग्नीशियम की मात्रा अधिक होती है, तो जोड़ की गुणवत्ता कम हो जाएगी। फ्लोराइड फ्लक्स और नाइट्रोजन संरक्षण का उपयोग करके NOCOLOK ब्रेज़िंग विधि हाल के वर्षों में तेजी से विकसित एक नई विधि है। चूँकि फ्लोराइड फ्लक्स का अवशेष नमी को अवशोषित नहीं करता है और एल्यूमीनियम के लिए संक्षारक नहीं होता है, इसलिए ब्रेज़िंग के बाद फ्लक्स अवशेषों को हटाने की प्रक्रिया को छोड़ा जा सकता है। नाइट्रोजन के संरक्षण में, केवल थोड़ी मात्रा में फ्लोराइड फ्लक्स को लेपित करने की आवश्यकता होती है, भराव धातु आधार धातु को अच्छी तरह से गीला कर सकती है, और उच्च-गुणवत्ता वाले ब्रेज़्ड जोड़ प्राप्त करना आसान होता है। वर्तमान में, इस NOCOLOK ब्रेज़िंग विधि का उपयोग एल्यूमीनियम रेडिएटर और अन्य घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन में किया गया है।

फ्लोराइड फ्लक्स के अलावा अन्य फ्लक्स से ब्रेज़ किए गए एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए, ब्रेज़िंग के बाद फ्लक्स अवशेषों को पूरी तरह से हटा दिया जाना चाहिए। एल्यूमीनियम के लिए कार्बनिक ब्रेज़िंग फ्लक्स के अवशेषों को मेथनॉल और ट्राइक्लोरोइथीलीन जैसे कार्बनिक विलयनों से धोया जा सकता है, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल से बेअसर किया जा सकता है, और अंत में गर्म और ठंडे पानी से साफ किया जा सकता है। क्लोराइड एल्यूमीनियम के लिए ब्रेज़िंग फ्लक्स का अवशेष है, जिसे निम्नलिखित विधियों के अनुसार हटाया जा सकता है; सबसे पहले, 10 मिनट के लिए 60 ~ 80 ℃ पर गर्म पानी में भिगोएँ, ब्रश से ब्रेज़्ड जोड़ पर अवशेषों को सावधानीपूर्वक साफ़ करें, और फिर ठंडे पानी से साफ करें; फिर इसे 30 मिनट के लिए 15% नाइट्रिक एसिड के जलीय घोल में भिगोएँ, और अंत में ठंडे पानी से धो लें।