एल्युमिनियम और एल्युमिनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग

1. ब्रेज़ेबिलिटी

एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग क्षमता कमज़ोर होती है, मुख्य रूप से सतह पर बनने वाली ऑक्साइड परत को हटाना मुश्किल होने के कारण। एल्युमीनियम ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक आकर्षित होता है। इसकी सतह पर आसानी से एक सघन, स्थिर और उच्च गलनांक वाली ऑक्साइड परत Al2O3 बन जाती है। साथ ही, मैग्नीशियम युक्त एल्युमीनियम मिश्र धातुएँ भी एक बहुत ही स्थिर ऑक्साइड परत MgO बनाती हैं। ये परतें सोल्डर के गीला होने और फैलने में गंभीर रूप से बाधा डालती हैं और इन्हें हटाना कठिन होता है। ब्रेज़िंग प्रक्रिया के दौरान, यह प्रक्रिया केवल उपयुक्त फ्लक्स के साथ ही की जा सकती है।

दूसरे, एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग प्रक्रिया कठिन है। एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं का गलनांक, ब्रेज़िंग में उपयोग होने वाली फिलर धातु के गलनांक से बहुत अधिक भिन्न नहीं होता है। ब्रेज़िंग के लिए उपयुक्त तापमान सीमा बहुत सीमित है। तापमान नियंत्रण में थोड़ी सी भी गड़बड़ी से धातु अत्यधिक गर्म हो सकती है या पिघल भी सकती है, जिससे ब्रेज़िंग प्रक्रिया जटिल हो जाती है। ऊष्मा उपचार द्वारा मजबूत की गई कुछ एल्युमीनियम मिश्र धातुओं में भी ब्रेज़िंग के दौरान ऊष्मा के कारण ओवर एजिंग या एनीलिंग जैसी नरमी आ सकती है, जिससे ब्रेज़्ड जोड़ों के गुण कम हो जाते हैं। फ्लेम ब्रेज़िंग के दौरान, तापमान का अनुमान लगाना मुश्किल होता है क्योंकि एल्युमीनियम मिश्र धातु का रंग गर्म होने पर नहीं बदलता है, जिससे ऑपरेटर के कुशल संचालन की आवश्यकता बढ़ जाती है।

इसके अलावा, एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्रधातु के ब्रेज़्ड जोड़ों की संक्षारण प्रतिरोधकता फिलर धातुओं और फ्लक्स से आसानी से प्रभावित होती है। एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्रधातु का इलेक्ट्रोड पोटेंशियल सोल्डर से काफी अलग होता है, जिससे जोड़ की संक्षारण प्रतिरोधकता कम हो जाती है, खासकर सॉफ्ट सोल्डरिंग जोड़ों के लिए। साथ ही, एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्रधातुओं की ब्रेज़िंग में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश फ्लक्स में तीव्र संक्षारण क्षमता होती है। ब्रेज़िंग के बाद उन्हें साफ करने पर भी, जोड़ों की संक्षारण प्रतिरोधकता पर फ्लक्स का प्रभाव पूरी तरह से समाप्त नहीं होता है।

2. ब्रेज़िंग सामग्री

(1) एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की 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 संक्षारण होने की संभावना रहती है। सॉफ्ट सोल्डरिंग में मुख्य रूप से जिंक आधारित सोल्डर और टिन-लेड सोल्डर का उपयोग किया जाता है, जिन्हें 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 तांबा या निकल की पूर्व-परत चढ़ाई जाती है, तो जोड़ के इंटरफ़ेस पर संक्षारण को रोका जा सकता है, जिससे जोड़ की संक्षारण प्रतिरोधकता में सुधार होता है।

एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि फ़िल्टर गाइड, इवेपोरेटर, रेडिएटर और अन्य घटक। एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग के लिए केवल एल्युमीनियम आधारित फिलर धातुओं का ही उपयोग किया जा सकता है, जिनमें से एल्युमीनियम सिलिकॉन फिलर धातुएं सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। ब्रेज़्ड जोड़ों के अनुप्रयोग का विशिष्ट दायरा और अपरूपण सामर्थ्य क्रमशः तालिका 8 और तालिका 9 में दर्शाए गए हैं। हालांकि, इस सोल्डर का गलनांक आधार धातु के गलनांक के निकट होता है, इसलिए ब्रेज़िंग के दौरान तापन तापमान को सख्ती से और सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि आधार धातु को अधिक गरम होने या पिघलने से बचाया जा सके।

तालिका 8 में एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं के लिए ब्रेज़िंग फिलर धातुओं के अनुप्रयोग के दायरे को दर्शाया गया है।

तालिका 9 में एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु के जोड़ों की अपरूपण शक्ति दर्शाई गई है जिन्हें एल्यूमीनियम सिलिकॉन फिलर धातुओं से ब्रेज़ किया गया है।

एल्यूमीनियम सिलिकॉन सोल्डर आमतौर पर पाउडर, पेस्ट, तार या शीट के रूप में उपलब्ध होता है। कुछ मामलों में, एल्यूमीनियम को कोर और एल्यूमीनियम सिलिकॉन सोल्डर को क्लैडिंग के रूप में उपयोग करके बनाई गई सोल्डर कंपोजिट प्लेट का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार की सोल्डर कंपोजिट प्लेट हाइड्रोलिक विधि द्वारा बनाई जाती है और अक्सर ब्रेज़िंग घटकों के एक भाग के रूप में उपयोग की जाती है। ब्रेज़िंग के दौरान, कंपोजिट प्लेट पर मौजूद ब्रेज़िंग फिलर धातु केशिका क्रिया और गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से पिघलकर जोड़ के अंतर को भर देती है।

(2) एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्रधातु की ब्रेज़िंग के लिए फ्लक्स और शील्डिंग गैस: फिल्म को हटाने के लिए अक्सर विशेष फ्लक्स का उपयोग किया जाता है। ट्राईएथेनॉलमाइन पर आधारित ऑर्गेनिक फ्लक्स, जैसे कि FS204, का उपयोग कम तापमान वाले सॉफ्ट सोल्डर के साथ किया जाता है। इस फ्लक्स का लाभ यह है कि इसका बेस मेटल पर संक्षारण प्रभाव कम होता है, लेकिन यह बड़ी मात्रा में गैस उत्पन्न करता है, जो सोल्डर के वेटिंग और कॉकिंग को प्रभावित करता है। जिंक क्लोराइड पर आधारित रिएक्टिव फ्लक्स, जैसे कि FS203 और FS220A, का उपयोग मध्यम तापमान और उच्च तापमान वाले सॉफ्ट सोल्डर के साथ किया जाता है। रिएक्टिव फ्लक्स अत्यधिक संक्षारक होता है, और ब्रेज़िंग के बाद इसके अवशेषों को हटाना आवश्यक है।

वर्तमान में, एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग में फ्लक्स फिल्म को हटाने का ही प्रभुत्व है। उपयोग किए जाने वाले ब्रेज़िंग फ्लक्स में क्लोराइड आधारित फ्लक्स और फ्लोराइड आधारित फ्लक्स शामिल हैं। क्लोराइड आधारित फ्लक्स में ऑक्साइड फिल्म को हटाने की प्रबल क्षमता और अच्छी तरलता होती है, लेकिन यह आधार धातु पर अत्यधिक संक्षारक प्रभाव डालता है। ब्रेज़िंग के बाद इसके अवशेषों को पूरी तरह से हटाना आवश्यक है। फ्लोराइड आधारित फ्लक्स एक नए प्रकार का फ्लक्स है, जिसमें फिल्म हटाने की अच्छी क्षमता होती है और आधार धातु पर कोई संक्षारण नहीं होता है। हालांकि, इसका गलनांक उच्च होता है और ऊष्मीय स्थिरता कम होती है, इसलिए इसका उपयोग केवल एल्युमीनियम सिलिकॉन सोल्डर के साथ ही किया जा सकता है।

एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग करते समय, अक्सर निर्वात, तटस्थ या अक्रिय वातावरण का उपयोग किया जाता है। निर्वात ब्रेज़िंग करते समय, निर्वात का स्तर सामान्यतः 10⁻³ Pa के आसपास होना चाहिए। नाइट्रोजन या आर्गन गैस का उपयोग करते समय, इसकी शुद्धता बहुत अधिक होनी चाहिए और ओस बिंदु -40 ℃ से कम होना चाहिए।

3. ब्रेज़िंग तकनीक

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग के लिए वर्कपीस की सतह की सफाई की उच्च आवश्यकता होती है। अच्छी गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए, ब्रेज़िंग से पहले सतह पर लगे तेल के दाग और ऑक्साइड परत को हटाना आवश्यक है। सतह पर लगे तेल के दाग को 60-70 डिग्री सेल्सियस तापमान पर 5-10 मिनट के लिए Na2CO3 के जलीय घोल से साफ करें और फिर साफ पानी से धो लें; सतह पर मौजूद ऑक्साइड परत को 20-40 डिग्री सेल्सियस तापमान पर 2-4 मिनट के लिए NaOH के जलीय घोल से एचिंग करके हटाया जा सकता है और फिर गर्म पानी से धो लें; सतह से तेल के दाग और ऑक्साइड परत हटाने के बाद, वर्कपीस को 2-5 मिनट के लिए HNO3 के जलीय घोल से चमकाने के लिए उपचारित करें, फिर बहते पानी से साफ करें और अंत में सुखा लें। इन विधियों से उपचारित वर्कपीस को न छुएं और न ही उस पर कोई अन्य गंदगी लगने दें, और 6-8 घंटे के भीतर ब्रेज़िंग कर लें। यदि संभव हो तो तुरंत ब्रेज़िंग 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 फ्लक्स का उपयोग किया जाता है और इनमें हीटिंग तापमान और होल्डिंग समय के लिए सख्त आवश्यकताएं होती हैं। फ्लेम ब्रेज़िंग और सोल्डरिंग आयरन ब्रेज़िंग के दौरान, फ्लक्स को अत्यधिक गर्म होने और खराब होने से बचाने के लिए उसे सीधे ऊष्मा स्रोत से गर्म करने से बचें। चूंकि एल्यूमीनियम उच्च जस्ता सामग्री वाले सॉफ्ट सोल्डर में घुल सकता है, इसलिए बेस मेटल के क्षरण से बचने के लिए जोड़ बनने के बाद हीटिंग बंद कर देनी चाहिए। कुछ मामलों में, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग में कभी-कभी फ्लक्स का उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि अल्ट्रासोनिक या स्क्रैपिंग विधियों का उपयोग करके फिल्म को हटाया 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 ऑक्साइड फिल्म को तोड़ते समय, सोल्डर का सिरा पिघल जाएगा और बेस मेटल 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 शील्डेड ब्रेज़िंग शामिल हैं। फ्लेम ब्रेज़िंग का उपयोग मुख्य रूप से छोटे वर्कपीस और सिंगल पीस उत्पादन के लिए किया जाता है। ऑक्सीएसिटिलीन फ्लेम का उपयोग करते समय एसिटिलीन में मौजूद अशुद्धियों और फ्लक्स के बीच संपर्क के कारण फ्लक्स की विफलता से बचने के लिए, बेस मेटल के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए थोड़ी अपचायक क्षमता वाली गैसोलीन संपीड़ित वायु फ्लेम का उपयोग करना उचित है। विशिष्ट ब्रेज़िंग के दौरान, ब्रेज़िंग फ्लक्स और फिलर मेटल को पहले से ही ब्रेज़िंग स्थान पर रखा जा सकता है और वर्कपीस के साथ ही गर्म किया जा सकता है; वर्कपीस को पहले ब्रेज़िंग तापमान तक गर्म किया जा सकता है, और फिर फ्लक्स में डूबे हुए सोल्डर को ब्रेज़िंग स्थान पर भेजा जा सकता है; फ्लक्स और फिलर मेटल के पिघलने के बाद, फिलर मेटल के समान रूप से भर जाने के बाद हीटिंग फ्लेम को धीरे-धीरे हटा देना चाहिए।

एयर फर्नेस में एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातु की ब्रेज़िंग करते समय, ब्रेज़िंग फिलर मेटल को पहले से तैयार रखना चाहिए, और ब्रेज़िंग फ्लक्स को आसुत जल में पिघलाकर 50% से 75% सांद्रता वाला गाढ़ा घोल तैयार करना चाहिए, फिर इसे ब्रेज़िंग सतह पर लेप या स्प्रे करना चाहिए। ब्रेज़िंग फिलर मेटल और ब्रेज़िंग सतह पर उचित मात्रा में पाउडर ब्रेज़िंग फ्लक्स भी लगाया जा सकता है, और फिर तैयार वेल्ड को ब्रेज़िंग के लिए फर्नेस में रखना चाहिए। बेस मेटल को ज़्यादा गरम होने या पिघलने से बचाने के लिए, हीटिंग तापमान को सख्ती से नियंत्रित करना आवश्यक है।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की डिप ब्रेज़िंग के लिए आमतौर पर पेस्ट या फ़ॉइल सोल्डर का उपयोग किया जाता है। ब्रेज़िंग से पहले, तैयार वर्कपीस को पहले से गर्म किया जाता है ताकि उसका तापमान ब्रेज़िंग तापमान के करीब हो जाए, और फिर उसे ब्रेज़िंग फ्लक्स में डुबोकर ब्रेज़िंग की जाती है। ब्रेज़िंग के दौरान, ब्रेज़िंग तापमान और समय को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। यदि तापमान बहुत अधिक हो, तो बेस मेटल आसानी से घुल जाता है और सोल्डर आसानी से नष्ट हो जाता है; यदि तापमान बहुत कम हो, तो सोल्डर पर्याप्त रूप से नहीं पिघलता है, और ब्रेज़िंग की दर कम हो जाती है। ब्रेज़िंग तापमान बेस मेटल के प्रकार और आकार, फिलर मेटल की संरचना और गलनांक के अनुसार निर्धारित किया जाता है, और आमतौर पर फिलर मेटल के तरल तापमान और बेस मेटल के ठोस तापमान के बीच होता है। फ्लक्स बाथ में वर्कपीस को डुबोने का समय यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सोल्डर पूरी तरह से पिघलकर बहने लगे, और डुबोने का समय बहुत लंबा नहीं होना चाहिए। अन्यथा, सोल्डर में मौजूद सिलिकॉन तत्व बेस मेटल में फैल सकता है, जिससे जोड़ के पास का बेस मेटल भंगुर हो सकता है।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की वैक्यूम ब्रेज़िंग में, एल्यूमीनियम की सतह पर मौजूद ऑक्साइड परत को संशोधित करने और सोल्डर के गीलेपन और फैलाव को सुनिश्चित करने के लिए अक्सर धातु सक्रियक पदार्थों का उपयोग किया जाता है। मैग्नीशियम को कणों के रूप में सीधे वर्कपीस पर लगाया जा सकता है, या भाप के रूप में ब्रेज़िंग क्षेत्र में डाला जा सकता है, या मैग्नीशियम को एल्यूमीनियम सिलिकॉन सोल्डर में मिश्र धातु तत्व के रूप में मिलाया जा सकता है। जटिल संरचना वाले वर्कपीस के लिए, आधार धातु पर मैग्नीशियम वाष्प के पूर्ण प्रभाव को सुनिश्चित करने और ब्रेज़िंग की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, अक्सर स्थानीय परिरक्षण प्रक्रिया उपाय अपनाए जाते हैं, अर्थात् वर्कपीस को पहले एक स्टेनलेस स्टील बॉक्स (जिसे आमतौर पर प्रोसेस बॉक्स कहा जाता है) में रखा जाता है, और फिर ब्रेज़िंग के लिए वैक्यूम भट्टी में रखा जाता है। वैक्यूम ब्रेज़िंग द्वारा तैयार किए गए एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु के जोड़ों की सतह चिकनी होती है और ब्रेज़िंग के बाद उन्हें साफ करने की आवश्यकता नहीं होती है; हालांकि, वैक्यूम ब्रेज़िंग उपकरण महंगा होता है, और मैग्नीशियम वाष्प भट्टी को गंभीर रूप से प्रदूषित करता है, इसलिए इसे बार-बार साफ और रखरखाव की आवश्यकता होती है।

जब एल्युमीनियम और एल्युमीनियम मिश्र धातुओं को उदासीन या अक्रिय वातावरण में ब्रेज़िंग किया जाता है, तो फिल्म को हटाने के लिए मैग्नीशियम एक्टिवेटर या फ्लक्स का उपयोग किया जा सकता है। मैग्नीशियम एक्टिवेटर का उपयोग करने पर, आवश्यक मैग्नीशियम की मात्रा वैक्यूम ब्रेज़िंग की तुलना में बहुत कम होती है। आमतौर पर, w (mg) लगभग 0.2% ~ 0.5% होता है। मैग्नीशियम की मात्रा अधिक होने पर, जोड़ की गुणवत्ता कम हो जाती है। फ्लोराइड फ्लक्स और नाइट्रोजन संरक्षण का उपयोग करने वाली NOCOLOK ब्रेज़िंग विधि हाल के वर्षों में तेजी से विकसित हुई एक नई विधि है। चूंकि फ्लोराइड फ्लक्स का अवशेष नमी को अवशोषित नहीं करता है और एल्युमीनियम के लिए संक्षारक नहीं है, इसलिए ब्रेज़िंग के बाद फ्लक्स अवशेष को हटाने की प्रक्रिया को छोड़ा जा सकता है। नाइट्रोजन के संरक्षण में, केवल थोड़ी मात्रा में फ्लोराइड फ्लक्स की कोटिंग की आवश्यकता होती है, फिलर धातु बेस 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 एल्युमीनियम रेडिएटर और अन्य घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन में किया जा रहा है।

फ्लोराइड फ्लक्स के अलावा अन्य फ्लक्स से एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ब्रेज़िंग करते समय, ब्रेज़िंग के बाद फ्लक्स के अवशेष को पूरी तरह से हटाना आवश्यक है। एल्यूमीनियम के लिए कार्बनिक ब्रेज़िंग फ्लक्स के अवशेष को मेथनॉल और ट्राइक्लोरोएथिलीन जैसे कार्बनिक घोलों से धोया जा सकता है, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल से उदासीन 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 से हटाया जा सकता है: सबसे पहले, इसे 60-80 डिग्री सेल्सियस के गर्म पानी में 10 मिनट के लिए भिगोएँ, ब्रेज़िंग जोड़ पर बचे हुए अवशेष को ब्रश से सावधानीपूर्वक साफ करें, और फिर ठंडे पानी से धोएँ; इसके बाद इसे 15% नाइट्रिक एसिड के जलीय घोल में 30 मिनट के लिए भिगोएँ, और अंत में ठंडे पानी से धोएँ।