لحام الألومنيوم بالنحاس: الأساسيات التي يجب أن تعرفها

الملخص: تمت مراجعة التطورات التقنية الحديثة في لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس من حيث طرق اللحام بالنحاس، ومعادن الحشو، والتدفقات، وتم عرض اتجاهات التطوير الخاصة بكل منها.

من الملاحظ أن لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس هو مجال بحث سريع التطور وله مجموعة واسعة من التطبيقات. تجتذب تكنولوجيا لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس اهتمامًا متزايدًا ويُنظر إليها على أنها تنطوي على إمكانات كبيرة.

1. حالة البحث في لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس الأصفر

تعد سبائك الألومنيوم خيارًا شائعًا في مختلف الصناعات نظرًا لكثافتها المنخفضة وقوتها العالية ومقاومتها الممتازة للتآكل. تُستخدم على نطاق واسع في السيارات ومركبات السكك الحديدية عالية السرعة والفضاء والتطبيقات العسكرية.

قراءة ذات صلة: أنواع الألومنيوم وسبائك الألومنيوم

يمكن أن تؤدي الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة لسبائك الألومنيوم إلى صعوبات مختلفة أثناء عملية اللحاممثل الأكسدة والشقوق الساخنة والمسامات في اللحام. والطريقة التقليدية للحام سبائك الألومنيوم هي اللحام بالانصهار، والتي تتطلب معدات معقدة وعمال لحام ذوي مهارات عالية ومتطلبات تقنية صارمة.

قراءة ذات صلة: طريقة لحام سبائك الألومنيوم واختيار المواد

ألومنيوم اللحام بالنحاس هي طريقة حاسمة لتوصيل سبائك الألومنيوم ومعروفة بأدنى حد من التشوه في الأجزاء الملحومة بالنحاس. وقد اكتسبت في السنوات الأخيرة استخدامًا واسعًا في الصين نظرًا لدقتها العالية في الأبعاد.

كانت تقنية اللحام بالنحاس للألومنيوم وسبائك الألومنيوم موضوعًا لأبحاث مكثفة في السنوات الأخيرة، مما أدى إلى تطورات سريعة في طرق اللحام بالنحاس، ومعادن الحشو، والتدفقات.

يعد لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس مجالاً سريع التطور نظرًا لخصائصه الممتازة، مثل القوة العالية والمقاومة الجيدة للتآكل والتوصيل العالي والتوصيل الحراري. ونتيجة لذلك، يتم استخدامه على نحو متزايد في مختلف الصناعات، بما في ذلك الفضاء والطيران والإلكترونيات والمعادن وتصنيع الآلات والصناعات الخفيفة.

وفي بعض الحالات، حلّ استخدام الألومنيوم محل النحاس والصلب، مدفوعاً بالزيادة الكبيرة في تكلفة المواد النحاسية والرغبة في تقليل الوزن وتحسين الكفاءة وتعزيز المظهر الجمالي. ومن الأمثلة على ذلك استبدال خزان المياه النحاسي في السيارات بخزان مياه من الألومنيوم.

في الصين، لا يوجد سوى عدد قليل من الشركات المصنعة لتدفق الألومنيوم على نطاق واسع في الصين، ويتم استيراد معظم تدفق الألومنيوم المستخدم من الخارج.

تتميز سبائك الألومنيوم والألومنيوم بنقطة انصهار منخفضة، وتفاعل كيميائي قوي، ونقطة انصهار عالية، مما يجعل من الصعب استخدام تدفقات اللحام بالنحاس التقليدية. ولذلك، يجب استخدام تدفقات اللحام بالنحاس الخاصة للألومنيوم وسبائك الألومنيوم لضمان اللحام بالنحاس بشكل صحيح.

وعلاوة على ذلك، يمكن أن تتأثر مقاومة التآكل في الوصلات الملحومة بالألومنيوم وسبائك الألومنيوم بسهولة باستخدام اللحام والتدفق. ويرجع ذلك إلى وجود اختلاف كبير في إمكانات القطب الكهربائي بين اللحام والمعدن الأساسي، مما يقلل من مقاومة التآكل في الوصلة، خاصةً في حالة وصلات اللحام اللينة.

تحتوي معظم التدفقات المستخدمة لإزالة طبقة الأكسيد الموجودة على سطح الألومنيوم وسبائكه على مواد شديدة التآكل. حتى إذا تم تنظيف هذه المواد بعد اللحام بالنحاس، فمن الصعب القضاء تمامًا على تأثيرها على مقاومة التآكل في الوصلة.

2. طريقة اللحام بالنحاس

يمكن لحام سبائك الألومنيوم والألومنيوم بالنحاس باستخدام اللحام بالنحاس باللهب أو اللحام بالنحاس في الفرن أو اللحام بالنحاس في حمام الملح.

يعتبر اللحام بالنحاس النحاسي باللهب طريقة شائعة بسبب بساطة معداته وتعدد استخداماته من حيث مصدر الغاز ومجموعة واسعة من التطبيقات. وهي تُستخدم بشكل أساسي في لحام المكونات الصغيرة بالنحاس الأصفر ولإنتاج قطعة واحدة. هناك العديد من أنواع اللهب المتاحة، بما في ذلك نوع جديد من الغاز يسمى غاز شارب وهو نتيجة للتعاون بين الصين ودول أخرى. يتميز هذا الغاز بلهيب ناعم وهو مصدر تسخين جيد للحام الألومنيوم بالنحاس، حيث يقع بين قوتي الغاز المسال والأوكسي أسيتيلين. ومع ذلك، بالمقارنة مع طرق التوصيل الأخرى، فإن درجة حرارة التسخين الخاصة بلحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم باللهب النحاسي صعبة التحكم، مما يتطلب مستويات أعلى من الخبرة من المشغل.

يوفر اللحام بالنحاس في الحمام الملحي تسخينًا سريعًا وموحدًا، والحد الأدنى من تشوه المكونات، وإزالة فعالة للأغشية، مما يؤدي إلى مكونات ملحومة عالية الجودة مع كفاءة إنتاج عالية. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص للإنتاج الضخم ولحام الهياكل الكثيفة. يشيع استخدام المعجون أو رقائق اللحام أو طلاء اللحام في لحام حمام ملح الألومنيوم بالنحاس. عادةً ما يتكون طلاء اللحام عادةً من تركيبات Al Si سهلة الانصهار أو Al Si ناقصة الانصهار.

في الوقت الحاضر، يستخدم إنتاج اللحام بالنحاس بشكل أساسي الكسوة المعدنية للحشو، والتي يمكن أن تحسن كفاءة الإنتاج وتضمن جودة المكونات الملحومة بالنحاس.

اللحام بالنحاس النحاسي له بعض القيود:

أولاً، يمكن أن يؤدي التصميم المعقد لبعض المكونات إلى صعوبة الوصول إلى حمام الملح، مما يحد من خيارات التصميم ويعقد عملية اللحام بالنحاس. وهذا يمكن أن يجعل من الصعب أيضًا ضمان جودة اللحام بالنحاس.

وثانيًا، في حين أن اللحام بالنحاس في الحمام المالح قد يفي بمتطلبات مقاومة التآكل الصارمة، إلا أنه قد ينتج عنه كمية كبيرة من بقايا التدفق على المكون، مما يتطلب تنظيفًا مكثفًا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن معدات اللحام النحاسي بالحمام الملحي مكلفة والعملية معقدة، مما يؤدي إلى دورة إنتاج طويلة.

يوفر اللحام بالنحاس في الفرن في الهواء استثمارًا منخفض التكلفة في المعدات وعملية لحام بالنحاس مباشرةً وسهلة الإدارة. ومع ذلك، فإن عملية التسخين بطيئة وقد يتأكسد سطح المكوّن عند تعرضه للهواء، خاصةً في درجات الحرارة العالية. وهذا يجعل من الصعب إزالة طبقة التدفق وقد يفشل التدفق أيضًا بسبب الرطوبة في الهواء أثناء التسخين.

وللتغلب على هذه التحديات، تم تطوير اللحام بالنحاس في الأفران في الهواء الجاف واللحام بالنحاس المفرغ في جو واقٍ واكتسبت استخدامًا واسع النطاق في لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم. توفر هذه الطرق عمليات محسنة وشهدت نموًا سريعًا في السنوات الأخيرة.

2.1 اللحام بالنحاس النحاسي بالتفريغ

يُعرف الألومنيوم بأنه نشط ويسهل تكوين طبقة أكسيد كثيفة على سطحه.

أثناء عملية اللحام بالنحاس، قد يكون من الصعب إزالة الأكاسيد فقط من خلال ظروف التفريغ. ونتيجة لذلك، يجب استخدام المنشطات المعدنية مثل Mg وBi.

من المقبول على نطاق واسع أن آلية إزالة المنشط تعمل على النحو التالي:

أولاً، يتفاعل المنشط مع بقايا O وHO في الفراغ، مما يؤدي إلى تحييد آثارهما الضارة على لحام الألومنيوم بالنحاس.

ثانيًا، يتغلغل بخار المغنيسيوم المغنيسيوم في الطبقة المادية أسفل الفيلم ويشكل سبيكة المغنيسيوم المغنيسيوم ذات درجة انصهار منخفضة مع سيليكون منتشر.

أثناء اللحام بالنحاس، يكسر ذوبان السبيكة الرابطة بين طبقة الأكسيد والمادة الأساسية، مما يسمح للحام المذاب بتبليل المادة الأساسية والانتشار عليها تحت الطبقة ورفع طبقة الأكسيد السطحية، مما يؤدي إلى إزالتها بشكل فعال.

عند تفريغ سبائك الألومنيوم بالنحاس، يجب اختيار فرن التفريغ بناءً على عوامل مثل الإنتاجية والتكلفة وحجم اللحام والهيكل.

من المهم تنظيف اللحام جيدًا قبل اللحام بالنحاس. يمكن إزالة أكسيد السطح باستخدام الأحماض أو القلويات، ويمكن مسح بقع الزيت بالكحول.

لتحضير معدن الحشو، غالبًا ما يتم استخدام ورق الصنفرة لإزالة طبقة الأكسيد السطحية، يليها التنظيف بالكحول لإزالة بقع الزيت.

بالنسبة لقطع العمل الأكبر حجمًا، يوصى بالتسخين المسبق قبل اللحام لضمان التسخين المتساوي لجميع الأجزاء قبل الوصول إلى درجة حرارة اللحام بالنحاس.

ويعتمد لحام سبائك الألومنيوم بالنحاس في التفريغ بالنحاس اعتمادًا كبيرًا على منشط Mg لإزالة طبقة الأكسيد. ولضمان تعرض المعدن الأساسي بالكامل لبخار المغنيسيوم المغنيسيوم في اللحامات ذات الهياكل المعقدة، اعتمدت بعض الوحدات المحلية تدابير تكميلية مثل التدريع الموضعي، مما أدى إلى تحسين جودة اللحام بالنحاس.

وتتمثل إحدى الطرق الشائعة في وضع قطعة العمل داخل غطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ مع رقائق المغنيسيوم، ثم في فرن اللحام بالنحاس المفرغ من أجل اللحام بالنحاس. وهذا يمكن أن يعزز جودة اللحام بالنحاس بشكل كبير.

درجة التفريغ هي معلمة العملية الأكثر أهمية وتحديًا للتحكم في عملية لحام التفريغ بالنحاس. من أجل تحقيق وصلات عالية الجودة، تعتمد درجة التفريغ إلى حد كبير على حجم قطعة العمل.

بناءً على سنوات من الخبرة التي اكتسبها بعض الخبراء، يُنصح بأنه إذا لم يتم استخدام معدات اللحام بالنحاس لفترة طويلة، فيجب تشغيل فرن التفريغ لعدة ساعات قبل الاستخدام. في الاستخدام المنتظم، خاصةً لإنتاج الدُفعات، يوصى بإبقاء الفاصل الزمني بين الاستخدامات قصيرة قدر الإمكان لضمان أن درجة تفريغ فرن التفريغ تفي بالمتطلبات بسهولة وسرعة.

على الرغم من أن اللحام بالنحاس المفرغ من الهواء طريقة لحام فعالة، إلا أن لها بعض القيود مثل المعدات المعقدة والمكلفة وصعوبة صيانة نظام التفريغ.

2.2 اللحام بالنحاس في الغلاف الجوي الواقي

إن استخدام لحام الألومنيوم بالتفريغ بالنحاس محدود بسبب المعدات المكلفة والتكنولوجيا المعقدة التي ينطوي عليها. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن الاستعاضة عن التفريغ بجو محايد. وهذا يقلل من متطلبات معدل تسرب النظام وتعقيد المعدات. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يقلل من مشاكل صيانة المعدات الناجمة عن ترسب العناصر المتطايرة، مما يؤدي إلى انخفاض تكلفة الإنتاج.

يتم التسخين في هذه الطريقة بشكل أساسي من خلال التيار وهو سريع وموحد. وهذا لا يضمن جودة المنتج فحسب، بل يحسن الإنتاجية أيضًا.

لقد اكتسب لحام الألومنيوم المحمي بالغاز المحايد بالنحاس الأصفر اهتمامًا متزايدًا وشهد تطورًا سريعًا في السنوات الأخيرة. وتُعتبر طريقة لحام الألومنيوم بالنحاس النحاسي الواعدة.

تتشابه آلية إزالة الغشاء في عملية لحام سبائك الألومنيوم المحمية بالغاز في اللحام النحاسي المحمي بالغاز مع آلية لحام الألومنيوم بالتفريغ من الألومنيوم ويتم إنجازها بشكل أساسي باستخدام منشط Mg. يمكن تحسين جودة اللحام بالنحاس عن طريق إضافة Bi إلى معدن الحشو.

يشيع استخدام الأرجون والنيتروجين النقي، بدرجة نقاء أكبر من 99.99%، كغلاف جوي للحام النحاسي المحمي بغاز سبائك الألومنيوم.

بالنسبة لمفاصل Al/Al وAl وAl/Cu، تم الإبلاغ عن أن طريقة الربط الفعالة هي استخدام مبدأ اللحام بالنحاس النحاسي المنتشر. يتم رش مسحوق مختلط مكون من سيليكون وفلوريد الألومنيوم البوتاسيوم وتدفق فلوريد الألومنيوم النحاسي على سطح الألومنيوم في جو نيتروجين قريب من الضغط الجوي للحام بالنحاس. يمكن الاستعاضة عن Si بمعادن سهلة الانصهار منخفضة نقطة الانصهار، مثل النحاس أو الجي أو الزنك، التي تتشكل مع Al.

3. لحام

أثناء اللحام بالنحاس، يتم التوصيل بين اللحامات عن طريق تصلب اللحام المذاب. ونتيجة لذلك، تعتمد جودة اللحام إلى حد كبير على معدن الحشو المستخدم.

إن معدن الحشو الأساسي للألومنيوم هو سبيكة Al Si، ولكن في بعض الأحيان يتم إضافة النحاس والزنك والجي وعناصر أخرى لتعزيز أداء العملية.

مع سنوات من الخبرة والتجربة، سلسلة متعددة من الألمنيوم معادن الحشو النحاسية تم تطويرها، وقد حقق العديد منها نتائج مُرضية مع العمليات الصحيحة.

فيما يلي، سنعرض بعض معادن حشو سبائك الألومنيوم الأكثر استخدامًا في عملية اللحام بالنحاس.

3.1 لحام السيليكون

تعتمد سلسلة لحام سلسلة Al Si على تركيبة Al Si سهلة الانصهار وتشمل أيضًا سبائك Al Si ناقصة الانصهار وفائقة الانصهار وسبائك Al Si مع عناصر مضافة لا تزيد عن 5%. هذه اللحامات عالية اللحام وقوية وذات لون وبريق مماثل للمعدن الأساسي، وتوفر مقاومة الطلاء والتآكل، وتعتبر خيارًا جيدًا للحام.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل هذه السلسلة من اللحامات، مما يحسن بشكل كبير من صلابتها وأداء الانحناء في وصلات اللحام.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير نوع جديد من معدن حشو اللحام بالنحاس من سبيكة Al Si باستخدام تقنية التصلب السريع. يتميز معدن حشو اللحام بالنحاس هذا بنقطة طور سائل أقل، حوالي 3-5 درجات مئوية، مقارنةً بمعادن الحشو النحاسية البلورية العادية ذات التركيبة نفسها. وقد زاد معامل قابليته للبلل بمقدار 18%، وزادت قوته بمقدار 28.4%. كما أن تقلباته ضئيلة للغاية، مما يوفر درجة معينة من المرونة في المعالجة.

3.2 لحام النحاس 3.2 لحام النحاس

لحام النحاس على أساس مبدأ اللحام بالنحاس التفاعلي التلامسي. وفي الوقت الراهن، يعتبر اللحام بالنحاس التفاعلي بالألومنيوم الحل المثالي لمشاكل لحام الألومنيوم بالنحاس.

تقدم هذه الطريقة العديد من الفوائد، بما في ذلك:

① لا حاجة للتدفق، مما يجعلها صديقة للبيئة وتجنب تلوث منتجات اللحام بالنحاس. لا حاجة لتنظيف المنتجات الملحومة بالنحاس، ولا يوجد تآكل كيميائي في خط اللحام بالنحاس.

② يمكن أن يؤدي اختيار طبقة السبيكة التفاعلية سهلة الانصهار المناسبة إلى خفض درجة حرارة اللحام بالنحاس، مما يقلل من استهلاك الطاقة، ويجعل عملية اللحام بالنحاس أسهل في التحكم فيها، كما أن متطلبات المعدات منخفضة.

يتميز التفاعل التلامسي للنحاس النحاسي على ركيزة الألومنيوم بانتشار تفضيلي سطحي ملحوظ، مما يكسر طبقة الأكسيد، ويعزز تكوين طبقة حشو سائلة موحدة الطور بين واجهات الوصلة في عملية اللحام بالنحاس التلامسي التفاعلي. من ناحية أخرى، تخترق حدود الحبيبات مع تفاعل التلامس في اتجاه عمق مصفوفة الألومنيوم بشكل تفضيلي، مما يضمن قوة الترابط للمفصل الملحوم بالنحاس.

تُظهر البيانات أن معاملات العملية المناسبة للحام الألومنيوم التفاعلي بالنحاس مع النحاس كمادة بينية هي درجة حرارة لحام بالنحاس تتراوح بين 570-580 درجة مئوية وزمن تثبيت يتراوح بين 15-20 دقيقة. ومع ذلك، فإن مقاومة التآكل الكهروكيميائية للوصلات الملحومة بالنحاس ضعيفة، كما أن طبقة التفاعل سهل الانصهار هشة.

ولتحسين أداء النحاس كمعدن حشو، يمكن إضافة عناصر أخرى، مثل Ag و Ni و Si و Zn و Ti، إلخ. يتضمن معدن الحشو للحام النحاسي التفاعلي مع سبائك الألومنيوم هذه العناصر.

3.3 الطبقة المركبة من النحاس والزنك كمعدن حشو تفاعلي

لمعالجة قيود استخدام الزنك والنحاس كمعادن حشو بشكل منفصل، يمكن استخدام طبقة مركبة من كليهما. يتم إجراء عملية اللحام بالنحاس بتفاعل سهل الانصهار باستخدام طبقة مركبة من النحاس والزنك.

يحدث التفاعل البيريتيكي عند السطح البيني للنحاس/الزنك، بينما يحدث تفاعل سهل الانصهار عند السطح البيني للنحاس/الألومنيوم، مما يشكل طور سائل سهل الانصهار يكسر طبقة الأكسيد على سطح الألومنيوم.

عند استخدام النحاس والزنك كمعدن حشو تفاعلي للحام الألومنيوم بالنحاس، فإن المحتوى المناسب لكلا المعدنين في الطبقة المركبة أمر بالغ الأهمية. وقد اقتُرح أن أفضل نتائج اللحام بالنحاس يتم تحقيقها عندما يكون سمك طبقة الزنك 0.2 مم وسمك طبقة النحاس أقل من 0.1 مم.

في هذه المرحلة، لا تكسر طبقة التفاعل طبقة الأكسيد فحسب، بل توفر أيضًا مقاومة قوية للتآكل الكهروكيميائي وقوة قص عالية.

3.4 لحام Al Si Cu Zn Cu Zn

يتراوح نطاق درجة حرارة المرحلة السائلة للحام بين 500-577 درجة مئوية. عند إضافة النحاس إلى لحام Al Si، تتحسن سيولته بشكل كبير.

ومع ذلك، وبسبب المحتوى العالي من مركب CuAl2 البيني المعدني CuAl2، فإن هذا اللحام الثلاثي سهل الانصهار هش للغاية ومناسب فقط للصب في شرائح، مما يجعل من الصعب معالجته في شكل أسلاك أو رقائق معدنية.

تعمل إضافة الزنك إلى معدن حشو Al Si على تعزيز قابليته للبلل والسيولة. ومع زيادة تركيز الزنك، تنخفض قابلية ذوبان Si بسرعة. ونظرًا لعدم وجود مركبات في معدن الحشو، تكون قابليته للتشغيل على الساخن أفضل مقارنةً بنظام Al Si Cu.

3.5 لحام سلسلة Al Cu Ag Zn 3.5 Al Cu Ag Zn

يتراوح نطاق درجة حرارة المرحلة السائلة للحام 400-500 درجة مئوية، وهو قريب من نطاق لحام سبائك الألومنيوم. تعطي تركيبة Al Cu Cu Ag الثلاثية الانصهار الثلاثي لمعدن الحشو لونًا قريبًا جدًا من المعدن الأساسي Al.

يتميز معدن الحشو هذا بسيولة جيدة، ولكنه هش نسبيًا. وهناك نظام ثلاثي آخر هو معدن حشو Al Cu Zn، الذي يتميز أيضًا بلون قريب من المعدن الأساسي ويمكنه إنتاج أجزاء مشكّلة بشكل أفضل.

يمكن أن تؤدي إضافة 0.051 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت - 0.081 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت (بالكتلة) من المغنيسيوم، أو 0.051 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت من النيكل، أو 0.051 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت من الكروم إلى معدن الحشو إلى تحسين مقاومته للتآكل.

هناك العديد من معادن الحشو المثالية للألومنيوم، ولكن بشكل عام، فإن معظم معادن حشو الألومنيوم الحالية للحام بالنحاس لها نقطة انصهار قريبة من درجة انصهار سبائك الألومنيوم.

ونتيجة لذلك، فإنه من الصعب على معظم عمال اللحام العثور على معدن حشو ذي نقطة انصهار أقل وأداء تكنولوجي محسن.

4. تدفق للألومنيوم

الألومنيوم نشط نسبيًا، ويشكل سطحه بسهولة طبقة أكسيد كثيفة ومستقرة كيميائيًا، وهو ما يمثل عقبة رئيسية في لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس. لتحقيق وصلات عالية الجودة، يجب إزالة الأكسيد الموجود على السطح.

عند لحام الألومنيوم وسبائكه بالنحاس، يمكن أن يؤدي استخدام تدفق اللحام بالنحاس إلى إزالة طبقة الأكسيد الموجودة على سطح الألومنيوم وتقليل التوتر البيني بين معدن الحشو والمعدن الأساسي.

ينقسم تدفق اللحام النحاسي للألومنيوم إلى تدفق لحام ناعم وتدفق لحام نحاسي، حيث يُستخدم الأخير في درجات حرارة اللحام بالنحاس أعلى من 450 درجة مئوية والأولى لدرجات حرارة أقل من 450 درجة مئوية.

يتم تقديم تدفق لحام الألومنيوم النحاسي Nocolok سريع التطور أدناه. إن التدفق النحاسي التقليدي للألومنيوم هو في الأساس تدفق ملح الكلور النحاسي، وعادةً ما يعتمد على نظام LiCl-KCl أو LiCl-KCl-NaCl. يتميز هذا التدفق بمزايا النشاط العالي، والثبات أثناء التسخين، وعدم فقدان فعاليته بسهولة. ويمكن استخدامه مع مصادر تسخين مختلفة، مما يجعله مناسبًا وغير مكلف.

ومع ذلك، فإن عيب هذا التدفق هو أن وجود أيونات Cl يسبب تآكلًا كهروكيميائيًا قويًا للمعدن الأساسي، وله امتصاص قوي للرطوبة، ويصعب الحفاظ عليه.

ولذلك، من الضروري تنظيف البقايا عند استخدام هذا النوع من التدفق في اللحام بالنحاس.

في أواخر السبعينيات، كان يجري بسرعة تطوير تدفق لحام نحاسي غير قابل للتآكل وغير قابل للذوبان. يتم تصنيع هذا التدفق باستخدام سهل الانصهار A-KF، وقابليته للذوبان في الماء ضئيلة للغاية.

وهو يتفادى عيوب تدفق الكلوريد الذي يمتص الرطوبة بسهولة، كما أنه قليل التآكل، مما أدى إلى تسميته بتدفق نوكولوك.

4.1 خصائص التدفق

Nocolok flux عبارة عن مسحوق أبيض ناعم، يتكون في المقام الأول من خليط من فلو ألومينات البوتاسيوم الذي قد يحتوي على ماء بلوري.

يعمل التدفق المنصهر على إذابة الأكاسيد الموجودة على سطح الألومنيوم ويمنع إعادة الأكسدة. وتحت تأثير التدفق، يخترق معدن الحشو سطح الوصلة بحرية من خلال الشعيرات الدموية.

بعد التبريد، يشكل التدفق طبقة معجون ذات التصاق قوي على سطح المكون. الطبقة المتبقية من التدفق غير استرطابية وغير قابلة للتآكل وغير قابلة للذوبان في المذيبات المائية.

في حين أن قابلية ذوبان فلوألومينات البوتاسيوم المتدفقة في الماء ضئيلة، إلا أن ثباتها الحراري ليس قويًا وستحدث تفاعلات كيميائية عند تسخينها في الهواء.

4.2 التحسينات والتقدم الجديد في تدفق نوكولوك

في السنوات الأخيرة، ركزت العديد من الدراسات في السنوات الأخيرة على تحسين طريقة نوكولوك بطريقتين رئيسيتين: إضافة أملاح إضافية إلى فلول ألومينات البوتاسيوم لتعزيز نشاطه وخصائصه الأخرى، وتطوير طرق جديدة لاستخدام فلول ألومينات البوتاسيوم.

يمكن لـ Si أن يعزز نشاط تدفق فلولومينات البوتاسيوم.

الطريقة المثالية هي إضافته في صورة K₂SiF₆، ولكن يجب حساب كمية KF الزائدة.

عندما تكون W (Si)>2%، يمكنها الحفر الذاتي.

إضافة K₂GeF₆، س.ن.ف₂، ZnF₂إلخ، يمكن أن يحسن نشاط التدفق، خاصةً K₂GeF₆.

في تحسين Nocolok، قام شخص ما بخلط مسحوق معدن الحشو مع هذا النوع من التدفق.

ويرى آخرون أن KAlF₄ كطريقة اللحام بالنحاس في الطور الغازي:

أحدهما هو خلط KAlF₄ بخار في الغلاف الجوي منخفض الضغط الخالي من الأكسجين للحام سبائك الألومنيوم بالنحاس الأصفر;

والآخر هو ترسيب طبقة من KA1F بالتفريغ الهوائي₄ على الأجزاء الخارجية للألومنيوم من الخارج، ثم تجميعها وإعادة تجليدها حسب الحاجة.

يتكون اللحام المركب عن طريق ترسيب طبقة من KAlF₄ يمكن خلط التدفق على سطح مسحوق اللحام سهل الانصهار Al Si في عجينة اللحام بمذيب عضوي.

5. الخاتمة

تمت دراسة عملية لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس على نطاق واسع وتطويرها بسرعة في السنوات الأخيرة.

أظهر العلماء الأجانب قوة الترابط الاستثنائية للحام Sn-Zn سهل الانصهار Sn-Zn (8.9%) عند لحام سبائك الألومنيوم بالنحاس تحت درجة حرارة أقل من 350 درجة مئوية من خلال دراسة التفاعل البيني بين سبيكة Sn-Zn سهلة الانصهار في المرحلة السائلة والصلب.

كما حظيت عملية لحام الألومنيوم بالنحاس المنتشر باهتمام كبير في السنوات الأخيرة.

تنطوي إحدى الطرق على رش مسحوق مختلط مكون من سيليكون وفلوريد الألومنيوم البوتاسيوم المتدفق على سطح الألومنيوم ثم اللحام بالنحاس في N₂ الغلاف الجوي القريب من الضغط الجوي.

ومن بين المواد المستخدمة، يمكن الاستعاضة عن Si بالنحاس والجي والزنك والمعادن الأخرى التي تشكل مواد ذات درجة انصهار منخفضة مع الألومنيوم.

يمكن استخدام هذه الطريقة في تجليد وصلات Al/Al، وAl، وAl/Cu، وCu/Cu، وCu/النحاس.

يُستخدم اللحام بالنحاس النحاسي المنتشر أيضًا في لحام Al-Si مصبوبات السبائكحل مشكلة التآكل وضعف ترطيب مصبوبات سبائك الألومنيوم في اللحام المنصهر.

لا يزال هناك الكثير من التقدم الذي يتعين إحرازه في تكنولوجيا لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس، وقد تم بالفعل تطبيق بعض التطورات في الإنتاج العملي.

يتركز تطبيق تكنولوجيا لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس في المقام الأول على مشعات الألومنيوم، والمواد المتباينة المصنوعة من الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ، وإطارات الأبواب المصنوعة من سبائك الألومنيوم لأجهزة الميكروويف، وغيرها من المنتجات.

ومن مجالات البحث والتطبيق الأخرى لحام قيعان الأواني المركبة المصنوعة من الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس.

على الرغم من أن عملية لحام الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بالنحاس النحاسي هي تقنية ربط ممتازة، إلا أنه لا يزال هناك العديد من التحديات التي يجب معالجتها.