Припойные ленты и фольги из алюминиевых сплавов Al–Si

Лента алюминиевая припойная и фольга для пайки: сплавы, сортамент, стандарты

Припойные ленты и фольги из алюминиевых сплавов системы Al–Si — основной тип присадочного материала для высокотемпературной пайки алюминия и его сплавов. Они применяются при сборке теплообменников, конденсаторов, испарителей, маслоохладителей, радиаторов и другого теплообменного оборудования. Материал поставляется в рулонах, в виде самостоятельных лент и фольг, а также как плакирующий слой на многослойном паяльном листе (brazing sheet).

В основе всех припойных алюминиевых сплавов лежит двойная эвтектика Al–Si с температурой плавления 577 °C при содержании кремния 12,6 % (масс.). Варьирование концентрации кремния от 5 до 13 % позволяет регулировать интервал плавления, жидкотекучесть и глубину эрозии основного металла.

При содержании кремния ниже эвтектического солидус остаётся на уровне 577 °C, а ликвидус повышается пропорционально снижению доли Si. Между солидусом и ликвидусом сплав находится в двухфазном (твёрдо-жидком) состоянии. Чем уже этот интервал, тем быстрее припой переходит в полностью жидкое состояние и тем выше его жидкотекучесть. Для инженера-технолога это означает прямую связь: сплав с 12 % Si (4047) плавится практически мгновенно, а сплав с 7,5 % Si (4343) требует прогрева на 36 °C выше солидуса для полного расплавления.

Основные припойные сплавы серии 4xxx

Припойные ленты из алюминиевых сплавов выпускаются на базе сплавов серии 4xxx по классификации Aluminum Association (AA). Каждый сплав имеет параллельные обозначения по европейскому стандарту EN 573-3 и по классификации AWS A5.8 (припои BAlSi). Ниже приведены основные характеристики сплавов, подтверждённые фазовой диаграммой Al–Si и справочными данными ASM International.

Сплав AA	Обозначение EN	Обозначение AWS	Si, % (масс.)	Cu, % (масс.)	Mg, % (масс.)	Солидус, °C	Ликвидус, °C
4343	EN AW-4343 (AlSi7,5)	BAlSi-2	6,8–8,2	≤0,25	≤0,10	577	613
4045	EN AW-4045 (AlSi10)	BAlSi-5	9,0–11,0	≤0,30	≤0,05	577	591
4047	EN AW-4047 (AlSi12)	BAlSi-4	11,0–13,0	≤0,30	≤0,10	577	582
4043	EN AW-4043 (AlSi5)	—	4,5–6,0	≤0,30	≤0,05	574	632
4104	EN AW-4104	BAlSi-7	9,0–10,5	≤0,25	1,0–2,0	559	591
4145	EN AW-4145	BAlSi-3	9,3–10,7	3,3–4,7	≤0,15	521	585

Примечание: температуры солидуса и ликвидуса указаны по данным ASM Handbook и AWS A5.8. Сплав 4043 не классифицируется как припой BAlSi по AWS, однако широко используется в качестве присадочного материала для сварки и пайки.

Сплав 4343 (AlSi7) — лента припойная AlSi для печной пайки

Сплав 4343 — наиболее распространённый материал для плакирования паяльных листов, предназначенных для печной пайки в контролируемой атмосфере (CAB). Содержание кремния 6,8–8,2 % обеспечивает умеренную жидкотекучесть и относительно широкий интервал плавления (577–613 °C), что позволяет управлять процессом пайки в промышленных печах. Лента из сплава 4343 используется как самостоятельный припой и как плакирующий слой на сердечнике из сплавов 3003, 3005 или 6951.

Сплав 4045 (AlSi10) — фольга припойная для теплообменников

Сплав 4045 с содержанием кремния 9,0–11,0 % даёт более узкий интервал плавления (577–591 °C) по сравнению со сплавом 4343, обеспечивая повышенную жидкотекучесть и формирование крупных галтелей в паяных соединениях. Фольга припойная из сплава 4045 востребована при сборке теплообменников, где требуется пайка при несколько пониженных температурах и повышенная заполняемость капиллярных зазоров.

Сплав 4047 (AlSi12) — припойная лента AlSi с максимальной жидкотекучестью

Сплав 4047 (BAlSi-4) содержит 11,0–13,0 % кремния, что соответствует околоэвтектическому составу системы Al–Si. Интервал плавления составляет всего 5–6 °C (577–582 °C). Такая узкая область кристаллизации обеспечивает максимальную жидкотекучесть среди всех алюминиевых припоев, минимальную усадку и наименьшую склонность к горячим трещинам. Лента из сплава 4047 используется для пайки горелкой (газопламенной пайки) и индукционной пайки. В России аналогом является проволока СВ-АК12 по ГОСТ 7871-75.

Сплавы 4104 (BAlSi-7) и 4145 (BAlSi-3)

Сплав 4104 содержит 1,0–2,0 % магния, который выполняет функцию геттера кислорода при вакуумной пайке, разрушая оксидную плёнку Al₂O₃ без применения флюса. Лента из сплава 4104 применяется исключительно при вакуумной пайке алюминия.

Сплав 4145 дополнительно легирован медью (3,3–4,7 %), что снижает солидус до 521 °C. Применяется для пайки при пониженных температурах, в том числе для сборки конструкций из сплавов серии 6xxx, которые допускают последующую термообработку (закалку и старение).

Классификация по AWS и ISO

Алюминиевые припои по AWS A5.8/A5.8M классифицируются с индексом BAlSi (Brazing Aluminum-Silicon). Диапазон обозначений — от BAlSi-2 до BAlSi-11. Все припои BAlSi предназначены для соединения алюминия и его деформируемых и литейных сплавов. Выбор конкретной марки определяется методом пайки (печная, вакуумная, газопламенная, погружением) и требуемыми свойствами соединения.

По ISO 17672 аналогичные сплавы обозначаются с префиксом Al и цифровым кодом, соответствующим составу: например, Al 107 (AlSi7,5), Al 110 (AlSi10), Al 112 (AlSi12).

Сортамент припойных лент из алюминиевых сплавов

Размеры лент из алюминия и алюминиевых сплавов регламентирует ГОСТ 13726-97 «Ленты из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия». Стандарт распространяется на холоднокатаные ленты толщиной от 0,25 до 10,5 мм и шириной от 40 до 2000 мм. Припойные ленты из сплавов серии Al–Si выпускаются по размерам данного стандарта или по техническим условиям, согласованным с потребителем.

Параметр	Значение по ГОСТ 13726-97
Толщина	0,25–10,5 мм
Ширина (прокатка)	40–2000 мм
Ширина (продольная разрезка)	300, 321, 340, 350, 360, 366, 390, 400, 430, 496, 500, 560, 570, 600, 630 мм
Градация по ширине	5 мм при ширине до 300 мм; 50 мм при ширине 300–500 мм
Длина	В рулонах (РЛ), длина определяется массой рулона
Точность изготовления	Нормальная; повышенная (П); с симметричными отклонениями (С)

Для припойных лент, используемых в производстве теплообменников, типичные рабочие толщины составляют 0,05–1,0 мм, а ширина подбирается под конкретную конструкцию — от нескольких десятков до 500 мм и более. При заказе нестандартных размеров припойной ленты допускается изготовление по ТУ с согласованными допусками.

Предельные отклонения по толщине лент

Допуски по толщине лент нормальной точности изготовления по ГОСТ 13726-97 зависят от номинальной толщины и ширины. Для припойных лент точность толщины критична: она напрямую определяет объём расплавленного припоя в зазоре.

Номинальная толщина, мм	Ширина до 300 мм	Ширина 300–1000 мм	Ширина свыше 1000 мм
0,25–0,40	±0,03	±0,04	±0,05
0,50–0,70	±0,04	±0,05	±0,07
0,80–1,00	±0,05	±0,07	±0,09
1,20–2,00	±0,07	±0,09	±0,12

При повышенной точности изготовления (П) допуски сокращаются. Для ответственных паяных соединений рекомендуется запрашивать ленты повышенной точности, что снижает разброс в качестве паяного шва от партии к партии.

Сортамент алюминиевой фольги для пайки

Размеры фольги алюминиевой технической регламентирует ГОСТ 618-2014 «Фольга алюминиевая для технических целей. Технические условия». Стандарт распространяется на рулонную фольгу из алюминия, не предназначенную для конденсаторов.

Параметр	Значение по ГОСТ 618-2014
Толщина	0,007–0,200 мм
Ширина	20–1500 мм
Градация по ширине	5 мм при ширине до 500 мм; 10 мм при ширине свыше 500 мм
Длина	Немерная (НД) или мерная, в рулонах
Марки алюминия	АД1, АД0, АД, АМц, А7, А6, А5, А0; дополнительно 1145, 1050, 8011, 8111

Фольга припойная из алюминиевых сплавов Al–Si (толщиной от 0,05 мм) выпускается по данному стандарту в части размерных требований, а по составу — по ТУ или международным стандартам. Типичные толщины припойной фольги для теплообменников — 0,05–0,15 мм.

Состояния поставки припойных лент и фольг

Припойные ленты и фольги из алюминиевых сплавов поставляются в следующих состояниях:

Обозначение	Состояние	Характеристики	Применение
М (O)	Мягкое (отожжённое)	Максимальная пластичность, минимальная прочность. Легко гнётся и формуется.	Укладка в зазоры сложной конфигурации, формовка прокладок, плакирование.
Н (H)	Нагартованное	Повышенная прочность и жёсткость за счёт деформационного упрочнения. Пониженная пластичность.	Заготовки-преформы определённой формы, транспортировка и загрузка без деформации.
Н2 (H2)	Полунагартованное	Промежуточные значения прочности и пластичности.	Универсальное применение, компромисс между формуемостью и жёсткостью.
Т (H18/H19)	Твёрдое	Максимальная жёсткость, ограниченная деформируемость. Применяется для фольги по ГОСТ 618-2014.	Припойная фольга для автоматической укладки, нарезка преформ.

Состояние поставки выбирается в зависимости от технологии сборки. Для ручной укладки припоя в зазоры и для плакированных листов предпочтительно мягкое состояние (М). Для автоматизированной нарезки преформ и штамповки заготовок используют нагартованное (Н) или твёрдое (Т) состояние, обеспечивающее стабильность размеров при обработке.

Допуски по толщине алюминиевой фольги

Предельные отклонения по толщине фольги по ГОСТ 618-2014 зависят от номинальной толщины. Для припойной фольги, работающей в точных паяных соединениях, соблюдение допусков критично — отклонение толщины прямо влияет на объём расплавленного припоя и качество галтели.

Номинальная толщина, мм	Предельное отклонение, мм
0,007–0,012	±0,002
0,014–0,020	±0,003
0,025–0,040	±0,004
0,045–0,070	±0,005
0,080–0,100	±0,008
0,120–0,200	±0,010

Области применения припойных лент и фольг Al–Si

Основная область применения припойных лент из алюминиевых сплавов — высокотемпературная пайка (brazing) конструкций из алюминия. Температура процесса находится в диапазоне 580–620 °C — ниже солидуса основного металла, но выше ликвидуса припоя. Метод соединения основан на капиллярном затекании расплавленного припоя в зазор между деталями.

Теплообменное оборудование

Фольга припойная для теплообменников — основная продукция в этом сегменте. Сплавы 4343 и 4045 в виде плакировки или самостоятельной ленты применяются при печной пайке в контролируемой атмосфере (CAB) с использованием неагрессивного флюса на основе фторидов калия и алюминия. Типичные конструкции: автомобильные радиаторы, конденсаторы климатических систем, испарители, маслоохладители, интеркулеры.

При сборке теплообменников паяльный лист с плакировкой из сплава 4343 или 4045 формуется в трубки и пластины, после чего пакет собирается с оребрением и поступает в проходную печь. Температура пайки составляет 595–610 °C, время выдержки — от 2 до 10 минут в зависимости от массы конструкции. Толщина плакирующего слоя обычно составляет 5–10 % от общей толщины листа.

Вакуумная пайка

Для вакуумной пайки без флюса используются сплавы с добавкой магния — 4104 (BAlSi-7) и аналогичные. Магний выступает геттером, связывая кислород и разрушая оксидную плёнку на поверхности алюминия. Припойная лента из таких сплавов поставляется как отдельная фольга или как плакировка на паяльном листе с сердечником из сплава 3003 или 6951.

Газопламенная и индукционная пайка

Для пайки горелкой и индукционным методом наиболее эффективен сплав 4047 (AlSi12) благодаря максимальной жидкотекучести и минимальному интервалу плавления. Лента из сплава 4047 применяется в виде нарезанных преформ или прокладок, укладываемых в зазор перед нагревом. Пайка ведётся с флюсом на основе хлоридов и фторидов (тип FB1-C по AWS 5.31).

Требования к качеству поверхности

Качество поверхности припойной ленты и фольги — один из ключевых факторов, влияющих на смачиваемость и растекание припоя. На поверхности не допускаются посторонние включения, загрязнения, складки, надрывы, забоины и следы коррозии. Для фольги в мягком состоянии по ГОСТ 618-2014 не допускаются пятна выгоревшего масла, препятствующие разматыванию рулона. На фольге толщиной 0,030 мм и менее допускаются мелкие проколы при отсутствии их скопления и строчечного расположения.

При хранении алюминиевой припойной фольги необходимо исключить контакт с влагой. Рулоны шириной более 200 мм укладываются горизонтально с прокладками. Фольгу толщиной менее 0,020 мм рекомендуется хранить на стойках в подвешенном состоянии.

Маркировка и условное обозначение

Лента алюминиевая припойная маркируется по схеме ГОСТ 13726-97 с указанием марки сплава, состояния, толщины, ширины и длины. Фольга — по ГОСТ 618-2014 с обозначением способа изготовления (Д — холоднокатаная), формы сечения (ПР — прямоугольная), точности (Н — нормальная), состояния (М — мягкое, Т — твёрдое), размеров и марки.

Пример обозначения фольги по ГОСТ 618-2014: Фольга ДПРНМ 0,050×100 НД А5 ГОСТ 618-2014 — фольга холоднокатаная, прямоугольного сечения, нормальной точности, мягкая, толщиной 0,050 мм, шириной 100 мм, немерной длины, из алюминия марки А5.

Для припойных сплавов серии 4xxx, не входящих в номенклатуру ГОСТ 4784, обозначение марки указывается по ТУ или международному стандарту (EN, AA).

Выбор сплава припойной ленты: на что обратить внимание

При выборе припойной ленты или фольги из алюминиевого сплава учитываются следующие технологические факторы:

Метод пайки. Для печной пайки в контролируемой атмосфере (CAB) стандартный выбор — сплавы 4343 (AlSi7) и 4045 (AlSi10). Для вакуумной пайки — сплав 4104 (с магнием). Для газопламенной и индукционной — сплав 4047 (AlSi12).

Интервал плавления. Узкий интервал (4047: всего 5 °C) обеспечивает максимальную жидкотекучесть и минимальную склонность к горячим трещинам, но ограничивает технологическое окно. Широкий интервал (4343: 36 °C) даёт больше времени для заполнения зазоров, но увеличивает риск эрозии основного металла.

Эрозия основного металла. Сплавы с высоким содержанием кремния более агрессивно растворяют сердечник. Для тонкостенных конструкций предпочтительны сплавы с пониженным содержанием Si (4343). Для толстостенных деталей допустимы более жидкотекучие сплавы (4045, 4047).

Толщина припойного слоя. Определяется объёмом зазора и требуемым размером галтели. Типичная толщина плакировки составляет 5–10 % от общей толщины паяльного листа. При использовании отдельной фольги толщину подбирают расчётом объёма припоя.

Совместимость с основным металлом. Припои серии BAlSi предназначены для пайки сплавов серий 1xxx, 3xxx, 5xxx (с содержанием Mg до 2 %) и 6xxx. Сплавы серии 2xxx (Al–Cu) и 7xxx (Al–Zn) имеют солидус близкий к температуре пайки или ниже — их пайка припоями Al–Si невозможна или крайне затруднена. Сплавы серии 5xxx с содержанием магния свыше 2 % не рекомендуются для флюсовой пайки из-за интенсивного образования оксида магния на поверхности.

Формы поставки

Припойные алюминиевые сплавы серии 4xxx поставляются в следующих формах:

Лента в рулонах — основная форма поставки для промышленной пайки. Толщина от 0,05 до 3,0 мм, ширина до 500 мм и более. Лента из алюминиевых сплавов поставляется по размерам ГОСТ 13726 или по ТУ.

Фольга в рулонах — толщиной от 0,05 до 0,200 мм. Применяется для тонких паяных соединений и как материал для нарезки преформ. Размеры — по ГОСТ 618 или по ТУ.

Преформы (штампованные заготовки) — нарезанные из ленты или фольги детали заданной формы, предназначенные для укладки в конкретный зазор. Поставляются по чертежам заказчика.

Плакированный паяльный лист (brazing sheet) — многослойный полуфабрикат с сердечником из конструкционного сплава (3003, 3005, 6951) и плакировкой из припойного сплава (4343, 4045, 4047) на одной или обеих сторонах.

Подробнее о припоях для алюминия и паяльных флюсах — в соответствующих разделах каталога.