L'ingiallimento superficiale dei radiatori dopo la brasatura sottovuoto non solo influisce sull'aspetto del prodotto, ma può anche indicare potenziali problemi di qualità interna. Di seguito, fornirò un'analisi dettagliata delle cause dell'ingiallimento nei radiatori alettati in alluminio dopo la brasatura sottovuoto e proporrò soluzioni e misure preventive corrispondenti.
I. Analisi delle cause
In teoria, la brasatura sottovuoto avviene in un ambiente privo di ossigeno e non dovrebbe causare ossidazione o scolorimento. L'ingiallimento è fondamentalmente dovuto a tracce di ossigeno o vapore acqueo che si infiltrano durante il processo di brasatura o la fase di raffreddamento, reagendo con la superficie in alluminio ad alta temperatura per formare un film di ossido estremamente sottile. Lo spessore di questo film di ossido causa interferenza con specifiche lunghezze d'onda della luce visibile, risultando in colori gialli, blu o iridescenti.
Le cause specifiche possono essere suddivise nei seguenti gruppi principali:
1. Purezza insufficiente dell'atmosfera del forno (causa principale)
Questa è la causa principale e più comune dell'ingiallimento.
(1) Livello di vuoto inadeguato:
Il livello di vuoto richiesto per la brasatura è tipicamente nell'intervallo di 3×10−3 Pa3×10−3Pa a 10−4 Pa10−4Pa. Se le prestazioni della pompa per vuoto diminuiscono, ci sono piccole perdite nel sistema del vuoto o gli anelli di tenuta del forno invecchiano, l'effettivo livello di vuoto potrebbe non soddisfare i requisiti, portando a un eccesso di ossigeno residuo.
(2) Contaminanti nel forno:
Vapore acqueo: Il colpevole più significativo. Il vapore acqueo può provenire da: essiccazione incompleta dei pezzi dopo la pulizia, umidità assorbita dai dispositivi, perdite interne del forno (specialmente nelle camicie di raffreddamento ad acqua) o umidità assorbita sulle pareti del forno rilasciata durante il riscaldamento.
Vapore oleoso: Se viene utilizzata una pompa a diffusione d'olio, il ritorno può introdurre vapore oleoso nel forno. Ad alte temperature, il vapore oleoso si decompone in composti contenenti carbonio e idrogeno, contaminando i pezzi e causando potenzialmente scolorimento.
Altre sostanze volatili: Agenti di pulizia residui, oli, impronte digitali, ecc., possono volatilizzarsi ad alta temperatura e sottovuoto, inquinando l'atmosfera del forno.
2. Problemi relativi al materiale di brasatura e al processo
(1) Problemi relativi al materiale di brasatura:
Il magnesio (Mg) nel metallo d'apporto per brasatura alluminio-silicio agisce come un "getter" chiave, reagendo preferenzialmente con tracce di ossigeno e vapore acqueo nel forno per proteggere il substrato di alluminio dall'ossidazione. Un contenuto insufficiente di Mg nel metallo d'apporto o la volatilizzazione prematura del Mg durante il riscaldamento possono compromettere questo effetto protettivo.
(2) Parametri di processo inappropriati:
Velocità di riscaldamento impropria: Durante la fase critica di "degasaggio" (tipicamente 300–500°C), un riscaldamento eccessivamente rapido può impedire che l'umidità e i gas adsorbiti vengano completamente evacuati, rilasciandoli successivamente ad alte temperature e interrompendo l'atmosfera.
Temperatura/tempo di brasatura inadeguati: Temperature eccessivamente elevate o tempi di mantenimento prolungati possono accelerare la volatilizzazione del Mg e aumentare le opportunità di reazioni tra la superficie dell'alluminio e i gas residui.
Scarsa controllo del processo di raffreddamento: Durante il raffreddamento, se la purezza dell'azoto o dell'argon introdotto è insufficiente, o se il gas viene introdotto troppo presto causando fluttuazioni di pressione che consentono l'ingresso di aria, possono verificarsi ossidazione e ingiallimento mentre il pezzo è ancora a temperature elevate (ad esempio, superiori a 200°C).
3. Pre-trattamento e pulizia impropri
(1) Pulizia incompleta:
I contaminanti organici residui come oli di stampaggio, fluidi di taglio o impronte digitali sulla superficie del pezzo si decompongono in idrocarburi e vapore acqueo durante la brasatura, causando contaminazione e ossidazione localizzate.
(2) Essiccazione insufficiente dopo la pulizia:
L'umidità residua nelle fessure o nei dispositivi del pezzo è una delle principali fonti di vapore acqueo nel forno.
(3) Stoccaggio prolungato dopo la pulizia:
I pezzi in alluminio puliti formano rapidamente un film di ossido naturale in aria umida, che può impedire il flusso del metallo d'apporto per brasatura e aggravare lo scolorimento durante la brasatura.
4. Problemi relativi a materiali e dispositivi
(1) Problemi relativi ai materiali compositi:
Spessore non uniforme o composizione scadente dello strato di placcatura (strato di metallo d'apporto per brasatura) su fogli/strisce di brasatura in alluminio.
(2) Dispositivi e utensili:
I dispositivi che non sono accuratamente puliti, assorbono quantità significative di gas o hanno rivestimenti/vernici che si volatilizzano ad alte temperature possono diventare fonti di contaminazione.
II. Soluzioni e misure preventive
Devono essere implementate misure sistematiche per affrontare e prevenire le cause sopra indicate.
1. Garantire la purezza dell'atmosfera del forno (misura più critica)
(1) Manutenzione regolare e rilevamento delle perdite:
Stabilire un rigoroso programma di manutenzione periodica per il forno sottovuoto, ispezionando e sostituendo gli anelli di tenuta invecchiati.
Eseguire regolarmente il rilevamento delle perdite con spettrometro di massa a elio per garantire l'integrità del sistema del vuoto del forno.
Ispezionare e manutenere regolarmente i gruppi pompa per vuoto (pompe meccaniche, pompe Roots, pompe a diffusione/pompe turbomolecolari) per garantire i loro livelli di vuoto finale e le velocità di pompaggio.
(2) Ottimizzare la curva di degasaggio del processo:
Incorporare fasi di mantenimento sufficienti nell'intervallo 300–500°C per consentire un tempo adeguato per l'evacuazione dell'umidità e dei gas adsorbiti dal pezzo e dal forno. Questa è la fase più efficace per la rimozione dell'umidità.
Assicurarsi che il vuoto del forno raggiunga e si stabilizzi al livello di vuoto elevato richiesto (ad esempio, ≤ 5×10−3 Pa5×10−3Pa) prima di entrare nella temperatura di brasatura.
(3) Utilizzare gas protettivi ad alta purezza:
L'azoto o l'argon introdotti durante il raffreddamento devono avere una purezza di almeno 99,999%.
(4) Mantenere la pulizia del forno:
Eseguire regolarmente la cottura ad alta temperatura e la pulizia della camera del forno per rimuovere i contaminanti adsorbiti.
Evitare di introdurre contaminanti nel forno.
2. Ottimizzare il processo di brasatura
(1) Selezionare il materiale di brasatura appropriato:
Utilizzare metalli d'apporto per brasatura con un contenuto di Mg adeguato e una qualità stabile. Per applicazioni estremamente esigenti, considerare metalli d'apporto contenenti elementi speciali come il Bi per sopprimere la volatilizzazione prematura del Mg.
(2) Perfezionare i parametri di processo:
Determinare la velocità di riscaldamento, la temperatura di brasatura, il tempo di mantenimento e la velocità di raffreddamento ottimali attraverso la sperimentazione.
Evitare temperature di brasatura eccessivamente elevate e tempi di mantenimento prolungati.
Assicurarsi che la temperatura del forno scenda al di sotto di 450°C (meglio se inferiore) prima di rompere il vuoto e rimuovere i pezzi.
3. Rafforzare il pre-trattamento e il controllo del processo
(1) Procedure di pulizia rigorose:
Utilizzare la pulizia a ultrasuoni con sgrassatori alcalini (o neutri) per rimuovere completamente gli oli.
Risciacquare con acqua deionizzata per evitare macchie d'acqua.
Immediatamente dopo la pulizia, asciugare accuratamente utilizzando aria calda pulita o un forno.
(2) Controllare il tempo di consegna:
I pezzi puliti e asciugati devono essere assemblati e caricati nel forno per la brasatura il prima possibile (ad esempio, entro 4 ore) per ridurre al minimo l'esposizione all'aria.
(3) Pratiche di camera bianca:
Gli operatori devono indossare guanti puliti durante l'assemblaggio e la manipolazione per prevenire la contaminazione da sudore o impronte digitali.
4. Gestione dei materiali e dei dispositivi
(1) Ispezionare i materiali in entrata:
Verificare la composizione e lo spessore dello strato di placcatura delle materie prime come fogli/strisce di brasatura in alluminio.
(2) Pulire i dispositivi:
I dispositivi devono essere sottoposti alle stesse rigorose procedure di pulizia e asciugatura dei pezzi prima di ogni utilizzo. Si consiglia di designare i dispositivi esclusivamente per la brasatura per evitare la contaminazione incrociata. I dispositivi e i forni di brasatura che sono rimasti inattivi per più di 72 ore devono essere asciugati e preriscaldati prima del riutilizzo.
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