O amarelamento superficial dos radiadores após a brasagem a vácuo não apenas afeta a aparência do produto, mas também pode indicar potenciais problemas de qualidade interna. Abaixo, fornecerei uma análise detalhada das causas do amarelamento em radiadores de placa-aleta de alumínio após a brasagem a vácuo e proporei soluções e medidas preventivas correspondentes.
I. Análise da Causa
Em teoria, a brasagem a vácuo ocorre em um ambiente livre de oxigênio e não deve resultar em oxidação ou descoloração. A ocorrência de amarelamento se deve fundamentalmente a traços de oxigênio ou vapor de água infiltrando-se durante o processo de brasagem ou estágio de resfriamento, reagindo com a superfície de alumínio de alta temperatura para formar uma película de óxido extremamente fina. A espessura dessa película de óxido causa interferência com comprimentos de onda específicos de luz visível, resultando em cores amarelas, azuis ou iridescentes.
As causas específicas podem ser categorizadas nos seguintes grupos principais:
1. Pureza Insuficiente da Atmosfera da Fornalha (Causa Raiz)
Esta é a causa primária e mais comum de amarelamento.
(1) Nível de Vácuo Inadequado:
O nível de vácuo exigido para brasagem está tipicamente na faixa de 3×10−3 Pa3×10−3Pa a 10−4 Pa10−4Pa. Se o desempenho da bomba de vácuo diminuir, houver pequenos vazamentos no sistema de vácuo ou os anéis de vedação da fornalha envelhecerem, o nível de vácuo real pode não atender aos requisitos, levando ao excesso de oxigênio residual.
(2) Contaminantes na Fornalha:
Vapor de Água: O principal culpado. O vapor de água pode se originar de: secagem incompleta das peças após a limpeza, umidade adsorvida por acessórios, vazamentos internos da fornalha (especialmente em jaquetas de resfriamento a água) ou umidade adsorvida nas paredes da fornalha liberada durante o aquecimento.
Vapor de Óleo: Se uma bomba de difusão de óleo for usada, o refluxo pode introduzir vapor de óleo na fornalha. Em altas temperaturas, o vapor de óleo se decompõe em compostos contendo carbono e hidrogênio, contaminando as peças e potencialmente causando descoloração.
Outras Substâncias Voláteis: Agentes de limpeza residuais, óleos, impressões digitais, etc., podem volatilizar em alta temperatura e vácuo, poluindo a atmosfera da fornalha.
2. Problemas de Material e Processo de Brasagem
(1) Problemas de Material de Brasagem:
O magnésio (Mg) no metal de adição de brasagem de alumínio-silício atua como um "captador" chave, reagindo preferencialmente com traços de oxigênio e vapor de água na fornalha para proteger o substrato de alumínio da oxidação. Conteúdo insuficiente de Mg no metal de adição ou volatilização prematura de Mg durante o aquecimento pode comprometer esse efeito protetor.
(2) Parâmetros de Processo Inapropriados:
Taxa de Aquecimento Imprópria: Durante o estágio crítico de "desgaseificação" (tipicamente 300–500°C), o aquecimento excessivamente rápido pode impedir que a umidade e os gases adsorvidos sejam totalmente evacuados, liberando-os posteriormente em altas temperaturas e perturbando a atmosfera.
Temperatura/Tempo de Brasagem Inadequados: Temperaturas excessivamente altas ou tempos de espera prolongados podem acelerar a volatilização do Mg e aumentar as oportunidades de reações entre a superfície de alumínio e os gases residuais.
Controle de Processo de Resfriamento Ruim: Durante o resfriamento, se a pureza do nitrogênio ou argônio introduzido for insuficiente, ou se o gás for introduzido muito cedo, causando flutuações de pressão que permitem a entrada de ar, a oxidação e o amarelamento podem ocorrer enquanto a peça ainda estiver em temperaturas elevadas (por exemplo, acima de 200°C).
3. Pré-tratamento e Limpeza Inadequados
(1) Limpeza Incompleta:
Contaminantes orgânicos residuais, como óleos de estampagem, fluidos de corte ou impressões digitais na superfície da peça, se decompõem em hidrocarbonetos e vapor de água durante a brasagem, causando contaminação localizada e oxidação.
(2) Secagem Insuficiente Após a Limpeza:
A umidade residual em fendas ou acessórios da peça é uma importante fonte de vapor de água na fornalha.
(3) Armazenamento Prolongado Após a Limpeza:
Peças de alumínio limpas formam rapidamente uma película de óxido natural em ar úmido, o que pode impedir o fluxo do metal de adição de brasagem e exacerbar a descoloração durante a brasagem.
4. Problemas de Material e Acessórios
(1) Problemas de Material Composto:
Espessura não uniforme ou composição abaixo do padrão da camada de revestimento (camada de adição de brasagem) em chapas/tiras de brasagem de alumínio.
(2) Acessórios e Ferramentas:
Acessórios que não são completamente limpos, adsorvem quantidades significativas de gás ou têm revestimentos/tintas que se volatilizam em altas temperaturas podem se tornar fontes de contaminação.
II. Soluções e Medidas Preventivas
Medidas sistemáticas devem ser implementadas para abordar e prevenir as causas acima.
1. Garantir a Pureza da Atmosfera da Fornalha (Medida Mais Crítica)
(1) Manutenção Regular e Detecção de Vazamentos:
Estabelecer um cronograma de manutenção periódica rigoroso para a fornalha a vácuo, inspecionando e substituindo os anéis de vedação envelhecidos.
Realizar regularmente a detecção de vazamentos com espectrômetro de massa de hélio para garantir a integridade do sistema de vácuo da fornalha.
Inspecionar e manter regularmente os grupos de bombas de vácuo (bombas mecânicas, bombas Roots, bombas de difusão/bombas turbomoleculares) para garantir seus níveis de vácuo final e velocidades de bombeamento.
(2) Otimizar a Curva de Desgaseificação do Processo:
Incorporar estágios de espera suficientes na faixa de 300–500°C para permitir tempo adequado para que a umidade e os gases adsorvidos sejam evacuados da peça e da fornalha. Este é o estágio mais eficaz para a remoção de umidade.
Certificar-se de que o vácuo da fornalha atinja e se estabilize no nível de vácuo alto exigido (por exemplo, ≤ 5×10−3 Pa5×10−3Pa) antes de entrar na temperatura de brasagem.
(3) Usar Gases Protetores de Alta Pureza:
O nitrogênio ou argônio introduzido durante o resfriamento deve ter uma pureza de pelo menos 99,999%.
(4) Manter a Limpeza da Fornalha:
Realizar regularmente a queima e limpeza em alta temperatura da câmara da fornalha para remover contaminantes adsorvidos.
Evitar a introdução de contaminantes na fornalha.
2. Otimizar o Processo de Brasagem
(1) Selecionar o Material de Brasagem Apropriado:
Usar metais de adição de brasagem com teor de Mg adequado e qualidade estável. Para aplicações extremamente exigentes, considerar metais de adição contendo elementos especiais como Bi para suprimir a volatilização prematura de Mg.
(2) Refinar os Parâmetros do Processo:
Determinar a taxa de aquecimento, temperatura de brasagem, tempo de espera e taxa de resfriamento ideais por meio de experimentação.
Evitar temperaturas de brasagem excessivamente altas e tempos de espera prolongados.
Certificar-se de que a temperatura da fornalha esfrie abaixo de 450°C (quanto menor, melhor) antes de quebrar o vácuo e remover as peças.
3. Fortalecer o Pré-tratamento e o Controle do Processo
(1) Procedimentos de Limpeza Rigorosos:
Usar limpeza ultrassônica com desengraxantes alcalinos (ou neutros) para remover completamente os óleos.
Enxaguar com água desionizada para evitar manchas de água.
Imediatamente após a limpeza, secar completamente usando ar quente limpo ou um forno.
(2) Controlar o Tempo de Execução:
As peças limpas e secas devem ser montadas e carregadas na fornalha para brasagem o mais rápido possível (por exemplo, dentro de 4 horas) para minimizar a exposição ao ar.
(3) Práticas de Sala Limpa:
Os operadores devem usar luvas limpas durante a montagem e manuseio para evitar a contaminação por suor ou impressões digitais.
4. Gerenciamento de Materiais e Acessórios
(1) Inspecionar Materiais Recebidos:
Verificar a composição e a espessura da camada de revestimento das matérias-primas, como chapas/tiras de brasagem de alumínio.
(2) Limpar Acessórios:
Os acessórios devem passar pelos mesmos procedimentos rigorosos de limpeza e secagem das peças antes de cada uso. É aconselhável designar acessórios exclusivamente para brasagem para evitar contaminação cruzada. Acessórios e fornos de brasagem que estiverem ociosos por mais de 72 horas devem ser secos e pré-aquecidos antes de serem reutilizados.
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