CH359009A - Flussmittelfreies Lot für Aluminium und dessen Legierungen - Google Patents

Description

  Rihei Ohmi, Ichikawa/Chiba (Japan), ist als Erfinder genannt worden    Die Erfindung betrifft ein flussmittelfreies Lot auf  Zink-Aluminium-Basis, das einen überwiegenden An  teil an Zink enthält und zum Löten von Aluminium  oder dessen Legierungen dient.  



  Niedrigschmelzende Lote für Aluminium und des  sen Legierungen mit einem überwiegenden Anteil an  Zink, Zinn, Blei, Cadmium und/oder Wismut und  mit einem kleineren Anteil an Kupfer, Aluminium  und/oder Antimon wurden zwar allgemein verwendet,  jedoch musste beim Löten die zähe Aluminiumoxyd  haut durch kräftiges Reiben mit einem Lötkolben  entfernt werden, so dass die Qualität der Lötstellen  in starkem Masse von der Fachkenntnis und Erfahrung  des Lötenden abhing und eine erstklassige     Lötverbin-          dung    kaum zu erreichen war. Weiterhin korrodierte  die Lötverbindung leicht bei Anwesenheit von Feuch  tigkeit, und die Zugfestigkeit der Verbindung war sehr  gering.  



  Beim erfindungsgemässen Lot sind die genannten  Nachteile ausgeschaltet. Es ist dadurch gekennzeich  net, dass es neben Zink 4-4,3% Aluminium, 4,8  bis 5% Kupfer und weniger als 0,005% Verunrei  nigungen enthält. Das Lot hat die Eigenschaft, ohne  Flussmittel verwendbar zu sein.  



  Beim Löten mit dem erfindungsgemässen Lot ist  keine Reinigung der Lötstelle erforderlich, selbst  wenn Schmutz daran klebt. Die Lötstelle wird einfach  auf 350  C erhitzt und das erfindungsgemässe Lot fest  auf die Lötstelle aufgebracht, ohne dass ein Lötkolben  erforderlich wäre. Man kann auch mit dem heissen  Lötkolben, auf dem das geschmolzene Lot ist, über  die Lötstelle streichen und erhält ohne wiederholtes  Reiben eine feste und kräftige Bindung, vorausgesetzt,  dass die Temperatur der Lötstelle etwa 350  C beträgt.  



  Das erfindungsgemässe Lot enthält mehr Kupfer  als Aluminium, was die Zugfestigkeit der Lötverbin-    dung günstig beeinflusst. Bei einer Ausführungsform  der Erfindung, bei der das Lot 4% Al, 4,8 % Cu  und als Rest Zn und weniger als 0,005 alo Verunrei  nigungen enthielt, betrug die Zugfestigkeit der     Lötver-          bindung    28 kg/mm2. Wenn das Lot dagegen merklich  weniger als 4 0/o A1 und 4,8% Cu enthält, dann, ist  beim Löten ein starkes Reiben erforderlich, und die  Zugfestigkeit sinkt rasch auf 22 kg/mm2 ab. Bei  einem Kupfer- und Aluminiumgehalt unter 2% Cu  und 4% Al ist das Lot unbrauchbar. Wenn das Lot  anderseits mehr als 4,3% Al und 5% Cu enthält, so  muss die Lötstelle so stark erhitzt werden, dass das  Stammetall beschädigt und seine Zugfestigkeit verrin  gert wird.

   Die oben erwähnte hohe Zugfestigkeit der  mit dem erfindungsgemässen Lot hergestellten Verbin  dung kann dem vollkommenen Legierungsvorgang  zwischen Stammetall und Lot zugeschrieben werden.  



  Der überwiegende Anteil von Zink, der annähernd  die gleiche elektrolytische Lösungstendenz wie das  Aluminium hat, wirkt sich günstig auf die Korro  sionsbeständigkeit des Lotes und der Lötverbindung  aus. Bei der Prüfung auf Korrosionsbeständigkeit  wurde die Lötverbindung in eine 3%ige Salzlösung  eingetaucht, unter Verwendung einer mit KCL ge  sättigten Kalomelelektrode als Bezugselektrode, wobei  das Elektrodenpotential zunächst -1,02 V, nach  zwei Tagen aber -1,04 V betrug. Dasjenige des  reinen Aluminiums betrug zunächst -0,77 V und  nach zwei Tagen -0,82 V. Die Potentialdifferenz  zwischen dem erfindungsgemässen Lot und dem Alu  minium ist demnach etwa 0,2 V.

   Das Lot hat ein  geringeres Potential als das Aluminium, so dass das  Aluminium-Stammetall in Gegenwart des erfindungs  gemässen Lotes nicht korrodiert.     Darüberhinaus    zeigte  eine mit dem erfindungsgemässen Lot hergestellte Ver  bindung' die mehrere Monate lang frei lag, keinerlei  Veränderung.      Die Fliessfähigkeit des erfindungsgemässen Lotes  zeigt gegenüber den bekannten Loten dieser Gruppe  eine beachtliche Verbesserung, indem sich das Lot  gleichmässig ausbreitet und die Oberfläche der Löt  stelle vollständig überdeckt.  



  Es hat sich gezeigt, dass beim Löten mit dem  erfindungsgemässen Lot keine Reinigung und prak  tisch kein Reiben erforderlich ist und doch eine aus  gezeichnete Lötung erzielt wird, weil das Lot ein  ungewöhnliches Eindringvermögen in und eine Affi  nität zu dem Aluminium-Stammetall hat, dessen Aus  dehnungskoeffizient sich von dem des zähen Alumi  niumoxydfilms unterscheidet, der das Aluminium  oder dessen Legierung überdeckt, so dass die Oxyd  schicht bei etwa 350a C reisst. Daneben wachsen die  Keime der Aluminiumkörner bei etwa 350  C (jedoch  nicht bis zum völligen Wachstum der Körner), so dass  das Reissen der Oxydschicht durch die Umlagerung  der Aluminiumstruktur beschleunigt wird. Unter  350 C kann man keine oder nur eine geringe Riss  bildung beobachten, und oberhalb dieser Temperatur  treten Schäden im Aluminium auf.

   Wenn die das  Stammetall überdeckende Oxydhaut zu reissen be  ginnt, dann dringt das Lot in den Riss ein, und es  entsteht eine äusserst starke Verbindung und Diffusion  des Lotes mit dem Stammetall.  



  Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur  Herstellung des erfindungsgemässen Lotes, das da  durch gekennzeichnet ist, dass man Aluminium und  Kupfer mit Zink im angegebenen Mengenverhältnis  legiert.  



  Das handelsübliche Zink enthält Verunreinigun  gen wie Eisen, Magnesium, Cadmium, Blei oder Zinn,  die die Zugfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit  stark herabsetzen. Insbesondere wird durch einen  Gehalt von 0,5% Blei oder Zinn im Zink die Zug  festigkeit des Lotes, das solches Zink enthält, um ein  Drittel herabgesetzt, und dieses Lot verfärbt sich bei  der Wetterprüfung durch den Regen.  



  Es wurde auch festgestellt, dass ein Gehalt von  0,003 0/o Blei oder Zinn eine interkristalline Korro  sion ergibt und offensichtlich hat man auf die Rein  heit des Zinks bisher keinen Wert gelegt, da man bei  den bisher bekannten Loten üblicherweise einen     Blei-          oder    Zinngehalt bis herauf zu 0,20% feststellen  konnte.  



  Die bisher bekannten Dreistofflote korrodierten  innerhalb von 15 Stunden, waren also vom prak  tischen Standpunkt aus wertlos.  



  Ein legiertes Lot mit 90% Zn, 6% Al und 4%  Cu, wie es bereits bekannt ist, wurde bei 15stündigem  Kochen in Wasser durch interkristalline Korrosion  zerstört und ein verbessertes Lot mit einem Zusatz  von 1% Fe und 0,5% Ti war bei der gleichen Be  handlung bis zu 200 Stunden gegen Korrosion be  ständig.    Bei einer Korrosionsprüfung des erfindungsge  mässen Lotes traten anderseits in 10%iger Salz  lösung, in kochendem Wasser, in destilliertem Wasser  bzw. in Dampf auch nach 1000 Stunden kaum Korro  sionserscheinungen auf. Ein mit diesem Lot behan  deltes Aluminiumblech verlor seinen Glanz auch nach  sechsmonatiger Wetterprüfung noch nicht und eine  Lötung an einem Aluminiumgussteil, z. B. an einem  Korb, war nach 12monatigem Gebrauch noch unver  ändert. Diese Ergebnisse sind neu und unerwartet.  



  Die Ursache der Korrosionsbeständigkeit des er  findungsgemässen Lotes, die trotz der Tatsache, dass  das Lot ein Dreistoffsystem darstellt, ausgezeichnet  ist, dürfte in dem ausserordentlich hohen Reinheits  grad liegen.  



  Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung des  erfindungsgemässen Lotes ist der, dass die Gussstücke  für ein komplex geformtes Aluminium- oder     Alumi-          niumlogierungs-Formstück    nach Zerlegung des Gusses  in Einzelteile in einem einzigen Vorgang durch Ver  löten wieder zu einem Formstück vereinigt werden  können.  



  Praktisch wird dies am besten so durchgeführt,  dass man das erfindungsgemässe Lot auf die Ober  flächen der zu verlötenden Teile der zerlegten Guss  stücke aufträgt und nach Zusammenbringen und  Überhitzen der Berührungsflächen das verflüssigte Lot  in die Verbindungsstellen eindringen und dann  schliesslich allmählich abkühlen lässt.  



  Wenn die zentralen Teile der zu verlötenden Ober  flächen eingesenkt sind, sammelt sich das Lot dort  an, so dass die Lotspuren leichter verdeckt bleiben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Flussmittelfreies Lot, dadurch gekennzeichnet, dass es neben Zink 4-4,3% Aluminium, 4,8-5% Kupfer und weniger als 0,005% Verunreinigungen enthält. II. Verfahren zur Herstellung des Lotes gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man Aluminium und Kupfer mit Zink im angegebenen Mengenverhältnis legiert. III. Verwendung des Lotes nach Patentanspruch I zum Löten von Aluminium oder dessen Legierun gen bei einer Temperatur von etwa 350 C.

   UNTERANSPRUCH Verwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass man das Lot auf die Oberflächen der zu verlötenden einzelnen Teile der Gussstücke auf trägt, dass man nach Inberührungbringen der Ober flächen und Erhitzen das verflüssigte Lot in die Ver bindungsstellen eindringen lässt und dass man dann das Ganze allmählich abkühlen lässt.