DE102006053167A1 - Lötverfahren, Wärmetauscher - Google Patents

Lötverfahren, Wärmetauscher Download PDF

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Sebastian Holler
Ingo Trautwein
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren zum Verbinden verschiedener metallischer Grundwerkstoffe an mindestens einer Lötstelle mit Hilfe von Lot, das mit Hilfe von Wärmeenergie aufgeschmolzen wird. DOLLAR A Um die Fertigung von Wärmeübertragern zu vereinfachen, wird zumindest ein Teil der zum Aufschmelzen des Lots erforderlichen Wärmeenergie an der Lötstelle durch eine exotherme Reaktion erzeugt, an der eine an der Lötstelle vorhandene reaktive Substanz beteiligt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren zum Verbinden verschiedener metallischer Grundwerkstoffe an mindestens einer Lötstelle mit Hilfe von Lot, das mit Hilfe von Wärmeenergie aufgeschmolzen wird, einen Wärmetauscher sowie einen Wärmetauscher, der durch ein Lötverfahren herstellbar ist.
  • Zum Erzielen einer Lötverbindung ist es notwendig, die zu verlötenden Einzelteile auf die Schmelztemperatur des verwendeten Lots zu erwärmen und diese eine bestimmte Zeit zu halten. Bei kleinen Bauteilen ist es möglich, die Erwärmung, zum Beispiel mittels induktivem oder Widerstandslöten, lokal vorzunehmen. Bei großen Bauteilen, wie zum Beispiel Wärmeübertragern, mit vielen Lötstellen wird in der Regel das ganze Bauteil in einem Ofen erwärmt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigung von Wärmeübertragern zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe ist bei einem Lötverfahren zum Verbinden verschiedener metallischer Grundwerkstoffe an mindestens einer Lötstelle mit Hilfe von Lot, das mit Hilfe von Wärmeenergie aufgeschmolzen wird, dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der zum Aufschmelzen des Lots erforderlichen Wärmeenergie an der Lötstelle durch eine exotherme Reaktion erzeugt wird, an der eine an der Lötstelle vorhandene reaktive Substanz beteiligt ist. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der günstigen Energiebilanz. Die zum Aufschmelzen des Lots benötigte Schmelzwärme muss nicht mehr durch energieintensive Ofentechnik eingebracht werden, sondern wird durch die auf das jeweilige Teil aufgebrachte Substanzmenge gesteuert. Das Bauteil wird nur am Ort der Lötung selbst auf die notwendige Löttemperatur erwärmt. Die Ableitung von Wärme durch das Bauteil wird entsprechend durch die aufgebrachte Menge ausgeglichen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung gleiche metallischen Grundwerkstoffe mit dem Verfahren verbindbar, insbesondere durch Löten.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die reaktive Subtanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, dem Lot beigemischt, insbesondere beim Lotherstellungsprozess und/oder kurz vor dem Lötprozess insbesondere im Wesentlichen in der Nähe der Lötstelle.
  • Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher und/oder Ladeluftkühler und/oder Kühlmittelkühler und/oder Ölkühler und/oder Kondensator einer Klimaanlage und/oder Verdampfer eines Kältemittels einer Klimaanlage, bestehend aus verschiedenen metallischen Grundwerkstoffe, wobei an mindestens einer Lötstelle zumindest bereichsweise mit Hilfe von Lot, das mit Hilfe von Wärmeenergie aufschmelzbar ist, zumindest ein Teil der zum Aufschmelzen des Lots erforderlichen Wärmeenergie an der Lötstelle durch eine exotherme Reaktion erzeugbar ist, an der eine an der Lötstelle vorhandene reaktive Substanz beteiligt ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, dem Lot beimischbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Wärmetauschers ist die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf mindestens eine zu verlötende Oberfläche aufbringbar.
  • In einer weiteren Ausführung des Wärmetauschers ist die zu verlötende Oberfläche vor dem Lötvorgang mit einer Beschichtung versehbar, welche die reaktive Substanz enthält.
  • In einer Weiterbildung des Wärmetauschers ist die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf eine lotplattierte zu verlötende Oberfläche applizierbar.
  • In einer weiteren Ausführung des Wärmetauschers enthält die reaktive Substanz Silizium und/oder siliziumhaltige Verbindungen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des Wärmetauschers sind pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 1 bis 500 Gramm der reaktiven Substanz verwendet.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung des Wärmetauschers ist die an der Lötstelle stattfindende exotherme Reaktion durch Bereitstellen einer Aktivierungsenergie startbar. Beispielsweise wird die Reaktion über einen Glühdraht gestartet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des Wärmetauschers wirkt die die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammen.
  • In einer weiteren Ausführung des Wärmetauschers ist als Katalysator ein Nebengruppenelement oder ein Nebengruppenelementoxid verwendet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Wärmetauschers reagiert die reaktive Substanz mit Stickstoff.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der reaktiven Substanz, insbesondere dem reaktiven Substanzgemischgemisch, ein Reaktionshemmer (Phlegmatisierungsmittel) beigemischt. Insbesondere wird auf diese Weise die exotherme Reaktion, die das Bauteil, insbesondere einen Wämetauscher, auf die erforderliche Temperatur aufheizt, gehemmt, um ein zu schnell Ablaufen der exothermen Reaktion besonders vorteilhaft zu vermeiden. Besonders vorteilhaft wird dadurch vermieden, dass nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um das Lot vollständig zum Schmelzen zu bringen. Durch den Reaktionshemmer soll also die entstehende Wärme möglichst lange gehalten werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Anteils an verwendetem Phlegmatisierungsmittel die Endtemperatur einstellbar. Die Endtemperatur ist beispielsweise über die aufgebrachte Substanzmenge des exotherm reagierenden Gemisches auf das Bauteil einstellbar. In einer anderen Ausführung ist die Temperatur über die eingebrachte Menge an Phlegmatisierungsmittel einstellbar. In einer weiteren Ausführung ist die Temperatur über die Art, insbesondere die Zusammensetzung des Phlegmatisierungsmittels, einstellbar.
  • Vorteilhafterweise wird durch die Erfindung neben der reaktiven Substanz keine weitere Substanz benötigt, um eine Reaktion zu ermöglichen.
  • In einer Weiterbildung des Wärmetauschers ist der mit der reaktiven Substanz reagierende Stickstoff in der Atmosphäre eines Lötofens bereitstellbar.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Temperatur an der Lötstelle und/oder die an der Lötstelle bei der exothermen Reaktion freiwerdende Wärmeenergiemenge durch die an der Lötstelle vorhandene Menge der reaktiven Substanz steuerbar.
  • In einer Weiterbildung des Wärmetauschers enthalten die zu verlötenden Grundwerkstoffe Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
  • Der Wärmetauscher ist durch ein Lötverfahren hergestellt.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, dem Lot beigemischt wird. Das hat den Vorteil, dass der Fertigungsprozess nicht verändert werden muss.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf mindestens eine zu verlötende Oberfläche aufgebracht wird. Die reaktive Substanz kann auch auf zwei miteinander zu verlötende Oberflächen aufgebracht werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlötende Oberfläche vor dem Lötvorgang mit einer Beschichtung versehen wird, welche die reaktive Substanz enthält. Die Beschichtung wird zum Beispiel durch ein Walzenauftragsverfahren oder ein Sprühauftragsverfahren auf die zu verlötende Oberfläche aufgebracht. Die Temperaturen entwickeln sich durch die lokale Beschichtung direkt an den zu verlötenden Stellen. Eine Aufheizung der umgebenden Atmosphäre ist daher nur insoweit notwendig, um die benötigte Aktivierungsenergie zu liefern. Diese liegt jedoch niedriger, insbesondere um 50% niedriger, als die bei herkömmlichen Lötverfahren benötigte Arbeitstemperatur.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf eine lotplattierte zu verlötende Oberfläche appliziert wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich die Verwendung einer lotplattierten Aluminiumoberfläche als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind andere Werkstoffe und/oder Werkstoffoberflächen, die insbesondere lotplattiert sind, verwendbar wie Stahl, Edelstahl, Eisen, Eisenlegierungen und/oder andere Metalle.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz Silizium und/oder siliziumhaltige Verbindungen enthält. Vorzugsweise werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Silizium, Silane, Silanöle, Silicide, Silikone, Siloxane und/oder Silikate als reaktive Substanz verwendet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 1 bis 500 Gramm der reaktiven Substanz verwendet werden. Vorzugsweise werden 1 bis 500 Gramm Silizium als reaktive Substanz zugesetzt. In Siliziumverbindungen beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe vorzugsweise 1 bis 500 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 0,1 bis 1Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 0,1 bis 200 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 1 bis 10 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 10 bis 50 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 50 bis 100 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 100 bis 200 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 200 bis 500 Gramm der reaktiven Substanz.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Siliziumanteil pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 500 bis 1000 Gramm der reaktiven Substanz.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die an der Lötstelle stattfindende exotherme Reaktion durch Bereitstellen einer Aktivierungsenergie gestartet wird. Dazu wird die reaktive Substanz auf eine Starttemperatur erwärmt, die deutlich unter der normalerweise beim Löten benötigten Temperatur liegt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt. Der Katalysator setzt die Aktivierungsenergie der exothermen Reaktion herab. Durch den Katalysator kann die Starttemperatur auf vorzugsweise 60 bis 100 Grad Celsius gesenkt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt. Der Katalysator setzt die Aktivierungsenergie der exothermen Reaktion herab. Durch den Katalysator kann die Starttemperatur auf vorzugsweise 100 bis 300 Grad Celsius gesenkt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt. Der Katalysator setzt die Aktivierungsenergie der exothermen Reaktion herab. Durch den Katalysator kann die Starttemperatur auf vorzugsweise 300 bis 600 Grad Celsius gesenkt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt. Der Katalysator setzt die Aktivierungsenergie der exothermen Re aktion herab. Durch den Katalysator kann die Starttemperatur auf vorzugsweise 600 bis 1000 Grad Celsius gesenkt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt. Der Katalysator setzt die Aktivierungsenergie der exothermen Reaktion herab. Durch den Katalysator kann die Starttemperatur auf vorzugsweise 1000 bis 1500 Grad Celsius gesenkt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Nebengruppenelement, insbesondere Scandium, Titan, Zirkonium, Niob, Mangan, Ruthenium, Gold, Silber, Lanthan, Wolfram, Yttrium, Zink, Cer, Neodym, oder ein Nebengruppenelementoxid und/oder ein Nebengruppenelementcarbonat und/oder ein Nebengruppenelementsulfat und/oder ein Nebengruppenelementnitrat verwendet wird. Der Katalysator reagiert vorzugsweise mit als Schutzgas verwendetem Stickstoff zu Siliziumnitrid, wobei die zum Aufschmelzen des Lots verwendete Reaktionswärme frei wird.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 1,0 bis 1,5 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 5,0 bis 10,0 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 10,0 bis 20,0 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 20,0 bis 30,0 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 30,0 bis 40,0 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel werden 40,0 bis 50,0 Gewichtsprozent Katalysator bezogen auf die Menge an Silizium oder Silizium enthaltende Substanz verwendet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit Stickstoff reagiert. Bei dem Stickstoff handelt es sich vorzugsweise um ein beim Löten verwendetes Schutzgas.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der mit der reaktiven Substanz reagierende Stickstoff in der Atmosphäre eines Lötofens bereitgestellt wird. Bei dem Lötofen handelt es sich vorzugsweise um einen Schutzgas-Durchlauflötofen, insbesondere einen CAB (controlled atmosphere brazing) Lötofen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an der Lötstelle und/oder die an der Lötstelle bei der exothermen Reaktion freiwerdende Wärmeenergiemenge durch die an der Lötstelle vorhandene Menge der reaktiven Substanz gesteuert wird. Vorzugsweise wird die Menge der reaktiven Substanz so gewählt, dass lokal gerade die zum Aufschmelzen des Lots erforderliche Temperatur erreicht wird.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lötverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlötenden Grundwerkstoffe Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch mit allen lötbaren Metallen, in Reinform, als Legierung und mit oder ohne Lotplattierung durchgeführt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Beim Löten von Wärmeübertragern in einem Lötofen liegt ein Hauptproblem darin, dass die guten Wärmeleiteigenschaften des Wärmeübertragers dazu führen, dass die im Lötofen eingebrachte Wärme sofort von der Lötstelle abgeleitet wird. Bei herkömmlichen Lötverfahren wird ein großer Teil der Wärmeenergie darauf verwendet, das Wärmeübertragungsnetz des Wärmeübertragers und dessen Peripherie, wie zum Beispiel Rohre und Anschlusskästen, zu erwärmen. Dabei werden zwangsläufig auch die im Ofen befindlichen Teile, wie ein Förderband, erhitzt, wofür zusätzliche Energie benötigt wird.
  • Gemäß einem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung wird nicht das ganze zu lötende Bauteil auf die hohe Temperatur aufgeheizt, die zum Schmelzen des Lots notwendig ist. Gemäß der Erfindung wird nur das Lot lokal aufgeschmolzen, indem eine direkte Erzeugung von Wärmeenergie lokal an der Lötstelle erfolgt. Dadurch können die Aufheizzeiten verringert und so die Durchlaufzeiten im Lötofen verkürzt werden. Das hat zur Folge, dass die Ofentemperatur gesenkt und Temperaturtoleranzen vergrößert werden können. Durch die geringeren Anforderungen kann die Ofentechnik insgesamt kostengünstiger gestaltet werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Lötverfahren wird ausgenutzt, dass bei der Reaktion von Silizium beziehungsweise bestimmten Siliziumverbindungen, zum Beispiel Silanen, Silanölen, Siliziden, Silikonen, Siloxanen und Silikaten, mit Stickstoff sehr hohe Energien frei werden. Das Silizium oder die Siliziumverbindungen werden so an der Lötstelle appliziert, dass das Silizium, auch unter Zuhilfenahme von Katalysatoren, mit dem als Schutzgas verwendeten Stickstoff zu Siliziumnitrid reagiert. Die dabei freiwerdende Reaktionswärme sorgt dafür, dass in dem Lot die nötige Schmelztemperatur erreicht wird.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Lötverfahrens wird vorzugsweise ein CAB (controlled atmosphere brazing) Lötofen verwendet. Ein derartiger Lötofen wird mit einer Schutzgasatmosphäre betrieben, die Stickstoff enthält. Um die erfindungsgemäße Reaktion zu starten, muss Aktivierungsenergie zugeführt werden. Unter Zuhilfenahme von Katalysatoren haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung Starttemperaturen von 60 bis 100 Grad Celsius als ausreichend erwiesen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel haben sich unter Zuhilfenahme von Katalysatoren im Starttemperaturen von 100 bis 300 Grad Celsius als ausreichend erwiesen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel haben sich unter Zuhilfenahme von Katalysatoren im Starttemperaturen von 300 bis 600 Grad Celsius als ausreichend erwiesen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel haben sich unter Zuhilfenahme von Katalysatoren im Starttemperaturen von 600 bis 1000 Grad Celsius als ausreichend erwiesen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel haben sich unter Zuhilfenahme von Katalysatoren im Starttemperaturen von 1000 bis 1500 Grad Celsius als ausreichend erwiesen.
  • Die Starttemperatur muss nicht so exakt auf alle Bereiche des Wärmeübertragers eingestellt werden, wie dies bei herkömmlichen Lötverfahren der Fall ist.
  • Das Silizium beziehungsweise die Siliziumverbindungen werden dem Lot in einer Menge beigemischt, so dass gerade die gewünschte, zum Aufschmelzen des Lots erforderliche Temperatur lokal erzeugt wird. Ein Silizium oder Siliziumverbindungen enthaltendes Reaktionsgemisch kann auch auf eine lotplattierte Aluminiumoberfläche appliziert werden. Pro Kilogramm Aluminium beziehungsweise Aluminiumlot werden Zusätze von 1 bis 500 Gramm Silizium beziehungsweise Siliziumanteil in Siliziumverbindungen verwendet. Durch geeignete Rezepturen kann die Erfindung auf sämtliche lötbare Metalle angewendet werden. Diese Metalle können in Reinform, als Legierung, mit und ohne Lotplattierung vorliegen. Mit Hilfe einer Nickellotpaste ist es zum Beispiel möglich, Edelstahl bei Temperaturen von circa 1000 Grad Celsius zu löten.
  • Theoretisch kann die zum Aufschmelzen des Lots erforderliche Temperaturerhöhung durch jede Form von exothermen Reaktionen erzeugt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich aber herausgestellt, dass viele Reaktionsprodukte sich negativ auf den Lötprozess oder die Eigenschaften des verlöteten Werkstoffs auswirken. Insbesondere kann die Bildung von spröden intermetallischen Phasen einen negativen Einfluss auf den Lötprozess haben. Solche Phasen können wie andere nachteilige Substanzen, beispielsweise durch kupferhaltige Werkstoffe oder kupfer- bzw. silberhaltige Zusätze, mit Hilfe der Erfindung vermieden werden. Bei vielen bekannten exothermen Reaktionen reicht die freiwerdende Energie nicht aus, um mit kleinen Substanzmengen hinreichend große Temperaturen zu erzielen. Bei dem erfindungsgemäßen Lötverfahren werden vorzugsweise übliche Aluminiumsiliziumlegierungen als Lot verwendet.

Claims (31)

  1. Lötverfahren zum Verbinden verschiedener metallischer Grundwerkstoffe an mindestens einer Lötstelle mit Hilfe von Lot, das mit Hilfe von Wärmeenergie aufgeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zum Aufschmelzen des Lots erforderlichen Wärmeenergie an der Lötstelle durch eine exotherme Reaktion erzeugt wird, an der eine an der Lötstelle vorhandene reaktive Substanz beteiligt ist.
  2. Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, dem Lot beigemischt wird.
  3. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf mindestens eine zu verlötende Oberfläche zumindest bereichsweise aufgebracht wird.
  4. Lötverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlötende Oberfläche vor dem Lötvorgang mit einer Beschichtung versehen wird, welche die reaktive Substanz enthält.
  5. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf eine lotplattierte zu verlötende Oberfläche appliziert wird.
  6. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz Silizium und/oder siliziumhaltige Verbindungen enthält.
  7. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 1 bis 500 Gramm der reaktiven Substanz verwendet werden.
  8. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Lötstelle stattfindende exotherme Reaktion durch Bereitstellen einer Aktivierungsenergie, insbesondere mit Hilfe eines Glühdrahts, gestartet wird.
  9. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt.
  10. Lötverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Nebengruppenelement oder ein Nebengruppenelementoxid verwendet wird.
  11. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit Stickstoff reagiert.
  12. Lötverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der reaktiven Substanz reagierende Stickstoff in der Atmosphäre eines Lötofens bereitgestellt wird.
  13. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an der Lötstelle und/oder die an der Lötstelle bei der exothermen Reaktion freiwerdende Wärmeenergiemenge durch die an der Lötstelle vorhandene Menge der reaktiven Substanz gesteuert wird.
  14. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktiven Substanz mindestens ein Phlegmatisierungsmittel beigemischt wird.
  15. Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlötenden Grundwerkstoffe Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthalten.
  16. Wärmetauscher bestehend aus verschiedenen metallischen Grundwerkstoffen, wobei an mindestens einer Lötstelle zumindest bereichsweise mit Hilfe von Lot, das mit Hilfe von Wärmeenergie aufschmelzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zum Aufschmelzen des Lots erforderlichen Wärmeenergie an der Lötstelle durch eine exotherme Reaktion erzeugbar ist, an der eine an der Lötstelle vorhandene reaktive Substanz beteiligt ist.
  17. Wärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, dem Lot beimischbar ist.
  18. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf mindestens eine zu verlötende Oberfläche aufbringbar ist.
  19. Wärmetauscher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlötende Oberfläche vor dem Lötvorgang mit einer Beschichtung versehbar ist, welche die reaktive Substanz enthält.
  20. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz oder ein Reaktionsgemisch, das die reaktive Substanz enthält, auf eine lotplattierte zu verlötende Oberfläche applizierbar ist.
  21. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz Silizium und/oder siliziumhaltige Verbindungen enthält.
  22. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass pro Kilogramm der zu verlötenden Grundwerkstoffe 1 bis 500 Gramm der reaktiven Substanz verwendet sind.
  23. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Lötstelle stattfindende exotherme Reaktion durch Bereitstellen einer Aktivierungsenergie startbar ist.
  24. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit einem Katalysator zusammenwirkt.
  25. Wärmetauscher nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Nebengruppenelement oder ein Nebengruppenelementoxid verwendet ist.
  26. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz mit Stickstoff reagiert.
  27. Wärmetauscher nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der reaktiven Substanz reagierende Stickstoff in der Atmosphäre eines Lötofens bereitstellbar ist.
  28. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktiven Substanz mindestens ein Phlegmatisierungsmittel beimischbar ist.
  29. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an der Lötstelle und/oder die an der Lötstelle bei der exothermen Reaktion freiwerdende Wärmeener giemenge durch die an der Lötstelle vorhandene Menge der reaktiven Substanz steuerbar ist.
  30. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlötenden Grundwerkstoffe Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthalten.
  31. Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass er durch ein Lötverfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, hergestellt ist.
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