DE10210133A1 - Flussmittel zum Löten von Aluminium - Google Patents

Flussmittel zum Löten von Aluminium

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flussmittel auf der Basis von Kaliumfluoroaluminaten, wobei dem Flussmittel Zirkoniumfluorid und/oder Titanfluorid zugesetzt ist, sowie ein entsprechendes Lötverfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Flussmittel zum Löten von Aluminium gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Es ist bekannt zwei metallische Werkstücke, insbesondere Aluminium- Wärmetauscher, miteinander unter Verwendung von Kaliumfluoroaluminaten (K1-3AlF4-6), wie es insbesondere unter der Marke NOCOLOK Flux® vertrieben wird, zu verbinden, wobei die Kaliumfluoroaluminate gleichzeitig, sowohl als Flussmittel als auch als Lot dient. Dabei hat das Kaliumfluoroaluminat insbesondere folgende gewichtsprozentmäßige Zusammensetzung: K 28-31%, Al 16-18%, F 49-53%, Fe max. 0,03%, Ca max. 02,%, H2O (550°C) max. 2,5%. Zur Herstellung einer Lötverbindung werden nach einer Reinigung Kaliumfluoroaluminate mittels Sprayfluxen (Fluten, Sprühen oder Tauchen) als wässrige Suspension auf einzelne Teile oder zusammengebaute Baueinheiten aufgetragen, überschüssiges Flussmittel wird in einem Abblaseschritt entfernt und anschließend getrocknet, um erhöhte Feuchtigkeitswerte im Ofen zu verhindern. Alternativ ist elektrostatisches Befluxen (oder Trocken-Befluxen) möglich, wobei Kaliumfluoroaluminate trocken aufgetragen werden. Nachfolgend werden die Werkstücke kontinuierlich und gleichmäßig auf Löttemperatur gebracht, die Kaliumfluoroaluminate schmelzen und lösen die Oxidschicht vom Aluminium, kurz bevor das Lot schmilzt und die Lötverbindung gebildet wird. Anschließend erfolgt die Abkühlung, wobei sich die Kaliumfluoroaluminate nach der Bildung des Lotes verfestigen. Das Löten erfolgt unter einer Stickstoff-Schutzgas-Atmosphäre.
  • Ferner sind eine Vielzahl von Schutzrechten oder Schutzrechtsanmeldungen betreffend die Oberflächenbehandlung von Aluminium bekannt. So beschreibt die US 5,795,659 eine Behandlung der Aluminiumoberfläche mit Zirconium, Hafnium, Rhenium, Mangan, Titan, Silicaten und Boraten zum Korrosions- und Hochtemperaturkorrosionsschutz. Die US 5,584,946 beschreibt ein Vorbehandlungs- und Oberflächenbehandlungsverfahren auf Basis komplexer Fluoride der Elemente Bor, Zirconium, Hafnium und Titan. Die US 5,962,145 beschreibt ein Oberflächenbehandlungsverfahren auf Basis komplexer Fluoride der Elemente Bor, Zirconium, Titan, Silizium, Germanium, Zinn in Verbindung mit Polymeren.
  • Ferner gibt es eine Vielzahl von Schutzrechten oder Schutzrechtsanmeldungen betreffend reaktive und funktionelle Flussmittel. So offenbart die WO 00/73014 A1 die Aufbringung einer Aluminium-Silizium-Verbindung auf Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch das Aufbringen und Erhitzen von Alkalimetallhexafluorsilikat, bei der keine Lotplattierung erforderlich ist. Die Aluminium-Silizium-Lotbildung soll unter Zugabe von fluoridischen Flussmitteln bei der Erhitzung des Bauteiles entstehen. Aus der DE 199 13 111 A1 ist ein Flussmittel bekannt, welches im wesentlichen Alkalifluorzinkat oder Alkalifluorid/Zinkfluorid-Gemische aufweist, wobei der Zinkanteil eine korrosionsschützende Oberfläche erzeugt. Die DE 100 15 486 A1 offenbart kalium- und cäsiumhaltige Flussmittel, nämlich Kalium- oder Cäsium-Fluorstannate, zur Lötung magnesiumhaltiger Aluminiumwerkstoffe. Aus der EP 0 659 519 B1 ist ein zinkhaltiges Flussmittel zur Verbesserung des Korrosionsschutzes offenbart.
  • Derartige Lot-Flussmittel lassen noch Wünsche offen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Flussmittel zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird einem Flussmittel auf der Basis von Kaliumfluoroaluminaten, insbesondere mit einer gewichtsprozentmäßige Zusammensetzung (vor dem Beifügen des Zusatzes) von K 28-31%, Al 16-18%, F 49-53%, Fe max. 0,03%, Ca max. 02,%, H2O (550°C) max. 2,5%, dem Flussmittel Zirkoniumfluorid und/oder Titanfluorid zugesetzt. Durch die Verwendung der Zusätze wird zum einen der Korrosionsschutz verbessert, wobei keine spezielle Vor- oder Nachbehandlung erforderlich ist. Vielmehr wird der Korrosionsschutz in einem Arbeitsgang mit dem Aufbringen des Flussmittels aufgetragen. Zum Anderen wird durch die Zugabe von Titanfluorid die Haftung eines ggf. nachfolgend aufgetragenen Lackes verbessert. Ebenfalls erfolgt eine Verringerung der Geruchsbildung sowie eine Optimierung des Wasserauslaufs.
  • Dabei beträgt vorzugsweise der Anteil des Zirkoniumfluorids und/oder des Titanfluorids nach dem Beifügen jeweils 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-%, am Flussmittel, wobei ein optimaler Korrosionsschutz im Bereich zwischen 0,5 und 3 Gew.-% erzielt wird.
  • Vorzugsweise wird dem Flussmittel mindestens ein Metall aus der 4. oder 5. Nebengruppe des Periodensystems und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon oder ein Gemisch hiervon zugesetzt, insbesondere trifft dies für Titan, Zirkonium, Hafnium und/oder Vanadium zu.
  • Vorzugsweise wird dem Flussmittel Bor, Mangan, Silizium, Rhenium und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon zugesetzt. Dabei beträgt der Anteil des oder der weiteren Zusätze jeweils 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-%, am Flussmittel.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele kurz erläutert.
  • Als Basis für das erfindungsgemäße Flussmittel dienen Kaliumfluoroaluminate (K1-3AlF4-6), wie sie insbesondere unter der Marke NOCOLOK Flux® vertrieben werden, dessen Zusammensetzung vorstehend beschrieben ist. Den Kaliumfluoroaluminaten werden Metallverbindungen, insbesondere Metallfluoride zugesetzt, wobei gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Zirkoniumfluorid zugesetzt wird. Hiervon werden ca. 0,1 bis 3 Gew.-% zugegeben. Dadurch wird das Flussmittel derart optimiert, dass nach dem Lötprozess eine funktionelle Oberfläche entstanden ist, die vor Korrosion schützt. Ein weiterer Zusatz von Titanfluoriden in geringer Menge verbessert unter anderem die Haftung einer nachfolgenden Lackierung.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird den Kaliumfluoroaluminaten Titanfluorid zugesetzt, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-%.
  • Weitere Zusätze, insbesondere wie in der Beschreibungseinleitung aufgeführt, sind in beiden Ausführungsbeispielen möglich.
  • Die Durchführung der Lötung erfolgt auf bekannte Weise, jedoch entfällt eine spezielle Vor- oder Nachbearbeitung zur Erzielung eines Korrosionsschutzes, da bereits das Flussmittel entsprechende schützende Eigenschaften aufweist.

Claims (10)

1. Flussmittel zum Löten von Aluminium auf der Basis von Kaliumfluoroaluminaten, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel Zirkoniumfluorid und/oder Titanfluorid zugesetzt ist.
2. Flussmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zirkoniumfluorids und/oder des Titanfluorids jeweils 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-%, am Flussmittel beträgt.
3. Flussmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel mindestens ein Metall aus der 4. oder 5. Nebengruppe des Periodensystems und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon oder ein Gemisch hiervon zugesetzt ist.
4. Flussmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel Titan, Zirkonium, Hafnium und/oder Vanadium und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon zugesetzt ist.
5. Flussmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel Bor und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon zugesetzt ist.
6. Flussmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel Mangan und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon zugesetzt ist.
7. Flussmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel Silizium und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon zugesetzt ist.
8. Flussmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flussmittel Rhenium und/oder eine oxidische und/oder fluoridische Verbindung hiervon zugesetzt ist.
9. Flussmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des oder der weiteren Zusätze jeweils 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-%, am Flussmittel beträgt.
10. Verfahren zum Löten, insbesondere zum Löten von Aluminium, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Flussmittels nach einem der vorstehenden Ansprüchen.
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