DE112015001264T5 - Borsäurefreies Flussmittel - Google Patents

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Abstract

Die im vorliegenden Text beschriebene Erfindung betrifft allgemein eine borsäurefreie Flussmittelzusammensetzung, in der Borsäure und/oder Borax durch eine molare äquivalente Menge an Kaliumtetraborat-Tetrahydrat ersetzt sind. In einigen Ausführungsformen wird ein Phthalocyanin-Pigment verwendet, um eine Farbänderung bei Aktivierungstemperatur herbeizuführen.

Description

  • Diese Anmeldung ist eine Teilweiterbehandlung der anhängigen US-Gebrauchsmusteranmeldung mit der Seriennummer 13/838,485, eingereicht am 15. März 2013, und nimmt diese durch Bezugnahme in vollem Umfang in den vorliegenden Text auf.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 1, eine borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 6, eine borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 7, eine borsäurefreie Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 8, eine borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 11, eine borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 12, einen Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels nach Anspruch 13 und einen Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels nach Anspruch 15. Die im vorliegenden Text beschriebene Erfindung betrifft allgemein borsäurefreie Hartlötflussmittelzusammensetzungen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Im Allgemeinen entfernen Hartlötflussmittel Oxide und Verunreinigungen aus Grundwerkstoffen, um hochwertige Lötfugen sicherzustellen. Die Auswahl des Flussmittels ist – neben den Füllmetallarten, der Wärmequelle und dem Auftragsverfahren – vom dem zu verwendenden Grundwerkstoff abhängig. Hartlöten verbindet gleiche und ungleiche Materialien durch Erwärmung der Materialien in der Gegenwart von Füllmetall mit einem Liquidus von über 425°C–450°C (~800°F–840°F) und unterhalb des Solidus des Grundwerkstoffs. Während des Hartlötens fließt Füllmetall durch Kapillarwirkung zwischen die aneinandergefügten Flächen der Fuge. Die Mindesttemperatur auf der Oberfläche der hartzulötenden Komponente, bei der der Prozess ordnungsgemäß abläuft, ist die sogenannte Arbeitstemperatur. Sie ist eine charakteristische physikalische Größe des betreffenden Füllmetalls. Füllmetalle können Legierungen oder reine Metalle sein. Im Allgemeinen ist die Wärme beim Hartlöten weniger schädigend als die Wärme beim Schweißen. Außerdem haben Lötfugen in der Regel eine höhere Festigkeit als weichgelötete Fugen. Die Auswahl des Flussmittels spielt in nahezu allen Hartlötprozessen eine wichtige Rolle, und die Verwendung eines falschen Flussmittels kann die Fugenqualität beeinträchtigen.
  • Um eine Verbindung mit dem Grundmetall bilden zu können, muss das geschmolzene Füllmetall in direkten Kontakt mit dem Grundmetall kommen. Darum müssen Oxidschichten der Art, wie man sie auf jeder technischen Metalloberfläche vorfindet, zuerst gelöst und entfernt werden. Wenn Hartlöten in der Luft stattfindet, so wird dies erreicht, indem man die Hartlötstelle mit Flussmitteln in dem Schmelzfluss bedeckt, worin die Oxide sich bei und oberhalb der aktiven Temperatur des Flussmittels auflösen, reduziert werden oder sich zersetzen.
  • Wenn sie erwärmt werden, so lösen Flussmittel Oberflächenoxide auf und schützen die gereinigten Oberflächen vor Reoxidation, Übertragen Wärme von der Wärmequelle zu der Fuge, und entfernen Oxidationsprodukte, so dass es dem Füllmetall ermöglicht wird, die Grundwerkstoffe zu kontaktieren und zu benetzen. Hartlötflussmittel, ob Pasten oder Pulver, werden bei Temperaturen unterhalb jener aktiviert, die zum Schmelzen von Füllmetallen benötigt werden. Weil Flussmittel in unmittelbarem Kontakt mit den Fugenoberflächen stehen müssen, sind sie bei Hartlöttemperaturen flüssig oder gasförmig. Sie entfernen nur Oberflächenoxide und Mattierungen. Andere Verunreinigungen müssen entweder mechanisch oder chemisch vor dem Hartlöten entfernt werden.
  • Flussmittel werden in der Regel eingestuft nach Form (Pulver, flüssig oder Paste), Grundwerkstoffen und Füllmetallen, mit denen sie verwendet werden können, Wärmequelle, Auftragsverfahren und aktivem Temperaturbereich. Silberhartlötflussmittel enthalten Borsäure und Kaliumborate, kombiniert mit komplexem Kaliumfluoroborat und Fluoridverbindungen. Fluoride, mit bis zu 40% Anteil am Flussmittel, verleihen diesen Flussmitteln ihre charakteristisch niedrigen Schmelzpunkte und ihre hohes Vermögen zum Auslösen von Metalloxiden. Hochtemperatur-Flussmittel, auf der Basis von Borsäure und Alkaliboraten, enthalten mitunter kleine Beimengungen von elementarem Bor oder Siliziumdioxid zum Erhöhen von Aktivität und Schutz.
  • Der Schmelzpunkt und die effektive Temperatur der Flussmittel müssen auf die Arbeitstemperatur des verwendeten Hartlötfüllmetalls abgestimmt werden, wobei das Flussmittel bei etwa 50–100°C unterhalb der Arbeitstemperatur des verwendeten Füllmetalls schmelzen und ab dieser Temperatur vollständig wirksam werden sollte. Darüber hinaus sollte das geschmolzene Flussmittel eine dichte, gleichmäßige Beschichtung auf dem Werkstück bilden, die bei der erforderlichen Hartlöttemperatur und für die Dauer des Hartlötzeitraums intakt bleibt.
  • Unter der Annahme reiner Metalloberflächen ist das flüssige Füllmetall in der Lage, sich in einer dünnen Schicht auf der Grundmetalloberfläche auszubreiten und sie so zu benetzen. Das Füllmetall haftet an der Grundmetalloberfläche durch ein geringfügiges Legieren der Grund- und Füllmetalle. Das Füllmetall breitet sich über der Fugenoberfläche aus und bildet nach dem Verfestigen eine belastbare Fuge mit dem Grundmetall.
  • Hartlötflussmittel bestehen im Wesentlichen aus Salzgemischen, die im schmelzflüssigen Zustand in der Lage sind, Metalloxide aufzulösen. Diese Flussmittel sind im Wesentlichen anorganische Borverbindungen, wie zum Beispiel insbesondere Alkaliborate und Fluorborate, einschließlich Borsäure, und Halogene, wie zum Beispiel insbesondere ein Alkalihalogen; beispielsweise Alkalifluoride.
  • Gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 des Europaparlaments und des Europarates über die „Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen” ist Borsäure (eine Komponente der meisten Hartlötflussmittel) in der Europäischen Union als ein Reproduktionstoxin eingestuft. Dies erfordert eine spezielle Beschriftung, wodurch sich Teile der Verbraucherschaft gezwungen sehen, sich nach borsäurefreien Alternativen umzusehen. Es müssen geeignete borsäurefreie Hartlötflussmittel entwickelt werden, um Marktanteile zu halten und die Verbrauchernachfrage zu befriedigen.
  • BESCHREIBUNG
  • Mindestens ein Aspekt der Erfindung liegt in der überlegenen Fähigkeit des Erreichens wünschenswerter Flussmitteleigenschaften ohne Gegenwart von Borsäure (H3BO3) oder Borax (NaB4O5(OH)4·H2O) im Flussmittel.
  • Um die gewünschten Flussmitteleigenschaften zu erreichen und die angesprochenen Nachteile zu überwinden, wird beschrieben: eine borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 1, eine borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 6, eine borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 7, eine borsäurefreie Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 8, eine borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 11, eine borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 12, ein Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels nach Anspruch 13, und ein Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels nach Anspruch 15. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung beschreibt verschiedene Flussmittelzusammensetzungen, die keine Borsäure enthalten, und die optional ein Farbveränderungspigment bei Aktivierungstemperatur, beispielsweise ein Phthalocyanin-Pigment, enthalten. Das Problem wird mit einer borsäurefreien Flussmittelpastenzusammensetzung gelöst, die Folgendes umfasst:
    Wasser;
    Kaliumbifluorid (KHF2);
    pyrogene Kieselsäure (SiO2);
    Kaliumtetraborat (K2B4O7·4H2O); und
    Kaliumfluoroborat (KBF4).
  • Das Problem wird außerdem mit einer Niedrigtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung gelöst, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird:
    Wasser Rest;
    Netzmittel 0,1–1%;
    Kaliumbifluorid (KHF2) 12–16%;
    pyrogene Kieselsäure (SiO2) 0,1–4%;
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 26–35%;
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 26–35%; und
    Pigment (Phthalocyanin) 0,1–2%.
  • Das Problem wird außerdem mit einer Hochtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung gelöst, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird:
    Wasser Rest;
    Netzmittel 0,1–1%;
    Kaliumbifluorid (KHF2) 12–16%;
    pyrogene Kieselsäure (SiO2) 0,1–4%;
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 26–35%;
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 26–35%; und
    Bor 0,1–2%.
  • Das Problem wird außerdem mit einer borsäurefreien Flussmittelpulverzusammensetzung gelöst, die umfasst:
    Kaliumtetraborat (K2B4O7·4H2O);
    Kaliumfluorosilicat (K2SiF6); und
    Kaliumfluoroborat (KBF4).
  • Das Problem wird außerdem mit einer Hochtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung gelöst, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird:
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 44–54%;
    Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) 1–3%;
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 44–54%; und
    Bor 0,1–2%.
  • Das Problem wird außerdem mit einer Niedrigtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung gelöst, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird:
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 44–54%;
    Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) 1–3%;
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 44–54%; und
    Pigment (Phthalocyanin) 0,1–2%.
  • In einer Ausführungsform wird eine borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung beschrieben die enthält: Wasser; Kaliumbifluorid (KHF2); pyrogene Kieselsäure (SiO2); Kaliumtetraborat (K2B4O7·4H2O); und Kaliumfluoroborat (KBF4).
  • Für Hochtemperaturanwendungen enthält die borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung oft Bor.
  • Für Niedrigtemperaturanwendungen enthält eine Ausführungsform der borsäurefreien Flussmittelpastenzusammensetzung auf Gewichtsprozentbasis: Wasser (Rest auf insgesamt 100%); ein Netzmittel, bevorzugt UDYLITE 62 (0,1–1%); Kaliumbifluorid (KHF2) (12–16%); pyrogene Kieselsäure (SiO2) (0,1–4%); Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) (26–35%); Kaliumfluoroborat (KBF4) (26–35%); und Pigment (Phthalocyanin) (0,1–2%).
  • Für Hochtemperaturanwendungen enthält eine weitere Ausführungsform der borsäurefreien Flussmittelpastenzusammensetzung auf Gewichtsprozentbasis: Wasser (Rest auf insgesamt 100%); Netzmittel, bevorzugt UDYLITE 62 (0,1–1%); Kaliumbifluorid (KHF2) (12–16%); pyrogene Kieselsäure (SiO2) (0,1–4%); Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) (26–35%); Kaliumfluoroborat (KBF4) (26–35%); und Bor (0,1–2%).
  • Für Pulveranwendungen enthält die borsäurefreie Flussmittelpulverzusammensetzung: Kaliumtetraborat (K2B4O7·4H2O); Kaliumfluorosilicat (K2SiF6); und Kaliumfluoroborat (KBF4).
  • Für Hochtemperaturanwendungen enthält die borsäurefreie Flussmittelpulver Bor.
  • Für Hochtemperaturanwendungen enthält eine Ausführungsform der borsäurefreien Flussmittelpulverzusammensetzung auf Gewichtsbasis: Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) (44–54%); Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) (1–3%); Kaliumfluoroborat (KBF4) (44–54%); und Bor (0,1–2%).
  • Für Niedrigtemperaturanwendungen enthält eine weitere Ausführungsform der borsäurefreien Flussmittelpulverzusammensetzung auf Gewichtsbasis: Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) (44–54%); Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) (1–3%); Kaliumfluoroborat (KBF4) (44–54%); und Pigment (Phthalocyanin) (0,1–2%).
  • Die Erfindung enthält einen Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels, der den Schritt des Ersetzens von in einem Borsäure-haltigen Flussmittel vorliegender Borsäure durch eine im Wesentlichen ähnliche molare Menge an Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) umfasst. Der Prozess enthält optional außerdem den Schritt des Zugebens eines Phthalocyanin-Pigments, das eine Farbänderung bei einer Aktivierungstemperatur des Flussmittels herbeiführt.
  • Die Erfindung enthält des Weiteren einen Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels, der folgenden Schritt umfasst: Ersetzen des in einem Borax-haltigen Flussmittel vorliegenden Borax durch eine im Wesentlichen ähnliche molare Menge an Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O). Der Prozess enthält optional. außerdem den Schritt des Zugebens eines Phthalocyanin-Pigments, das eine Farbänderung bei einer Aktivierungstemperatur des Flussmittels herbeiführt.
  • Diese und weitere Aufgaben dieser Erfindung werden offenbar, wenn sie im Licht der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Ansprüche betrachtet werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun der beste Modus zum Ausführen der Erfindung beschrieben, um den besten Modus zu veranschaulichen, der dem Anmelder zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Erfindung bekannt ist. Die Beispiele sind nur veranschaulichend und haben nicht den Zweck, die Erfindung, die am Wesen und Schutzumfang der Ansprüche zu messen ist, einzuschränken.
  • Im Sinne des vorliegenden Textes meint der Begriff „ungefähr” oder „etwa” innerhalb der angegebenen Bereiche mit einer Toleranz von 10%.
  • Die vorliegende Hartlötflussmittelzusammensetzung ist borsäurefrei, bietet gute Netzungseigenschaften und ändert bei Aktivierungstemperatur die Farbe von einer Farbe im sichtbaren Spektrum zu durchsichtig.
  • Die Erfindung wird nun in einer Reihe nicht-einschränkender, sondern veranschaulichender Beispiele beschrieben.
  • Borsäure hat eine Schmelztemperatur von ungefähr 336°F (169°C) und schmilzt früh während des Erwärmens in dem Hartlötprozess. Dies erlaubt es Borsäure-Hartlötflussmitteln, bei niedrigen Temperaturen mit dem Schmelzen zu beginnen, lange bevor die Hartlöttemperatur erreicht ist, wodurch die Lötflächen vor weiterer Oxidation geschützt werden. Außerdem hilft diese niedrige Schmelztemperatur im Verbund mit einer Siede-/Dehydrierungstemperatur von ungefähr 532°F (300°C), Hartlötflussmittel herzustellen, die sich gut für das Eintauchen des warmen Stabes in das Flussmittel eignen („hot-rodding”). Das heißt, das Flussmittel schmilzt, erstarrt anschließend und haftet an dem erwärmten Hartlötstab. In dem Moment, wo Borsäure 842°F (450°C) erreicht, dehydriert es vollständig (oder zersetzt sich unter Freisetzung von H2O), wodurch Bortrioxid entsteht, das die Oberflächen der Grund- und Füllmetalle während des gesamten restlichen Hartlötprozesses schützt. Das Ersetzen der Borsäure in einem Hartlötflussmittel erfordert das Ersetzen der Borsäure durch eine oder mehrere Verbindungen, die die oben genannten Eigenschaften ungefähr duplizieren können.
  • Eine Reihe von Verbindungen besitzen Attribute, die sich für einen Borsäureersatz anbieten würden. Zu diesen Optionen gehören mindestens eine Kombination von Kaliumcarbonat und Diammoniumphosphat; und Ammoniumfluoroborat oder Ammoniumfluorosilicat und Kaliumtetraborat-Tetrahydrat. Im Allgemeinen wurden Natriumsalze nicht als ein wahrscheinlicher Ersatz angesehen. Das liegt größtenteils an der „Natriumblendung”, zu der es kommt, wenn sie auf Hartlöttemperaturen erwärmt werden. Des Weiteren sind Natriumboratsalze von der Liste der Kandidaten gestrichen worden, weil für sie in der EU-Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 des Europaparlaments und des Europarates über die „Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen” die gleichen Beschränkungen wie für Borsäure gelten.
  • Kaliumkarbonat bietet Schutz bei Temperaturen von mehr als 1600°F (871°C); und das Kombinieren von Kaliumkarbonat mit Diammoniumphosphat (DAP) würde Schutz vor Oxidation oberhalb von 302°F (150°C) gewähren. Während jedoch einige der Ersetzungskriterien erfüllt werden, wurde festgestellt, dass diese Kombination aufgrund des Zerfließens von Kaliumkarbonat (der Tendenz des Flussmittels, Feuchtigkeit aufzunehmen) für ein Trockenflussmittelpulver nicht praktikabel ist. Der hohe Dissoziationspartialdruck von Ammoniak aus DAP erfordert, dass das Flussmittel in einem fest verschlossenen Behälter bleibt, wenn es nicht in Gebrauch ist, um die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Flussmittels zu erhalten. Die Freisetzung von Ammoniak ist auch ein Problem bei Ammoniakfluoroborat und -fluorsilicat; die Freisetzung von Ammoniak wird verstärkt, wenn die Flussmittelpaste aufgrund der raschen Dissoziierung des Ammoniaks von seinen anionischen Gegenstücken zu einer wässrigen Lösung wird, auch wenn Wasseraufnahme kein Problem ist. Zwar erbringen diese Flussmittelformulierungen eine ausreichende Leistung, doch auf der Basis mindestens zweier Faktoren wurde nach besseren Alternativen gesucht: (1) die unangenehmen Ammoniakdämpfe durch Erwärmen beim Flussmittelauftrag; und (2) die wahrscheinliche Veränderung der Flussmitteleigenschaften im Lauf der Zeit durch hygroskopische Aktualisierung.
  • Kaliumtetraborat findet man ebenfalls in Hartlötflussmitteln. Es löst rasch metallische (nicht-feuerfeste) Oxide bei hoher Temperatur nahezu so gut wie Kaliumpentaborat (ebenfalls eine weitere Ersatzoption) zu einem Bruchteil der Kosten auf. Es wurde als eine Option ausgewählt, die als Ersatz für Borsäure in Frage kommt. Wasserfreies Kaliumtetraborat allein schmilzt erst bei 1500°F (816°C), ist hygroskopisch und verwandelt sich bei längerem Kontakt mit Feuchtigkeit zu Tetrahydrat. Die Hydrierung von pulverförmigen wasserfreien Kaliumtetraboratflussmitteln bewirkt eine unkontrollierte Veränderung der Flussmitteleigenschaften im Lauf der Zeit und erzwingt unnötige Bedingungen und/oder Verarbeitungen während der Herstellung. Die Hydrierung ist ein exothermer Prozess, der Herstellungsbedenken auslöst. Zwar hat wasserfreies pulverförmiges Kaliumtetraboratflussmittel eine ausreichende Leistung, doch das Flussmittel schmilzt erst, wenn die Lötflächen warm genug sind, um zusätzliche Oxide zu bilden, die anschließend entfernt werden müssen. Außerdem ist dieses Flussmittel aufgrund der hohen Schmelztemperatur nicht gut zur Warmstabbeschichtung geeignet. Aus all diesen Gründen wurde Kaliumtetraborat-Tetrahydrat als ein bevorzugter Ersatz gegenüber wasserfreiem Kaliumtetraborat als Borsäureersatz gewählt.
  • Die Erfindung wird nun anhand einer Reihe nicht-einschränkender Beispiele beschrieben.
  • Beispiel Nr. 1
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine schwarze Hochtemperatur-Flussmittelpaste beschrieben, deren Zusammensetzung ein Gemisch aus Wasser, Kaliumtetraborat-Tetrahydrat, Kaliumbifluorid, Bor, UDYLIT (Udylit 62 ist ein Produkt von Enthone®, 350 Frontage Road, West Haven, Connecticut) und pyrogener Kieselsäure in den folgenden Gewichtsprozentsätze enthält. Tabelle I Borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpaste
    Komponente Gewichtsprozentsatz
    Wasser Rest
    Netzmittel (UDYLIT 62) 0,1–1% Netzmittel/grenzflächenaktives Mittel
    Kaliumbifluorid (KHF2) 12–16% Ätzmittel/saubere Oberfläche des Grundmetalls
    pyrogene Kieselsäure (SiO2) 0,1–4% Emulgator/Weichmacher
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 26–35% Auflösung von Metalloxiden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 26–35% Auflösung von Metalloxiden und – halogeniden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Bor 0,1–2% Schutz der Oberfläche vor Oxidation bei hohen Hartlöttemperaturen
    Gesamt 100% (alle Komponenten ergeben insgesamt 100%)
  • Beispiel Nr. 2
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält eine borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpaste ein Gemisch aus Wasser, Kaliumbifluorid, Kaliumtetraborat-Tetrahydrat, Kaliumfluoroborat, Pigment, UDYLIT und pyrogener Kieselsäure in den folgenden Gewichtsprozentsätzen. Tabelle II Borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpaste
    Komponente Gewichtsprozentsatz
    Wasser Rest
    Netzmittel (UDYLIT 62) 0,1–1% Netzmittel/grenzflächenaktives Mittel
    Kaliumbifluorid (KHF2) 12–16% Ätzmittel/saubere Oberfläche des Grundmetalls
    pyrogene Kieselsäure (SiO2) 0,1–4% Emulgator/Weichmacher
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 26–35% Auflösung von Metalloxiden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 26–35% Auflösung von Metalloxiden und – halogeniden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Pigment (Phthalocyanin) 0,1–2% aktiver Temperaturindikator
    Gesamt 100% (alle Komponenten ergeben insgesamt 100%)
  • Kupferphthalocyanin Grün Nr. 7 wurde in verschiedenen Zusammensetzungen als ein visueller Indikator der Aktivierungstemperatur verwendet. Es zersetzt sich im Temperaturbereich von 1022°F (550°C) bis 1650°F (900°C) in Abhängigkeit vom Grad der zugänglichen Oxidierungsagenzien. Tests offenbarten eine zuverlässige Korrelation zwischen der Farbveränderung des (grünen) Niedrigtemperatur-Hartlötflussmittels von Grün zu durchsichtig bei Hartlöttemperatur an den Lötflächen. Des Weiteren schien diese Farbveränderung nicht vom Pigmentierungsgrad abhängig zu sein.
  • Beispiel Nr. 3
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält ein borsäurefreies Hochtemperatur-Flussmittelpulver ein Gemisch aus Kaliumtetraborat-Tetrahydrat, Kaliumfluorosilicat, Kaliumfluoroborat und Bor in den folgenden Gewichtsprozentsätzen. Tabelle III Borsäurefreies Hochtemperatur-Flussmittelpulver
    Komponente Gewichtsprozentsatz
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 44–54% Auflösung von Metalloxiden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) 1–3% Netzmittel/grenzflächenaktives Mittel
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 44–54% Auflösung von Metalloxiden und – halogeniden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Bor 0,1–2% Schutz der Oberfläche vor Oxidation bei hohen Hartlöttemperaturen
    Gesamt 100% (alle Komponenten ergeben insgesamt 100%)
  • Beispiel Nr. 4
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält ein borsäurefreies Niedrigtemperatur-Flussmittelpulver ein Gemisch aus Kaliumtetraborat-Tetrahydrat, Kaliumfluorosilicat, Kaliumfluoroborat und ein Pigment in den folgenden Gewichtsprozentsätzen. Tabelle IV Borsäurefreies Niedrigtemperatur-Flussmittelpulver
    Komponente Gewichtsprozentsatz
    Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 44–54% Auflösung von Metalloxiden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) 1–3% Netzmittel/grenzflächenaktives Mittel
    Kaliumfluoroborat (KBF4) 44–54% Auflösung von Metalloxiden und halogeniden und Schutz der Hartlötoberfläche vor Oxidation
    Pigment (Phthalocyanin 500–600°C) 0,1–2% aktiver Temperaturindikator
    Gesamt 100% (alle Komponenten ergeben insgesamt 100%)
  • Wie oben beschrieben, ist das Phthalocyanin-Pigment eine aromatische makrozyklische Verbindung, die Koordinationskomplexe mit vielen Elementes des Periodensystems der Elemente bildet. Diese Komplexe sind stark farbig, was die Farbtransformierung bei den in der Reaktion verwendeten Temperaturen ermöglicht. Wie oben beschrieben, ist das Phthalocyanin-Pigment eine aromatische, makrozyklische Verbindung, die Koordinationskomplexe mit vielen Elementen des Periodensystems der Elemente bildet. Diese Komplexe sind stark farbig, was die Farbtransformierung bei den in der Reaktion verwendeten Temperaturen von farbig im sichtbaren Spektrum zu im Wesentlichen farblos bei Temperatur ermöglicht. Die makrozyklische Phthalocyaninverbindung ist unten veranschaulicht, wobei ein Metallion an die Stickstoffatome koordinationsgebunden wäre, in der Regel in den 5-gliedrigen Ringen.
  • Figure DE112015001264T5_0001
  • Die oben beschriebenen Zusammensetzungen eignen sich zum Hartlöten metallischer Materialien auf der Basis von Kupfer, Silber, Nickel und eisenbasierten Legierungen. Ohne an irgend eine Theorie oder irgend einen Funktionsmechanismus gebunden sein zu wollen, wird das Flussmittel zum Entfernen der Oxidschicht und zum Ermöglichen der Benetzung des Grundwerkstoffs verwendet. Das aktivierte Flussmittel erzeugt eine Schicht auf dem Werkstück und entfernt jegliche Oberflächenoxide. Die Farbveränderung bei Aktivierungstemperatur ist ein eigenständiges Charakteristikum, das bei derzeit handelsüblichen Flussmitteln nicht zu beobachten ist.
  • Zusammensetzungen und Kombinationen der oben Flussmittel wurden getestet und erfüllten alle Testsstandards nach AWS A5.31 M/A5.31:2012 für Wassergehalt, Partikel, Adhäsion, Fluidität, Flussmittelwirkung, Fluss, Lebensdauer und Viskosität.
  • Die in den Tabellen I–IV beschriebenen borsäurefreien Flussmittel erbringen eine ausgezeichnete Leistung, wodurch sie sich als eigenständige Hartlötflussmittel auszeichnen. Wie unten besprochen, erbringen die borsäurefreien Flussmittel Ergebnisse, die oft besser sind als die von handelsüblichen Standardflussmitteln, die nicht borsäurefrei sind.
  • Darüber hinaus wurden die folgenden Tests an einer weiteren Reihe von Flussmitteln ausgeführt, die unter Verwendung der in den Tabellen 1–6 angegebenen Zusammensetzungen synthetisiert wurden. Die jeweiligen Leistungskriterien sind unten in den Tabellen 1a–6a angegeben und definiert.
  • Oxidentfernung
  • Alle borsäurefreien Flussmittel lösten alle Oxide von der Oberfläche des Grundmetalls auf.
  • Aktivierungsbereich
  • Alle borsäurefreien Flussmittel sind vollständig aktiv und entfernen Oxide über den gesamten Bereich von 1050°F–1600°F (566°C–871°C) und 1050°F–1800°F (566°C–982°C) für das Niedrigtemperatur-Flussmittel (grün) bzw. das Hochtemperatur-Flussmittel (schwarz).
  • Warmstabbeschichtung
  • „Warmstabbeschichtung” ist die Beschichtung eines Stücks eines Hartlötstabes (Füllmetall) durch Eintauchen eines warmen Endes in ein pulverförmiges Flussmittel. Das gilt nur für Flussmittelpulver. Beide Flussmittelpulver eigneten sich ausgezeichnet zur Warmstabbeschichtung.
  • Fließfähigkeit des Flussmittels im Aktivierungsbereich
  • Es wurde ein Fließfähigkeitstest nach AWS A5.31 M/A5.31:2012 ausgeführt. Die Fließfähigkeit war sowohl für die borsäurefreien Pulver als auch für die borsäurefreien Pasten gut.
  • Geruch und Dämpfe beim Hartlöten
  • Es gab während des gesamten Hartlötprozesses nur sehr wenig beanstandbare Gerüche und Dämpfe für alle borsäurefreien Flussmittel.
  • Aktivierungsindikator
  • Die pigmentierten Flussmittel der Tabellen 2 und 4 waren die einzigen Flussmittel, die einen visuellen Hinweis auf die tatsächlich getestete Aktivierungstemperatur gaben.
  • Für die Beurteilung der Leistung von Hartlötflussmittelformulierungen wurden sieben Kriterien ausgewählt:
    • (1) Warmstabbeschichtung: die Fähigkeit eines pulverförmigen Hartlötflussmittels, an einem warmen Hartlötstab oder -draht anzuhaften;
    • (2) Flussmittelfluss: wie gut sich das schmelzflüssige Flussmittel über der erwärmten Oberfläche des oder der Grundmetalle ausbreitet oder „ausnetzt”; und genauer gesagt: wie gut das schmelzflüssige Flussmittel entlang der Hartlötfugenkapillare und der unmittelbar benachbarten Lötflächen fließt;
    • (3) Metallfluss: Der Metallfluss ist ein willkürliches Maß der Fähigkeit eines Hartlötflussmittels, die Oberflächenspannung des schmelzflüssigen Füllmetalls auf der Oberfläche des Grundmetalls zu verringern. Er wird im Allgemeinen daran gemessen, wie gut sich das schmelzflüssige Flussmittel über der erwärmten Oberfläche der Grundmetalle ausbreitet oder „ausnetzt”; und genauer gesagt: wie gut das schmelzflüssige Flussmittel entlang der Hartlötfugenkapillare und der unmittelbar benachbarten Lötflächen fließt;
    • (4) Beißender Geruch: die abgegebene Menge an Dämpfen und Rauch, und wie stark reizend, scharf oder durchdringend sie sind;
    • (5) Flussmittelzusammensetzung: die Homogenität und Einfachheit der Anwendung;
    • (6) Flussmittelrückstände: die Leichtigkeit, mit der Flussmittelrückstände entfernt werden; und
    • (7) Warmreinigung: die Leichtigkeit, mit der Flussmittelrückstände allein mit warmem Wasser entfernt werden.
  • Jedes Kriterium wird für die Flussmittelformulierung mit einem subjektiven Wert zwischen eins und fünf beurteilt, wobei 1 (eins) „nicht wünschenswert” ist und 5 (fünf) „wünschenswert” ist.
  • In den folgenden Beispielen wurden Tests an acht pulverförmigem und drei pastenförmigen Flussmitteltestformulierungen mit variierenden Bestandteilen und/oder mit in unterschiedlichen Verhältnissen kombinierten Bestandteilen ausgeführt. Von diesen Formulierungen enthielten sechs Borsäure, um mehrere Benchmarks festzulegen. SSP-4 wurde als unsere Ausgangsbasis für pulverförmiges Flussmittel gewählt (Tabellen 1 und 1a), und SSWF wurde als die Ausgangsbasis für die Flussmittelpaste gewählt (Tabellen 2 und 2a). Keiner der anfänglichen Tests bezog sich auf Bor-haltige (Hochtemperatur-)Flussmittel. Es wurde von der Annahme ausgegangen, dass ein erfolgreiches Niedrigtemperatur-Flussmittel als Grundlage für ein Hochtemperatur-Flussmittel verwendet werden kann. Die Erfahrungen mit Zusammensetzungen des Standes der Technik haben das gezeigt. Des Weiteren war das grüne Phthalocyanin-Pigment nicht in den Funktionstests des Niedrigtemperatur-Flussmittels enthalten, weil es in Mengen vorliegt, die als zu niedrig angesehen werden, um sich in irgend einer anderen signifikanten Weise auf die Leistung der Flussmittel auszuwirken als zum Geben eines visuellen Hinweises an den Schweißer.
  • Anfängliche Flussmittelpulver: Tabelle 1 Zusammensetzung (% Masse)
    Test Nr. NH4BF4 (NH4)2SiF6 H3BO3 C6H8O7 K2SiF6 (NH4)2PO4 K2CO3 KBF4 KF (K2B4O7·4H2O)
    SSP-1 - - - - 22 5 9 64 - -
    SSP1-a - - - - 21 6 10 63 - -
    SSP1-b - - - 22 12 13 53 - -
    SSP-f - - 5 22 - - 9 64 - -
    SSP-16 - 10 - - 30 10 20 - 30 -
    SSP-28 10 10 - - - - - 60 - 20
    SSP-6 - - 15 5 20 - 10 50 - -
    SSP-4 - - 20 - 10 - 10 50 - -
    Tabelle 1a
    Test Nr. Grundmetall Warmstabbeschichtungsfähigkeit Flussmittel-fluss Metall-fluss Beißender Geruch Flussmittelzusammensetzung Flussmittelrückstände Warmreinigung
    SSP-1 Kupfer 1 4 3 2 5 4 5
    Edelstahl 1 3 3 2 5 4 5
    SSP1-a Kupfer 1 3 3 2 5 4 5
    Edelstahl 1 3 3 2 S 4 5
    SSP1-b Kupfer 1 3 4 1 4 3 4
    Edelstahl 1 3 3 2 4 3 4
    SSP-f Kupfer 2 3 3 2 3 3 5
    Edelstahl 2 3 4 2 3 3 4
    SSP-16 Kupfer 1 4 4 4 5 5 5
    Edelstahl 1 4 4 4 5 5 5
    SSP-28 Kupfer 5 4 4 4 4 4 4
    Edelstahl 5 4 4 4 4 4 4
    SSP-6 Kupfer 3 5 3 2 5 4 5
    Edelstahl 3 5 3 2 5 4 5
    SSP-4 Kupfer 4 5 3 3 5 4 5
    Edelstahl 4 5 3 3 5 4 5
  • Anfängliche Flussmittelpasten: Tabelle 2 Zusammensetzung (% Masse)
    Test Nr. H3BO3 Udylit-Kupfer-Benetzung (NH4)2PO4 KHF2 K2CO3 KBF4 KF Wasser
    SSP-11 10 20 10 10 20 30 - Rest
    SSP-12 20 20 10 10 20 - 20 Rest
    SSWF 41 0,03 - 18 - - 18 Rest
    Tabelle 2a
    Test Nr. Grundmetall Warmstabbeschich tungsfähigkeit Flussmittel-fluss Metall-fluss Beißender Geruch Flussmittelzusammensetzung Flussmittelrückstände Warmreinigung
    SSP-11 Kupfer n. z. 4 3 3 5 4 5
    Edelstahl n. z. 4 3 3 5 4 5
    SSP-12 Kupfer n. z. 5 3 2 5 4 5
    Edelstahl n. z. 5 3 2 5 4 5
    SSWF Kupfer n. z. 5 3 4 5 4 5
    Edelstahl n. z. 5 3 4 5 4 5
  • Kaliumtetraborat ist eine häufige Komponente in Hartlötflussmitteln. Es löst metallische (nicht feuerfeste) Oxide bei hoher Temperatur rasch auf. Das macht es zu einer logischen Option für den Ersatz von Borsäure. Aus diesen Gründen war es überhaupt die bevorzugte Chemikalie. Wasserfreies Kaliumtetraborat allein schmilzt erst bei 1500°F (816°C), ist hygroskopisch und verwandelt sich bei längerem Kontakt mit Feuchtigkeit zu Tetrahydrat. Die Hydrierung von pulverförmigen wasserfreien Kaliumtetraboratflussmitteln bewirkt eine unkontrollierte Veränderung der Flussmitteleigenschaften im Lauf der Zeit und erzwingt unnötige Bedingungen und/oder Verarbeitungen während der Herstellung. Die Hydrierung ist ein exothermer Prozess, der Herstellungsbedenken auslöst. Zwar hat wasserfreies pulverförmiges Kaliumtetraboratflussmittel eine ausreichende Leistung, doch das Flussmittel schmilzt erst, wenn die Lötflächen warm genug sind, um zusätzliche Oxide zu bilden, die anschließend entfernt werden müssen. Außerdem ist dieses Flussmittel aufgrund der hohen Schmelztemperatur nicht gut zur Warmstabbeschichtung geeignet. Aus diesen Gründen wurde Kaliumtetraborat-Tetrahydrat als ein bevorzugter Ersatz gegenüber wasserfreiem Kaliumtetraborat als Borsäureersatz gewählt. Die Borsäure sowohl im pulver- als auch im pastenförmigen Flussmittel wurde durch Kaliumtetraborat-Tetrahydrat ersetzt. Diese Ersetzung erfolgte zunächst in einem Molverhältnis des Borgehalts von ungefähr 1:1 für beide Flussmittel und wurde dann gegen das oder die Netzmittel so justiert, dass die optimale Leistung erreicht wurde.
  • Tests von pulverförmigen (grünen) borsäurefreien Niedrigtemperatur-Flussmittelformulierungen: Tabelle 2 Zusammensetzung (% Masse)
    Test Nr. K2SiF6 KBF4 (K2B4O7·4H2O)
    SSP-2 18 57 25
    SSP2-a 18 52 30
    SSP2-b 20 40 40
    SSP2-C 14 43 43
    SSP2-d 10 45 45
    SSP2-e 8 46 46
    SSP2-f 6 47 47
    SSP2-g 2 49 49
    Tabelle 1
    Test Nr. Grundmetall Warmstabbeschichtungsfähigkeit Flussmittel-fluss Metall-fluss Beißender Geruch Flussmittelzusammensetzung Flussmittelrückstände Warmreinigung
    SSP-2 Kupfer 2 4 4 2 5 4 5
    Edelstahl 2 3 3 2 5 4 5
    SSP2-a Kupfer 2 4 4 2 5 4 5
    Edelstahl 2 3 3 2 5 4 5
    SSP2-D Kupfer 2 4 4 2 5 4 5
    Edelstahl 2 3 3 2 5 4 5
    SSP2-C Kupfer 2 4 4 2 5 4 5
    Edelstahl 2 3 3 2 5 4 5
    SSP2-d Kupfer 3 4 4 2 5 4 5
    Edelstahl 3 3 4 2 5 4 5
    SSP2-e Kupfer 3 4 4 3 5 4 5
    Edelstahl 3 3 4 3 5 4 5
    SSP2-f Kupfer 4 4 5 4 5 4 5
    Edelstahl 4 4 4 4 5 4 5
    SSP2-g Kupfer 5 5 5 4 5 4 5
    Edelstahl 5 5 5 4 5 4 5
  • Tests von pulverförmigen (schwarzen) borsäurefreien Hochtemperatur-Flussmittelformulierungen: Tabelle 4 Zusammensetzung (% Masse)
    Test Nr. K2SiF6 KBF4 (K2B4O74·H2O) K2SiF6
    SSP2-h 5 5 50 40
    SSP2-i 4 6 48 42
    SSP-j 3 3 46 46
    SSP-k 2 3 47 47
    SSP-l 2 3 48 48
    SSP-m 1 3 48 48
    Tabelle 4a
    Test Nr. Grundmetall Warmstabbeschichtungsfähigkeit Flussmittel-fluss Metall-fluss Beißender Geruch Flussmittelzusammensetzung Flussmittel- rück- stände Warmreinigung
    SSP2-h Kupfer 1 2 3 3 5 3 5
    Edelstahl 1 2 3 3 5 2 4
    SSP2-i Kupfer 2 2 3 3 5 3 5
    Edelstahl 2 2 3 3 5 2 4
    SSP-j Kupfer 3 2 3 3 5 3 5
    Edelstahl 3 2 4 3 5 3 5
    SSP-k Kupfer 3 3 3 3 5 4 5
    Edelstahl 3 3 4 3 5 3 5
    SSP-l Kupfer 4 4 4 4 5 4 5
    Edelstahl 4 4 4 4 S 4 5
    SSP-m Kupfer 5 5 5 4 5 4 5
    Edelstahl 5 5 5 4 5 4 5
  • Tests von pastenförmigen (grünen) borsäurefreien Niedrigtemperatur-Flussmittelformulierungen: Tabelle 5 Zusammensetzung (% Masse)
    Test Nr. Pyrogenes SiO2 Udylit-Kupfer-Benetzung KHF2 KBF4 (K2B4O7·4HO) Wasser
    SSP-48 2 1 23 23 28 Rest
    SSP48-A 2 1 20 23 30 Rest
    SSP48-B 1 0,75 15 30 31 Rest
    SSP-C 1 0,05 15 32 32 Rest
    SSP-D 1 0,5 14 32 32 Rest
    Tabelle 5a
    Test Nr. Grundmetall Warmstabbeschichtungsfähigkeit Flussmittel-fluss Metall-fluss Beißender Geruch Flussmittelzusammensetzung Flussmittelrückstände Warmreinigung
    SSP-48 Kupfer n. z. 2 3 2 4 4 3
    Edelstahl n. z. 2 2 2 4 4 i
    SSP48-a Kupfer n. z. 3 3 2 4 4 4
    Edelstahl n. z. 2 3 2 4 4 4
    SSP48-b Kupfer n. z. 3 3 2 4 4 4
    Edelstahl n. z. 3 3 2 4 4 4
    SSP-c Kupfer n. z. 4 4 3 4 4 S
    Edelstahl n. z. 4 3 3 4 4 5
    SSP-d Kupfer n. z. 5 5 4 5 4 5
    Edelstahl n. z. 5 5 4 5 4 5
  • Tests von pastenförmigen (schwarzen) borsäurefreien Hochtemperatur-Flussmittelformulierungen: Tabelle 6 Zusammensetzung (% Masse)
    Test Nr. Bor Pyrogenes SiO2 Udylit-Kupfer-Benetzung KHF2 KBF4 (K2B4O7·4H2O) Wasser
    SSP-50 4 2 2 25 38 28 Rest
    SSP50-a 3 2 2 23 36 29 Rest
    SSP50-b 2 1 1 17 35 30 Rest
    SSP50-C 1 1 0,75 15 33 31 Rest
    SSP50-d 1 1 0,5 14 32 32 Rest
    Tabelle 6a
    Test Nr. Grundmetall Warmstabbeschichtungsfähigkeit Flussmittel-fluss Metall-fluss Beißender Geruch Flussmittelzusammensetzung Flussmittelrückstände Warmreinigung
    SSP-50 Kupfer n. z. 3 3 2 4 4 4
    Edelstahl n. z. 2 3 2 4 4 4
    SSP50-a Kupfer n. z. 3 3 3 4 4 4
    Edelstahl n. z. 3 3 3 4 4 4
    SSP50-b Kupfer n. z. 4 4 3 4 4 5
    Edelstahl n. z. 3 4 3 4 4 4
    SSP50-C Kupfer n. z. 4 5 4 5 4 5
    Edelstahl n. z. 4 4 4 5 4 5
    SSP50-d Kupfer n. z. 5 5 4 5 4 5
    Edelstahl n. z. 5 5 4 5 4 5
  • Die Erfindung wurde mit Bezug auf bevorzugte und alternative Ausführungsformen beschrieben. Natürlich fallen anderen beim Lesen und Verstehen der Spezifikation Modifizierungen und Änderungen ein. Es ist beabsichtigt, dass alle diese Modifizierungen und Änderungen hierin aufgenommen sind, insoweit sie in den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.

Claims (16)

  1. Borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung, die Folgendes umfasst: Wasser; Kaliumbifluorid (KHF2); pyrogene Kieselsäure (SiO2); Kaliumtetraborat (K2B4O7·4H2O); und Kaliumfluoroborat (KBF4).
  2. Borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes umfasst: Bor.
  3. Borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren Folgendes umfasst: ein Netzmittel, und/oder ein Phthalocyanin-Pigment.
  4. Borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich das Phthalocyanin-Pigment bei einer Temperatur von ungefähr 500–600°C von farbig zu farblos ändert.
  5. Borsäurefreie Flussmittelpastenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren Folgendes umfasst: ein Phthalocyanin-Pigment; ein Netzmittel; und Bor.
  6. Borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird: Wasser Rest; Netzmittel 0,1–1%; Kaliumbifluorid (KHF2) 12–16%; pyrogene Kieselsäure (SiO2) 0,1–4%; Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 26–35%; Kaliumfluoroborat (KBF4) 26–35%; und Pigment (Phthalocyanin) 0,1–2%.
  7. Borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpastenzusammensetzung, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird: Wasser Rest; Netzmittel 0,1–1%; Kaliumbifluorid (KHF2) 12–16%; pyrogene Kieselsäure (SiO2) 0,1–4%; Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 26–35%; Kaliumfluoroborat (KBF4) 26–35%; und Pigment (Phthalocyanin) 0,1–2%.
  8. Eine borsäurefreie Flussmittelpulverzusammensetzung, die Folgendes umfasst: Kaliumtetraborat (K2B4O7·4H2O); Kaliumfluorosilicat (K2SiF6); und Kaliumfluoroborat (KBF4).
  9. Borsäurefreie Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 8, die des Weiteren Folgendes umfasst: Bor, und/oder ein Phthalocyanin-Pigment.
  10. Borsäurefreie Flussmittelpulverzusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, wobei sich das Phthalocyanin-Pigment bei einer Temperatur von ungefähr 500–600°C von farbig zu farblos ändert
  11. Borsäurefreie Hochtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird: Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 44–54%; Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) 1–3%; Kaliumfluoroborat (KBF4) 44–54%; und Bor 0,1–2%.
  12. Borsäurefreie Niedrigtemperatur-Flussmittelpulverzusammensetzung, die ungefähr – nach Gewichtsprozent – die folgende Zusammensetzung umfasst, die auf eine Gesamtmenge von 100% zugegeben wird: Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O) 44–54%; Kaliumfluorosilicat (K2SiF6) 1–3%; Kaliumfluoroborat (KBF4) 44–54%; und Pigment (Phthalocyanin) 0,1–2%.
  13. Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels, der folgenden Schritt umfasst: Ersetzen der in einem Borsäure-haltigen Flussmittel vorliegenden Borsäure durch eine im Wesentlichen ähnliche molare Menge an Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O).
  14. Prozess nach Anspruch 13, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Hinzufügen eines Phthalocyanin-Pigments, das eine Farbänderung bei einer Aktivierungstemperatur des Flussmittels herbeiführt.
  15. Prozess zum Herstellen eines borsäurefreien Flussmittels, der folgenden Schritt umfasst: Ersetzen des in einem Borax-haltigen Flussmittel vorliegenden Borax durch eine im Wesentlichen ähnliche molare Menge an Kaliumtetraborat-Tetrahydrat (K2B4O7·4H2O).
  16. Prozess nach Anspruch 15, der des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Hinzufügen eines Phthalocyanin-Pigments, das eine Farbänderung bei einer Aktivierungstemperatur des Flussmittels herbeiführt.
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