DE112018005410T5

DE112018005410T5 - Hartlötblech und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE112018005410T5
Application number: DE112018005410.1T
Authority: DE
Inventors: Yasunaga Itoh
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-07-02
Also published as: JP6916715B2; CN111051550A; US20200338671A1; WO2019093317A1; JP2019085622A; US11298779B2

Abstract

Ein Hartlötblech, bei dem die Hartlötbarkeit beim Hartlöten in einer Schutzgasatmosphäre zufriedenstellend ist und ein Anstieg der Materialkosten begrenzt werden kann, sowie ein Herstellungsverfahren dafür, werden bereitgestellt. Das Hartlötblech enthält: ein Kernmaterial mit einer chemischen Zusammensetzung, die 1,3 Massen-% oder weniger an Mg enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist; ein Zwischenmaterial, das auf das Kernmaterial geschichtet ist und eine chemische Zusammensetzung aufweist, die 0,40 Massen-% oder mehr und 6,0 Massen-% oder weniger an Mg enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist; und ein Füllmaterial, das auf das Zwischenmaterial geschichtet ist und eine chemische Zusammensetzung aufweist, die folgendes enthält, Si: 6,0 Massen-% oder mehr und 13,0 Massen-% oder weniger, Bi: 0,0040 Massen-% oder mehr und 0,070 Massen-% oder weniger und Mg: 0,050 Massen-% oder mehr und weniger als 0,10 Massen-%, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist. Dieses Hartlötblech ist zum Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre oder im Vakuum ohne Verwendung eines Flussmittels verwendbar.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hartlötblech und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
Beispielsweise weisen Aluminiumprodukte, wie Wärmetauscher, mechanische Teile und dergleichen, zahlreiche Komponenten auf, die aus Aluminiumwerkstoffen bestehen (zu denen Aluminium und Aluminiumlegierungen gehören; ebenfalls unten). Es ist häufig der Fall, dass diese Komponenten mit einem Hartlötblech gelötet werden, das ein Kernmaterial und ein Zusatzmaterial aufweist, das auf mindestens einer Oberfläche des Kernmaterials vorgesehen ist. Ein Flussmittelhartlötverfahren wird oft als Verfahren zum Hartlöten eines Aluminiummaterials verwendet, bei dem das Hartlöten durch Aufbringen eines Flussmittels auf die Oberflächen einer beabsichtigten Verbindung, d. h. die Oberflächen eines Teils, der durch Hartlöten verbunden werden soll, durchgeführt wird.
Bei Flussmittelhartlötverfahren haften jedoch nach Abschluss des Lötvorgangs Flussmittel und dessen Rückstände an der Oberfläche des Aluminiumprodukts. Das Flussmittel und seine Rückstände können je nach Verwendungszweck des Aluminiumprodukts Probleme verursachen. Zum Beispiel besteht bei einem Wärmetauscher, der mit einem elektronischen Teil ausgestattet ist, die Gefahr, dass ein Problem, wie z.B. eine Verschlechterung der Oberflächenbehandelbarkeit durch Flussmittelrückstände, während der Herstellung des Wärmetauschers auftritt. Darüber hinaus besteht z.B. bei einem wassergekühlten Wärmetauscher auch die Gefahr, dass ein Problem auftritt, wie z.B. Verstopfung durch Flussmittel oder ähnliches in den Kältemittelkanälen. Um das Flussmittel und seine Rückstände zu entfernen, ist außerdem ein Säurewaschverfahren erforderlich, und die Kosten eines solchen Verfahrens wurden in den letzten Jahren als ein Problem angesehen.
Um die oben genannten Probleme beim Einsatz von Flussmittel zu vermeiden, werden je nach Verwendungszweck des Aluminiumprodukts auch so genannte Vakuumlötverfahren eingesetzt, bei denen im Vakuum gelötet wird, ohne dass Flussmittel auf die Oberflächen der vorgesehenen Verbindung aufgebracht wird. Allerdings haben Vakuumlötverfahren die Probleme, dass die Produktivität geringer ist als bei Flussmittellötverfahren und sich die Qualität der Lötverbindung tendenziell verschlechtert. Darüber hinaus sind die Ausrüstungs- und Wartungskosten in Lötöfen, die für Vakuumlötmethoden verwendet werden, höher als in herkömmlichen Lötöfen.
Dementsprechend wurden so genannte flussmittelfreie Lötverfahren vorgeschlagen, bei denen das Löten in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird, ohne dass Flussmittel auf die Oberflächen der vorgesehenen Verbindung aufgebracht wird. Bei flussmittelfreien Hartlötverfahren verwendete Hartlötbleche enthalten in mindestens einer Schicht des Schichtaufbaus des Hartlötblechs ein oder mehrere Elemente, die die Funktion(en) haben, einen Oxidfilm zu schwächen oder einen Oxidfilm aufzubrechen. Mg (Magnesium) wird oft als diese Art von Element verwendet.
Zum Beispiel wird ein Hartlötblech für ein Vakuum-Lötverfahren, das 0,1-5,0 Massen-% Mg im Füllmaterial enthält, in Patentdokument 1 offenbart. Darüber hinaus wird eine Hartlötfolie, die 0,3-3,0 Massen-% Mg im Kernmaterial enthält, in Patentdokument 2 offenbart.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokumente

Patentdokument 1 Japanische offengelegte Patentveröffentlichung 2010-247209
Patentdokument 2 Japanische offengelegte Patentübersetzung Nr. 2007-512143

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN
Im Hinblick auf das Hartlötblatt des Patentdokuments 1 enthält das Füllmaterial jedoch eine große Menge an Mg, das leicht oxidiert. Folglich besteht beim Hartlöten unter Inertgasatmosphäre mit diesem Hartlötblech die Gefahr, dass durch eine Reaktion zwischen dem in Spuren in der Atmosphäre enthaltenen Sauerstoff und dem Mg im Füllmaterial eine stabile Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmateriales gebildet wird, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt. Darüber hinaus gibt es bei einer Sauerstoffkonzentration in einem Bereich, der mit herkömmlichen Hartlötöfen erreicht werden kann, insofern Probleme, als dass häufig Lötfehler auftreten, wie z.B. Kehlen, die diskontinuierlich gebildet werden, Kehlen, die kaum gebildet werden, oder ähnliches, und dass es schwierig ist, eine kontinuierliche Kehle an einer beabsichtigten Verbindung zu bilden.
Im Hinblick auf das Hartlötblatt des Patentdokuments 2 ist es möglich, die oben erwähnte Verschlechterung der Hartlötbarkeit zu vermeiden, da Mg nicht im Füllmaterial enthalten ist, das eine große Menge Mg enthält. Übrigens kommt es in dieser Situation während der Zeit, bis Mg im Kernmaterial die Oberfläche des Füllmateriales erreicht, nicht zu einer Schwächung der Oxidschicht durch Mg. Da Mg innerhalb des Kernmaterials, das ein fester Körper ist, diffundiert und sich zum Füllmaterial bewegt, dauert es zudem vergleichsweise lange, bis Mg an der Oberfläche des Füllmaterials ankommt. Aus diesem Grund besteht bei diesem Lötblech z. B. bei großen Dicken des Füllmateriales, hohen Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten o. ä. die Gefahr, dass die oben beschriebenen Lötfehler auftreten.
Darüber hinaus gab es bei flussmittelfreien Lötverfahren in der Vergangenheit das Problem, dass die Qualität der Lötverbindung in Abhängigkeit von der Form und Struktur des zu bearbeitenden Objekts und der Lage der beabsichtigten Verbindung tendenziell abnimmt. Wenn beispielsweise das Hartlöten einer Hohlstruktur mit einem flussmittelfreien Hartlötverfahren durchgeführt wird, dann besteht die Gefahr, dass der durch die Erwärmung erzeugte Füllmaterial in das Innere der Hohlstruktur gezogen wird und daher ein Hartlötfehler an einer Außenfläche der Hohlstruktur auftritt. Die Lösung eines solchen Problems ist selbst in der Situation, in der das Hartlötblech des Patentdokuments 2 verwendet wird, schwierig.
Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund konzipiert und zielt darauf ab: ein Hartlötblech, bei dem die Hartlötbarkeit beim Löten in einer Schutzgasatmosphäre zufriedenstellend ist und ein Anstieg der Materialkosten begrenzt werden kann, sowie eine Herstellungsmethode dafür.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hartlötblech, das beim Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre oder im Vakuum ohne Verwendung eines Flussmittels verwendbar ist, umfassend:

ein Kernmaterial mit einer chemischen Zusammensetzung, die folgendes enthält: Mg (Magnesium) 1,3 Massen-% oder weniger, wobei der Rest Al (Aluminium) und unvermeidbare Verunreinigungen ist;
ein Zwischenmaterial, das auf das Kernmaterial geschichtet ist und eine chemische Zusammensetzung aufweist, die 0,4 Massen-% oder mehr und 6,0 Massen-% oder Weniger an Mg enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist; und
ein Füllmaterial, das auf das Zwischenmaterial geschichtet ist und eine chemische Zusammensetzung aufweist, die folgendes enthält: Si (Silizium) 6,0 Massen-% oder mehr und 13,0 Massen-% oder weniger, Bi (Wismut): 0,0040 Massen-% oder mehr und 0,070 Massen-% oder weniger und Mg: 0,050 Massen-% oder mehr und weniger als 0,10 Massen-%, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das Hartlötblech besteht aus dem Zwischenmaterial, das Mg enthält und auf das Kernmaterial geschichtet ist, und dem Füllmaterial, das Si, Mg und Bi enthält. Da die Menge an Mg im Füllmaterial geringer ist als bei den bisher beim Vakuumlöten verwendeten Hartlötblechen, kann die Oxidation der Füllmaterialoberfläche beim Erwärmen während des Lötens auf die in üblichen Lötöfen erreichbaren Sauerstoffkonzentrationen reduziert werden. Aus diesem Grund kann beim Hartlöten in einer Schutzgasatmosphäre die Hartlötfolie die Verschlechterung der Hartlötbarkeit durch Oxidation der Füllmaterialoberfläche eindämmen.
Darüber hinaus reagiert beim Hartlöten in einer Schutzgasatmosphäre oder beim Hartlöten im Vakuum das Mg im Füllmaterial in der Anfangsphase des Hartlötens schnell mit einer Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials. Dadurch kann die auf der Oberfläche des Füllmateriales vorhandene Oxidschicht geschwächt werden, bevor das Füllmaterial schmilzt.
So wird im Hartlötblech die Mg-Menge im Füllmaterial in einem optimalen Bereich so eingestellt, dass die Oxidation der Füllmaterialoberfläche während des Hartlötens in einer Schutzgasatmosphäre verhindert wird, während die Oxidschicht auf der Füllmaterialoberfläche in der Anfangsphase des Hartlötens geschwächt werden kann.
Wenn die Erwärmung während des Lötens fortgesetzt wird und die Temperatur des Lötblechs ca. 450 °C überschreitet, dann wird das Mg im Zwischenmaterial sowohl in das Füllmaterial als auch in das Kernmaterial diffundieren, die an das Zwischenmaterial angrenzen, und daher wird die Menge an Mg im Füllmaterial und die Menge an Mg im Kernmaterial allmählich ansteigen. Wenn das Füllmaterial schmilzt, erreicht das Mg im Füllstoff die Oberfläche des Füllstoffs auf einmal. Zu diesem Zeitpunkt wird die auf der Oberfläche des Füllstoffs vorhandene Oxidschicht in der Anfangsphase des Lötens, wie oben beschrieben, geschwächt. Aus diesem Grund kann die Oxidschicht durch den Füllstoff, der eine große Menge an Mg enthält, das aus dem Zwischenmaterial diffundiert ist, schnell abgebaut werden.
Darüber hinaus ist Bi, das den Effekt hat, die Fließfähigkeit des Füllstoffs zu erhöhen, indem es die Oberflächenspannung des Füllstoffs senkt, im Füllstoffmaterial enthalten. Folglich benetzt der geschmolzene Füllstoff aufgrund des Synergieeffekts zwischen dem Effekt der Schwächung der Oxidschicht in der Anfangsphase des Hartlötprozesses und dem Effekt der Verbesserung der Fließfähigkeit des Füllstoffs durch Bi schnell die beabsichtigte Verbindung zwischen dem Hartlötblech und den gegenüberliegenden Materialien. Darüber hinaus kann aufgrund der Tatsache, dass eine große Menge Mg, die vom Zwischenmaterial in den Füllstoff übergegangen ist, die an der vorgesehenen Verbindung vorhandene Oxidschicht auf einmal aufbricht, schnell eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden.
Wie oben beschrieben, kann der geschmolzene Füllstoff, da die Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials geschwächt wird, bevor das Füllmaterial schmilzt, schnell eine Kehle an der beabsichtigten Verbindung bilden, die das Hartlötblech und das gegenüberliegende Material verbindet. Da außerdem die Fließfähigkeit aufgrund des in das Füllmaterial eingebrachten Bi zunimmt, neigt der Füllstoff dazu, sich an der beabsichtigten Verbindung zu sammeln. Dadurch wird eine ausreichende Menge Füllstoff an einer Stelle zugeführt, an der die Bildung einer Kehle bei zuvor vorhandenen Hartlötblechen schwierig war, wie z. B. an der Außenfläche einer Hohlstruktur, und dadurch kann schnell eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden.
Als Ergebnis der obigen Ausführungen wird dem Hartlötblech zufolge eine ausreichende Menge Füllstoff in die vorgesehene Verbindung eingebracht, die die gegenüberliegenden Materialien verbindet, und dadurch kann schnell eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden. Darüber hinaus kann das Hartlötblech z. B. die Hartlötbarkeit beim Hartlöten einer Hohlstruktur und die Hartlötbarkeit bei hoher Temperaturanstiegsgeschwindigkeit während des Lötens verbessern.
Figurenliste

1 ist eine Aufsicht auf einen becherförmigen Probekörper nach einem Arbeitsbeispiel.
2 ist ein Hilfsquerschnitt, der entlang der Linie II-II in 1 aufgenommen wurde.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Bei dem oben erwähnten Hartlötblech können das Zwischenmaterial und das Zusatzmaterial nur auf einer Oberfläche eines Kernmaterials oder auf beiden Oberflächen geschichtet sein. Wenn das Zwischenmaterial und das Füllmaterial auf einer Oberfläche des Kernmaterials geschichtet sind, dann kann bekanntes Füllmaterial, Opferanodenmaterial oder ähnliches auf der Oberfläche vorgesehen werden, die sich auf der Seite des Kernmaterials befindet, die kein Füllmaterial aufweist. Wenn das Füllmaterial auf beiden Oberflächen des Kernmaterials geschichtet ist, dann können das eine Füllmaterial und das andere Füllmaterial die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen oder sich die chemischen Zusammensetzungen voneinander unterscheiden.
Die chemische Zusammensetzung der einzelnen Schichten, aus denen das Hartlötblech besteht, und die Gründe für die Einschränkungen werden nachstehend erläutert.
<Kernmaterial>
Mg (Magnesium): 1,3 Massen-% oder weniger
Mg im oben genannten spezifizierten Bereich kann als optionaler Bestandteil im Kernmaterial enthalten sein. Das heißt, das Konzept, bei dem die Mg-Menge im Kernmaterial 0 Massen-% beträgt, ist in dem oben genannten Konzept, das als „Mg“ bezeichnet wird, enthalten: 1,3 Massen-% oder weniger. "In dieser Situation kann die Mg-Menge, die aus dem Zwischenmaterial in das Füllmaterial diffundiert, weiter erhöht werden. Dadurch kann die Hartlötbarkeit zwischen dem Lötblech und dem gegenüberliegenden Material weiter verbessert werden.
Darüber hinaus kann durch Einstellung der Mg-Menge im Kernmaterial im oben genannten spezifizierten Bereich in der Situation, in der die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit während des Lötens langsam ist und eine vergleichsweise lange Zeit bis zum vollständigen Schmelzen des Füllstoffs benötigt wird, nach dem Schmelzen des Füllstoffs kontinuierlich Mg in den Füllstoff eingebracht werden. Folglich kann beim Hartlöten, bei dem kein Flussmittel verwendet wird, leichter eine Kehle an der vorgesehenen Verbindung gebildet werden, die die gegenüberliegenden Materalien verbindet. Unter dem Gesichtspunkt der weiteren Erhöhung solcher Funktionen und Effekte ist es vorzuziehen, den Mg-Anteil im Kernmaterial auf 0,20 Masse-% oder mehr einzustellen.
Wenn die Menge an Mg im Kernmaterial größer als 1,3 Massen-% ist, neigt der geschmolzene Füllstoff dazu, in das Kernmaterial einzudringen, und es besteht daher die Gefahr, dass die Menge an Füllstoff, die der vorgesehenen Verbindungsstelle zugeführt wird, nicht mehr ausreicht. Darüber hinaus besteht in dieser Situation auch die Gefahr, dass der Kontaktwinkel des Füllstoffs gegenüber dem Aluminiummaterial zu klein wird. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass es schwierig wird, eine Kehle zu bilden.
Der Mg-Gehalt im Kernmaterial beträgt vorzugsweise weniger als 1,0 Massen-%. In dieser Situation kann die Duktilität bei der Herstellung des Kernmaterials oder bei der Herstellung des Lötblechs weiter erhöht werden. Darüber hinaus können die Erwärmungsbedingungen beim Hartlöten durch Einstellung des Mg-Anteils im Kernmaterial auf weniger als 1,0 Massen-% aus breiteren Bereichen gewählt werden.
Das Kernmaterial kann ferner Mn (Mangan), Si (Silizium), Fe (Eisen), Cu (Kupfer), Ti (Titan), Zr (Zirkonium), Cr (Chrom), Zn (Zink), In (Indium), Sn (Zinn) und dergleichen als optionale Bestandteile enthalten.
Mn: 0,30 Massen-% oder mehr und 2,0 Massen-% oder weniger
Das Kernmaterial kann weiterhin Mn enthalten. Durch Einstellen der Mn-Menge im Kernmaterial auf 0,30 Massen-% oder mehr kann die Festigkeit des Kernmaterials weiter erhöht werden. Darüber hinaus kann in dieser Situation die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumprodukts weiter verbessert werden, indem das elektrische Potential des Kernmaterials auf einen geeigneten Bereich eingestellt wird.
Ist der Mn-Gehalt im Kernmaterial jedoch zu groß, besteht die Gefahr, dass bei der Herstellung des Kernmaterials oder des Lötblechs Risse entstehen. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung solcher Probleme ist es vorzuziehen, die Mn-Menge im Kernmaterial auf 2,0 Massen-% oder weniger einzustellen.
Si: 0,30 Massen-% oder mehr und 1,0 Massen-% oder weniger
Das Kernmaterial kann weiterhin Si enthalten. Durch Einstellen des Si-Anteils im Kernmaterial auf 0,30 Massen-% oder mehr kann die Festigkeit des Kernmaterials weiter erhöht werden. Wenn außerdem sowohl Si als auch Mn im Kernmaterial vorhanden sind, kann die Festigkeit des Kernmaterials weiter erhöht werden.
Ist der Si-Anteil im Kernmaterial jedoch zu groß, besteht die Gefahr, dass der Schmelzpunkt des Kernmaterials zu niedrig ist und die Hartlötbarkeit nachteilig beeinflusst wird. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung solcher Probleme ist es vorzuziehen, die Menge an Si im Kernmaterial auf 1,0 Massen-% oder weniger einzustellen.
Fe: weniger als 1,0 Massen-%
Das Kernmaterial kann weiterhin Fe enthalten. Fe im Kernmaterial ist effektiv, um die Festigkeit des Kernmaterials zu erhöhen. Wenn der Fe-Gehalt jedoch übermäßig groß wird, besteht die Gefahr, dass dies zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit führt. Darüber hinaus besteht in dieser Situation auch die Gefahr, dass grobe Ausscheidungen, die Fe enthalten, im Kernmaterial erzeugt werden, was zu einer Abnahme der Duktilität führt. Durch Einstellung der Fe-Menge im Kernmaterial auf weniger als 1,0 Massen-% können diese Probleme vermieden werden, während gleichzeitig der Effekt einer Festigkeitssteigerung erzielt werden kann.
Cu: 1,0 Massen-% oder weniger
Das Kernmaterial kann weiterhin Cu enthalten. Cu im Kernmaterial ist wirksam, um die Festigkeit des Kernmaterials zu erhöhen und das elektrische Potential des Kernmaterials einzustellen. Wenn der Cu-Gehalt jedoch zu groß wird, besteht die Gefahr, dass der Schmelzpunkt des Kernmaterials sinkt, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt. Außerdem besteht in dieser Situation die Gefahr, dass es zu interkristalliner Korrosion kommt. Durch Einstellung des Cu-Anteils im Kernmaterial auf 1,0 Massen-% oder weniger können diese Probleme vermieden werden, während gleichzeitig der Effekt einer Festigkeitssteigerung erzielt werden kann.
Ti: weniger als 0,10 Massen-%
Das Kernmaterial kann weiterhin Ti enthalten. Korrosion neigt dazu, in Schichten in einem Kernmaterial, das Ti enthält, fortzuschreiten. Aus diesem Grund kann durch Zugabe von Ti zum Kernmaterial das Eindringen durch Korrosion für längere Zeit behindert werden. Wenn der Ti-Gehalt jedoch zu groß wird, besteht die Gefahr, dass grobe Ausscheidungen im Kernwerkstoff auftreten, was zu einer Abnahme der Duktilität führt. Durch Einstellung des Ti-Gehalts im Kernmaterial auf weniger als 0,10 Massen-% können diese Probleme vermieden werden, während gleichzeitig die Perforation durch Korrosion für längere Zeit behindert werden kann.
Zr: weniger als 0,30 Massen-%, Cr: weniger als 0,30 Massen-%
Das Kernmaterial kann ferner ein oder zwei dieser Elemente enthalten. Diese Elemente sind wirksam bei der Kontrolle der Korngröße. Wenn der Gehalt an Zr oder Cr jedoch zu groß wird, kommt es bei der Herstellung des Kernmaterials oder des Lötblechs zu Rissen. Darüber hinaus besteht in dieser Situation die Gefahr, dass es zu einer Abnahme der Duktilität kommt. Durch die Einstellung der Zr- und Cr-Menge im Kernmaterial in den oben angegebenen Bereichen können diese Probleme vermieden und gleichzeitig die oben beschriebenen Funktionen und Wirkungen erzielt werden.
Zn: 0,10 Massen-% oder mehr und 3,0 Massen-% oder weniger, In: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,10 Massen-% oder weniger, Sn: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,10 Massen-% oder weniger, Sn: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,10 Massen-% oder weniger
Das Kernmaterial kann ferner ein oder zwei oder mehrere dieser Elemente enthalten. Diese Elemente haben die Funktion, das elektrische Potential des Kernmaterials zu reduzieren. Aus diesem Grund kann durch Einstellen des Gehalts dieser Elemente in den oben genannten Bereichen das Kernmaterial veranlasst werden, als Opferanodenmaterial zu fungieren. Infolgedessen kann die Korrosion des Aluminiumprodukts über einen längeren Zeitraum behindert werden.
Wenn der Gehalt an Zn, In oder Sn größer ist als die oben genannten, jeweils spezifizierten Bereiche, besteht die Gefahr, dass das elektrische Potential des Kernmaterials zu niedrig wird und es schwierig wird, die opfernde korrosionshemmende Wirkung langfristig aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus besteht in dieser Situation die Gefahr, dass der Schmelzpunkt des Kernmaterials zu niedrig wird, was zu einer Verschlechterung der Lötbarkeit führt.
Wenn das Kernmaterial nach dem Hartlöten im Vakuum als Opferanodenmaterial fungieren soll, dann ist es vorzuziehen, In und/oder Sn zum Kernmaterial hinzuzufügen. Da In und Sn dazu neigen, während der Erwärmung nicht zu verdampfen, wenn das Hartlöten im Vakuum durchgeführt wird, neigen sie dazu, nach dem Hartlöten im Aluminiumprodukt zu verbleiben. Aus diesem Grund lassen sich die oben beschriebenen Funktionen und Effekte zuverlässiger realisieren. Es wird angemerkt, dass, wenn das Hartlötblech beim Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre verwendet wird, die oben beschriebenen Funktionen und Effekte auch dann gezeigt werden können, wenn eines dieser Elemente verwendet wird.
<Zwischenmaterial>
Mg: 0,40 Massen-% oder mehr und 6,0 Massen-% oder weniger
Durch die Einstellung der Mg-Menge im Zwischenmaterial in dem oben angegebenen Bereich ist es möglich, beim Hartlöten, bei dem kein Flussmittel verwendet wird, leichter eine Kehle an der vorgesehenen Verbindungsstelle zu bilden, die entgegengesetzte Materialien verbindet. Wenn die Mg-Menge im Zwischenmaterial weniger als 0,40 Masse-% beträgt, dann besteht die Gefahr, dass eine vergleichsweise lange Zeit benötigt wird, bis das Mg die Oberfläche des Füllmaterials erreicht, und dass die Mg-Menge, die die Oberfläche des Füllmaterials erreicht, ebenfalls nicht ausreicht. Aus diesem Grund besteht in dieser Situation die Gefahr, dass dies zu einer Verminderung der Hartlötbarkeit führt.
Wenn andererseits die Menge an Mg im Zwischenmaterial größer als 6,0 Massen-% ist, dann wird die Menge an Mg, die in das Füllmaterial eluiert, groß, und folglich besteht die Gefahr, dass die Oberflächenspannung des geschmolzenen Füllstoffs übermäßig abnimmt und es daher schwierig wird, eine Kehle zu bilden. Wenn die Mg-Menge im Zwischenmaterial größer als 6,0 Massen-% ist, dann wird sich während des Herstellungsprozesses des Hartlötblechs auf der Oberfläche einer Zwischenmaterialmasse, die die Basis des Zwischenmaterials bildet, eine stabile Oxidschicht bilden, und die Festigkeit der Zwischenmaterialmasse wird ebenfalls zunehmen. Folglich besteht bei der Herstellung eines plattierten Blechs durch Verbindung einer Kernmaterialmasse, die die Basis des Kernmaterials bildet, einer Zwischenmaterialmasse und einer Füllmaterialmasse, die die Basis des Füllmaterials bildet, die Gefahr, dass es schwierig wird, diese Massen miteinander zu verbinden.
Zusätzlich zu Mg als wesentlichem Bestandteil kann das Zwischenmaterial weiterhin ein oder zwei oder mehr der folgenden Elemente enthalten: Si, Zn, Cu und Be (Beryllium) als optionale Bestandteile.
Si: 1,0 Massen-% oder mehr und 13,0 Massen-% oder weniger
Durch Einstellen der Menge an Si im Zwischenmaterial auf 1,0 Massen-% oder mehr kann die Diffusionsrate des Mg innerhalb des Zwischenmaterials im Temperaturbereich von 570 °C oder höher weiter erhöht werden. Dadurch kann die Hartlötbarkeit in der Situation, in der die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit schnell ist, weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann durch Einstellung der Menge an Si im Zwischenmaterial auf 3,0 Massen-% oder mehr die Temperatur, bei der das Zwischenmaterial zu schmelzen beginnt, auf etwa die gleiche Temperatur wie die des Füllmaterials gesenkt werden. Dadurch kann die große Menge an Mg, die unmittelbar nach dem Schmelzbeginn des Füllmaterials beginnt, der Oberfläche des Füllmaterials zugeführt werden, so dass die Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials schneller abgebaut werden kann.
Wenn andererseits der Si-Gehalt im Zwischenmaterial zu groß ist, ist es schwierig, einen diesem Gehalt entsprechenden Effekt zu erzielen, und außerdem kommt es bei der Herstellung des Hartlötblechs tendenziell zu Rissen im Zwischenmaterial. Außerdem neigen in dieser Situation das Kernmaterial und/oder das gegenüberliegende Material aufgrund der hohen Konzentration des Si im Füllstoff dazu, wegen dem Füllstoff zu erodieren. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung dieser Probleme ist es vorzuziehen, die Menge an Si im Zwischenmaterial auf 13,0 Massen-% oder weniger und noch bevorzugter auf 12,0 Massen-% oder weniger einzustellen.
Zn: 0,90 Massen-% oder mehr und 6,0 Massen-% oder weniger
Durch Einstellen der Zn-Menge im Zwischenmaterial auf 0,90 Massen-% oder mehr wird das Zwischenmaterial als Opferanodenmaterial eingesetzt, was die Korrosionsbeständigkeit des Kernmaterials nach dem Hartlöten weiter verbessern kann. Wenn der Zn-Gehalt im Zwischenmaterial jedoch übermäßig groß wird, dann wird die Menge an Zn, die vom Zwischenmaterial in das Füllmaterial diffundiert, groß und die Menge an Zn, die sich zum Füllstoff verflüssigt, wird ebenfalls groß. Wenn dann die Zn-Konzentration im Füllstoff übermäßig hoch wird, besteht die Gefahr, dass nach dem Hartlöten eine bevorzugte Korrosion in der Verbindung auftritt, was zu einer Abnahme der Korrosionsbeständigkeit nach dem Hartlöten führen würde. Darüber hinaus besteht in dieser Situation aufgrund des sinkenden Schmelzpunktes des Zwischenmaterials auch die Gefahr, dass der Füllstoff dazu neigt, in das Zwischenmaterial einzudringen, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führen könnte. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung dieser Probleme ist es vorzuziehen, die Menge an Zn im Zwischenmaterial auf 6,0 Massen-% oder weniger einzustellen.
Cu: 0,20 Massen-% oder mehr und 2,0 Massen-% oder weniger
Cu im Zwischenmaterial dient dazu, das elektrische Potential des Zwischenmaterials und der Verbindung nach dem Löten einzustellen. Aufgrund der Tatsache, dass Cu im angegebenen Bereich zusammen mit Zn zum Zwischenmaterial hinzugefügt wird, kann eine Abnahme der Korrosionsbeständigkeit der Verbindung durch Zn verhindert werden. Darüber hinaus kann in dieser Situation der Schmelzpunkt des Zwischenmaterials in geeigneter Weise herabgesetzt werden. Folglich ist es möglich, das Mg zu einem früheren Zeitpunkt in den Füllstoff eluieren zu lassen und die Menge an Mg, die in den Füllstoff eluiert, weiter zu erhöhen. Dadurch kann die Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials schneller abgebaut werden. Wenn der Cu-Gehalt weniger als 0,20 Massen-% beträgt, besteht die Gefahr, dass die oben beschriebenen Effekte nicht mehr ausreichend erreicht werden. Ist der Cu-Gehalt hingegen größer als 2,0 Masse-%, steigt das elektrische Potential der Verbindung und es besteht die Gefahr, dass dies zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit führt.
Be (Beryllium): 0,050 Massen-% oder mehr und 0,20 Massen-% oder weniger Be in dem Zwischenmaterial diffundiert während der Erwärmung beim Löten in Richtung der Oberfläche des Füllmaterials. Darüber hinaus eluiert das Be nach dem Schmelzen des Füllmaterials in den Schweißzusatz. Aufgrund der Tatsache, dass das Be mit der Oxidschicht auf der Füllmaterialoberfläche in Kontakt kommt, können in der aus Al₂O₃ bestehenden Oxidschicht Be-haltige Oxide gebildet werden. Die Oxide, die dieses Be enthalten, haben dann die Wirkung, die gesamte Oxidschicht zu schwächen.
Durch Einstellung des Anteils von Be im Zwischenmaterial auf 0,050 Massen-% oder mehr kann die Oxidschicht durch die Be-haltigen Oxide weiter geschwächt und damit die Hartlötbarkeit weiter verbessert werden. Wenn andererseits die Menge an Be zu groß ist, dann wird die oben erwähnte Menge an Oxiden zu groß, und es besteht die Gefahr, dass dies zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung dieser Probleme ist es vorzuziehen, die Menge von Be auf 0,20 Massen-% oder weniger einzustellen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Mg, Si, Zn, Cu und Be können Fe, Mn, Zr, Ti und Bi in geeigneter Weise im Zwischenmaterial enthalten sein. Zusätzlich können Spurenmengen von In und/oder Sn im Zwischenmaterial enthalten sein, um das elektrische Potential einzustellen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Elemente alle optionale Bestandteile sind.
<Füllmaterial>
Si: 6,0 Massen-% oder mehr und 13,0 Massen-% oder weniger
Durch Einstellung des Si-Gehaltes im Füllmaterial in dem oben genannten spezifizierten Bereich kann eine ausreichende Menge Füllstoff in die vorgesehene Verbindung eingebracht werden, die die gegenüberliegenden Materialien verbindet, und dadurch eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden. Wenn der Si-Gehalt weniger als 6,0 Massen-% beträgt, besteht die Gefahr, dass Probleme auftreten, wie z.B. eine unzureichende Füllstoffmenge oder eine abnehmende Fließfähigkeit des Füllstoffs.
Wenn die Menge an Si größer als 13,0 Massen-% ist, besteht die Gefahr, dass die geschmolzene Menge des Kernmaterials während der Erwärmung beim Hartlöten übermäßig groß wird. Darüber hinaus neigt in dieser Situation eine grobe Primärphase Si dazu, sich im Füllmaterial zu bilden. Nach dem Schmelzen des Füllmateriales besteht dann die Gefahr, dass sich gut geformte Schmelzlöcher bilden, in denen die grobe Primärphase Si den Ausgangspunkt bildet. Darüber hinaus besteht in dieser Situation auch die Gefahr, dass beim Warmwalzen des Füllmateriales oder des Lötbleches Risse entstehen.
Mg: 0,050 Massen-% oder mehr und weniger als 0,10 Massen-%
Durch die Einstellung der Mg-Menge im Füllmaterial in dem oben genannten spezifizierten Bereich kann die vor dem Schmelzen des Füllmaterials auf der Füllmaterialoberfläche vorhandene Oxidschicht geschwächt werden, während die Oxidation der Füllmaterialoberfläche, wie oben beschrieben, gehemmt werden kann. Darüber hinaus wirken diese Elemente aufgrund des Vorhandenseins von sowohl Mg als auch Bi im Füllmaterial synergistisch und bieten Funktionen und Effekte, bei denen die Bildungsrate der Kehle erhöht wird. Infolgedessen kann an der vorgesehenen Verbindung schnell eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden.
Wenn der Mg-Anteil im Füllmaterial weniger als 0,050 Massen-% beträgt, besteht die Gefahr, dass der Effekt der Schwächung der Oxidschicht nicht mehr ausreicht, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt. Wenn die Mg-Menge im Füllmaterial 0,10 Massen-% oder mehr beträgt, besteht die Gefahr, dass sich während der Erwärmung beim Hartlöten eine stabile Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials bildet, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt.
Bi: 0,0040 Massen-% oder mehr und 0,070 Massen-% oder weniger Durch die Einstellung des Bi-Anteils im Füllmaterial in dem oben genannten spezifizierten Bereich kann die Oberflächenspannung des Füllstoffs verringert und die Fließfähigkeit des Füllstoffs erhöht werden. Darüber hinaus wirken diese Elemente aufgrund der Koexistenz von Mg und Bi im Füllstoff synergistisch und es ergeben sich Funktionen und Effekte, bei denen die Bildungsrate der Kehle erhöht wird. Infolgedessen kann an der vorgesehenen Verbindung, die die gegenüberliegenden Materialien verbindet, schnell eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden.
Wenn der Bi-Gehalt weniger als 0,0040 Massen-% beträgt, dann besteht die Gefahr, dass die oben beschriebenen Funktionen und Effekte nicht mehr ausreichen und dadurch die Lötbarkeit beeinträchtigt wird. Wenn der Bi-Gehalt mehr als 0,070 Massen-% beträgt, neigt die Oberfläche des Füllmaterials außerdem zur Oxidation. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass sich beim Hartlöten während des Erwärmens eine stabile Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials bildet, und je nach den Umständen besteht die Gefahr, dass sich die Hartlötbarkeit verschlechtert.
Um die Funktionen und Effekte, die durch die oben beschriebene Koexistenz von Mg und Bi erzeugt werden, weiter zu erhöhen, ist es vorzuziehen, das Gleichgewicht zwischen der Menge an Bi und der Menge an Mg im geschmolzenen Füllstoff auf einen geeigneten Bereich einzustellen. Dabei ist die Menge an Mg im geschmolzenen Füllstoff die Summe aus der Menge an Mg, die vorher im Füllmaterial enthalten war, und der Menge an Mg, die aus dem Zwischenmaterial in das Füllmaterial diffundiert ist. Wenn die Menge an Mg im Zwischenmaterial gering ist, ist es daher vorzuziehen, auch die Menge an Bi im Füllmaterial entsprechend klein zu machen. Wenn zum Beispiel die Menge an Mg im Zwischenmaterial 0,20 Massen-% oder mehr und weniger als 1,0 Massen-% beträgt, dann kann durch Einstellen der Menge an Bi im Füllmaterial auf 0,0040 Massen-% oder mehr und weniger als 0,030 Massen-% die Balance zwischen der Menge an Bi und der Menge an Mg in einem geeigneten Bereich eingestellt werden.
Zusätzlich zu den im Wesentlichen enthaltenen Elementen Si, Mg und Bi kann das Füllmaterial optional weitere Elemente enthalten. Sb (Antimon), Pb (Blei), Ba (Barium), Na (Natrium), Sr (Strontium), Fe (Eisen), Mn (Mangan), Ti (Titan), Zn (Zink), Cu (Kupfer) und dergleichen sind Beispiele für optionale Komponenten, die im Füllmaterial enthalten sein können.
Sb: 0,0070 Massen-% oder mehr und 0,050 Massen-% oder weniger, Pb: 0,0040 Massen-% oder mehr und 0,070 Massen-% oder weniger, Ba: 0,0040 Massen-% oder mehr und 0,070 Massen-% oder weniger.
Das Füllmaterial kann ferner ein oder zwei oder mehrere dieser Elemente enthalten.
Diese Elemente dienen dazu, die Fließfähigkeit so einzustellen, dass die Fließfähigkeit des Füllstoffs höher wird.
Im Hinblick auf das oben beschriebene Hartlötblech wirkt das im Füllmaterial enthaltene Bi, um die Fließfähigkeit des Füllstoffs zu erhöhen und damit wiederum die Bildung der Kehle zu fördern. Abhängig von der Stelle und/oder der Form der beabsichtigten Verbindung gibt es jedoch Situationen, in denen die Bildung der Kehle durch eine weitere Erhöhung der Fließfähigkeit des Füllstoffs wesentlich stärker gefördert werden kann. In einer solchen Situation kann durch Hinzufügen von einem oder zwei oder mehreren der oben erwähnten Elemente die Fließfähigkeit des Füllstoffs weiter erhöht werden.
Wenn der Gehalt dieser Elemente jedoch zu groß wird, besteht die Gefahr, dass die Fließfähigkeit des Füllstoffs zu hoch wird und die Bildung der Kehle erschwert wird. Aus diesem Grund kann durch die Einstellung der Gehalte an Sb, Pb und Ba in den jeweils oben genannten Bereichen die Fließfähigkeit des Füllstoffs auf einen geeigneten Bereich eingestellt und damit die Ausbildung der Kehle bis zur vorgesehenen Verbindung weiter gefördert werden.
Na: 0,0020 Massen-% oder mehr und 0,020 Massen-% oder weniger, Sr: 0,0020 Massen-% oder mehr und 0,050 Massen-% oder weniger, Sr: 0,0020 Massen-% oder mehr und 0,050 Massen-% oder weniger
Das Füllmaterial kann ferner ein oder zwei dieser Elemente enthalten. Diese Elemente können alle die Partikelgröße von Si-Partikeln im Füllmaterial reduzieren. Durch Zugabe von mindestens einem von 0,0020 Massen-% oder mehr Na und 0,0020 Massen-% oder mehr Sr zum Füllmaterial kann das Auftreten von wohlgeformten Schmelzlöchern, in denen Si-Partikel die Ausgangspunkte sind, während der Erwärmung beim Löten verhindert werden. Darüber hinaus kann in dieser Situation auch die Perforation des Kernmaterials durch die Schmelzlöcher verhindert werden.
Wenn der Inhalt dieser Elemente jedoch übermäßig groß wird, besteht die Gefahr, dass stattdessen die Bildung der Kehle schwierig wird. Durch die Einstellung des Gehalts dieser Elemente in den oben genannten Bereichen können die negativen Auswirkungen auf die Kehlbildung vermieden und gleichzeitig die Bildung von Schmelzlöchern im Kernmaterial und die Perforation des Kernmaterials während der Erwärmung beim Löten verhindert werden.
Fe: 0,050 Massen-% oder mehr und 0,80 Massen-% oder weniger, Mn: 0,050 Massen-% oder mehr und 0,20 Massen-% oder weniger, Ti: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,15 Massen-% oder weniger, Ti: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,15 Massen-% oder weniger
Das Füllmaterial kann ferner ein oder zwei oder mehrere dieser Elemente enthalten. Diese Elemente dienen dazu, die Fließfähigkeit so einzustellen, dass die Fließfähigkeit des Füllstoffs geringer wird.
Im Hinblick auf das oben beschriebene Hartlötblech wirkt das im Füllmaterial enthaltene Bi, um die Fließfähigkeit des Füllstoffs zu erhöhen und damit wiederum die Bildung der Kehle zu fördern. In einer Situation jedoch, in der die Kehle dadurch gebildet wird, dass der Füllstoff je nach Lage oder Form der beabsichtigten Verbindung gegen die Schwerkraft fließt, kann die Bildung der Kehle viel stärker gefördert werden, indem die Fließfähigkeit des Füllstoffs verringert wird. In einer solchen Situation kann die Fließfähigkeit durch Hinzufügen von einem oder zwei oder mehreren der oben genannten Elemente so eingestellt werden, dass die Fließfähigkeit des Füllstoffs geringer wird.
Wenn der Gehalt an diesen Elementen jedoch zu groß wird, besteht die Gefahr, dass die Fließfähigkeit des Füllstoffs zu gering wird und die Bildung der Kehle erschwert wird. Aus diesem Grund kann durch die Einstellung der Gehalte an Fe, Mn und Ti in den oben genannten, jeweils spezifizierten Bereichen die Fließfähigkeit des Füllstoffs auf einen geeigneten Bereich eingestellt und damit die Ausbildung der Kehle bis zur vorgesehenen Verbindung weiter gefördert werden.
Zn: 0,050 Massen-% oder mehr und 3,0 Massen-% oder weniger Das Füllmaterial kann weiterhin Zn enthalten. Durch Einstellung des Zn-Gehaltes im Füllmaterial in dem oben genannten spezifizierten Bereich kann das elektrische Potential des Füllmaterials entsprechend reduziert werden. Dadurch kann das Füllmaterial dazu veranlasst werden, als Opferanodenmaterial zu fungieren, und die Korrosion des Aluminiumprodukts kann für längere Zeit verhindert werden.
Ist der Zn-Gehalt größer als der oben genannte spezifizierte Bereich, dann besteht die Gefahr, dass das elektrische Potential des Füllmaterials zu niedrig wird und die Aufrechterhaltung der opfernden korrosionshemmenden Wirkung auf lange Sicht schwierig wird.
Cu: 0,020 Massen-% oder mehr und 1,0 Massen-% oder weniger Das Füllmaterial kann weiterhin Cu enthalten. Durch Einstellung des Cu-Gehaltes im Füllmaterial in dem oben genannten spezifizierten Bereich kann das elektrische Potential des Füllmaterials eingestellt werden. Dadurch kann der Füllmaterial dazu gebracht werden, als Opferanodenwerkstoff zu fungieren, und die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumprodukts kann weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann in dieser Situation der Schmelzpunkt des Füllmateriales gesenkt und die Hartlötbarkeit weiter verbessert werden.
Ist der Cu-Gehalt größer als der oben genannte spezifizierte Bereich, dann besteht die Gefahr, dass das elektrische Potential des Füllmaterials übermäßig ansteigt und es schwierig wird, die opfernde korrosionshemmende Wirkung langfristig aufrechtzuerhalten.
Das Füllmaterial kann andere als die oben beschriebenen Elemente enthalten. Wenn jedoch der Gehalt an Elementen wie Li (Lithium), Be (Beryllium), Ca (Kalzium) und dergleichen, die eine niedrige freie Energie der Oxidbildung haben, groß wird, dann neigt die Oberfläche des Füllmaterials dazu, während der Erwärmung beim Hartlöten zu oxidieren, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit ist es daher vorzuziehen, den Gehalt dieser Elemente klein zu halten. Durch Beschränkung der Menge an Li im Füllmaterial auf weniger als 0,0040 Massen-%, der Menge an Be im Füllmaterial auf weniger als 0,0040 Massen-% und der Menge an Ca im Füllmaterial auf weniger als 0,0030 Massen% kann z.B. eine Verschlechterung der Hartlötbarkeit durch diese Elemente vermieden werden.
<Opferanodenmaterial>
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Zwischenmaterial und dem oben erwähnten Füllmaterial kann das Lötblech auch ein Opferanodenmaterial enthalten. Das heißt, das Hartlötblech kann das Kernmaterial, das Zwischenmaterial und das Füllmaterial, die auf einer Blechoberfläche des Kernmaterials geschichtet sind, und das Opferanodenmaterial, das auf der anderen Blechoberfläche des Kernmaterials geschichtet ist, umfassen. Das Opferanodenmaterial kann eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die ein oder zwei oder mehr aus der Gruppe enthält, Zn: 0,90 Massen-% oder mehr und 6,0 Massen-% oder weniger, In: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,10 Massen-% oder weniger, und Sn: 0,010 Massen-% oder mehr und 0,10 Massen-% oder weniger, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist.
Durch Aufschichten des Opferanodenmaterials, das die oben erwähnte spezifizierte chemische Zusammensetzung aufweist, auf das Kernmaterial kann die Korrosion des Aluminiumprodukts längerfristig gehemmt werden. Wenn der Gehalt an Zn, In und Sn größer ist als die oben genannten, jeweils spezifizierten Bereiche, besteht die Gefahr, dass das elektrische Potential des Opferanodenmaterials übermäßig abnimmt. Infolgedessen wird die Aufrechterhaltung der korrosionshemmenden Wirkung der Opferanode auf lange Sicht schwierig.
Als Verfahren zur Herstellung des Hartlötblechs kann z. B. ein Verfahren verwendet werden, bei dem eine Plattierungsmasse hergestellt wird, indem eine Kernmaterialmasse mit der chemischen Zusammensetzung des Kernmaterials, eine Zwischenmaterialmasse mit der chemischen Zusammensetzung des Zwischenmaterials und eine Füllmaterialmasse mit der chemischen Zusammensetzung des Füllmaterials übereinandergelegt werden und dann die Plattierungsmasse gewalzt wird. Das aus diesem Verfahren resultierende Hartlötblech weist eine Oxidschicht auf, die im Herstellungsverfahren auf der Oberfläche des Füllmaterials gebildet wird. Da das Mg im Zwischenmaterial die Oxidschicht auf der Füllmaterialoberfläche aufbrechen kann, kann die Kehle an der vorgesehenen Verbindung, die die gegenüberliegenden Materialien verbindet, leicht gebildet werden, selbst wenn die Oxidschicht auf der Füllmaterialoberfläche nicht durch ein Verfahren wie z. B. Ätzen entfernt wird.
Nachdem das plattierte Blech durch Walzen der Plattierungsmasse vorbereitet wurde, kann das plattierte Blech außerdem mit einer Säure oder Lauge geätzt werden. In dieser Situation kann bei der Herstellung des Hartlötblechs der Oxidfilm, der sich auf der Oberfläche des Hartlötblechs gebildet hat, durch Ätzen entfernt und durch einen natürlichen Oxidationsfilm ersetzt werden. Dieser natürliche Oxidationsfilm wird leicht durch Mg geschwächt. Folglich kann die Hartlötbarkeit weiter verbessert werden.
Wenn das Ätzen des Lötblechs vor dem Löten durchgeführt wird, kann es in jeder Phase durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Ätzen unmittelbar nach der Herstellung des Hartlötblechs erfolgen, oder das Ätzen kann durchgeführt werden, nachdem das Hartlötblech in eine gewünschte Form gebracht wurde.
Zusätzlich kann nach dem Ätzen ein Schutzöl auf die Lötblechoberfläche aufgetragen werden. Als Schutzöl kann ein Schutzöl mit einer Zersetzungstemperatur von 200 °C-380 °C in einer Inertgasatmosphäre verwendet werden. Darüber hinaus kann die Auftragsmenge des Schutzöls auf 500 mg/cm² oder mehr eingestellt werden. In diesem Fall kann z.B. nach dem Ätzen die Oxidation der Oberfläche des Hartlötblechs durch Kondensation o. ä. längerfristig gehemmt werden.
Wenn die Zersetzungstemperatur des Schutzöls niedriger als 200 °C ist, besteht die Gefahr, dass das Schutzöl während der Lagerung des Hartlötblechs verdampft und dadurch die Oberfläche des Hartlötblechs zur Oxidation neigt. Wenn die Zersetzungstemperatur des Schutzöls höher als 380 °C ist, besteht außerdem die Gefahr, dass das Schutzöl während der Erwärmung beim Hartlöten auf der Oberfläche des Füllmateriales verbleibt, was zu einer Verschlechterung der Hartlötbarkeit führt. Wenn die Auftragsmenge des Schutzöls weniger als 500 mg/cm² beträgt, dann besteht die Gefahr, dass die Wirkung der Hemmung der Oxidation der Hartlötblechoberfläche nicht ausreicht.
Das Hartlötblech kann sowohl beim Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre, in der kein Flussmittel verwendet wird, als auch beim Hartlöten im Vakuum, in dem kein Flussmittel verwendet wird, verwendet werden. Im Falle des Hartlötens unter Schutzgasatmosphäre mit dem Hartlotblech wird in der Anfangsphase des Hartlötens, wie oben beschrieben, die auf der Oberfläche des Füllmaterials vorhandene Oxidschicht durch das Mg im Füllmaterial geschwächt. Nach dem Schmelzen des Füllstoffs reagiert dann das Mg im Füllstoff, d. h. das Mg, das im Füllmaterial enthalten war, und das Mg, das vom Zwischenmaterial in den Füllstoff übergegangen ist, mit der Oxidschicht, wodurch sowohl die Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmateriales als auch die Oxidschicht auf den gegenüberliegenden Materialoberflächen abgebaut werden kann. Auf diese Weise kann an der vorgesehenen Verbindung schnell eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden.
Wenn im Vakuum gelötet wird, dann wird, wie beim Löten in einer Schutzgasatmosphäre, wie oben beschrieben, die Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmateriales in der Anfangsphase des Lötens durch das Mg im Füllmaterial geschwächt. Zusätzlich kann nach dem Schmelzen des Füllstoffs, wie beim Hartlöten unter Schutzgasatmosphäre, durch die Reaktion mit dem Mg im Füllstoff sowohl die Oxidschicht auf der Füllmaterialoberfläche als auch die Oxidschicht auf der gegenüberliegenden Materialoberfläche abgebaut werden. Darüber hinaus kann zusätzlich zu diesen Mechanismen im Temperaturbereich oberhalb 575 °C, bei dem das Füllmaterial vollständig schmilzt, Mg aus dem Füllstoff verdampft und die auf der Füllmaterialoberfläche vorhandene Oxidschicht mechanisch abgebaut werden.
So existieren beim Hartlöten im Vakuum nach dem Schmelzen des Füllstoffs beide Mechanismen: der Zusammenbruch der Oxidschicht durch die Reaktion mit Mg und der Zusammenbruch der Oxidschicht durch die Verdampfung von Mg. Folglich kann die Oxidschicht schneller zersetzt werden als beim Hartlöten unter Schutzgasatmosphäre. Wenn das Hartlötblech beim Hartlöten im Vakuum verwendet wird, kann die Hartlötbarkeit weiter verbessert werden als beim Hartlöten in einer Schutzgasatmosphäre.
Arbeitsbeispiele
Im Folgenden werden Arbeitsbeispiele für das Lötblech und dessen Herstellungsverfahren erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass das Hartlötblech und sein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die unten aufgeführten Modi beschränkt sind und dass die Ausgestaltungen gegebenenfalls innerhalb eines Bereichs, der nicht von ihrem Kerngedanken abweicht, geändert werden können.
Im vorliegenden Beispiel wurden zunächst Kernmaterialmassen, Zwischenmaterialmassen und Füllmaterialmassen mit den in Tabelle 1 und Tabelle 2 angegebenen chemischen Zusammensetzungen hergestellt. Diese Massen wurden so übereinandergelegt, dass sie die in Tabelle 1 und Tabelle 2 beschriebenen Schichtstrukturen bilden, woraufhin die Plattierungsmassen hergestellt wurden, indem diese Massen durch Warmwalzen miteinander verbunden wurden. Anschließend wurden durch geeignete Kombinationen von Warm- und Kaltwalzen der Plattierungsmassen Hartlötbleche (Testmaterialien A1-A5, B1-B5) hergestellt.
Jedes der Testmaterialien A1-A5, B3-B5 hatte einen dreischichtigen Aufbau, bei dem das Zwischenmaterial und das Füllmaterial nacheinander auf eine Seite des Kernmaterials geschichtet wurden. Darüber hinaus hatte jedes der Testmaterialien B1-B2 eine Zweischichtstruktur, bei der das Füllmaterial auf einer Seite des Kernmaterials geschichtet war. Die Dicke aller Testmaterialien wurde auf 400 µm eingestellt. Zusätzlich wurde in der letzten Phase des Herstellungsprozesses der Testmaterialien ein Kaltwalzen durchgeführt, wonach jedes Testmaterial durch ein abschließendes Glühen zu einem O-Material getempert wurde.
Es wird darauf hingewiesen, dass in Bezug auf das Testmaterial B6, bei dem die Menge an Mg im Zwischenmaterial größer als der oben genannte spezifizierte Bereich war, nachdem die Kernmaterialmasse, die Zwischenmaterialmasse und die Füllmaterialmasse übereinander gelegt und warmgewalzt wurden, die Massen nicht miteinander verbunden werden konnten und eine Plattierungsmasse nicht hergestellt werden konnte. Folglich konnten keine Hartlötbleche für das Testmaterial B6 hergestellt werden.
Die in 1 und 2 gezeigten becherförmigen Testkörper 1 (Testkörper C1-C19 und Testkörper D1-D14 in Tabelle 3 und Tabelle 4) wurden unter Verwendung der Testmaterialien A1-A5 und der auf dieser Grundlage erhaltenen Testmaterialien B1-B5 hergestellt. Dann wurden Hartlötbarkeitsbewertungen mit diesen becherförmigen Testkörpern 1 durchgeführt. Die becherförmigen Testproben 1 wurden speziell mit der folgenden Methode hergestellt. Zuerst wurden Blechmaterialien, die aus den Testmaterialien entnommen wurden, durch Pressen bearbeitet, um die in 1 und 2 gezeigten kreisförmigen Becher 11 herzustellen. Der Durchmesser jedes Bechers 11 wurde auf 30 mm eingestellt, und eine Entlüftung 112 mit einem Durchmesser von 5 mm wurde in der Mitte eines Bodenteils 111 jedes Bechers 11 geformt. Ein Flansch 113 wurde an einem äußeren umlaufenden Randteil jedes Bechers 11 geformt. Darüber hinaus wurde jeder Becher 11 so geformt, dass sich das Füllmaterial auf der Innenseite befand.
Eine Entfettungsbehandlung wurde durchgeführt, indem die entstandenen Becher 11 mit Aceton gereinigt wurden. Darüber hinaus wurden bei einigen der in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigten Testkörper die Becher 11 nach der Entfettungsbehandlung durch Eintauchen in eine Säurelösung geätzt.
Getrennt von diesen Bechern 11 wurden gewellte Lamellen 12 aus der Legierung JIS A3003 vorbereitet. Dann wurde eine Entfettungsbehandlung durchgeführt, indem die gewellten Lamellen 12 mit Aceton gereinigt wurden.
Zwei der Becher 11 und die gewellte Rippe 12 wurden kombiniert, um jedes in 1 und 2 gezeigte Testkörper 1 zu montieren. Testkörper 1 besteht aus einem Hohlglied 10, der zwei der Becher 11 umfasst, und der gewellten Rippe 12, die im Inneren des Hohlglieds 10 angeordnet ist. Der Hohlglied 10 hat einen Kontaktteil 100, entlang dem die Flansche 113 der Becher 11 einander berühren. Darüber hinaus hat die Wellrippe 12 Kontakt mit dem Bodenteil 111 jedes Bechers 11.
Jeder wie oben beschrieben zusammengesetzte Testkörper 1 wurde in einer Stickstoffatmosphäre oder im Vakuum gelötet, wie in Tabelle 3 und Tabelle 4 dargestellt. Beim Hartlöten in einer Stickstoffatmosphäre wurde die Sauerstoffkonzentration in der Lötkammer so gesteuert, dass die Sauerstoffkonzentration in der Lötkammer entweder im Bereich von 9-11 ppm oder 25-28 ppm lag. Die tatsächliche Sauerstoffkonzentration während des Lötens jedes Testkörpers war in Tabelle 3 und Tabelle 4 angegeben. Zusätzlich wurden beim Hartlöten in einer Stickstoffatmosphäre Erwärmungsbedingungen verwendet, bei denen die Erwärmungsendtemperatur auf 600 °C eingestellt war und die durchschnittliche Temperaturanstiegsrate von 450 °C bis 600 °C entweder 12,5 °C/min oder 50 °C/min betrug.
Beim Hartlöten im Vakuum wurde der Druck im Lötofen so geregelt, dass der Druck 7 × 10-3-9 × 10-3 Pa betrug. Der tatsächliche Druck im Ofen während des Hartlötens jedes Testkörpers war in Tabelle 3 und Tabelle 4 angegeben. Darüber hinaus wurden beim Hartlöten im Vakuum Erwärmungsbedingungen verwendet, bei denen die Erwärmungsendtemperatur auf 600 °C eingestellt wurde und die durchschnittliche Temperaturanstiegsrate von 450 °C bis 600 °C 12,5 °C/min betrug.
Demnach wurden becherförmige Testkörper 1 (Testkörper C1-C19 und Testkörper D1-D14 in Tabelle 3 und Tabelle 4) erhalten. Die sich daraus ergebenden Testkörper 1 wurden visuell beobachtet, und das äußere Erscheinungsbild einer Kehle F (siehe 2), die sich an einer Außenseite jedes Kontaktabschnitts 100 bildete, wurde bewertet. In Fällen, in denen die Kehle eine einheitliche Form hatte, wurde das Symbol „A“ in der Spalte „Bewertung der Kehlform“ in Tabelle 3 und Tabelle 4 eingetragen. In Fällen, in denen die Kehlform einen etwas ungleichmäßigen Teil hatte, aber eine durchgehende Kehle gebildet wurde, wurde das Symbol „B“ aufgezeichnet. In Fällen, in denen die Größe der Kehle klein war oder die Größe der Kehle unregelmäßig war, aber eine durchgehende Kehle gebildet wurde, wurde in derselben Spalte das Symbol „C“ eingetragen.
In Fällen, in denen ein Stich auf der Außenseite des Kontaktteils 100 erzeugt wurde, wurde das Symbol „D“ in derselben Spalte eingetragen. In Fällen, in denen keine Kehle auf der Außenseite des Kontaktteils 100 gebildet wurde, wurde das Symbol „E“ in derselben Spalte eingetragen. Hier bezieht sich der oben erwähnte „Stich“ auf den Zustand, in dem die Kehle diskontinuierlich gebildet wurde, d. h. der Zustand, in dem die Kehle aufgrund eines nadellochförmigen Defekts oder ähnlichem unterbrochen war und wie eine Naht aussah. Eine Naht führt nicht notwendigerweise zum Auslaufen des Inhalts aus dem Hohlglied 10; sie werden jedoch häufig zusammen mit Fällen, in denen keine Kehle gebildet wird, wegen der Auswirkung auf die Verbindungsqualität des Produkts als fehlerhafte Produkte behandelt.

Bei der Bewertung der Kehlform wurden die Fälle der Symbole A-C, in denen eine durchgehende Kehle gebildet wurde, als akzeptabel beurteilt, da zufriedenstellende Kehle gebildet wurden. Darüber hinaus wurden die Fälle der Symbole D, E, in denen eine Naht auftrat oder keine Kehle gebildet wurde, als nicht akzeptabel beurteilt, weil das Risiko eines Lötfehlers besteht. Tabelle 1

Testkörpersymbol	Schichtstruktur	Dicke (µm)		Chemische Zusammensetzung (Massen-%)
Testkörpersymbol	Schichtstruktur	Pro Schicht	Gesamt	Si	Fe	Cu	Mg	Mn	Zn	Bi	Be
A1	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	0.080	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	15		-	-	-	2.5	-	-	-	-
	Kernmaterial	345		0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
A2	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	0.050	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	10		-	-	-	6.0	-	-	-	-
	Kernmaterial	350		0.10	0.60	0.15	-	1.2	-	-	-
A3	Füllmaterial	25	400	10	0.18	-	0.090	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	15		10	0.18	-	0.40	-	-	-	-
	Kernmaterial	360		0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
A4	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	0.070	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	15		-	-	0.60	1.2	-	1.8	-	-
	Kernmaterial	345		0.10	0.60	0.15	-	1.2	-	-	-
A5	Füllmaterial	30	400	10	0.18		0.080	-	-	0.020	-
A5	Zwischenmaterial	10	400	10	0.18	-	1.8	-	-	-	0.10
	Kernmaterial	360		0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-

Table 2

Testkörpersymbol	Schichtstruktur	Dicke (µm)		Chemische Zusammensetzung (Massen-%)
Testkörpersymbol	Schichtstruktur	Pro Schicht	Gesamt	Si	Fe	Cu	Mg	Mn	Zn	Bi	Be
B1	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	0.080	-	-	0.020	-
B1	Kernmaterial	360	400	0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
B2	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	-	-	-	0.020	-
B2	Kernmaterial	360	400	0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
B3	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	0.040	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	15		-	-	-	2.5	-	-	-	-
	Kernmaterial	345		0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
B4	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	1.1	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	15		-	-	-	2.5	-	-	-	-
	Kernmaterial	345		0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
B5	Füllmaterial	25	400	10	0.18	-	0.080	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	15		10	-	-	0.25	-	-	-	-
	Kernmaterial	360		0.10	0.60	0.15	0.60	1.2	-	-	-
B6	Füllmaterial	40	400	10	0.18	-	0.080	-	-	0.020	-
	Zwischenmaterial	10		-	-	-	6.5	-	-	-	-
	Kernmaterial	360		0.10	0.60	0.15	-	1.2	-	-	-

Tabelle 3

Testkörpersymbol	Testmateri - alsymbol	Ätzen	Lötbedingungen				Kehlformauswertung
Testkörpersymbol	Testmateri - alsymbol	Ätzen	Lötatmosphäre	Sauerstoffkonzentration (ppm)	Druck im Ofen (Pa)	mittlere Temperaturanstie gsrate (°C/min)	Kehlformauswertung
C1	A1	Nein	Stickstoff	9.2	-	12.5	A
C2	A1	Ja	Stickstoff	9.3	-	12.5	A
C3	A1	Nein	Stickstoff	25.3	-	12.5	B
C4	A1	Nein	Stickstoff	10.6	-	50	B
C5	A1	Nein	Stickstoff	27.6	-	50	C
C6	A2	Nein	Stickstoff	10.4	-	50	A
C7	A3	Nein	Stickstoff	9.4	-	12.5	B
C8	A3	Nein	Stickstoff	27.1	-	12.5	C
C9	A4	Ja	Stickstoff	10.8	-	50	B
C10	A4	Nein	Stickstoff	9.1	-	12.5	A
C11	A5	Nein	Stickstoff	26.6	-	12.5	B
C12	A5	Nein	Stickstoff	9.3	-	50	A
C13	A5	Nein	Stickstoff	27.7	-	50	B
C14	A5	Ja	Stickstoff	27.6	-	50	B
C15	A1	Nein	Vakuum	-	7.9×10^-3	12.5	A
C16	A2	Nein	Vakuum	-	7.7×10^-3	12.5	A
C17	A3	Nein	Vakuum	-	8.4×10^-3	12.5	B
C18	A4	Nein	Vakuum	-	8.1×10^-3	12.5	A
C19	A5	Nein	Vakuum	-	7.7×10^-3	12.5	A

Tabelle 4

Testkörpersymbol	Testmateri - alsymbol	Ätzen	Lötbedingungen				Kehlformauswertung
Testkörpersymbol	Testmateri - alsymbol	Ätzen	Lötatmosphäre	Sauerstoffkonzentration (ppm)	Druck im Ofen (Pa)	mittlere Temperaturanstie gsrate (°C/min)	Kehlformauswertung
D1	B1	Nein	Stickstoff	27.2	-	12.5	D
D2	B1	Ja	Stickstoff	9.9	-	50	D
D3	B2	Nein	Stickstoff	9.5	-	12.5	D
D4	B2	Nein	Stickstoff	26.9	-	12.5	E
D5	B2	Ja	Stickstoff	25.8	-	12.5	D
D6	B3	Nein	Stickstoff	9.3	-	50	D
D7	B3	Nein	Stickstoff	27.6	-	12.5	D
D8	B4	Nein	Stickstoff	27.4	-	12.5	D
D9	B4	Nein	Stickstoff	25.4	-	50	E
D10	B5	Nein	Stickstoff	10.3	-	50	E
D11	B5	Ja	Stickstoff	10.1	-	50	D
D12	B1	Nein	Vakuum	-	8.2×10^-3	12.5	D
D13	B2	Nein	Vakuum	-	8.3×10^-3	12.5	E
D14	B5	Nein	Vakuum	-	8.2×10^-3	12.5	D

Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, bestanden die in den Testkörpern C1-C19 verwendeten Becher 11 aus den Testmaterialien A1-A5 mit chemischen Zusammensetzungen in den oben angegebenen Bereichen. Folglich konnte mit diesen Testkörpern sogar an der Außenseite des Kontaktteils 100 jedes Hohlglieds 10 eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden.
Von den Testkörpern C1-C14, bei denen das Hartlöten in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt wurde, wurden die Testkörper C1, C2 und C10 in einer Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration unter Erwärmungsbedingungen gelötet, bei denen die durchschnittliche Temperaturanstiegsgeschwindigkeit 12,5 °C/min betrug und Kehlen zufriedenstellender als bei den anderen Testkörpern gebildet werden konnten. Bei Testkörper C6 konnte aufgrund der Verwendung von Testmaterial A2, bei dem die Menge an Mg im Zwischenmaterial vergleichsweise groß war, selbst bei Erwärmungsbedingungen, bei denen die durchschnittliche Temperaturanstiegsgeschwindigkeit 50 °C/min betrug, eine zufriedenstellende Kehle gebildet werden. Darüber hinaus konnte bei dem Testkörper C12 aufgrund der Verwendung des Testmaterials A5, bei dem Be im Zwischenmaterial enthalten war, eine zufriedenstellende Kehle selbst bei Erwärmungsbedingungen mit einer durchschnittlichen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 50 °C/min. gebildet werden.
Aus den Vergleichen zwischen den Testkörpern C1 und C2 sowie zwischen den Testkörpern C13 und C14, die unter den gleichen Bedingungen, mit Ausnahme des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Ätzungen, hergestellt wurden, kann außerdem leicht verstanden werden, dass je nach Hartlötblech mit einer chemischen Zusammensetzung in den oben genannten Bereichen zufriedenstellende Kehlen gebildet werden konnten, auch wenn keine Ätzung durchgeführt wurde.
Bei dem Testkörper C16 unter den Testkörpern C15-C19, bei denen im Vakuum gelötet wurde, war die Form der Kehle etwas ungleichmäßig und die Lötbarkeit im Vergleich zu anderen Testkörpern etwas verschlechtert. Es wird vermutet, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass aufgrund der Verwendung von Testmaterial A3, bei dem die Menge an Mg im Zwischenmaterial vergleichsweise gering ist, die Menge an Mg, die aus dem geschmolzenen Füllstoff verdampfte, klein wurde und daher der Effekt des Aufbrechens der Oxidschicht etwas geringer ausfiel.
Andererseits bestanden, wie in Tabelle 4 dargestellt, die in den Testkörpern D1-D5 und D12-D13 verwendeten Becher 11 aus dem Testmaterial B1 oder B2, bei denen kein Zwischenmaterial zwischen dem Kernmaterial und dem Füllmaterial vorhanden war. Bei diesen Testkörpern wurde die Mg-Menge, die während des Lötens vom Zwischenmaterial an die Oberfläche des Füllmaterials geliefert wurde, gering. Infolgedessen konnte sowohl beim Hartlöten in Stickstoffatmosphäre als auch beim Hartlöten im Vakuum an der Außenseite des Kontaktabschnitts 100 jedes Hohlglieds 10 keine durchgehende Kehle gebildet werden.
Unter diesen Testkörpern konnte bei dem Testkörper D4, bei dem Testmaterial B2 verwendet wurde, wobei Mg nicht im Füllmaterial enthalten war, und der in einer Stickstoffatmosphäre mit einer vergleichsweise hohen Sauerstoffkonzentration gelötet wurde, an der Außenseite des Kontaktteils 100 überhaupt keine Kehle gebildet werden. Darüber hinaus konnte ebenfalls bei dem Testkörper D13, bei dem Testmaterial B2 verwendet wurde, wobei Mg nicht im Füllmaterial enthalten war, und die im Vakuum gelötet wurde, auf der Außenseite des Kontaktabschnitts 100 überhaupt keine Kehle gebildet werden.
Die in den Testkörpern D6-D7 verwendeten Becher 11 bestanden aus dem Testmaterial B3, bei dem die Menge an Mg im Füllmaterial kleiner war als der oben genannte spezifizierte Bereich. Folglich wurde in der Anfangsphase des Hartlötens der Effekt der Schwächung der Oxidschicht auf der Oberfläche des Füllmaterials gering, was zu einer Abnahme der Hartlötbarkeit führte.
Die in den Testkörpern D8-D9 verwendeten Becher 11 bestanden aus Testmaterial B4, bei dem die Menge an Mg im Füllmaterial größer als der oben genannte spezifizierte Bereich war. Infolgedessen bildete sich durch die Erwärmung während des Lötens ein stabiler Oxidfilm auf der Oberfläche des Füllmaterials, was zu einer Abnahme der Lötbarkeit führte.
Die Becher 11, die in den Testkörpern D10-D11 und D14 verwendet wurden, bestanden aus dem Testmaterial B5, bei dem die Mg-Menge im Zwischenmaterial unter dem oben genannten spezifizierten Bereich lag. Bei diesen Testkörpern wurde die Mg-Menge, die während des Lötens aus dem Zwischenmaterial der Oberfläche des Füllmaterials zugeführt wurde, gering. Infolgedessen konnte sowohl beim Hartlöten in Stickstoffatmosphäre als auch beim Hartlöten im Vakuum an der Außenseite des Kontaktabschnitts 100 jedes Hohlglieds 10 keine durchgehende Kehle gebildet werden.

Claims

Hartlötblech, das beim Hartlöten in einer Inertgasatmosphäre oder im Vakuum ohne Verwendung eines Flussmittels verwendbar ist, umfassend: ein Kernmaterial mit einer chemischen Zusammensetzung, die 1,3 Massen-% oder weniger an Mg enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist; ein Zwischenmaterial mit einer chemischen Zusammensetzung, die 0,40 Massen-% oder mehr und 6,0 Massen-% oder weniger an Mg enthält, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und auf das Kernmaterial geschichtet ist; und ein Füllmaterial mit einer chemischen Zusammensetzung, die folgendes enthält, Si: 6,0 Massen-% oder mehr und 13,0 Massen-% oder weniger, Bi: 0,0040 Massen-% oder mehr und 0,070 Massen-% oder weniger und Mg: 0,050 Massen-% oder mehr und weniger als 0,10 Massen-%, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen ist, und auf das Zwischenmaterial geschichtet ist.
Hartlötblech nach Anspruch 1, wobei das Zwischenmaterial weiterhin Si: 1,0 Massen-% oder mehr und 13,0 Massen-% oder weniger, enthält.
Hartlötblech nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kernmaterial ferner ein oder zwei oder mehr Elemente aus der folgenden Gruppe enthält, Mn: 0,30 Massen-% oder mehr und 2,0 Massen-% oder weniger, Si: 0,30 Massen-% oder mehr und 1,0 Massen-% oder weniger, Fe: weniger als 1,0 Massen-%, Cu: 1,0 Massen-% oder weniger, Ti: weniger als 0,10 Massen-%, Zr: weniger als 0,30 Massen-% und Cr: weniger als 0,30 Massen-%.
Hartlötblech nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Mg-Gehalt im Kernmaterial weniger als 1,0 Massen-% beträgt.
Hartlötblech nach Anspruch 4, wobei der Bi-Gehalt im Füllmaterial weniger als 0,030 Massen-% beträgt.
Verfahren zur Herstellung des Hartlötblechs nach einem der Ansprüche 1-5, umfassend: Herstellung einer Umhüllungsmasse durch Übereinanderlegen einer Kernmaterialmasse mit der chemischen Zusammensetzung des Kernmaterials, einer Zwischenmaterialmasse mit der chemischen Zusammensetzung des Zwischenmaterials und einer Füllmaterialmasse mit der chemischen Zusammensetzung des Füllmaterials; Herstellen eines plattierten Blechs durch Walzen der Plattierungsmasse; und Ätzen des plattierten Blechs mit einer Säure oder Lauge.
Verfahren zur Herstellung des Hartlötblechs nach Anspruch 6, umfassend: nach dem das Ätzen durchgeführt wurde, Auftragen von 500 mg/cm² oder mehr eines Schutzöls, das in einer Inertgasatmosphäre eine Zersetzungstemperatur von 200-380 °C aufweist, auf eine Oberfläche des Hartlötblechs.