-
Die Erfindung betrifft verbesserte Bindemittelmassen für das Verbinden in Metallen,
und insbesondere,Alurainium oder Magnesium und stellt eine Weiterentwicklung der
Bindemittelmassen nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung M 61 804 VIa/49h) dar.
-
Die erfindungsgemäße Bindemittelmasse enthält eine Bindeverbindung
für Metalle, bestehend aus Znkhalogenid, das mit. einem speziellen Lösungsmittel
umgesetzt worden ist, so daß ohne Rühren die Verbindung sich über längere Zeitspannenhin
nicht merklich absetzt. Die erfindungsgem4ße flüssige Bindemittelmasse ist allgemein
entweder , klardurchsichtig oder durchscheinend, wobei praktisch keine großen Teilchen
in Bäspension vorliegen.
-
Hin erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin, daß das aus einer chemischen
Verbindung des Metalls abzuseheidende verbindende Metall in einem sehr hohen Reinheitsgrad
vorliegt. Wie allgemein bekannt, hängen Bindungen dieser Art in erheblichem Ausmaß
von dem hohen Reinheitsgrad des bindenden Metalls ab, um so zufriedenstellende Ergebnisse
zu erzielen.
-
Ein weiterer Vorteil des xufbringens des verbindenden Metalls aus
einer chemischen Verbindung des Metalls besteht darin, daß kleinere Mengen des verbindenden
Metalls angewandt werden können. Hierdurch wird nicht nur das Gewicht des abschließend
erhaltenen Bauulementes verringert, sondern ermöglicht ebenfalls das Verbinden
von
außerordentlich dünnen Metallteilen, ohne daß eine Legierungdurch das dünne Metall
hindurch erfolgt. -Dies war bisher nicht möglieh, da die suspendierten Teilchen
dazu neigten, sich in bestimmten Flächen, und zwar insbesondere in verwickelten
Bauteilen, wie z.B. Wärmeaustauscher zu sammeln. Da kleinere Mengen des Bindemittels
angewandt werden können, werden die Kosten erheblich verringert und saubere und
glänzendere Verbindungsstellen erzieltö Da die meisten chemischen Verbindungen (und
insbesondere Zinkhalogenide) die erfindungsgemäß angewandt werden sich mit dem angewandten
Lösungsmittel umsetzen, erhält man eine einheitliche oder homogene Bindeflüssigkeit.
Weiterhin wird durch die Anwendung eines Lösungsmittels der Verdampfungaverlust
sowie die Entflammbarkeit verringert Eines der erfindungsgemäßen Merkmale besteht
somit darin, ein verbessertes Bindemittel zum Verbinden von Metallen miteinander
zu schaffen, wobei die Bindemittel, einschließlich Zinkhalogenid, in einer
Flüssigkeit in einem derartigen Zustand vorliegt, daß dieselben sich relativ nicht
absetzen und das oder die Bindemetalle werden während des Bindeverfahrens aus der
Verbindung erhalten, wobei eine ausreichende Wärme zur Verfügung steht, und entweder
beaufschlagt oder entwickelt wird, so daß wenigstens eines der Metalle an der Bindemtelle
geschmolzen wird, Die -."irfindung wird im folgenden. beispielsweise erläutert.
_;rfindungsgemäß muß wenigsens eines der Metalle anodisch bezüglich des Zinks und
anderer Bindemitalle der Bindesalze sein. In derartigen Fällen tritt das Metall
oder die Metallegierung an die Stelle von Zink und jedes andere Bindemetall aus
Salz, das sich sodann mit dem Idetall oder der Metallegierung unter Ausbilden der
Verbindung vereinigt. Die lektronenanalyse.zeigt, daß das Zink und andere Irleialle
in der Masse, die aus deren Säzen reduziert werden, einen Legierung mit der bIetalleingehen.
Die Honogenität der flüssigen Bindemasse führt: ce;., daß die Metalle der Bindung
einheitlich darin
verteilt sind. Es wird eine ausreichende
Wärmemenge zur VerfUgung stehen, um die Legierungsbildung zu verursachen und diese
Wärme kann nach dem-$eaufschlagen von Wärme in Farm einer exothermen Reaktione erzeugt
werden oder kann von außen her zugeführt,weraen@ Die bevorzugten Metalle und Metallegierungen,
die vermittels der erfindungsgemäßen Massen miteinander verbunden werden, sind Aluminium
und/oder ttagnesium, die mit Metallen oder Legierungen, wie Aluminium, Kupfer, Eisen,
Nickel, Zink, Magnesium, Gadmiuql, Silber und Legierungen derselben verbunden werden.
-
Die wesentliche Bindeverbindung oder Salz ist das Zinkhalogenid, da
Aluminium und Magnesium aus der $u verbindenden Metallechicht jeweils Zink ersetzen,
das sodann für die Legierungsbildung mit der TZetallschicht unter Ausbilden der
Bindung zur Verfügung steht.
-
Ein leicht zugängliches und wirksames Zinkhalogenid ist das Zink-_.
chlorid.
-
Die erfindungsgemäßen Bindemittelmassen weisen zusätzlich zu dem angegebenen
Zinkhalogenid ebenfalls ein als Reaktionsteilnehmer wirkendes Lösungsmittel auf.
Diese'Zösungsmittel weisen die Eigenschaften von Lewis-Basen auf und setzen sich
mit dem Zinkhalogenid . unter Ausbilden von Komplexen um, die in den geeigneten
Mengen sich nicht aus der Flüssigkeit über längere Zeitspannen hin absetzen: Die
Menge an Zinkhalogenid in der Masse beläuft sich auf wenigstens 10 Gew.p der flüssigen
Masse (und vo zugsweist wenigstens ¢0 Gew:@ der Masse), wobei die größte Menge lediglich
durch die Umsetzungsfähigkeit des Zink.ialogenides mit dem Lösungsmittel beschränkt
wird. Somit ist der Grenzwert der Menge an vorliegendem Zinkhalogenid diejenigee
Menge, die zum Ausbilden eines gesättigten Lösung erforderlich ist.
Die
organischen Lösungsmittel, die die Bigenschaften von Lewis--. Basen aufweisen und
zusammen mit den Bindemittelverbindungen und insbesondere den erfindungsgemäßen
Zinkhalogeniden geeignet s.nd,-'sind Verbindungen, die als Blektronendonatoren wirken
und mit dem Zi&halogenid koordinative Komplexe bilden.
-
Im folgenden sind geeignete Lösungsmittel angegeben, die für das Herstellen
der erfindungsgemäßen flüstigen Bindemittelmaseen geeignet sind.
-
Ketone Die wichtigsten Ketone sind die gesätigten aliphatischen Ketone
der Formel 0nH2n0, wobei n gleich 3 bis 12 ist. Typische Ketone sind Aceton, Pdethyläthylketon,
Methylisopropylketon, Diisopropylketon, Methylisoamylketon, Diäthylketon, 2-Heptanon,
Methylisebutylketon, 3-Heptanon, 2-Undecänon und Isobütylheptylketon, von denen
die ersten vier bevorzugt sind.
-
Flüssige 1.4-Diketone sind ebenfalls geeignete Lösungsmittel. Ein
Beispiel hierfür ist 2.5-Hexandion.
-
Eine weitere Gruppe an Ketonen stellen die flüssigen ungesättigten
aliphatischen Verbindungen dar, die lediglich eine ungesättigte Bindung im Molekül
aufweisen. Mesityloxid stellt ein Beispiel dar. Es können ebenfalls flüssige cyclische,
aliphatische Ketone angewandt werden. Ein entsprechendes Beispiel ist Cyclohexanon.
-
Alk-, hoe Zu diesen Alkoholen gehören die gesättigten, aliphatischen
xmkohole der Formel C.H2n+lOH, wobei n 1 bis 6 ist. Beispiele für derartige Alkohole
sind Methylalkohol, Aethylalkohol, Isopropylalkohol, tertp-Butylalkohol, n-Amyleohol,
sec.-Butylalkohol und 1-Hexanol, von denen die ersten drei bevorzugt sind.
-
Olefinische Alkohole der Formel, CnH2n_lOH können ebenfalls in Anwendung
kommen, wobei sich n auf 3 bis 6 beläuft. Ein gutes Beispiel für derartige Alkohole
ist Allylalkohol.
sind, die von Methylalkohol bis zu Amylalkohol gehen. Beispiele
geeigneter Ester sind u. a: Aethylbutyrat, Aethylformiat, Methy7.-caprylat und die
Formiate und Acetate den Methylalkohols, Aethylalkohols, n-Propyl- und i-Propylalkohols,
n-Butyl- und i-Butylalkohols und n-Amyl- und i-Amylakohols. Weitere geeignete Ester
sind Ester der Chloressigsäure und ungesättigter Säuren, wie Methylacrylat und Methylmethaerylat.
Orthoester, wie Methyl- und Aethylester der Orthoameisensäure, Orthoessigsäure und
Orthopropionsäure stellen ebenfalls ausgezeichnete Lösungsmittel dar. Zaetone -
Zaotone mit 3 bis 4 Methylengruppen im Ring sind ausgezeichnete Lösungsmittel für
die erfindungsgemäßen Massen. Beispiele sind y-Butyrolacton und y- und
6 -Valerolaaton.
-
Aetherä Es können ebenfalls bestimmte Aether als Lösungsmittel bei
den erfindungsgemäßen Massen angewandt werden. Hierzu gehören cyclische Aether,
wie Tetrahydrofuran. Alkoholäther, wie aliphatische Alkoholäther mit 1 bis 4 Kohlenatoffatomen
in den Alkoxy-und Alkoholgruppen sind ebenfalls gedLgnete Lösungsmittel. Beispiele
sind 2-Butoxyäthanol und Methoxyiaogropanol.-'Diese Lösungsmittel können als solche
oder in Gemischen angewandt werden. Weiterhin können dieselben nicht substituiert
oder substituiert sein, und zwar insbesondere mit Halogenen, solange die funktionelle
Gruppe nicht durch den Substituenten inhibiert wird, mittanderen Worten, solange
das Keton weiterhin seine Funktion als Keton, der Alkohol seine Funktion als Alkohol,
das Nitril seine Funktion als Nitril und dgl. ausübt.
-
Ein ausgezeichnetes Beispiel eines Gemisches von Verbindungen, die
als ein-Lösungsmittel angewandt werden, stellt ein unter der Bezeichnung Methylaceton
bekanntes Produkt dar. Es handelt sich hrerbei um ein Gemisch von Aceton, 1`gethylacetat
und Methylalkohol. Ein weiteres derartiges Gemisch besteht z.b. aus 20% Methylisobutylketon
und 8Urö heeton. Einweiteres derartiges Gemisch ist unter der
Normalerweise und bevorzugt Bindet wenigstens ein Flußmittelsalz der üblicherweise
bekannten Arten ebenfalls Anwendung, jedoch in wesentlich geringerer Xenge als es
bisher Anwendung gefunden hat. Eine ausgezeichnete erfindungsgemäße Bindemittelmasse
zwecks
Aus-
bilden einer korrosionsfesten Bindung weist speziell etwa 22,5-37,5
Teile eines fliiasigen .Lösungsmittel der oben definierten Art, etwa 37,5 Teile
Zinkhalogenid, etwa 0,12-11,69 Teile eines oder eines Gemisches der oben angegebenen
zusätzlichen Metallhalogenide und etwa 0,9 - l,5 Teile Ammoniumhalogenid-Flußmittel,
falls dies erforderlich ist, auf. Die Masse enthält wenigstens etwa 10@ und vorzugsweise
wenigstens 40 Gew:%a an Zinkhalogenid und etwa 0,3-0,6 Teile eines Alkalimetallhalogenid-Flußmittels,
wie Lithiumfluorid oder Natriumfluorid.
-
Das Zinkhalogenid kann Zinkchlorid sein, jedoch können auch die Bromid-
und dodidsalze angewandt werden. Dort wo das oben beschriebene zusätzliche Metallsalz
des Metalls, das sich mit dem Bindemetall legiert, angewandt wird, kann es sich
um ein Halogenidsalz wie das Chlorid oder Fluorid handeln, und zwar entweder in
Wasserfreier oder hydratisierter Form, Die Menge des in der Masse vor-, gesehenen
zusätzlichen Metallhalogendes zwecks Ausbilden einer
korrosionsfesten
Bindung ist vorzugsweise dergestalt, daß ein zusätzliches Metall in der Bindung
in einer Menge von etwa 0,2 bis 3,5;ö des vorliegenden Zinks erhalten wird. Es wurde
gefunden, daß. eine ausreichende Menge an zusätzlich angewandtem Metallhalogenid
in der Masse zwecks Ausbilden zusätzlichen Metalls kn einer Menge vön etwa 2% der
Menge des metallischen Zinks der Bindung zu einer sehr wirksamen korrosionsfesten
Bindung führt.
-
Das bevorzugte kmmoniumhalogenid-Flußmittel stellt das Ammoniumchlorid
dar. Ammoniumbromid und Ammoniumjodid können anstelle von Ammoniumchlorid aigewandt
werden, scheinen jedoch keine besonderen Vorteile zu bewirken und sind kostspieliger.
-
Natrumfluorid stellt ein bevorzugtes zusätzliches Flußmittel dar,
das zusammen mit dem Ammoniumhalogenidsalz angewandt wird. Zu weiteren :Fußmitteln
gehören Natriumjodid, Natriumbromid, Kaliumhydrogenfluorid, Natriumhydrogenfluorid,
Kaliumfluorid und Lithiumfluorid.
-
_ Beispiel l
Es wird eine flüssige Masse hergestellt, indem
zunächst 37,5 kg Zinkchlorid zu 22,5 kg Methyläthylketon gegeben werdän: Nach etwa
1 ständigem Rühren zwecks Abschließen der Reaktion wird ein Gemisch aus
0975 kg kristallinem Kupferfluorid, 3.-92 kg Ammonium- . fluorid und 0,#5
kg Natriumfluorid ztxgesezt und das führen fortgegesetzt, bis die Masse praktisch
homogen ist. Es wird ein zusammenpeset ter Aluminiumradiatorkern in die-Flüssigkeit-
eingetaueht, der Ueberschuß abtropfen gelassen und der Kern sodann auf eine Temperatur
von 260-3¢5°C -in einem Ofen erhitzt, um-so das-Zink und Kupfer aus deren Salzen
zu verdrängen, wodurch die Metallteile unter Anwenden der exothermen Wärme mibinander
verbunden werden, die währendder Redktion der Salze entwickelt-wird. Hierdurch ergibt
sich ein einheitliches Erhit=zen an der Bindestelle selbst in verwickelten
InnensIrukturen,
wo es schwierig ist die Wärme einer äußeren Wärmequelle einheitlich zu.beaufsahlageno
Beispiel 2
Man arbeitet in der gleichen allgemeinen Weise wie im Beispiel
1 angegeben, wobei jedoch 0,12 kg kristallines Kupferchlorid an die 2telle des krisiallinen
Kupferfluorides treteng Beispiel, älän arbeitet in der gleichen `Keise wie in Beispiel
1 beschrieben, jedoch finden hier 0,48 ]#g kristallines Kupferchlorid anstelle des
kristallinen Kupferfluori:les Anwendung.
-
Beispiel
4 -
Man arbeitet in der gleichen allgemeinen Weise
wie im Beispiel 1 angegeben, jedoch weist die Masse die folgende Zusammensetzung
auf: 37,5 kg Zinkchlorid,
0,76 kg wasserfreies Kupferchlorid, 1,5 kg iimmoniumchlorid,
0>6 kg Natrumfluorid und
22,5 kg Ketone
-Beispiel Man arbeiget
in der gleichen Weise wie im Beispiel l beschrieben, jedoch weist die masse die
folgende Zusammensetzung auf: 37,5 kg Zinkchlorid, 0,35 kg, kristallines Kupferfluorid,
0,9, kg Ammoniumchlorid;, 093 kg Natriumfluorid und 22,5 kg Keton. ,,
wodurch das Zink aus dessen Chlorid durch das Magnesium verdrängt
wird: Hierdurch werden die Metallteile miteinander unter Anwenden der während der
heduktion des Zinkcnlorides entwickelten exothermen Wärme verbunden.
-
Die-erfindungsgemäße Bindemittelmasse kann in jeder geeigneten ;eise,
wie z.B. Eintauchen, Aufbürsten, Aufsprühen oder dgl. aufgeuracht werden. Nach dem
Aufbringen der Bindeniztelmasse auf das I,,#a-terial wird dasselbe z.B. vermittels
Einbringen in einen geeigne-Ven Ofen erhitzt, der eine derartige Temperatur aufweist,
daß die i?indetemperatur erreicht wird, die vorzugsweise etwa in dem Bereich von
260- 820°C der Ofentemperatur liegt. Die beaufschlagte Wärme setzt sich zusammen
aus der Ofenwärme und der exothermen Wärmetönun <<er Reaktion.