DE1483469C - Flüssiges Lötmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Lötmittel zum Verlöten von Aluminium und Magnesium und deren Legierungen nach Patent 1 263 461.

Nach der USA.-Patentschrift 2 179 258 sind Lötmittel bekannt, bei denen ein Flußmittel auf der Grundlage von Natriumfluorid, Ammoniumfluorid, Zinkchlorid und Wasser angewandt wird. Vermittels dieses Lötmittels ist es möglich, ohne gründliches Reinigen Metalle, wie Blei, Zink, Eisen, Kupfer, Messing, Stahl usw., zu verlöten. Als Lösungsmittel wird hier ausschließlich Wasser angewandt, und derartige Lötmittel sind,' obwohl sie zum Verlöten von Aluminium vorgeschlagen werden, nicht geeignet, Aluminium oder Magnesium oder deren Legierungen zu verlöten.

An Hand der USA:-Patentschrift 2 867 037 ist weiterhin ein Lötmittel bekannt, das sich im wesentlichen aus den erfindungsgemäßen Bestandteilen zusammensetzt, jedoch zusätzlich eine erhebliche Menge an Natriumchlorid enthält. Dieses Lötmittel ist jedoch nicht zu dem Verlöten von Leichtmetallen geeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Lötmittel der angegebenen Art zu schaffen, das es ermöglicht, Leichtmetalle, wie Aluminium und Magnesium und deren Legierungen, einwandfrei zu verlöten sowie das Lötmittel in einer derartigen Konsistenz bereitzustellen, daß ein Absitzen bzw. eine Phasentrennung der einzelnen Komponenten nicht eintritt. Diese Homogenität ist während des Lötvorganges zum Ausbilden einer einwandfreien Lötstelle wichtig.

Diese der. Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein aus 37,5 Gewichtsteilen Zinkhalogenid, 0,12 bis 1,69 Gewichtsteilen Kupferhalogenid, 0,9 bis 1,5 Gewichtsteilen Ammoniumhalogenid-Flußmittel und 0,3 bis 0,6 Gewichtsteilen Natriumfluorid-Flußmittel und 22,5 bis 37,5 Gewichtsteilen eines flüssigen Lösungsmittels nach Patent 1263 461 bestehendes Gemisch nunmehr als flüssiges Lösungsmittel ein solches, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus aliphatischen Alkoholen

ίο mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wäßrigem Formaldehyd, Wasser, aliphatischen Nitrilen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Methyl- und Äthylestern aliphatischer Säuren mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und Formiaten und Acetaten aliphatischer Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, aliphatischen Lactonen mit 3 bis 4 Methylengruppen in dem Ring, Tetrahydrofuran und aliphatischen Alkoholäthern mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkoxy- und Alkoholgruppen enthält.

Das Zinkhalogenid kann Zinkchlorid sein, jedoch können auch die Bromid- und Jodidsalze angewandt werden. Das sich mit dem freigesetzten Zink legierende Kupfer stammt aus dem Kupferhalogenid, das als Chlorid und/oder Fluorid, und zwar entweder in wasserfreier oder hydratisierter Form vorliegt. Das bevorzugte Ammoniumhalogenid-Flußmittel stellt das Ammoniumchlorid dar. Ammoniumbromid und Ammoniumjodid können an Stelle von Ammoniumchlorid angewandt werden, scheinen jedoch keine besonderen Vorteile zu bewirken und sind kostspieliger.

Zusätzlich zu dem Lösen der gestellten Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß auch der Vorteil, daß zum Ausführen von Verlötungen relativ geringe Mengen Lötmittel zur Anwendung kommen können, wodurch sich einerseits eine Ersparnis bezüglich des Lötmittels und andererseits eine Gewichtsersparnis der entsprechenden verlöteten Bauteile ergibt, was sich bei den geringen Gewichten der zu verlötenden Bauteile stark bemerkbar macht. Auch gelingt es, in einwandfreier Weise außerordentlich dünne Metallteile miteinander zu verlöten, ohne daß eine Legierungsbildung durch das dünne Metall hindurch erfolgt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nach dem Stand der Technik die suspendierten Teilchen dazu neigten, sich in bestimmten Flächen, und zwar insbesondere bei verwickelten Bauelementen, wie z. B. Wärmeaustauschern, zu sammeln. Erfindungsgemäß werden einwandfrei glänzende Verbindungsstellen erzielt, die auf die Homogenität des Lötmittels zurückzuführen sind, und dieselbe ist ihrerseits wieder auf die komplexe Bindung der entsprechenden Bestandteile zurückzuführen.

Erfindungsgemäß muß wenigstens eines der zu verlötenden Metalle anodisch bezüglich des Zinks und anderer Bindemetalle der Bindesalze des Lötmittels sein, was für Aluminium und Magnesium zutrifft. In derartigen Fällen treten diese Metalle an die Stelle von Zink und jedes andere Bindemetall aus Salz, das sich sodann mit Aluminium oder Magnesium unter Ausbilden der Verbindung vereinigt. Die Elektronenanalyse zeigt, daß das Zink und andere Metalle in der Masse, die aus deren Salzen reduziert werden, eine Legierung mit dem zu verlötenden Metall eingehen. Die Homogenität der flüssigen Bindemasse führt dazu, daß die Metalle in der entstehenden Lötnaht einheitlich darin verteilt sind. Es wird eine ausreichende Wärmemenge zur Verfügung stehen, um

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die Legierungsbildung zu verursachen, und diese C_nH_271-1CN angewandt werden, wobei η gleich 2 Wärme kann nach dem Beaufschlagen von Wärme bis 6 ist. Derartige Nitrile sind Acrylnitril, Crotonin Form einer exothermen Reaktion erzeugt werden nitril und Allylcyamid.
oder kann von außen her zugeführt werden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Lötmittel zu ver- 5 Ester

lötenden Teile aus Aluminium, Magnesium und deren Bestimmte flüssige Ester der gesättigten Säuren

Legierungen werden dabei mit Metallen oder Legie- können ebenfalls ausgezeichnete Lösungsmittel darrungen, wie Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel, Zink, stellen. Diese Ester umschließen die Methyl- und Magnesium, Cadmium, Silber und Legierungen der- Äthylester aliphatischer Säuren mit 1 bis 8 Kohlenselben, verbunden. io Stoffatomen und Formiate und Acetate aliphatischer

Die wesentliche Verbindung zur Ausbildung der Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Somit sind Lötnaht ist das Zinkhalogenid, da. Aluminium und die Methyl- und Äthylester diejenigen von Säuren, Magnesium aus der zu verbindenden Metallschicht ausgehend von Ameisensäure bis zur Caprylsäure, jeweils Zink ersetzen, das sodann für die Legierungs- während die Formiate und Acetate diejenigen sind, bildung mit der Metallschicht unter Ausbilden der 15 die von Methylalkohol bis zu Amylalkohol gehen. Lötverbindung zur Verfügung steht. Ein leicht zu- Beispiele geeigneter Ester sind unter anderem Äthylgängliches und wirksames Zinkhalogenid ist das butyrat, Äthylformiat, Methylcaprylat und die For-Zinkchlorid. miate und Acetate des Methylalkohols, Äthylalkohols,

Das in dem erfindungsgemäßen Lötmittel zusätzlich n-Propyl- und i-Propylalkohols, η-Butyl- und i-Butylzu dem angegebenen Zinkhalogenid enthaltene 20 alkohols und n-Amyl- und i-Ämylalkohols. Weitere Lösungsmittel wirkt ebenfalls als Reaktionsteilnehmer. geeignete Ester sind Ester der Chloressigsäure und Diese Lösungsmittel weisen die Eigenschaften von ungesättigter Säuren, wie Methylacrylat und Methyl-Lewis-Basen auf und setzen sich mit dem Zink- methacrylat. Orthoester, wie Methyl- und Äthylester halogenid unter Bildung von Komplexen um, die in der Orthoameisensäure, Orthoessigsäure und Orthoden geeigneten Mengen sich nicht aus der Flüssigkeit as propionsäure stellen ebenfalls ausgezeichnete Löüber längere Zeitspannen hin absetzen. sungsmittel dar.

Im folgenden sind Lösungsmittel angegeben, die . . , .

für das Herstellen des erfindungsgemäßen flüssigen Alipnatiscne Lactone

Lötmittels geeignet sind. Lactone mit 3 bis 4 Methylengruppen im Ring

. 30 sind ausgezeichnete Lösungsmittel für die erfindungs-

Ahphatische Alkohole gemäßen Lötmittel. Beispiele sind y-Butyrolacton und

Zu diesen Alkoholen gehören die gesättigten, ali- γ- und (5-Valerolacton.
phatischen Alkohole der Formel C_nH_{2n tl}OH, wobei _Ä,

η gleich 1 bis 6 ist. Beispiele für derartige Alkohole ^er

sind Methylalkohol, Äthylalkohol, Isopropylalkohol, 35 Es können ebenfalls bestimmte Äther als Lösungstert-Butylalkohol, η-Amylalkohol, sec.-Butylalkohol mittel bei dem erfindungsgemäßen Lötmittel ange- und 1-Hexanol, von denen die ersten drei bevorzugt wandt werden. Hierzu gehört als cyclischer Äther sind. das Tetrahydrofuran. Aliphatische Alkoholäther mit

Olefinische Alkohole der Formel C_nH_2n-1OHkOn- 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkoxy- und nen ebenfalls in Anwendung kommen, wobei sich 40 Alkoholgruppen sind ebenfalls geeignete Lösungs- n auf 3 bis 6 beläuft. Ein gutes Beispiel für derartige mittel. Beispiele sind 2-Butoxyäthanol und Methoxy-Alkohole ist Allylalkohol. Eine weitere Gruppe an isopropanol.

Alkoholen sind die Heteroalkylalkohole. Tetrahydro- Diese Lösungsmittel können als. solche oder in Ge-

furfurylalkohol stellt ein entsprechendes Beispiel dar. mischen angewandt werden. Weiterhin können die-

45 selben nicht substituiert oder substituiert sein, und Formaldehyd _zwar insbesondere mit Halogenen, solange die funk-

Ein ausgezeichnetes Lösungsmittel stellt eine tionelle Gruppe nicht durch den Substituenten inhiwäßrige Lösung von Formaldehyd oder Formalin biert wird, mit anderen Worten, solange der Alkohol dar. Üblicherweise enthält Formalin etwa 37 °/o seine Funktion als Alkohol, das Nitril seine Funktion Formaldehyd in wäßriger Lösung. 50 als Nitril u. dgl. ausübt. Beispiele für solche Alko

hole sind 2-Chloräthanol, l-Chlor-2-propanol-2-^Wasser Chlor-1-propanol und 3-Chlor-2-butanol.

Wasser ist ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für Ein ausgezeichnetes Beispiel eines Gemisches von

die Anwendung in dem erfindungsgemäßen Lötmittel. Verbindungen, die als ein Lösungsmittel angewandt Dies trifft insbesondere zu, wenn die Wasserlösungen 55 werden, stellt ein unter der Bezeichnung Synasolfrisch zubereitet sind und nicht bis zum nächsten Tag Lösungsmittel bekanntes Gemisch niedrigsiedender aufbewahrt werden. Dies ist bevorzugt, da das Zink- Alkohole dar.

halogenid bei längerem Stehen zur Hydrolyse neigt, Das erfindungsgemäße Lötmittel kann in jeder

wodurch sich ein Verlust an Zink aus der Lösung geeigneten Weise, wie z. B. Eintauchen, Aufbürsten, durch Ausfällen in Form von Zinkoxid oder -hydroxid 60 Aufsprühen od. dgl., aufgebracht werden. Nach dem ergibt. Aufbringen des Lötmittels auf den Werkstoff wird

Aliphatische Nitrile derselbe z. B. vermittels Einbringen in einen geeigne

ten Ofen erhitzt, der eine derartige Temperatur auf-

Aliphatische Nitrile der Formel C_nH₂ „ _{+ t}CN, wo- weist, daß die Löttemperatur erreicht wird, die vorbei η gleich 1 bis 6 ist, sind ausgezeichnete Lösungs- 65 zugsweise etwa in dem Bereich von 260 bis 820° C mittel für die erfindungsgemäßen Lötmittel. Beispiele der Ofentemperatur liegt. Die beaufschlagte Wärme für derartige Nitrile sind Butyronitril und Acetonitril. setzt sich zusammen aus der Ofenwärme und der Es können ebenfalls ungesättigte Nitrile der Formel exothermen Wärmetönung der Reaktion.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flüssiges Lötmittel zum Verlöten von Aluminium und Magnesium und deren Legierungen nach Patent 1263 461, bestehend aus einem Gemisch von 37,5 Gewichtsteilen Zinkhalogenid, 0,12 bis 1,69 Gewichtsteilen Kupferhalogenid, 0,9 bis 1,5 Gewichtsteilen Ammoniumhalogenid-Flußmittel und 0,3 bis 0,6 Gewichtsteilen Natriumfluorid-Flußmittel und 22,5 bis 37,5 Gewichtsteilen eines flüssigen Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wäßrigem Formaldehyd, Wasser, aliphatischen Nitrilen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Methyl-, und Äthylestern aliphatischer Säuren mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und Formiaten und Acetaten aliphatischer Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, aliphatischen Lactonen mit 3 bis 4 Methylengruppen in dem Ring, Tetrahydrofuran und aliphatischen Alkoholäthern mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in den Alkoxy- und Alkoholgruppen.

2. Lötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinkhalogenid Zinkchlorid und das Kupferhalogenid Kupferchlorid und/oder Kupferfluorid ist.

3. Lötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumhalogenid Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid und/oder Ammoniumjodid ist.