DE1552849B2

DE1552849B2 - Verfahren zum Hartlöten der Stoßstellen von Aluminiumteilen

Info

Publication number: DE1552849B2
Application number: DE1552849A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Nashville Tenn. Martin (V.St.A.)
Original assignee: Avco Corp
Current assignee: Avco Corp
Priority date: 1965-03-17
Filing date: 1966-03-16
Publication date: 1974-08-08
Also published as: DE1552849C3; GB1139084A; US3370343A; DE1552849A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartlöten der Stoßstellen von Aluminiumteilen mit einem Füllmaterial, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Aluminiumteile aufweist, und ohne Verwendung von Flußmitteln, wobei die Teile sowie das Füllmaterial mit einem unerwünschten Aluminiumoxydfilm überzogen sind.

Die Eigenschaft des Aluminiums, in Gegenwart von Luft einen Oxydschutzfilm zu bilden, ist einer der wichtigsten Faktoren, welche die Metallherstellungsund Hartlötyerfahren beinflussen. Dieser Metalloxydfilm, der im wesentlichen aus amorphem Aluminiumoxyd von sehr geringer Dicke besteht, muß mindestens .so weit entfernt werden, daß eine Diffusion der Atome der Metallkomponenten zur Erzielung einer zufriedenstellenden Verbindung möglich ist. Der Aluminiumoxydfilm kann zwar mit besonderen Flußmitteln während des Hartlötvorgangs entfernt werden, dieses Verfahren ist jedoch zum Hartlöten von sandwichartig zusammengesetzten Verbundstoffen nicht zufriedenstellend, da hierbei die korrodierenden Flußmittel eingeschlossen werden. Auch eine thermochemische Reduktion des Oxyds in einer Hartlötatmosphäre von Wasserstoff ist infolge der Begrenzungen der Hartlöttemperatur nicht möglich. Daher verbleiben als gangbare Möglichkeiten nur mechanische oder chemische Verfahren zur Oxydentfernung.

Die meistverwendeten Verfahren zum Hartlöten von Aluminium sind: Brennerhartlötung, wobei die Hitze durch einen Schweißbrenner zugeführt wird; Ofenhartlötung, wobei die hartzuverlötenden Strukturen in einem Ofen erhitzt werden; und Eintauchhartlötung, wobei die gesamte Anordnung in ein geschmolzenes Flußmittelbad eingetaucht wird. Alle diese bekannten Hartlötverfahren erfordern jedoch die Verwendung eines Flußmittels zur Entfernung von Oxydfilmen, um sicherzustellen, daß das FiUlmaterial in die hartgelöteten Stoßstellen vollständig eindringt. Da eine vollständige Entfernung der Flußmittel in vielen Fällen nicht durchführbar ist, besteht immer die Möglichkeit, daß in den verlöteten Stellen Flußmittel eingeschlossen wird.

ao Die zum Hartlöten bisher erforderlichen Flußmittel enthalten Fluoride und Chloride, die mit dem Aluminiumoxyd eine chemische Umsetzung eingehen, wenn sie durch Wärmezufuhr ausreichend energiereich gemacht werden. Die Rückstände dieser Salze sind extrem korrodierend und müssen daher vollständig entfernt werden. Der Hauptteil der Flußmittel kann in manchen Fällen durch Eintauchen der Teile in siedendes Wasser entfernt werden, ehe sie vollständig von der Hartlöttemperatur abkühlen. Dieses Verfahren hat jedoch gelegentlich ein Verziehen der Teile zur Folge und kann daher nicht immer angewendet werden. Bei dieser Methode folgt dann die Anwendung von sauren Lösungen, die zur Entfernung restlichen Hartlötflußmittels verwendet werden. Die Rückstände dieser Säuren müssen jedoch vollständig

abgewaschen und die Teile gründlich getrocknet werden, und es muß besondere Sorgfalt darauf verwendet werden, daß in den inneren Zwischenräumen keinerlei Feuchtigkeit zurückbleibt. Es ist daher offensichtlich, daß bei eingeschlossenen Verbindungsstellen, wie sie beispielsweise bei Schichtstoffen mit zellen- oder wabenförmigem Kern auftreten, Hartlötverfahren unter Verwendung von Flußmitteln ungeeignet sind, da ein Verfahren fehlt, welches eine korrosionsfreie Verlötung sicherstellt. Abgesehen davon ist es beim

Hartlöten mit Flußmitteln erforderlich, daß das Flußmittel über die Stoßflächen fließt, woraus sich in vielen Fällen ein Flußmitteleinschluß unterhalb der Stoßfläche ergibt, so daß die korrodierenden Salze in der Unterlage und in den Füllermetallen vollständig ein-

geschlossen sind.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines wirkungsvollen Hartlötverfahrens ohne Verwendung eines Flußmittels. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Aluminiumoxydfilm durch Ent-

fetten und Ätzen mit einer Schwefelsäurelösung entfernt, die Hartlötung in einer inerten Atmosphäre unter Druck durch allmähliches Erhitzen auf den Schmelzpunkt des Füllmaterials und Abkühlen durchgeführt wird.

Es ist an sich bekannt, beim Hartlöten von Aluminium die von Oxyd befreiten Werkstücke in der Hartlötfuge unter Druck zu setzen, sie auf die Arbeitstemperatur, gegebenenfalls unter Schutzgas, zu erwärmen und wieder abzukühlen. Dabei bestehen je-⁵ doch einmal die eingangs erwähnten Probleme bei der Oxydentfernung, und zum andern ist die Verwendung von Flußmitteln erforderlich.

Das Hartlöten von Aluminium oder Aluminiumlegierungen erfordert die Verwendung eines Füllmaterials, das in Form von Draht, Folien, Unterlegblechen, Pulver, Pasten usw. vorliegen kann, oder die Stoßfläche des Grundmetalls kann mit einer Schicht des Füllmaterials plattiert werden, ehe die Montierung vorgelötet wird. Das spezielle Füllmaterial muß so gewählt werden, daß sein Schmelzpunkt niedriger liegt als der Schmelzpunkt des Grundmaterials. Im Handel erhältliche Füllermetalle zum Hartlöten von Aluminium bestehen aus Aluminiumlegierungen, die Silicium oder Silicium und Kupfer enthalten. Die meisten dieser Füllmaterialien schmelzen innerhalb eines breiten Temperaturbereichs.

Im Verlauf der Erforschung des Problems der Verbindung von Aluminium durch Hartlöten ohne Verwendung eines oxydreduzierenden Flußmittels wurden verschiedene Faktoren berücksichtigt. Magnesium, Aluminium und Silicium gehören in die dritte Periode des periodischen Systems der Elemente und stellen aktive Substanzen dar. Das Element Silicium zeigt üblich eine kovalente Wertigkeit von 4 und Oxydationsgrade zwischen —4 und 4. Der Oxydationsgrad oder das Potential von Silicium hängt davon ab, in welchem Maße seine Bindungselektronen mit anderen Siliciumatomen geteilt werden. Silicium wird gelegentlich als Desoxydationsmittel bei der Herstellung einiger Metalle verwendet. Aluminium befindet sich in der dritten Periode des Systems einen Platz vor dem Silicium und besitzt drei Valenzelektronen, von denen sich zwei im Niveau 3₀ und eines im Niveau 3, befinden. Aluminium bildet eine Anzahl von kovalenten Verbindungen, in denen es die Oxydationszahl 3 aufweist. Aluminium und Silicium bilden miteinander keine Verbindungen, und Silicium weist auch keine wesentliche Löslichkeit in Aluminium auf. In einer Legierung von Aluminium und Silicium und/oder Magnesium liegen das oder die legierenden Elemente hauptsächlich in Form migrierender Atome vor.

Es erwies sich, daß Aluminium und seine Legierungen unterschiedliche Oxydbildungsgeschwindigkeiten aufweisen und daher unter bestimmten Bedingungen sich im Grad ihrer Inertheit unterscheiden. So ist Aluminium, welches aus 98,8 % Aluminium und 1,2% Mn besteht, beträchtlich inerter als andere Aluminiumlegierungen, die weniger Aluminium enthalten. Beim flußmittellosen Hartlöten des 98,8%igen Aluminiums ist daher die zulässige Zeitspanne zwischen der Oxydentfernung und dem Hartlöten geringer als bei den weniger Al enthaltenden Legierungen.

Bei der Untersuchung von flußmittelfrei hartverlöteten Stoßstellen von Aluminium als Grundmetall, welches mit Aluminium und Silicium und auch AIuminium-Magnesium-Silicium-Zink und Kupfer verbunden ist, weisen die Verbindungsstellen eine metallurgische Struktur auf, die eine vollständige Zwischenflächendiffusion zeigt, ohne irgendwelche Spuren, die auf einen Oxydfilm hinweisen, obwohl vor dem Hartlöten ein schwacher Oxydfilm vorhanden war. Dies läßt sich theoretisch so erklären, daß bestimmte Hartlötmetalle eine milde Desoxydationskraft aufweisen, und wenn der Aluminiumoxydfilm schwächer ist als ein zusammenhängender, nicht korrodierender Film desoxydierenden Magnesiums und andere Substanzen, wenn ihnen ausreichend Wärmeenergie zugeführt wird, ein Aluminiumoxyd ausreicht, um eine gegenseitige Diffusion zu ermöglichen. Vor der erfindungsgemäßen flußmittelfreien Hartlötung von Aluminium war man in der Industrie weitgehend der Überzeugung, daß nichtmetallische Flußmittel auf der Grundlage von Chlor oder Fluor zur Reduktion der Aluminiumoberfläche in einen hartlötfähigen Zustand unerläßlich sind.

Die erfindungsgemäß einzuhaltenden Temperatur-Druck-Zeitverhältnisse müssen jeweils vorher festgelegt werden. Wenn zum Hartlöten handelsübliche Füllmetalle verwendet werden, muß die Hartlöttemperatur exakt erreicht werden, da diese Füllmaterialien Schmelzpunkte aufweisen, die dicht bei den Schmelzpunkten des zu lötenden Aluminiumwerk-Stückes liegen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß je nach Größe der zu verbindenden Teile eine Hartlötungstemperaturtoleranz von +2,75 bis 5,5⁰C möglich ist. Die Dauer einer Hartlötungsfolge wird äußerst gering gehalten und vorher bestimmt, um eine unnötige Diffusion zwischen Füllmaterial und Grundmetall zu verhindern. Infolge der verhältnismäßig geringen Festigkeit der Metallkomponenten bei der Hartlöttemperatur ist nur ein schwacher Druck erforderlich. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und

F i g. 2 ein Flußdiagramm der Reinigungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung wird nachstehend in bezug auf das Hartlöten eines Waben- oder Zellstruktur aufweisenden oder gewellten Kerns 10 mit Außenblechen 12 und 14 zur Schaffung eines zusammengesetzten Verbundbauteils, welches durch die Endwände 15 vollständig abgeschlossen ist, beschrieben. Die Erfindung kann zum Hartverlöten jeglicher Verbindungsstellen verwendet werden, ist jedoch besonders nützlich, wenn keine Flußmittelentfernung möglich ist, wie in dem gezeigten Beispiel, wo die Hartlötstellen nicht zugänglich sind.

Zwischen die hartzuverlötenden Aluminiumteile wird ein nicht dargestelltes Füllmaterial eingebracht. Die verwendeten Füllmaterialien besitzen z. B. einen Schmelzpunkt, der mindestens 5,5 bis H⁰C niedriger liegt als der Schmelzpunkt des Grundmetalls.

Das Füllmaterial kann in jeder beliebigen Form vorliegen, beispielsweise als Folie, Draht, Pulver usw. Hier soll angenommen werden, daß das Füllmaterial auf eine Oberfläche der Außenbleche 12 und 14 plattiert ist und mit diesen eine Einheit bildet.

Bekanntlich müssen zum Hartverlöten des Kerns oder Stützmaterials 10 mit den Außenblechen 12 und 14 alle zu verlötenden Oberflächen frei sein von Aluminiumoxyden sowie von Löchern, Flecken oder anderen Oberflächenunregelmäßigkeiten, die für den Hartlötarbeitsgang nachteilig wären. Daher müssen alle hartzuverlötenden Aluminiumteile gereinigt werden. Im Gegensatz zum bisherigen Vorgehen erfolgt die Oxydentfernung hierbei durch Reinigung vor Beginn des Hartlötvorgangs.

Zuerst werden der Kern und die Außenbleche 12 und 14 (die mit Füllmaterial plattiert sind) entfettet. Dies erfolgt bei den Außenblechen 12 und 14 durch Abwischen mit Mull oder einem ähnlichen Tuch, das mit Methyläthylketon (MÄK) gesättigt ist, aber nicht tropft. Die Reinigung mit MÄK wird so lange fortgesetzt, bis auf einem sauberen Tuch keine Verfärbung mehr erkennbar ist. Beim Kern 10 erfolgt die Entfettung durch Dampfentfettung oder durch

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Eintauchen in MÄK. Alle Teile werden bei Zimmer- bei einer nicht über 24° C liegenden Umgebungstemperatur getrocknet, bis das Lösungsmittel voll- temperatur, bis mit dem Hartlöten begonnen wird, ständig verdampft ist. Das Reinigungsverfahren besteht also vorzugs-

AIs nächstes werden alle Aluminiumteile, die plat- weise aus folgenden Stufen: Entfetten mit MÄK, Ättierten Außenbleche und der Kern, 4 bis 4V2 Minu- 5 zen mit Schwefelsäure, Waschen mit Leitungswasser, ten lang in einen bleiausgekleideten Stahltank einge- Glänzen mit Salpetersäure, Waschen mit Leitungstaucht, der eine vorsichtig gerührte Lösung von wasser, Absprühen mit entmineralisiertem Wasser, Schwefelsäure und Leitungswasser enthält, die auf Trocknen und Umwickeln und Lagern der getrock-66 ± 6° C gehalten wird. Die Schwefelsäurelösung neten Teile in einer geregelten Atmosphäre,
enthält 35 + 3 Volumprozent Schwefelsäure, wobei io Zwischen den Aluminiumteilen und den Schwefelder Rest aus Leitungswasser besteht. Dieses Eintau- säure- und Salpetersäurelösungen sind viele chemichen stellt eine Ätzstufe dar. sehe Reaktionen möglich.

Die für die Schwefelsäureätzung einer speziellen Aluminium reagiert mit Schwefelsäure folgender-

Aluminiumlegierung oder für die Bestimmung, ob maßen:

eine spezielle Legierung oxydfrei ist, erforderliche 15

Zeitdauer kann durch visuelle Untersuchung der in lAi-iiucn ai rcn \ λ. 1 er» _l <;u η
der Schwefelsaure eingetauchten Proben bestimmt * * ^Λ - ²
werden. Da Aluminium gegenüber Säuren oder Basen infolge des auf seiner Oberfläche vorhandenen Das erhaltene Aluminiumsulfat verursacht ein Aluminiumoxydfilms offensichtlich inaktiv ist, tritt so schwarzes schmutziges Aussehen der Aluminiumkeine erkennbare Reaktion im sauren Bad auf, bis oberfläche. In der anschließenden Salpetersäurebedas Aluminiumoxyd entfernt ist. Sobald dies der Fall handlung wird diese wie folgt entfernt:
ist, erkennt man deutlich eine heftige Reaktion unter
Wasserstoffentwicklung, und die Schwefelsäureätzung .
kann abgebrochen werden. In den meisten Fällen a₅ Al₂(MJ₄J₃ + 6HNO₃ + 6H ⁺
dauert dies 4 bis 4'/₂ Minuten. _► 2 Al (NO₃)₃ -f 6 H₂O + 3 SO,

Nach dem Ätzen, aber ehe die Schwefelsäurelösung auf den Aluminiumteilen trocknen kann, werden letztere sofort 1 bis 2 Minuten lang bei der Das Aluminiumnitrat stellt kein Problem dar, da Temperatur der Umgebung in einen Tank aus rost- 30 es rasch ionisiert.

freiem Stahl eingetaucht, der überfließendes Lei- Viele Metallionen einschließlich des Aluminiums

tungswasser enthält. neigen zur Bildung komplexer Ionen. Ein Ion, wel-

Danach werden die Aluminiumteile ungefähr ches sich in Salpetersäure gern bildet, ist ein AIu-

1 Minute lang in einem Tank aus rostfreiem Stahl minium - Ammoniak - Komplex folgender Formel:

eingetaucht, der eine schwach durchgerührte Lösung 35 Al (NH₃)₄ ⁺. Dieses Ion stellt ein Reduktionsmittel

von Salpetersäure und Leitungswasser enthält, die dar und dient als solches dazu, bis zu einem gewissen

bei Umgebungstemperatur gehalten wird. Die SaI- Grad die Oxydation der Aluminiumoberfläche nach

petersäurelösung enthält 50 % ± 3 Volumprozent dem Reinigen zu inhibieren, und es wurde gefunden,

Säure von 42° C Be, wobei der Rest aus Leitungs- daß bei Anwendung des vorstehend beschriebenen

wasser besteht. Hierbei handelt es sich um ein Glän- 40 Verfahrens die Beständigkeit der Komponenten, d. h.

zen, das den Aluminiumsulfatfilm entfernt, der von die Zeitspanne, in der keine merkliche Oxydation

der Ätzung im Schwefelsäurebad stammt. Hierbei auftritt, mindestens 24 Stunden beträgt, wenn die

sollte wiederum beim Überführen in die Salpeter- Teile in einer Atmosphäre mit niedrigem Feuchtig-

säure Sorge getragen werden, daß die Aluminium- keitsgehalt aufbewahrt werden,

oberfläche naß bleibt, da alle trockenen Stellen, die 45 Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchfüh-

sich bilden, zur Oxydation an der Luft neigen und rung des Verfahrens besteht aus einem luftdichten

in der Salpetersäure nicht entfernt werden und außer- Behälter 16 aus rostfreiem Stahl mit Einlaß 24 und

dem an diesen Stellen ein Glänzen verhindern. Auslaß 26, der eine flexible Deckplatte 22 und starre

Anschließend werden die Teile unmittelbar nach Seitenwände 18 besitzt, deren Höhe die Dicke der der Entnahme aus der Salpetersäurekonditionierung 50 Verbundstruktur bestimmt. Die Seitenwände 18 befür 1 bis 2 Minuten in einen Tank aus rostfreiem sitzen Flansche 19; die Bodenplatte ist mit 20 beStahl eingetaucht, der überfließendes Leitungswasser zeichnet. Die Seitenwände 18 sind in der Höhe invon Umgebungstemperatur enthält. Dieses Eintau- nerhalb bestimmter Toleranzen dimensioniert und chen erfolgt, ehe die Salpetersäurelösung auf den bestimmen so die Dicke der Verbundstruktur. Der Teilen trocknen kann. Danach werden die Teile bei 55 gesamte für das Hartlöten erforderliche Druck auf der Entnahme aus der Eintauchspülung einer Sprüh- die Verbundstruktur wird somit durch die flexible waschung mit entmineralisiertem oder destilliertem Deckplatte 22 ausgeübt und durch die Höhe der Sei-Wasser unterworfen, welches bei Umgebungstempe- tenwände 18 im Vergleich zur ursprünglichen Höhe ratur versprüht wird, bis alles Tauchwaschwasser ent- der Verbundstruktur vor dem Hartverlöten geregelt, fernt ist. 60 Die Seitenwände 18 und die Deckplatte 22 sind an

Abschließend werden alle Teile getrocknet. Die ihrem ganzen Umfang verschweißt.

Außenbleche werden getrocknet durch Abwischen Die Bodenplatte 20 kann einen ständigen Teil des

mit sauberen Papiertüchern technischer Qualität, Behälters 16 darstellen. Die flexible Deckplatte 22

während das Kernmaterial in einem Ofen bei unge- ist jedoch nicht wieder verwendbar und läßt sich

fähr 65° C getrocknet wird. Falls die Teile nicht un- 65 durch Abschleifen der Verschweißung zwischen ihr

mittelbar danach hartverlötet werden, schlägt man und den Außenkanten des Flansches 19 entfernen,

sie in unbehandeltes Papier ein und hält sie in einer Der Rest des Behälters läßt sich für viele Hartlötun-

Atmosphäre mit geringem Feuchtigkeitsgehalt und gen wiederverwenden. Aluminiumgleitbleche 28, die

in gleicher Weise wie die hartzuverlötenden Teile von Chemikalien und anderen Verunreinigungen gereinigt wurden, werden unter und über die aufeinander gelegte Verbundstruktur gebracht. Am Einlaß 24 wird ein gereinigter Aluminiumgetter 32 angebracht. Als Getter ist zwar Aluminiumwolle dargestellt, aber jede andere Konfiguration, beispielsweise in Zellenform, ist ebenfalls verwendbar, solange sie eine große Oberfläche aufweist, über die Argongas, welche die für die spezielle Verbundstruktur erforderliche Form aufweist.

Diese Vorrichtung besteht allgemein aus zwei Keramikplatten 33 und 34, welche der gewünschten Form der Verbundstruktur angepaßt sind. Zusammenhängende Kühlleitungen 36 zur Aufnahme einer

ches am Einlaß 24 bei Atmosphärenunterdruck zugeleitet wird, bis die Atmosphäre im Behälter völlig inert ist. Das Argongas kann aus verflüssigtem Argon oder hochgereinigtem Gas stammen; alle Verunreinigungen, die im Argon zurückgeblieben sind, werden durch das Aluminiumgetter 32 entfernt.

Die Keramikplatte 33 wird dann abgesenkt, um zusätzlichen Druck auf die hartzuverlötenden Teile auszuüben. Der Lötdruck auf die hartzuverlötenden

ches durch den Einlaß 24 zugeführt wird, strömen to Teile wird lediglich durch die flexible Deckplatte 22, kann. durch den atmosphärischen Druck und den Werk-

Nachdemdichten Verschließen ist der Behälter 16 zeugdruck ausgeübt. Der Grund hierfür liegt darin, fertig zum Einbringen in die Hartlöteinrichtung, wel- daß beim Aufeinanderlegen der zu verlötenden Teile

die Höhe der Verbundstruktur plus der Gleitbleche nur geringfügig größer ist als die Höhe der starren Seitenwände 18 des Behälters 16. Wenn daher die Platte 33 abgesenkt wird, preßt sie die Verbundstruktur durch die Deckplatte 22 nur soweit zusammen, bis das Gewicht der Platte durch die Seitenwände 18

Kühlflüssigkeit und Heizelemente 38 in Form von ao aufgenommen wird. Durch diese Technik kann der Widerstandsdrähten werden in jeder der Keramik- auf die zu verlötende Verbundstruktur angelegte platten vorgesehen. Die Widerstandsdrähte 38 liefern Druck durch die in die verschiedenen Teile eingebei Verbindung mit dem elektrischen Strom die zum bauten Toleranzen genau geregelt werden.
Hartlöten erforderliche Wärme, während die durch Nachdem der Behälter 16 evakuiert und mit Ar-

die Leitungen 36 strömende Kühlflüssigkeit zu ge- a₅ gongas wieder gefüllt wurde, wobei er Atmosphäreneigneter Zeit die notwendige Kühlung verschafft. Die unterdruck aufweist, wird mit der Heizfolge begon-Platten 33 und 34 werden von feuerfesten Isolier- nen. Die Wärme wird allmählich erhöht, während bauteilen 40 und 42 getragen, die wiederum von der Argonspülstrom aufrechterhalten wird. Nachdem stahlunterlegten Bauteilen 44 und 46 getragen wer- die kritische Hartlöttemperatur für die erforderliche den. Ferner sind Mittel vorhanden (nicht gezeigt), 30 Zeitdauer aufrechterhalten worden war, wird der Bedie eine vertikale Bewegung des Bauteils 44 zur An- hälter mit seinem Inhalt mit komprimierter Luft, passung an verschiedene Größen des Behälters 16 die durch die Kühlleitungen 36 zugeführt wird, auf und zur Anwendung von Druck auf den Behälter Umgebungstemperatur abgekühlt,
ermöglichen. Diese spezielle Vorrichtung ist zur Die bei der Durchführung dieses Verfahrens spe-

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens _{35 z}i_ell angewendeten Temperaturen, Drücke und Zeibesonders geeignet, da sie für die Zuführung der not- ten schwanken je nach den besonderen Eigenschafwendigen Wärme und der Kühlmittel mit außer- ten des hartzuverlötenden Materials. Bei einer Hartordentlicher Präzision besonders gut angepaßt ist. verlötung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung Wenn der Behälter 16 mit der Verbundstruktur aus 98,8% Al und 1,2% Mn, unter Verwendung darin in die Vorrichtung gebracht wird, werden 40 eines bei niedrigerer Temperatur schmelzenden Füll-Thermoelemente (nicht gezeigt) mit den Ober- und materials wurde bei der praktischen Durchführung Unterwänden des Behälters 16 verschweißt. Distanzplatten 48 für die Thermoelemente, die zu deren Aufnahme Vertiefungen aufweisen, werden über und
unter dem Behälter 16 angebracht. Die Distanzplat- 45
ten können aus Kupfer oder Aluminium bestehen
und werden benutzt, um das Auftreten von Luftnestern zwischen den Wänden des Behälters und der
Vorrichtung durch die Thermoelemente zu vermeiden. Die Thermoelemente sind mit Meßgeräten (nicht 50
gezeigt) zur Messung der Temperatur des Behälters
16 verbunden.

Über und unter die Thermoelementdistanzplatten werden Wärmeabflußplatten 50 aus Kupfer gelegt, und zwischen die Keramikplatten 33 und 34 und die angrenzenden Wärmeabflußplatten 50 wird eine Schicht 52 aus einem nichtmetallischen Polster eingebracht. Die Wärmeabflußplatten 50 aus Kupfer verteilen die Wärme gleichmäßig auf die Werkstückpackung. Diese Platten werden nur für eine außerordentlich kritische Temperaturregelung verwendet oder um das Risiko ungleichmäßiger Temperaturen zu vermindern. Der den Behälter 16 und die verschiedenen Bleche und Platten der Vorrichtung umgebende Raum wird dann mit Isoliermaterial 52 gefüllt, um Wärmeverluste zu verringern.

Der luftdicht verschlossene Behälter 16 wird dann am Auslaß 26 evakuiert und mit Argon gespült, weider Erfindung folgende Hartlötarbeitsfolge eingehalten:

1. Der Behälter 16 wurde 60 Minuten lang evakuiert.

2. Bei Anwendung eines statischen Vakuums wurde der Behälter 16 30 Minuten lang auf undichte Stellen geprüft. Die höchstzulässige Undichte betrug 0,76 mm Quecksilber pro Stunde.

3. Der Behälter 16 wurde 90 Minuten kontinuierlich evakuiert und alle 5 Minuten mit Argongas wieder bis zu leicht positivem Druck gefüllt.

4. Mit dem Heizen wurde begonnen, während der Behälter unter einem Vakuum von 203 mm Quecksilber stand und unter kontinuierlichem Spülen mit 0,283 m³ Argon pro Stunde.

5. Bei 177 ± 5° C wurde das Vakuum auf 127 mm Quecksilber verringert, wobei die Argonspülung mit 0,283 m³ pro Stunde aufrechterhalten wurde.

6. Bei 343°C wurde das Vakuum in dem Behälter 16 auf 102 mm verringert, wobei die Argonspü-

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lung mit 0,283 m³ pro Stunde weiter beibehalten wurde.

7. Bei 518 ± 5° C wurde der auf die Widerstandsheizelemente 38 angelegte elektrische Strom ver- mindert, um die Geschwindigkeit der Annäherung an die endgültige Hartlötungstemperatur herabzusetzen.

8. Bei 574° C wurde der auf die Widerstandsheiz-

elemente angelegte elektrische Strom auf die Endstufe herabgesetzt, um ein Überspringen der Hartlötungstemperatur zu verhüten.

9. Die Hartverlötung erfolgte bei 585 ± 5° C innerhalb von 4 Minuten.

10. Der Behälter wurde durch Preßluft, die durch die Kühlleitungen in den Schablonen zugeführt ' wurde, auf Umgebungstemperatur abgekühlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hartlöten der Stoßstellen von Aluminiumteilen mit einem Füllmaterial, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Aluminiumteile aufweist, und ohne Verwendung von Flußmitteln, wobei die Teile sowie das Füllmaterial mit einem unerwünschten Aluminiumoxydfilm überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumoxydfilm durch Entfetten und Ätzen mit einer Schwefelsäurelösung entfernt, die Hartlötung in einer inerten Atmosphäre unter Druck durch allmähliches Erhitzen auf den Schmelzpunkt des Füllmaterials und Abkühlen durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem Entfetten und Ätzen ein Spülen mit Wasser, ein Glänzen mit einer Salpetersäure und ein Trocknen anschließt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Hartlötung gegenüber der Atmosphäre ein Unterdruck aufrechterhalten wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem luftdichten Behälter (16) aus rostfreiem Stahl mit Einlaß (24) und Auslaß (26) besteht, der eine flexible Deckplatte (22) und starre Seitenwände (18) besitzt, deren Höhe die Dicke der Verbundstruktur bestimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) zwischen zwei Keramikplatten (33, 34) angeordnet ist, die Heizelemente (38) enthalten, und deren Druck von den starren Seitenwänden (18) aufgenommen wird.