DE1627461C - Verfahren zum Löten von Aluminium ohne Flußmittel mit einer Aluminium-Silizium-Legierung als Lötmetall - Google Patents

Description

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Erfindungsgemäß werden etwa 0,1 bis 3 % eines res Metall, wie beispielsweise Kobalt, verwendet wer-

das Löten beschleunigenden Metalls entweder auf die den, das die obenerwähnten erforderlichen Eigen-

Aluminiumteile, die mit dem Lot belegt sind, aufge- schäften aufweist.

tragen oder eingearbeitet, oder aber auf die Lötfolie Das das Löten beschleunigende Metall wird, wenn aufgetragen, wenn eine solche verwendet wird. Der 5 es als Beschichtung aufgetragen wird, für gewöhnlich Teil mit der Lötauflage wird auf eine Temperatur, auf die mit Lot belegte Stelle des Aluminiumteiles die etwa 55° C unter seinem Schmelzpunkt liegt, er- oder der Metallfolie, wenn eine solche angewendet hitzt und danach sehr rasch auf die Schmelztempe- wird, mittels Vakuumabscheidung, Elektroplattierung ratur des Lotes gebracht. Die Temperatur von etwa oder thermische Zersetzung aufgebracht. Diese Ver-55° C unter dem Schmelzpunkt des Lotes liegt im io fahren werden für die Beschichtung bevorzugt, weil allgemeinen im Bereich von 540° C. Diese Tempe- sie die Einwirkung von Verunreinigungen auf das das ratursteigerung erfolgt innerhalb von einigen Sekun- Löten beschleunigende Metall verhüten,
den bis zu 60 Minuten, vorzugsweise innerhalb von Die Heißbehandlung, während der das Löten statt-2 Minuten. Die Temperatur wird eine sehr kurze Zeit, findet, kann in irgendeinem geeigneten Ofen vorgenicht langer als 2 Minuten, auf dem Schmelzpunkt 15 nommen werden, der eine Atmosphäre eines Tau-(etwa 595° C) gehalten, damit Fließen zwischen den punktes nicht höher als — 34° C, vorzugsweise von Lötstellen stattfindet, und danach wird der gelötete —57° C, hat, enthält. Der Ofen kann auch, wie be-Teil auf etwa 55° C unter den Schmelzpunkt inner- reits erwähnt, evakuierbar sein, das Löten also im halb von 5 Sekunden bis 5 Minuten, vorzugsweise Vakuum vorgenommen werden,
innerhalb von 2 Minuten, abgekühlt. Das Erhitzen, 20 Die nachstehenden Beispiele werden zur Veran-Löten und Abkühlen findet in einer inerten Atmo- schaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens ge-Sphäre statt. Unter »inert« wird eine Atmosphäre ver- bracht, sie stellen jedoch keine Begrenzung des Erstanden, die keine gasförmigen Substanzen enthält, findungsgedankens dar. In jedem der Beispiele komwelche einen schädlichen Einfluß auf das Löten aus- men bestimmte Temperaturen und Atmosphären zur üben. Es ist gefunden worden, daß Atmosphären, 25 Anwendung, was ebenfalls nicht eine Beschränkung wie Argon, Stickstoff und Wasserstoff, den Lötvor- der Erfindung hierauf bedeutet, sondern nur beispielgang nicht stören. Es ist auch gefunden worden, daß haft gegeben werden,
das Löten in einer Atmosphäre vorgenommen werden

kann, die weitgehend keinen Sauerstoff enthält, wie Beispiel 1

beispielsweise ein Vakuum. 30 Ein Wärmeaustauscher aus Aluminium 1100, der

Die Stärke des das Löten beschleunigenden Metalls aus Rippen, Rohren und Verbindungsstücke (nicht macht, wenn es auf die zu lötenden Alunumumteile umhüllt) aufgebaut ist, wurde nach dem erfindungsaufgebracht ist, etwa 1/100 der Stärke des Lötbelages gemäßen Verfahren zusammengelötet unter Verwenauf den Aluminiumteilen bzw. ¹Z₁₀₀ der Stärke der dung von Folienmaterial auf den Stellen, die mitein-Lötfolie, wenn eine solche verwendet wird, aus. Wenn 35 ander zu verlöten waren. Das Folienmaterial war eine es in das Belagmaterial eingearbeitet wird, ist es nor- Aluminiumlegierung mit 10 % Silizium einer Stärke malerweise in einer Menge von etwa 0,1 bis 30% von 0,127 mm. Das Folienmaterial wurde mit einer vorhanden. Wenn das Löten stattfindet, reagiert das Metallschutzschicht aus Nickel einer Stärke von 0,66 das Löten beschleunigende Metall mit dem Lot und bis 1,27 mm versehen. Die Folien wurden dann um wird ein Teil desselben, und beschleunigt die Benet- 40 die Rohre gelegt, welche fest in die Löcher der Verzung der Aluminiumteile mit Lot ebenso wie das bindungsstücke und der anderen Teile des Wärme-Fließen des Lotes in die von den beiden zu verbin- austauschers an den zu verbindenden Flächen eingedenden Aluminiumteilen gebildeten Verbindungs- paßt wurden. Dieses Gefüge wurde in einen Ofen stellen. gestellt, in dem eine Stickstoffatmosphäre eines Tau-

Bei Verwendung des gebräuchlichen Aluminium- 45 punktes von — 45,6° C herrschte. Das Gefüge wurde Silizium-Belagmaterials wird die Auflagelegierung innerhalb einer Zeitdauer von 10 Minuten auf 538° C nach dem Löten normalerweise bis zu etwa 7,5 bis und danach auf 593° C (± 5° C) innerhalb von 13 Gewichtsprozent Silizium mit Aluminium und V/z Minuten erhitzt. Es wurde dann Vz Minute auf Spuren anderer Metalle enthalten, wie z. B. bis zu 593° C gehalten. Die Heizvorrichtung des Ofens etwa 0,3 Gewichtsprozent Kupfer, bis zu etwa 0,8 % 50 wurde abgestellt, und das Gefüge auf 538° C innerEisen, bis zu 0,2 % Zink, bis zu etwa 0,1 ■% Magne- halb von 2 Minuten abgekühlt und aus dem Ofen gesium, bis zu etwa 0,15 % Mangan, bis zu etwa 4,5 % nommen.
Phosphor und selbstverständlich etwa 0,1 bis etwa .
30% des das Löten beschleunigenden Metalls (vor- Beispiel 2
zugsweise Nickel). 55 Teile eines Wärmeaustauschers, bestehend aus

Das die Lötung beschleunigende Metall, das vor- Rohren, Rippen und Verbindungsstücken, wurden

zugsweise beim Lötverfahren der vorliegenden Er- miteinander in Kontakt gebracht und nach dem erfin-

findung verwendet wird, ist, wie bereits gesagt, Nik- dungsgemäßen Verfahren gelötet. Die Rohre waren

kel, welches extrem hohe Oxydationsbeständigkeit, aus Aluminium 5OS. hergestellt und (nur an der

ebenso wie einen hohen Schmelzpunkt, d.h. einen 60 Außenseite) mit der Aluminiumlötlegierung, die 10%

Schmelzpunkt, der höher liegt, als der des Lotes, Silizium enthält, in einer Stärke von 0,025 mm belegt,

aufweist. Auch neigt Nickel dazu, exotherm mit dem Die Verbindungsstücke waren aus Aluminium 50 S.,

Aluminium der Aluminium-Silizium-Auflage oder auf beiden Seiten mit der 10% Silizium enthaltenden

der Auflage, die normalerweise auf ein Aluminium- Aluminiumlegierung einer Stärke von 0,100 mm

teil vor dem Löten aufgebracht wird, zu reagieren. 65 belegt. Die Rippen waren aus Aluminium 1100,

Nickel wird auch deshalb bevorzugt, weil es das 0,100 mm stark und nicht belegt. Die Rohre wurden

Grundmaterial vor Korrosion schützt. Obwohl Nickel nur an der Außenseite (an dem Teil, der den Belag

der Vorzug gegeben wird, kann auch irgendein ande- trug) mit einer Nickelplattierung einer Stärke von

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0,254 mm versehen. Die Rippen wurden nicht plat- 593° C erhitzt und etwa Vz Minute bei dieser Tem-

tiert. Die Teile des Wärmeaustauschergefuges wur- peratur gehalten. Die Atmosphäre der Heizkammer

den durch eine Haltevorrichtung in der richtigen war Stickstoffgas eines Taupunktes von —45,6° C.

Lage gehalten und das Gefüge auf eine Temperatur Die Atmosphäre wurde von 593° C auf etwa 538° C

von 538° C in einer Zeitdauer von 10 Minuten er- 5 innerhalb von etwa 2 Minuten abgekühlt und das Ge-

hitzt Es wurde danach innerhalb von 2 Minuten auf füge aus dem Ofen herausgenommen.

Claims (5)

1 2 Kontakte, Teile von Fernmeldeanlagen u. dgl. aufgebaut werden, miteinander oder mit anderen Mate- _, .. , rialien durch Hart- oder Weichlöten im Gegensatz Fatentansprucne: zur ^^ dmchDJg11Si0n hn festen Zustand mit- 5 einander verbunden. Das Hart- oder Weichlöten dieser Materialien ist wegen der brüchigen Beschaffen-

1. Verfahren zum Löten von Aluminium ohne heit der dünnen Aluminiumteile und der Gefahr des Flußmittel mit einer Alumininm-Silizium-Legie- Zerbrechens bei Druckanwendung notwendig. Das rung als Lötmetall durch Erwärmung in einer Hart- und Weichlöten wurde gewöhnlich so durchinerten Atmosphäre, dadurch gekenn-io geführt, daß die Aluminiumoberfläche zuerst mit zeichnet, daß ein die Lötung günstig beein- einem schwach korrodierend wirkenden Flußmittel flussendes Metall, nämlich Nickel, Kobalt, Eisen, oder Reinigungsmittel behandelt wurden und danach Arsen oder Silber, in dünner Schicht an der verursacht, daß das Hartlot zwischen die beiden zu Grenzfläche zwischen Lot und zu lötender Stelle verbindenden Oberflächen floß. Das Flußmittel oder vorgesehen wird, indem es auf die zu lötende 15 das Mittel zur Beschleunigung des Schmelzens wurde Stelle oder auf das Lot als Überzug aufgebracht für gewöhnlich entweder für sich oder als Bestandoder als Folio aufgelegt wird, das Ganze auf eine teil des Hartlotes eingesetzt. Solche Verfahren waren Temperatur von 55° C unter der Schmelztempe- wirtschaftlich und führten zu festen Verbindungen, ratur des Lotes erhitzt wird, dann die Temperatur aber es war eigentlich unmöglich, das Flußmittel wegrasch auf den Schmelzpunkt des Lotes gebracht, 20 fallen zu lassen. Das eingesetzte Flußmittel führte diese Temperatur nicht langer als 2 Minuten bei- aber oft zu baldigem Unbrauchbarwerden des Gebehalten und anschließend innerhalb von maxi- füges infolge Korrosion, besonders dann, wenn sehr mal 5 Minuten auf die Temperatur von 55° C dünne Teile zusammengelötet wurden.

unter dem Schmelzpunkt des Lotes abgekühlt Ein Lötverfahren ist bekannt, bei welchem man

wird. 25 auf die üblichen Flußmittel verzichtet, indem man

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- dem Schutzgas als Zusatz mindestens 5 % Chlorkennzeichnet, daß der Überzug von dem die Lö- wasserstoffgas zufügt Darüber hinaus ist bekannt, tung günstig beeinflussenden Metall auf die zu die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium an der lötenden Aluminiumteile oder das Lot mittels Lötstelle dadurch zu erhöhen, daß man dem Lot eine Vakuumabscheidung, Elektroplattierung oder 30 kleine Menge Nickel zufügt Man hat auch schon thermischer Zersetzung, aufgebracht wird. einen Überzug aus Nickel oder Kupfer auf das zu

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch lötende Aluminiumteil galvanisch aufgebracht, um gekennzeichnet, daß das die Lötung günstig be- die Oberfläche des Aluminiums zur Aufnahme eines einflussende Metall in solcher Menge aufgebracht galvanischen Zinnüberzugs besonders geignet zu wird, daß es in der fertigen Lötstelle zwischen 35 machen. Nachdem das Lötmetall Zinn ebenfalls galden beiden Aluminiumteilen in einer Menge von vanisch abgeschieden worden ist, wurde die Lötung etwa 0,1 bis etwa 30 % der gesamten Lötlegie- mit Lötwasser, also einem Oxidierungsmittel, und rung vorliegt einem Lötkolben vorgenommen. Bei diesem Verfah-

4. Verfahruen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ren wird zwar durch die galvanische Abscheidung gekennzeichnet, daß das Lot zusammen mit dem 40 eines Nickelüberzugs die Annahme des Zinns erdie Lötung günstig beeinflussenden Metall min- leichtert, doch die Lötung selbst wird mit HiKe eines destens 7,5 bis 13 Gewichtsprozent Silizium, bis Flußmittels vorgenommen.

zu 0,3 Gewichtsprozent Kupfer, bis zu 0,8 Ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ^

wichtsprozent Eisen, bis zu 0,2 Gewichtsprozent Verfahren zum Löten von Aluminiumteilen, ins- (.

Zink, bis zu 0,1 Gewichtsprozent Magnesium, bis 45 besondere dünnen brüchigen Teilen, miteinander oder

zu 0,15 Gewichtsprozent Mangan, bis zu 4,5 Ge- mit anderen Metallen unter Verwendung der bekann-

wichtsprozent Phosphor, von etwa 0,1 bis etwa ten Lote aus Aluminium-Silizium zu schaffen, wobei

30 Gewichtsteilen Nickel und Aluminium auf kein Sauerstoff entfernendes Flußmittel bei der Be-

100 Gewichtsprozent enthält. handlung der Oberfläche vor oder während des Lö-

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch 5° tens zur Anwendung kommen soll,
gekennzeichnet, daß das Löten in Stickstoff, Ar- Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum gon, Wasserstoff, Helium oder im Vakuum vor- Löten von Aluminium ohne Flußmittel mit einer genommen wird. Aluminium-Silizium-Legierung als Lötmittel durch

Erwärmung in einer inerten Atmosphäre, das da-

55 durch gekennzeichnet ist, daß ein die Lötung günstig

beeinflussendes Metall, nämlich Nickel, Kobalt, Eisen,

Arsen oder Silber, in dünner Schicht an der Grenz-

" fläche zwischen Lot und zu lötender Stelle vorgesehen

wird, indem es auf die zu lötende Stelle oder auf das 60 Lot als Überzug aufgebracht oder als Folie aufgelegt wird, das Ganze auf eine Temperatur von 55° C unter der Schmelztemperatur des Lotes erhitzt wird,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten dann die Temperatur rasch auf den Schmelzpunkt von Aluminium ohne Flußmittel mit einer Alumi- des Lotes gebracht, diese Temperatur nicht länger nium-SilHum-Legierung als Lötmetall durch Erwär- 65 als 2 Minuten beibehalten und anschließend innermen in einer inerten Atmosphäre. halb von maximal 5 Minuten auf die Temperatur Bisher wurden brüchige Aluminiumteile, wie von 55° C unter dem Schmelzpunkt des Lotes abgesolche, aus denen Wärmeaustauscher, elektrische kühlt wird.