DE19913111A1

DE19913111A1 - Neue Flußmittel

Info

Publication number: DE19913111A1
Application number: DE19913111A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Seseke-Koyro; Joachim Frehse; Andreas Becker
Original assignee: Solvay Fluor und Derivate GmbH
Current assignee: Solvay Fluor GmbH
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 1999-09-30
Also published as: ZA200004755B; RU2217272C2; JP2002507488A; PT1069968E; CA2325455C; KR20010034620A; US6432221B1; WO1999048641A1; ES2207215T3; ATE254006T1; EP1069968A1; HK1036030A1; DK1069968T3; KR100546502B1; DE59907723D1; CN1294541A; EP1069968B1; JP4991048B2; CA2325455A1; CN1115226C

Abstract

Bauteile auf Aluminium und Aluminiumlegierungen können unter Verwendung eines Flußmittels auf Basis von Alkalifluorzinkat oder Alkalifluorid/Zinkfluorid-Gemischen bei Temperaturen von bis zu 600 DEG C verlötet werden. Andere Fluxe, beispielsweise auf Basis von Kaliumfluoraluminat, können zusätzlich verwendet werden. Alkalifluorzinkat-Fluxe, insbesondere Kalium- und Cesiumfluorzinkat-Fluxe, wirken nicht nur als Flux, sondern bilden auch eine Vergütung der Oberfläche, indem Zink und Alkalifluoraluminate auf der Oberfläche der Bauteile abgeschieden werden. Es werden auch neue Flußmittel auf Basis von Alkalimetallfluorzutaten beschrieben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf neue Flußmittel zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, ein Lötverfahren und gelötete Bauteile.

Baugruppen (beispielsweise Kühler für Automotoren oder Wärmetauscher) von Teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegie rungen können durch Verlöten (Hartlöten) dieser Teile herge stellt werden. Mit Vorteil verwendet man ein Flußmittel auf Basis von Fluoraluminat, welches die Oberfläche der miteinan der zu verlötenden Bauteile von oxidischen Anhaftungen be freit. Flußmittel auf Basis von Kaliumfluoraluminat eignen sich besonders gut für Aluminium oder magnesiumarme Alumini umlegierungen. Ein solches Verfahren wird im britischen Patent 1 438 955 offenbart. Die Herstellung von entsprechen den Flußmitteln wird beispielsweise von Willenberg, US-A 4,428,920 und Meshri, US-A 5,318,764 sowie von Kawase, US-A 4,579,605 beschrieben.

Flußmittel, die Fluoraluminate des Cesiums enthalten, sind beispielsweise bei Suzuki, US-A 4,670,067 und Shimizu, US-A 5,171,377 beschrieben. Derartige Flußmittel, die zusätz lich auch Kaliumfluoralumihat-Flußmittel enthalten können, sind besonders gut geeignet zum Verlöten von Aluminiumlegie rungen mit höherem Magnesiumgehalt.

Beim Verlöten geht man so vor, daß man auf die zu ver bindenden Bauteile das Flußmittel (beispielsweise in Form ei ner Aufschlämmung) sowie ein Lotmetall aufbringt. Die Bau teile werden in der gewünschten Position zusammengefügt und erhitzt. Zunächst schmilzt das Flußmittel und reinigt die Oberfläche, dann schmilzt das Lot. Anschießend läßt man die Teile abkühlen.

Die US-A 5,190,596 lehrt, daß man dem Flußmittel anstel le eines Lotmetalls ein Metall zusetzen kann, welches beim Löten mit dem Aluminium ein Eutektikum bildet. Geeignete Me talle sind Kupfer, Zink und Germanium, insbesondere Silicium.

Der Zusatz von bestimmten Metallfluorsilikaten in be stimmten Mengen kann das Lotmetall überflüssig machen (siehe EP-A 810 057 und die deutsche Patentanmeldung 196 36 897.9). In der letzteren Patentanmeldung wird offenbart, daß ein Ge misch von Kaliumfluoraluminat-Flußmittel und Kaliumfluorsili kat, in welchem das Kaliumfluorsilikat in einer Menge von 6 bis 50 Gew.-% enthalten ist, ein Lotmetall entbehrlich macht.

In der eingangs erwähnten britischen Patentschrift 1,438,955 wird erläutert, daß kleinere Mengen von Alkalime tallzinkfluoriden, bis hin zu 5 Mol-%, im Flußmittel tole riert werden können. Ihre Anwesenheit bringe jedoch keinerlei Vorteile in bezug auf die Senkung des Schmelzpunktes, alle hätten vielmehr den Effekt, den Schmelzpunkt anzuheben. Hara maki, US-A 4,645,119 offenbart Flußmittel auf Basis von Kali umfluoraluminat, welche 3 bis 30 Gew.-% ZnF₂, gegebenenfalls in Form von KZnF₃ enthalten. Das Zinkfluorid zersetzt sich bei der Löttemperatur, und das metallische Zink bedeckt die gelöteten Teile oder die ganze Oberfläche der miteinander zu verlötenden Bauteile und verleiht dem Aluminium einen verbes serten Korrosionsschutz.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues An wendungsverfahren sowie neue, dafür verwendbare Flußmittel zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch das erfin dungsgemäße Verfahren, den neuen Flux und das neue Flußmittel gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen unter Verwendung eines Flußmittels auf Basis von komplexen Fluoriden sieht vor, daß das Flußmit tel Alkalifluorzinkat oder Gemische von Alkalifluorid und Zinkfluorid als Flux enthält und man bei einer Temperatur im Bereich von 420 bis 600°C, vorzugsweise unterhalb von 590°C, lötet.

Daß Alkalifluorzinkat bzw. Gemische von Alkalifluorid und Zinkfluorid bei diesen Temperaturen eine Flußmittelwir kung aufweisen, ist eine unerwartete Erkenntnis. Überraschen derweise wirken Alkalifluorzinkate jedoch als Flußmittel, auch wenn man das Verlöten bei Temperaturen durchführt, die weit unterhalb des Schmelzpunktes des verwendeten Alkaliflu orzinkats liegen. Die Schmelzpunkte von KZnF₃ und K₂ZnF₄ lie gen z. B. bei 870°C und 737°C, es dürfte also bei Tempera turen unterhalb von 600°C gar nicht zu einem Lötvorgang kom men. Es bietet sich folgende Erklärung an: in Anwesenheit lotbildender Komponenten wie z. B. Silicium bildet sich ein Al-Si-Eutektikum. Dies generiert aufgrund elektrochemischer Vorgänge ein Alkalifluoraluminat-Flußmittel in situ; bei spielsweise wird angenommen, daß KZnF₃+Al (aus der Al-Si-Le gierung) sich unter Bildung von KAlF₄ oder KF und AlF₃ und Zn-Metall umsetzt. Dies ist allerdings nur ein Erklärungsver such, der die Phänomene wie den Lötvorgang und die Bildung von Zn erklären könnte.

Gemische von Alkalifluorid (bzw. Alkalifluoriden) und Zinkfluorid ergeben brauchbare Lötungen. Das Molverhältnis von Alkalifluorid zu Zinkfluorid kann im Bereich etwa 1 : 1 liegen, z. B. von 1 : 1,05 bis 1,05 : 1. Es kann aber auch eine der beiden Komponenten im größeren Überschuß vorliegen, be sonders das Zinkfluorid. Bevorzugt setzt man allerdings Alka lifluorzinkate ein, denn sie ergeben bessere Lötungen.

Der Begriff "Alkalifluorzinkat" im Rahmen der vorliegen den Erfindung umfaßt Verbindungen der allgemeinen Formel (MF)_x.(ZnF₂)_y, wobei M = Li, Na, K, Rb, Cs und 0<x≧4 sowie 0<y≧4. "Alkalifluorid" umfaßt die Fluoride von Lithium, Na trium, Kalium, Rubidium und Cesium.

Bevorzugt sind x und y ganze Zahlen, nämlich unabhängig voneinander 1, 2,3 oder 4; x und y können aber auch in einem substöchiometrischen Verhältnis zueinander stehen. Entweder x, y oder beide sind dann zwar größer als 0, stellen aber keine ganze Zahl dar. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn y größer ist als x.

Der Begriff "Flußmittel" umfaßt im Rahmen der vorliegen den Erfindung jene Verbindungen, welche die beim Löten er wünschte oberflächenreinigende Wirkung (insbesondere Entfer nung oxidischer Schichten) aufweisen. Das Flußmittel kann aus Alkalifluorzinkat bestehen; andere Flußmittel sind dann nicht enthalten. Das Flußmittel kann auch andere Flußmittel neben Alkalifluorzinkat aufweisen. Beispielsweise kann das Flußmit tel eine Mischung von Alkalifluorzinkat mit Alkalifluoralumi nat, beispielsweise Kaliumfluoraluminat und/oder Cesiumflu oraluminat, darstellen. Das Alkalifluorzinkat kann als reine Verbindung oder als Gemisch von Alkalifluorzinkaten vorlie gen. Beispielsweise kann man reines Kaliumfluorzinkat oder reines Cesiumfluorzinkat einsetzen. Dabei kann es sich um Verbindungen handeln, die in einer oder mehreren Phasen vor liegen. Beispielsweise kann man reines KZnF₃ oder aber Gemi sche von KZnF₃ und K₂ZnF₄ einsetzen. Man kann aber auch ent sprechende Gemische mit verschiedenen Alkalimetallkationen verwenden.

Bevorzugte Fluorzinkate sind Kaliumfluorzinkat und Cesi umfluorzinkat. Diese können natürlich auch als Gemisch ent halten sein.

Sofern Cesiumfluorzinkat als einziges Fluorzinkat im Flußmittel enthalten ist, liegt es in einer Menge von 5 oder mehr Gew.-% vor. Vorzugsweise ist das Alkalifluorzinkat in einer Menge von mehr als 30 Gew.-% insbesondere in einer Men ge von 50 oder mehr Gew.-% im Flußmittel enthalten. Die Pro zentangaben beziehen sich auf das als 100 Gew.-% gesetzte Flußmittel. Sofern es sich nicht um reine Alkalifluorzinkat-Fluß mittel handelt, stellen andere Flußmittel den Rest auf 100 Gew.-% des Gemisches dar, insbesondere Flußmittel auf Ba sis von Kalium- und/oder Cesiumfluoraluminat.

Das Flußmittel kann vielfach als solches, ohne Zusatz von Hilfsstoffen, eingesetzt werden. Beispielsweise können lotplattierte Aluminiumbleche mit reinem Flußmittel verlötet werden. Neben dem Flußmittel können anwendungsfertige Zusam mensetzungen gewünschtenfalls Hilfsstoffe umfassen. Das Fluß mittel kann auch Hilfsstoffe enthalten wie Bindemittel, Dis pergiermittel, Lotmetall, Lotmetall-Vorstufen, lotbildende Materialien wie Metallfluorsilikate, insbesondere Alkali fluorsilikate, oder Stabilisatoren. Im erfindungsgemäßen Ver fahren sind Flußmittel aus reinem Alkalimetallfluorzinkat so wie Flußmittel, die zusätzlich Kaliumfluoraluminat und/oder Hilfsstoffe enthalten, sehr gut anwendbar.

Sofern Bindemittel im Flußmittel enthalten ist, ist es zweckmäßig in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-% enthalten. So fern Lotmetall im Flußmittel enthalten ist, ist es zweckmäßig in einer Menge von 25 bis 75 Gew.-% enthalten. Das Flußmittel kann wie in den US-Patenten 5,100,048 und 5,190,596 beschrie ben, lotbildende Metalle wie Silicium, Kupfer oder Germanium beigemischt enthalten. Diese sind dann in einer Menge von ca. 10 bis ca. 80 Gew.-% enthalten. Die vorstehend beschriebenen Mengenangaben können auch unter- oder überschritten werden. Die effektiv wirksame Mindest- oder Maximalmenge kann durch Handversuche (Lötversuche) ermittelt werden.

Als Lotmetall-Vorstufe kann auch Metallfluorsilikat, wie Alkalifluorsilikat, beispielsweise Kaliumhexafluorsilikat enthalten sein. Sofern es enthalten ist, liegt die Menge zweckmäßig im Bereich von 5 bis 95 Gew.-%.

Die vorstehenden Prozentangaben beziehen sich auf das als 100 Gew.-% gesetzte gesamte Flußmittel.

Wie in der DE-Anmeldung 196 36 897.9 gezeigt wird, kann lotfrei gelötet werden, wenn mindestens 6 Gew.-% K₂SiF₆ im Flußmittel enthalten sind. Das gleiche trifft laut EP-A 810 057 für Flußmittel zu, die 7 bis 15 Gew.-% Metall fluorsilikate wie Cs₂SiF₆, CsHSiF₆, oder CsKSiF₆ enthalten. Bei K₂SiF₆ sind hierfür 25 bis 50, ja sogar bis 75 Gew.-% vorteilhaft. Aber auch wenn Metallfluorsilikate in geringen Mengen im Flußmittel enthalten sind, beispielsweise in einer Menge von 1 bis weniger als 6 Gew.-%, werden die Flußmitteli genschaften hinsichtlich der Benetzungseigenschaften der zu lötenden Oberfläche, aber auch der Schmelzpunkt des Flußmit tels positiv beeinflußt.

Bei einem geplanten Einsatz des Flußmittels in Form ei ner Aufschlämmung können auch noch Dispergiermittel enthalten sein, die die Suspension stabilisieren.

Das Flußmittel kann in bekannter Weise auf die zu ver bindenden Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufgebracht werden. Die Trockenapplikation auf Basis von elektrostatischer Sprühtechnologie ist aufgrund der guten Fluidisierungseigenschaften der Flußmittel möglich. Alterna tiv kann man das Flußmittel in Form von wäßrigen bzw. organi schen Suspensionen oder als Paste auf die zu verbindenden Werkstoffe applizieren. Wäßrige oder organische Aufschlämmun gen enthalten zweckmäßig 15 bis 75 Gew.-% des Flußmittels. Man kann auch Suspensionen des Flußmittels in organischen Flüssigkeiten, zweckmäßig die üblicherweise als organische Lösungsmittel verwendete Substanzen wie Alkohole, insbesonde re Methanol, Ethanol, Propanol oder Isopropanol sowie Polyole einsetzen. Andere organische Flüssigkeiten ("carrier") sind Ether, z. B. Diethylenglycolmonobutylether, Ketone wie Ace ton, Ester von Alkoholen, Diolen oder Polyolen. Binder für die Anwendung als Paste ist z. B. Ethylcellulose. Mittels Filmbildnern, gewöhnlich Polymere, die in organischen Löse mitteln, z. B. Aceton, löslich sind, können Flußmittel mit gegebenenfalls Lot oder Lot-Vorstufe auf das Werkstück aufge bracht werden und ergeben nach dem Verdampfen des Lösemittels einen fest haftenden Film. Geeignete Polymere sind z. B. (Meth-)Acrylate. Beim Löten verdampft der Filmbildner dann.

Bei der Anwendung kann das Lotmetall, sofern benötigt, im Flußmittel enthalten sein (als beigemischtes Pulver), es kann als Plattierung auf den zu verlötenden Bauteilen bereits aufgebracht sein oder zusätzlich zum Flußmittel aufgebracht werden.

Die Löttemperatur ist abhängig vom verwendeten Lot oder dem lotbildenden Metall oder Stoff. Unterhalb einer Lotme tall-Liquidustemperatur von 450°C spricht man definitionsge mäß vom Weichlöten (= "soldering"), darüber hinaus vom Hart löten (= "brazing"). Es gibt niedrigschmelzende Lote, wie z. B. Zink-Aluminium-Lote, die bereits ab 390°C oder reines Zink-Lot, das bereits ab 420°C zum Verlöten verwendet werden kann. Andere Lote können bei höherer Temperatur verlötet wer den. Al-Si-[Cu]-Lote kann man ab [530°C] bzw. 575°C verwen den.

Im allgemeinen reicht eine Lottemperatur bis 600°C aus. Bevorzugt lötet man bei 390°C bis 600°C, insbesondere bei 420 bis 590°C. Dabei herrscht Umgebungsdruck. Ein Löten, z. B. im Vakuum, unter Verdampfen des Flußmittels, wie in der JP-A 03/099 795 beschrieben, fällt nicht unter die vorliegen de Erfindung. Man kann Flammen- oder Ofen-löten, insbesondere in inerter Atmosphäre (z. B. N₂-Atmosphäre).

Für das erfindungsgemäße Verfahren kann man bekannte Flußmittel einsetzen. Die japanische Anmeldung 71/293 699 of fenbart beispielsweise Flußmittel bestehend aus Kaliumfluor zinkat in einem bestimmten molaren Verhältnis. Die US-A 4,645,119 offenbart ein Flußmittel auf Basis von Kaliumflu oraluminat, welches auch Kaliumfluorzinkat enthält. Das Kali umfluorzinkat wurde als Zusatz zur Korrosionsverbesserung eingesetzt, nicht als Flußmittel. Die europäische Patentan meldung EP-A-0 659 519 offenbart ein Flußmittel zum Alumini umlöten, welches Kaliumfluorid, Zinkfluorid und Aluminiumflu orid innerhalb bestimmter Bereiche enthält. Möglicherweise sind hier Kaliumfluorzinkate enthalten.

Im folgenden werden neue Flußmittel beschrieben, die im erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar sind und ebenfalls Ge genstand der Erfindung sind.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Flußmittel, brauch bar zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, welches Alkalimetallfluorzinkat und Lotmetall oder insbesondere eine Lotmetall-Vorstufe enthält sowie gegebenenfalls Alkalimetall fluoraluminat und gegebenenfalls Hilfsmittel oder daraus be steht. Alkali bedeutet vorzugsweise Kalium, Cesium und Rubi dium. Bevorzugtes Alkalimetallfluorzinkat sind Kaliumfluor zinkat und/oder Cesiumfluorzinkat; bevorzugte Lotmetall-Vor stufe ist Silicium, Kupfer, Zink oder Germanium oder ein Me tallfluorsilikat, vorzugsweise ein Alkalimetallfluorsilikat, insbesondere Kaliumfluorsilikat und/oder Cesiumfluorsilikat. Gewünschtenfalls können übliche Hilfsstoffe wie Binder, Trä ger oder Stabilisator enthalten sein. Bereits ab 2 Gew.-% Alkalifluorzinkat sind schon positive Einflüsse auf das Löt verhalten feststellbar. Die Hilfsmittel, beispielsweise Bin der, können in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Flußmittels enthalten sein. Das Fluß mittel enthält gemäß einer Ausführungsform vorzugsweise 5 bis 95 Gew.-% Alkalifluorzinkat (als einzigen flußmittelwirksamen Bestandteil) und 5 bis 95 Gew.-% Lot oder Lotmetall-Vorstufe, oder es besteht aus ihnen.

Sofern zusätzlich zum Alkalifluorzinkat und Lotmetall oder Lotmetall-Vorstufe noch Alkalifluoraluminat im Flußmit tel enthalten ist, betragen die Mengen vorzugsweise 5 bis 90 Gew.-% Alkalifluorzinkat, 5 bis 90 Gew.-% Lot oder Lotme tall-Vorstufe und 5 bis 90 Gew.-% Alkalifluoraluminat. Das Flußmittel kann aus diesen Bestandteilen bestehen, oder es können Hilfsmittel in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht des Flußmittels, enthalten sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Flußmittel Alkalifluorzinkat, Alkalifluoraluminat sowie min destens eine Lotmetall-Vorstufe. Bevorzugtes Alkalifluorzin kat ist Kaliumfluorzinkat und Cesiumfluorzinkat, bevorzugte Lotmetall ist Silicium, Germanium, Zink oder Kupfer oder Al kalimetallfluorsilicat, vorzugsweise Kaliumfluorsilikat oder Cesiumfluorsilikat. Das Flußmittel kann aus den vorgenannten Bestandteilen bestehen. Das Alkalimetallfluorzinkat ist be vorzugt in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, das Alkalimetall fluoraluminat in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-% und die Lotmetall-Vorstufe in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-% im Flußmittel enthalten. Gewünschtenfalls können übliche Hilfs stoffe wie Binder, Träger oder Stabilisator (für die Suspen sion) enthalten sein, vorzugsweise dann in einer Menge von 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Flußmittels.

Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein Flußmittel, welches brauchbar zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegie rungen ist und mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 5 Mol-%, aber weniger als 100 Gew.-% Cesiumfluorzinkat sowie Kaliumfluoraluminat oder Cesiumfluoraluminat als Rest auf 100 Gew.-% enthält. Dieses Flußmittel enthält vorzugsweise mehr als 30 Gew.-%, insbesondere 50 oder mehr Gew.-% an Cesi umfluorzinkat. Vorteil dieses Flußmittels, welches gewünsch tenfalls die üblichen Hilfsstoffe wie Binder, Träger oder Stabilisator enthalten kann, ist, daß man auch magnesiumhal tige Aluminiumlegierungen sehr gut löten kann. Dies wird auf das Cesium-Kation zurückgeführt. Alternativ sind deshalb auch Gemische von Kaliumfluorzinkat und Cesiumfluoraluminat oder Cesiumfluorzinkat sehr gut brauchbar.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Flußmittels bzw. des erfindungsgemäßen Flußmittels hergestellte Baugruppen aus verlöteten Teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Die Herstellung der benötigten Alkalifluorzinkate kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann man Al kalifluorid, z. B. Cesiumfluorid oder Kaliumfluorid, mit Zinkfluorid im gewünschten Verhältnis aufschmelzen. Alterna tiv kann man in wäßriger Lösung arbeiten. So kann man aus wäßriger Lösung Alkalifluoride und Zinkfluorid unter Bildung von Alkalizinkfluorid zur Reaktion bringen und das ausgefal lene Alkalizinkfluorid gewünschtenfalls isolieren. Hierzu wird eine Zinkfluorid-Lösung, die gewünschtenfalls frisch aus Zinkoxid und wäßriger HF hergestellt worden ist, mit einer Kaliumfluorid-Lösung, die gewünschtenfalls frisch aus Kalium hydroxid und wäßriger HF erhalten worden ist, umgesetzt wer den. Die Aufarbeitung erfolgt derart, daß man den ausgefalle nen Feststoff von der wäßrigen überstehenden Lösung abtrennt und dann trocknet. Eine andere Vorgehensweise sieht vor, eine Lösung von Alkalibifluoriden (d. h. Addukte von HF und Akali fluorid) mit Zinkoxid umzusetzen. So kann man das Alkaliflu orid und/oder das Zinkfluorid durch Umsalzen anderer Alkali- bzw. Zinksalze mittels HF oder Alkali- oder Ammoniumbifluorid in der Lösung erzeugen.

Informationen über Phasendiagramme, basierend auf Ther mo- und Röntgenanalysen, werden von O. Schmidt-Dumont und Horst Bornefeld in Z. anorg. allgem. Chem. 287 (1956), Seiten 120 bis 137 beschrieben. Informationen über Cs₄Zn₃F₁₀ werden von D. Babel in Z. Naturforsch. 20a (1965), Seiten 165 und 166 beschrieben. Eine neue Methode zur Herstellung von Fluo rometallaten wird von M. K. Chaudhuri, S. K. Ghosh und Z. Hiese in J. Chem. Soc. Dalton Trans. (1984), Seiten 1763 bis 1964 beschrieben.

Anders als im Stand der Technik angenommen, eignen sich Alkalifluorzinkate als Flußmittel beim Aluminiumlöten bzw. Löten von Aluminiumlegierungen wie Mg-Al-Legierungen bei Tem peraturen von 600°C und weniger. Das Arbeiten im Vakuum mit Flußmittel-Dampf ist nicht nötig. Der Rückstand ist nicht korrosiv und kann überlackiert werden. Die Palette der be kannten Flußmittel wird in unvorhersehbarer Weise bereichert.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter er läutern ohne sie in ihrem Umfang einzuschränken.

Beispiele Beispiel 1 Herstellung von Kaliumfluorozinkat (JF 009400)

Zinkoxid wird mit wäßriger HF zu einer Zinkfluorid-Lösung um gesetzt (Lösung 1). Lösung 1 wird unter Rühren zu einer zuvor hergestellten wäßrigen KFHF-Lösung (Lösung 2 aus 23,3 g KF und 16 g HF) gegeben. Es wird eine Stunde nachgerührt und vom ausgefallenen Feststoff abfiltriert. Der Feststoff wird bei 110°C im Umluftschrank getrocknet.
Ausbeute: 95,4% (d.Th.)
Analyse: XRD bestätigt reines KZnF₃; Identifizierung mit Referenzspektrum (s. Fig. 1/7).
DTA bis 650°C keine erkennbare Phasenumwandlung

Beispiel 2 Herstellung von Cesiumfluorozinkat (JF 009403)

30 g CsOH wird mit wäßriger HF zu CsF.HF in Lösung umgesetzt. Zu dieser Lösung wird unter Rühren 16,3 g Zinkoxid portions weise zugegeben. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.
Ausbeute: 52,8% (d.Th.)
Analyse: 33,9% Cs, 37,9% Zn XRD lt. Anlage, kein Referenzspektrum vorhanden (s. Fig. 2/7).
DTA: mehrere Onsets, insbesondere bei 368,5°C, 558,8°C und 664,6°C.

Beispiel 3 Herstellung von Cesiumfluorozinkat (JF 009404)

60 g CsOH wird mit wäßriger HF zu CsF.HF in Lösung umgesetzt. Zu dieser Lösung wird unter Rühren 16 g Zinkoxid portionswei se zugegeben. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.
Ausbeute: 52,8% (d.Th.)
Analyse: 49,0% Cs, 27,2% Zn XRD lt. Anlage, kein Referenzspektrum vorhanden (s. Fig. 3/7).
DTA: kleiner Onset 499°C, Hauptpeak bei 583°C Onset.

Beispiel 4 Herstellung von Cesiumfluorozinkat (JF 009415)

Wie in Beispiel 3, jedoch wird bei ca. 90°C für 2,5 Stunden nachgerührt. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.
Ausbeute: 67,3% (d.Th.)
Analyse: 58% Cs 26,1%Zn XRD (s. Fig. 4/7) kein Referenzspektrum vorhanden.

Beispiel 5 Herstellung von Cesiumfluorozinkat (JF 009418)

45 g CsOH wird mit wäßriger HF zu CsF.HF in Lösung umgesetzt. Zu dieser Lösung wird unter Rühren 16,3 g Zinkoxid portions weise zugegeben und bei ca. 80°C für 2 Stunden nachgerührt. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.
Ausbeute: 73,5% (d.Th.)
Analyse: 85,5% Cs 36,2%Zn XRD, kein Referenzspektrum vorhanden (s. Fig. 5/7).
DTA: Onsets bei 502,4°C, 556,3°C und 586,4°C.

Beispiel 6 Herstellung von Natriumfluorozinkat (JF 009419)

16 g NaOH wird mit wäßriger HF zu NaF.HF in Lösung umgesetzt. Zu dieser Lösung wird unter Rühren 32,6 g Zinkoxid portions weise zugegeben. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.
Ausbeute: 95,0% (d.Th.)
Analyse: XRD, Identifizierung mit Referenzspektrum 20 11 82 (s. Fig. 6/7).
DTA: Onset bei 648,4°C.

Beispiel 7 Herstellung von Rubidiumfluorozinkat (JF 009420)

20,5 g RbOH wird mit wäßriger HF zu RbF.HF in Lösung umge setzt. Zu dieser Lösung wird unter Rühren 16,3 g Zinkoxid portionsweise zugegeben. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Bei spiel 1.
Ausbeute: 93,8% (d.Th.)
Analyse: XRD, Referenzspektrum 20 10 16 (s. Fig. 7/7).
DTA: Maxima bei 638,6°C und 683,9°C.

Löttests Allgemeine Lötbedingungen

Auf einem Aluminium- bzw. AlMg-Coupon [25×25 mm], mit bzw. ohne Lot oder Lotplattierung, wird, um eine homogene Vertei lung des Flußmittels auf der Oberfläche zu erhalten, eine de finierte Menge Flußmittel mit ein bis zwei Tropfen Isopro panol auf der Couponoberfläche verrieben. Anschließend wird dieser Coupon mit einem Aluminiumwinkel [ca. 45°, Lauge 40 mm, Höhe 5 mm] versehen und gewartet, bis das Isopropanol abgedampft ist. Dieser Coupon wird dann in den von einer kon trollierten Atmosphäre [Stickstoff Taupunkt -40°C] durch fluteten, vorgeheizten Lötofen [ca. 400°C bei ZnAl-Loten, ca. 520°C bei AlSi(Cu)-Loten] plaziert (sogenanntes CAB-Brazing) und auf Löttemperatur [Verlöten des Winkels mit dem Coupon, je nach Lot auf bis zu 600°C] aufgeheizt [sogen. CAB Brazing Prozesses]. Nocolok® ist Kaliumfluoraluminat.

Claims

1. Verfahren zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegie rungen, wobei das Flußmittel Alkalifluorzinkat oder Gemische von Alkalifluorid und Zinkfluorid enthält und man bei einer Temperatur im Bereich von 390°C bis 600°C, vorzugsweise von 420 bis 600°C, lötet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Flußmittel Kalium- und/oder Cesiumfluorzinkat, enthal ten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, sofern Cesiumfluorzinkat im Flußmittel enthalten ist, dies in einer Menge von mehr als 5 Mol-% vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kaliumfluorzinkat und/oder Cesiumfluorzinkat in einer Menge von mehr als 30 Gew.-% im Flußmittel enthalten ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kaliumfluorzinkat und/oder Cesiumfluorzinkat in einer Menge von 50 oder mehr Gew.-% im Flußmittel enthalten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel aus Alkalifluorzinkat oder aus Alkaliflu orzinkat und Hilfsmittel besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur im Bereich von 420 bis 590°C lötet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Alkalifluorzinkat Kaliumfluoraluminat oder Cesiumfluoraluminat in einer Menge von bis zu 95 Gew.-% ent halten ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Flußmittel Hilfsmittel wie Binder, Lotme tall, Lotmetall-Vorstufen oder Stabilisator für Suspensionen enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel Metallfluorsilikat, vorzugsweise Alkali fluorsilikat, enthält.

11. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum lot freien Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, wobei das Flußmittel Metallfluorsilikat, vorzugsweise Alkalifluor silikat, insbesondere Kaliumfluorsilikat, in einer Menge von mindestens 5 bis 95 Gew.-% als Lotmetall-Vorstufe enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel in Form einer wäßrigen oder alkoholischen Aufschlämmung eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man unter kontrollierter Atmosphäre lötet oder in der nichtoxidierenden Flamme.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Mg-haltige Legierungen des Aluminiums lötet.

15. Flußmittel brauchbar zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, enthaltend oder bestehend aus Alkali metallfluorzinkat, Lotmetall-Vorstufe sowie gegebenenfalls Alkalimetallfluoraluminat.

16. Flußmittel brauchbar zum Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, enthaltend mehr als 5 Mol-%, vorzugs weise mehr als 30 Gew.-%, aber weniger als 100 Gew.-% Cesium fluorzinkat.

17. Flußmittel enthaltend oder bestehend aus 5 bis 95 Gew.-% Alkalifluorzinkat und 5 bis 95 Gew.-% Lotmetall, Lotmetall-Vorstufe, wie Silicium, Kupfer, Zink und/oder Ger manium, oder Alkalifluorsilikat.

18. Flußmittel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 90 Gew.-% Alkalifluorzinkat, 5 bis 90 Gew.-% Lotmetall-Vorstufe und 5 bis 90 Gew.-% Kaliumfluoraluminat enthält oder daraus besteht.

19. Flußmittel enthaltend 5 bis 95 Gew.-% Alkalifluor zinkat und 95 bis 5 Gew.-% Alkalifluorsilikat, oder daraus bestehend.

20. Flußmittel nach einem der Ansprüche 15 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß Alkali für Kalium, Cesium oder Rubidium steht.