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~Aluminium-Lotlegierung" Die Erfindung betrifft ein Lot auf Basis
Aluminium zum Verbinden von Aluminium-Werkstoffen. Insbesondere betrifft die Erfindung
Lote für das flußmittelfreie Löten von Aluminium- oder Aluminiumlegierungswerkstoffen
auf Basis Aluminium-Silicium-Legierungen, die einen Gehalt an Alkalimetall aufweisen.
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Es ist bekannt, gelötete Gegenstände aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
in nichtoxidierender Atmosphäre in Abwesenheit von Flußmitteln herzustellen. Gemäß
DT-OS 1 527 307 werden beispielsweise niedrig-schmelzende Lote aus einer Legierung
mit 1 bis 15 % Silicium, 0,4 bis 10 % Magnesium, 0 bis 25 % Kupfer, Rest Aluminium
vorgesehen.
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Ein weiterer bekannter Vorschlag sieht Lote zum flußmittelfreien Löten
von Aluminiumwerkstoffen vor, die aus 4 bis 20 % Silicium und aus je 0,01 bis 10
% Wismut, Strontium, Barium und/oder Antimon, Rest Aluminium und herstellungs bedingte
Verunreinigungen, bestehen (DT-AS 1 962 760). Es ist ferner bekannt, in eutektische
Aluminium-Silicium-Legierungsschmelzen geringe Gehalte an Alkali- und/oder Erdalkalimetallen
einzubringen, um eine Veredelung des Gefüges im Gußstück herbeizuführen (DT-PS 495
408).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lotlegierung bereitzustellen,
die eine einwandfreie und sichere Lötverbindung von Werkstoffen aus Aluminium oder
Aluminiumlegierungen ohne oder unter Verwendung von Flußmitteln ermöglicht und die
in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden-kann.
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In Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Lot zum Verbinden
von Werkstoffen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, insbesondere zum flußmittelfreien
Löten vor.
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Das erfindungsgemäße Lot ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer
Aluminiumlegierung der Zusammensetzung 4 bis 20 ,~ Silicium, 0,001 bis 1 °/ Alkalimetall,
Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, besteht.
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Es hat sich gezeigt, daß durch den Gehalt von Alkalimetallen im beanspruchten
Bereich eine beträchtliche Veränderung der Oberflächenspannung von Aluminium-Silicium-Legierungsschmelzen
eintritt und eine Verringerung der Viskosität der Schmelze herbeigeführt wird. Diese
Effekte begünstigen die Benetzungsfähigkeit der zu verbindenden Werkstoffe aus Aluminium
oder Aluminiumlegierungen und führen eine einwandfreie Verbindung guter Dichtigkeit
und mechanischer Festigkeit herbei.
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Als zweckmäßig haben sich unter den Alkalimetallen die Metalle Lithium,
Natrium und Kalium erwiesen. Diese Metalle können einzeln oder zu mehreren innerhalb
des beanspruchten Bereichs der Aluminium-Siliciumlegierung zu legiert werden.
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Am wirkungsvollsten hinsichtlich einer Viskositätsverminderung und
Reduzierung der Oberflächenspannung hat sich ein Zusatz von Natrium erwiesen. Dabei
ist ein Gehalt von 0,05 bis 0,5 % Natrium, Kalium und/oder Lithium in der Aluminium-Siliciumlegierung
im allgemeinen ausreichend. Besonders günstige Ergebnisse
werden
mit einem Gehalt von 0,1 % Natrium in der Lotlegierung erzielt. Beispielsweise enthält
eine geeignete Aluminiumlotlegierung mit 12 % Silicium, 0,1 % Natrium, Rest Aluminium
mit herstellungsbedingten Verunreinigungen.
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Eine derartige Legierung eignet sich für das Löten bei Temperaturen
von etwa 590 bis 6100 C.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen können zum Verbinden
von Aluminiumwerkstoffen unter Zusatz von üblichen Flußmitteln wie aber insbesondere
zum flußmittelfreien Löten verwendet werden. Flußmittelfreie Lötungen werden üblicherweise
in nichtoxidierender Atmosphäre ausgeführt, beispielsweise unter Schutzgas oder
im Vakuum. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen werden als handelsübliche
Formmaterialien eingesetzt, beispielsweise in Form von Lötdrähten oder Stäben, Folien
oder Plattierungen. Ferner können die erfindungsgemäßen Lote aus Aluminium-Silicium-Legierungen
auch in Granulat- oder Pulverform eingesetzt werden. Beispielsweise können derartige
Lotpulver bei Sintervorgängen von Leichtmetall- oder Leichtmetalllegierungspulvern
mit Vorteil verwendet werden.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Lotlegierungen auf Aluminiumbasis
lassen sich in bekannter Weise herstellen, beispielsweise kann das Alkalimetall
durch Einlegieren des metallischen Zusatzes in die Lotlegierung hergestellt werden.
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Der Alkalimetallgehalt kann ferner auch durch Behandlung der Aluminiunlegierungsschmelzen
mit Alkalimetall abgebenden Salzen eingestellt werden.
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Die Vorteile der erindungsgemäß zu verwendenden Lote auf Basis Aluminium
sind darin zu sehen, daß günstige Eigenschaften hinsichtlich Oberflächenspannung,
Benetzungsfähigkeit, Kapillaraktivität
und Viskosität des Lotes
unter Zusatz wohlfeiler Alkalimetalle erzielt werden und die erfindungsgemäßen Lote
sowohl mit Flußmitteln, als auch zum flußmittelfreien Löten von Werkstoffen aus
Aluminium oder Aluminiumlegierungen verwendet werden können.
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In der nachstehenden Tabelle sind Beispiele von Loten gemäß der Erfindung
aufgeführt (Zusammensetzung in Ges.%): Beisp. Si Fe Mn Mg Cu Zn Ti Na K Li Al 1
11,9 0,22 0,25 0,02 0,01 0,03 0,02 0,01 - - Rest 2 12,1 0,25 0,28 0,01 0,02 0,02
0,01 0,12 - -3 9,3 0,20 0,22 0,02 0,02 0,04 0,02 - 0,15- " 4 11,7 0,30 0,25 0,01
0,01 0,03 0,01 - - 0,3 ~# Mit den erfindungsgemäßen Loten aus alkalimetallhaltigen
Aluminium-Silicium-Legierungen wurden Lötungen von Blechen aus Aluminium-Mangan-Legierungen
und Reinaluminium vorgenommen.
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In den Fällen, in denen flußmittelfrei gelötet wurde, erfolgte dies
im Vakuum von 1 bis 10 5 Torr. bei Temperaturen zwischen 590 und 6100 C. Die zu
verbindenden Teile wurden etwa 5 Minuten auf Löttemperatur gehalten. Unter diesen
Bedingungen wurde in allen Fällen ein einwandfreier Verlauf der Lötnaht erzielt.
Bei flußmittelfreien Lötungen mit Loten aus eutektischen und naheutektischen Aluminium-Silicium-Legierungen
ohne die erfindungsgemäßen Alkalimetallgehalte konnten hingegen keine Lötverbindungen
erzielt werden. Beim Löten mit Flußmittel zeigen die erfindungsgemäßen Lotlegierungen
eine geringere Störanfälligkeit des Lötvorganges durch Defekte an der Werkstückoberfläche,
wie Fingerabdrücke, Kratzer, als beim Löten mit Loten aus alkalimetallfreien Aluminium-Silicium-Legierungen.