DE2241342B2 - Verfahren zum Löten von Metallen, insbesondere von Kupfer und/oder kupferhaltigen Legierungen - Google Patents

Description

fixiert, ein pastenförmige* Gemisch, bestehend aus einer Cu-P-Legierung, einem organischen Anteig- und Fließmiitel und einem organischen Lösungsmittel aufbringt und das Ganze im Vakuum und/oder unter Schutzgas auf Temperaturen zwischen 600 und UOO, vorzugsweise zwischen 750 und 950 C erwärmt.

Bevorzugt werden der Cu-P-Legierung Zinn zugesetzt oder es wird eine Legierung auf Basis Cu-P-Sn verwendet.

Als organisches Anteig- und Fließmittel werden bevorzugt indifferente Kohlenwasserstoffe verwendet. Ein solcher indifferenter Kohlenwasserstoff ist beispielsweise Paraffinöl. Diese Mittel können auch aus polymeren Stoffen bestehen, die in flüssiger, gelöster oder dispergierter Form eingesetzt werden können. Besonders geeignet sind hierfür Kunststoffe auf Polyacrylat-Basis, vorzugsweise Polymethylmethacrylat.

Als dritte Komponente enthält das Gemisch ein organisches Lösungsmittel. Dieses organische Lösungsmittel kann aus Carbonsäureestern bestehen. Als Carbonsäureester werden dabei Ester der Phthalsäure und oder der Isophthalsäure und oder der Terephthalsäure bevorzugt. Von diesen sind die niederen Glieder, beispielsweise die Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butv !ester, aber auch gemischte Elster, wie beispielsweise der Phthalsäurebenzyk/ut^ester, besonders geeignet. Ferner können auch Gemische aus verschiedenen F.stcrn angewandt werden.

Die im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendete Cu-P-Legierung besteht aus 81 bis 98. vorzugsweise aus 90 bis 95 Gewichtsprozent Cu, und 2 bis 19. vorzugsweise 5 bis !0 Gewicntsprozent P.

Dieser Legierung ^et/t nar bevorzugt Zinn in einer Menge von 0,1 bh 5, vorzugsweise 0,3 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Cu-P-Legierung zu. Slaltdessen kann auch eine Cu-P-Sn-Lcgierung eingesetzt werden, die zvveckmäßigerweise eine Zusammensetzung von 81 bis 98. vorzugsweise 90 bis 95 Gewichtsprozent Cu. 1,9 bis 15, vorzugsweise 4,7 his S Gewichtsprozent P und 0,1 bis 4, vorzugsweise 0,3 bis 2 Gewichtsprozent Sn besitzt.

Die zur Herstellung des pastcnförmigen Gcmischs vorgeschlagenen Anteip- und F ließmitlel werden im Rahmen der Erfindung in Mengen von 0,1 bis H). vorzugsweise von I bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige Gemisch, eingesetzt, während man die organischen Lösungsmittel bevorzugt in Mengen von I bis 15, vorzugsweise von 4 bis 10 Gewichtsprozent, ebenfalls bezogen auf d.is fertige Gemisch, anwendet. Die Legierung k;inn dabei in üblicher Weise mit dem Anteig- und I hei.mittel oder mit dem Lösungsmittel oder mit einem Gemisch aus Anteig- und Flicßmittcl und Lösungsmittel angerieben oder verrührt werden.

Das im Rahmen der Erfindung verwendete Mittel zum Loten von Metallen, insbesondere von Kupfer oder kupferhaltigen Legierungen ist gekennzeichnet durch ein pastenförmiges Gemisch aus einer Cu-P-Legierung, einem organischen Anteig- und Füeßmittcl und einem organischen Lösungsmittel. Diese Cu-P-Lcgieiung enthält bevorzugt Zinn, wobei man an Stelle dieses Gcmischs auch eine Cu-P-Sn-Legierung verwenden kann.

Als organisches Anteig- und Fließmittel enthält das Mittel bevorzugt indifferente Koh'enwass^rstoirc unter denen sich Paraffinöl als besonders geeignet erwiesen hat. Für den gleichen Zweck kann das Mittel ein polymer Stoff in flüssiger, gelöster oder dispergierter Form enthalten, wobei sich Gehalte an Kunststoffen auf Palyacrylat-Busis, vorzugsweise polymethylmetnacrylat besonders bewährt haben.
Das Gemisch enthält ferner als organische Lösungsmittel Carbonsäureester unter denen Ester der Phthalsäure und/oder der Isophthalsäure und/oder der Terephthalsäure bevorzugt sind.

Besteht die Legierung aus Cu-P, so enthält sie zweckmäßig 81 bis 98, vorzugsweise 90 bis 95 Gewichtsprozent Cu und 1,9 bis 19, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent P. Wird eine zinnhaltige Legierung eingesetzt, so enthält die Cu-P-Legierung einen Zusatz von 0,1 bis 5, vorzugsweise von 0,3 bis 2 Gewichtsteilen dieses Metalls, bezogen auf die Cu-P-Legierung oder man setzt eine Legierung aus 81 bis 98, vorzugsweise 90 bis 95 Gewichtsprozent Cu, 1,9 bis 15, vorzugsweise 4,7 bis 8 Gewichtsprozent P und 0,1 bis 4, vorzugsweise 0,3 bis 2 Gewichtsprozent Sn ein.

Die Anteig- und Fließmittel liegen in dem Mittel

so in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 8 Gewichtsprozent und die organischen Lösungsmittel in Mengen von I bis 15, vorzugsweise von 4 bis 10 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das fertige Gemisch, vor.

Die Erfindung ist in den folgenden Ausführungsbeispielen naher beschrieben.

Beispiel 1

Eine Legierung der Zusammensetzung 93% Kupfer, 6,5",, Phosphor, 0,5',, Zinn mit einer Korngröße von 99 Gewichtsprozent unter 63 am wird mit2,5 Gewichtsprozent Paraffinöl der Dichte 0.88 g cnr¹ und einem Siedepunkt von mindestens 360 C und 6,5 Gewichtsprozenl (alle Mengenangaben bezogen auf die Legierung) einer Suspension, bestehend aus 25 GcwichtsteilcTi Dimethylterephthalat (Schmelzpunkt 140 C), gereinigt durch Sublimation über 300 C, in 75 Gewithisteilen Pliihalsjureh.iiz\lbut> !ester — Dichte I.i2l, Siedepunkt bei 20 ton 280 bis 288 C, zu einer weichen Paste verarbeite;. Diese Paste ist absolut homogen und selbst nach längerem Stehen tritt keine Trennung zwischen fester und flüssiger Phase auf. Die Paste bleibt in geschlossenem Gefäß mehr als

4b 8 Wochen verarbeitungsfähig. Die so hergestellte Paste wird mit einer handelsüblichen Handspritzpistole, wie für die Verarbeitung von Kitten und Dichtungsmassen üblich, auf zwei zu verlötende Kupferrohrslücke der Dimension 8 ■ 2 mm aufgetragen

5» und anschließend in einem handelsüblichen VäKuumofcn bei einem Unterdruck zwischen i bis 2 torr bei einer Temperatur von 778 C gelötet. Nach Abkühlung des Vakuum-Ofens und Druckausgleich werden die zusammengelöteten Teile herausgenommen und man stellt eine sehr gule verlaufende, rückstandslose Lötverbindung zwischen den beiden Kupferrohren fest.

Beispiel 2

Eine Legierung der gleichen Zusammensetzung und gleicher Spezifikation wie in Beispiel 1 wird mit 6 Gewichtsprozent einer Suspension von Dimethylterephthalat in Phthahäurebenzylbutylester (Stoffdaten wie in Beispiel 1) sowie ?.,5 Gewichtsprozent eines Polymethylmethacrylatharzes gelöst, in Phthalsäurebenzylbutylester innigst vermischt und geknetet. Es wird ebenfalls eine sehr gut fließfähige Paste erhalten. Auch diese Paste ist über längere Zeit stabil, d. h.

es tritt keine Trennung zwischen fester und flössiger Phase ein und sie behalt in geschlossenem Behälter über Wochen eine gute Verarbeitungsfähigkeit,

Mit dieser Paste wird die Naht zwischen zwei senkrecht aufeinanderlegenden Kupferblechen der Starke 2 mm bestrichen. Pie Kupferbleche werden anschließend in einem handelsüblichen Schutzgasofen bei einer Temperatur von 792 C bei Normaldruck unter Stickstoff-Atmosphäre gelötet. Pie so erhaltene Lötverbindung zwischen den beiden Kupferblechen ist rückstandilos und einwandf-ei verlaufen und man hat eine Lötverbindung zwischen den Kupferblechen erreicht, die eine Festigkeit wie der Grundwerkstoff besitzt

Pie mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß es auf einfache Art und Weise gelingt, Metalle, insbesondere Kupfer und/oder kupferhaltige Legierungen zu löten. Pas hierzu verwendete Mittel ermöglicht eine schonende Arbeitsweise, wobei

die Löueinperalur gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich erniedrigt ist. Bereits bei Temperaturen unter 800 C werden haftfeste und äußerst stabile Lötverbindungen erhulten, wodurch das Verfahren auch für temperatur- und oxidationsempfindliche Metalle geeignet ist. Pa das vorgeschlagene neue Mittel keine korrodierenden Bestandteile enthält und rückstandslos verarbeitet werden kann, sind die Lötstellen sauber und frei von Rückständen und Verkrustungen. Ein wesentlicher Vorteil ist auch die leichte Handhabung und Verarbeitbarkeit des neuen Mittels. Es liegt in Pastenform vor, kann also von den zu lötenden Metallteilen nicht abfließen. Besonders wertvoll ist die Lagerstabilität des Mittels. Pas Mittel ist längere Zeit haltbar und bleibt stets einsatzfähig, ohne daß sich die Eigenschaften ändern oder Verdickungserscheinungen auftreten. Es ist sparsam im Gebrauch und, weil Reste lange Zeit aufbewahrt werden können, sehr winschaftlich.

Claims (12)

1 2 von I bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige Gemisch, einsetzt. Patentansprüche; 13 verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch

1. Verfahren zum Löten von Metallen, insbe- 5 gekennzeichnet, daß man die organischen Lösungssondere von Kupfer und/oder kupferhaltigen Le- mittel in Mengen von 1 bis 15, vorzugsweise von gierungen, dadurch gekennzeichnet, 4 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige daß man die zu verbindenden Teile zueinander Gemisch, einseut.

fixiert, ein pastenförmiges Gemisch bestehend aus einer Cu-P-Legierung, einem organischen An- io

steig- und Fließmittel und einem organischen

Lösungsmittel aufbringt und das Ganze im Vakuum und/oder unter Schutzgas auf Temperaturen zwischen 600 und 1100 C, vorzugsweise zwischen

750 und 950 C erwärmt. 15 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekenn- Metallen, insbesondere von Kupfer und/cder kupferzeichnet, daß man der Cu-P-Legierung Zinn zu- haltigen Legierungen.

setzt oder eine Cu-P-Sn-Legierung verwendet. Bei derartigen Lötverfahren ist erforderlich, daß

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2. leicht handzuhabende Mittel verwendet werden und daß dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches 20 die erzielte Verbindung /wischen den Metalien Anteig- und Fließmittel indifferente Kohlen- mechanisch sehr fest ist. Die Koirosionsbesiändigkeii Wasserstoffe verwendet. der Verbindung soll hoch sein und sich bei späterer

4. Verfahren nach einen, oder mehreren der vor- Beanspruchung durch korrosive Medien nicht losen hergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch uekenn- Zur Erfüllung diese; Erfordernisse ist es bekannt. zeichnet, daß man als indifferenten Kohlenwasser- 25 Legierungen auf Basis Ni-Cr-B-Si oder Ni-Si-P /j stoff Paraffinöl verwendet. verwenden und die zu verbindenden Metallteile bei

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Temperaturen zwischen etwa 980 und 1100 C /u vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- verarbeiten Es ist ferner bekannt, die als Pulver vorkennzeichnet, daß man als Anteig- und Fließ- liegenden Legierungen vor der Verwendung mit einen! mittel polymere Stoffe in flüssiger, gelöster oder 30 flüssigen Kunststoffkleber zu vermischen um du. dispergierlei Form verwendet. Verarbeitbarkcit zu erleichtern und um das Lötmittel

6 Verfahren nach einem oder mehreren der an die l.öifugen heranzubringen (Nicrobraz. Hochvorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch temperaiur-Hartlrte: Firmenprospekt der Lurgi-Werk gekennzeichnet, daß man als polymeren Stoff statten G.m.b.H.. Abt. Goiek. Frankfurt a. M. Kunststoffe au! Polyacrylat-tJasis. vorzugsweise 35 lehr, 1969) Pol\methv!iTu:thaerv!at. verwendet. Durch diese bekannten Verfahren und Mitte! werden

7. Verfahren nach einem (Vier mehreren der korrosionsbeständige Lötverbindungen mit hoher

vorhergehenden Ansprüche I bis 6. dadurch Hitzebeständigkeit und ausgezeichneten 1estigkeits-

gekennzeichnct. daß man als organische·. Lösung·,- eigenschaften erhalten, wobei auch Werkstücke nir,

mittel Carbonsäureester verwendet. 40 komplizierter Formgebung verarbeitet werden können

S. Verfahren nach einem oder mehreren der Bei manchen Werkstücken ist jedoch erwünscht, vorhcrgehendeii Ansprüche i bis "?. dadurch die zum Löten erforderliche Tcmperalui möglichst gekennzeii-hnei. daß man aK Carbonsäureester. niedrig zu halter: Dies gilt insbesondere für Werk-Ester der Phthalsäure und oder der Isophthalsäure stucke, die aus Kupfer oder kupferhaltigen Legierun- und oder der Terephthalsäure verwendet. 45 gen gefertigt sind. Kupfer ist ein oxidationsempfind-

9. Verfahren nach einem odei mehreren dei lichcs Metall, wohci diese (Kidalionserscheinungen vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8. dadurch bereits bei tieferer Temp.:.nur als dem Schmelzpunkt gekennzeichnet, daß die Cu-P-Legierung aus des Kupfers (Fp Hi¹-^ C) auftreten können

81 bis 98, vorzugsweise aus 90 ins 'J5 Gewichts- f-'in weiterer Nachteil der bereits bekannten Hartlote

Prozent Cu und 2 bis 19. vorzugsweise 5 his 10 Gc- 50 liegt dann, daß die Verarbeitung Schwierigkeiten

wichtsprozent P besieht macht /war ist bekannt, das pulverförmig Lot mit

10. Verfahren n;ich einem oder mehreren der flüssigen Kimslstoffklcbern anzuleigen doch haben vorhergehenden Ansprüche I bis 9. dadurch die dabei erhaltenen Gemische eine nut geringe fopfgekennzeichnct, daß man der Cu-P-I.evening /inn /eil Dic-.c relativ kurze Topf/eil führt infolge Viskosiin Mengen von 0,1 bis i, vorzugsweise 0.3 bis 55 tätsanstiegs zu Verarbeitungsachvvierigkeitcn und zu 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Cu-P-Lcgic- Verlusten an Lötgut.

rung zusetzt Der Frfindung liegt die Aufgabe zugiunde. diese

11. Verfahren nach einem oder mehreren der und andere Nachteile /u vermeiden und cm l.otvervorhergehenden Ansprüche I bis 10, dadurch fahren /ur Verfugung zu stellen, das einfach und auch gekennzeichnet, daß man als Cu-P-Sn-Legicrung 60 zum Löten oxidationsempfindlicher Metalle, insbesoneine Legierung aus 81 bis 98. vorzugsweise 90 bis dere von Kupfer und kupferhaltigen Legierungen 95 Gewichtsprozent Cu, 1,9 bis 15, vorzugsweise geeignet ist. Das dabei verwendete Mittel soll sich 4,7 bis 8 Gewichtsprozent P und 0,1 bis 4, Vorzugs- durch gute Verarbeitbarkcit und lange Haltbarkeit weise 0,3 bis 2 Gewichtsprozent Sn einsetzt. auszeichnen und keine Bestandteile enthalten, die zur

12. Verfahren nach einem oder mehreren der 65 Korrosion neigen oder auf den zu verbindenden vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch Metallteilen Rückstände hinterlassen, gekennzeichnet, daß man die Anteig- und Fließ- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gemittel in Mengen von 0,1 bis 10, vorzugsweise löst, daß man die zu verbindenden Teile zueinander