DE2365799C3 - Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumteiles mit einem anderen Metallteil durch Hartlöten - Google Patents

Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumteiles mit einem anderen Metallteil durch Hartlöten

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DE2365799C3 DE2365799A DE2365799A DE2365799C3 DE 2365799 C3 DE2365799 C3 DE 2365799C3 DE 2365799 A DE2365799 A DE 2365799A DE 2365799 A DE2365799 A DE 2365799A DE 2365799 C3 DE2365799 C3 DE 2365799C3
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Description

1 23 65 799 elektrolytisches Tabelle II Bereich Bereich Bereich 4 Reaktion aufplattiert Die Reaktion läuft stromloses PSattierbad Tabellen mit bevorzugte Menge bevorzugte Menge in Gew.-%
S 3 I Bereichen für die Zusammensetzung angegeben. 30...200 g/l 30... 200 g/l 30... 100 g/l nach folgendem Schema ab: 150.0g/l 150.0 g/I 10.0
I Oxidations-Reduktions-Reaktion vor. Im Falle des Bei einem I Tabelle I 30... 300 g/l 30... 300 g/l 100. ..30 g/l > Ni° + NaH2PO3 + H2SO4 1.0 g/l 1-0 g/l 20.0
1 Nickels lautet diese Reaktion wie folgt: 0.05... 10.0 g/l 0.05... 10.0 g/l anderen stromlosen Verfahren, das als auch für ein 1.0 g/l 0.1
1 1 Stromloses Nickel-Blei-Legierungs-Plattierbad
U		 25...150mI/I 25...150ml/l verwendet werden kann, wird Nickel mit Hilfe einer bevorzugte Werte 7-5
1 2 Al° + 3 Ni++ > 2 Al+++ + 3 Ni° 1 Nr" 82°...93 C reduzierenden 100.0 g/l bevorzugte Menge
I NiSO4 + NaH2PO2 + H2O I 1. Nickelsulfat 7.0... 12.0 82C...93 C 200.0 g/l bevorzugte Werte 50 g/l
I Im folgenden sind sowohl für ein i 2. Nntriumcitrat Verbindungen 7.0... 12.0 in Gew.-% 1.0 g/l 100.0 g/l 50 g/l
S 3. Bleiacetat Verbindungen 3.0... 20.0 75 ml/1 200.0 g/l
Ii 4. Ammoniumhydroxid 3.0... 30.0 82"C 1.0 g/I
I 5. Temperatur 0.005... 1.0 10.5 75 ml/1
I 6. pH-Wert
i> 		j 3. Bleicitrat oder Wismutlactat 2.5... 15.0 werden:
I Die unter Nr. 2 und 3 aufgeführten I Tabelle III 82"C
Nr. Ersatz Stromloses Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad 10.5
2. Natriumgluconat 1 Nr. si Stromloses Nickel-Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad können auch ersetzt werden: in Gew.-%
3. Bleiacetat oder I 1. Kobaltsulfat 1 Nr· Bereich 10.0
Wismutlactat I 2. Natriumeitrat i| 1. Nickelsulfat 30. ..200 g/l 20.0
I 3. Bleiacetat i 2. Kobaltsulfal 0.25... 5.0 g/l 0.1
I 4. Ammoniumhydroxid 0.25... 5.0 g/l 7.5
I (NH3 = 30%)
I 5. Temperatur
I 6. pH-Wert in Gew.-%
I Die unter Nr. 2 und 3 aufgeführten 3.0... 20.0
Nr. Ersatz 3.0... 30.0
1 2. Natriumgluconat 0.005... 1.0
2.5... 15.0
in Gew.-%
können auch ersetzt 5.0
Bereich 5.0
30... 200 g/l
0.05... 5.0 g/l
in Gew.-%
3.0... 10.0
10.0... 3.0
Fortsetzung
Nr.
3. Natriumeitrat
4. Bleiacetat
5. Ammoniumhydroxid
6. Temperatur
7. pii-Wert
Bereich
in Gew.-%
60.-.300 g/l 0.05... 10.0 g/l 25... 150 ml/1
82°...93'C 7.0... 12.0
6.0... 30.0 0.005... 2.5... 15.0
bevorzugte Menge in Gew.-%
200g/l 20.0
1.0 g/l 0.1
75 ml/1 7.5
82 C
10.5
Die unter Nr. 3 und 4 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Nr. Ersatz Bereich bevorzugte Menge
3. Natriumgluconat
4. Bleiacetat oder
Wismutlactat
Tabelle IV
Elektrolytisches Nickel-Blei-Legierungs-Plaltierbad
60. ..300 g/l 0.05... 5.0 g/l
150 g/l 1.0 g/I
Nr. Nickelsulfat Bereich .200 g/l in Gew.-% bevorzugte Werte in Gew.-%
1. Nickelchlorid 30... ..10 g/I 3.0... 20.0 50 g/l 5.0
2. Natriumeitrat 100. .300 g/l 10.0... 1.0 50 g/l 5.0
3. Bleiacetat 60.. ... 10.0g/i 6.0...30.0 100 g/I 10.0
4. Ammoniumhydroxid 0.05. ...150 ml/1 0.005... 1.0 1.0 g/l 0.1
5. Temperatur 5 ml. ...71 C 0.5... 15.0 75 ml/1 7.5
6. pH-Wert 26.7 .12.0 26.7 C
7. 7.0.. 10.5
Die unter Nr. 3 und 4 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Nr. Ersatz
Bereich
bevorzugte Werte
3. Natriumgluconat
4. Bleicitrat oder Wismutlactat
pH-Wert
Tabelle V
Elektrolytisches Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad
60... 300 g/l 0.05. !». 5.0 g/l
150.0 g/l 1.0 g/l
10,5
Nr. Kobaltsulfat Bereich in Gew.-% bevorzugte Werte in Gcw.-%
1. Kobaltchlorid 30... 200 g/l 3.0... 20.0 50 g/l 5.0
2. Natriumeilrat 100...10g/I 10.0... 1.0 50 g/l 5.0
3. Bleiacetat 60... 300 g/l 6.0... 30.0 100 g/I 10.0
4. Ammoniumhydroxid 0.05... 10.0 g/l 0.005... 1.0 1.0 g/l 0.1
5. Temperatur 5 ml... 175 ml/l 0.5... 7.5 75 ml/1 7.5
6. oH-Wert 26.7 ...71 C 26.7 C
7. 7.0... 12.0 10.5
7 8
Die unter Nr. 3 und 4 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Nr. Ersatz
Bereich
bevorzugte Werte
3. NaCriumgluconat 60...300g/l
4. Bleicitrat oder Wismutlactat 0.05...5.0g/l
ρ H- Wert
Tabelle VI
Elektrolytisches Nickel-Koball-Blei-Legierungs-Plattierbad 150.0g/l
I.Og/l
10.5
Nr Nickelsulfat Bereich in üew.-% oder Wismutlactat Bereich bevorzugte Werte in Gew.-%
1. Kobaltchlorid 30... 300 g/l 3.0... 30.0 60...300g/l 50 g/l 5.0
2. Natriumcitrat 100... 10 g/l 10.0... 1.0 0.05... 5.0 g/l 50 g/l 5.0
3. Bleiacetat 60... 300 g/l 6.0... 30.0 100 g/l 10.0
4. Ammoniumhydroxid 0.05... 10.0 g/l 0.005... 1.0 1.0 g/l 0.1
5. Temperatur 5... 150 ml/1 0.5... 15.0 75 ml/l 7.5
6. pH-Wert 26.7 ...71 C 26.7 C
7. Die unter Nr. 3 und 4 7.0... 12.0 10.5
Nr. ErsaU aufgeführten Ausführungsbcispiele können auch ersetzt werden:
bevorzugte Werte
3. Natriumgluconat 150.0 g/l
4. Bleicitrat 1.0 g/l
Bei den Beispielen wurden nur solche Bäder aufgeführt, die durch Zugabe von Ammoniumhydroxid basisch eingestellt worden sind. Andere basische Lösungen sind aber gleichermaßen einsetzbar. Die Zugabe einer Base gewährleistet, daß der Niederschlag aus kleinen, schwammartigen Teilchen der Legierung bzw. des reinen Metalls besteht, welche normalerweise kleiner als 2,54 μ sind. Je kleiner die Teilchen sind, desto besser wird die Oberfläche der Aluminiumgrundlegierung bedeckt.
Die Dicke der Haftschicht, die mit Hilfe des Plattierverfahrens auf dem Hartlot abgeschieden wurde, sollte größer als 0,07 μΐη sein. Sie wird nach einem elektrolytischen Lösungsverfahren bestimmt, bei dem ein handelsübliches Dickenmeßgerät verwendet werden kann. Die optimale Dicke liegt bei ungefähr 0,5 μΐη. Die Menge der Nickel-Blei- bzw. Kobalt-Blei-Legierung hängt von der Dicke des Hartlotes ab und sollte 0,7% des Gesamtgewichtes von Lot und Haftschichten nicht übersteigen. In gewissen Fällen kann es daher erforderlich sein, unter die bevorzugte Dicke der Haftschicht von 0,5 μπι zu gehen, um so unter einem Gesamtgehalt von 7% zu bleiben. Wenn eine größere Dicke benutzt wird, neigt Nickel zu einer Reaktion zu
V) dem Aluminium unter Ausbildung von Nickel-Aluminid, was der Ausbildung einer optimalen Naht entgegensteht.
Die Haftschicht wird, wie bereits erwähnt, auf eine mit Aluminpjmhartlot'überzogene Fläche oder auf die Oberfläche einer aus einer Hartlotlegierung hergestellten Folie aufplattiert Bei dem Hartlot handelt es sich beispielsweise um eine Aluminium-Silicium-Leg'ierung. Vorzugsweise überdeckt die Haftschicht das Hartlot vollständig. Dazu sind wenigstens 0,3 Gew.-% oder 0,1 Dicken-% der Gesamtkombination von Lot und Haftschicht erforderlich. Die Dicke der Haftschicht liegt zweckmäßigerweise im Bereich zwischen ungefähr 0,1 bis 2,5% der Gesamtdicke der durch das Hartlot und die Haftschichten gebildeten Schichtstruktur.
Die derart vorbehandelten, miteinander zu verbindenden Teile werden dann in einer Schutzgasatmosphäre (entweder Unterdruck oder drucklos) bei einer Temperatur zwischen 566 und 621°C in Berührung gebracht Die Berührzeit beträgt im allgemeinen einige Minuten, damit ein Schmelzen und Verteilen des Hartlotes und eine Verbindung mit der Haftschicht möglich is L

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumteiles mit einem ander.-si Metallteil durch Hartlöten, bei dem eine Nickel oder Kobalt enthaltende, die Bindung des Hartlotes fördernde, dünne Haftschicht auf die zu verbindenden Oberflächen aufgebracht wird, die so präparierten Oberflächen mit dazwischenliegendem Hartlot, insbesondere einer Aluminium/Silizium-Legierung aneinandergefügt werden und die zu verbindenden Teile in Vakuum oder einer inerten Atmosphäre auf die Schmelztemperatur des Lotes erwärmt und dann abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Menge einer Nickel/Blei- oder Kobalt/Blei-Legierung oder Kombinationen dieser Legierungen auf die Oberflächen der zu verbindenden Teile aufgebracht wird, die 0,3 bis 7% des Gesamtgewichtes von Lot und Haftschichten beträgt, wobei die Dicke der Haftschicht auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als 2,5% der Gesamtdicke der durch das Hartlot und die Haftschichten gebildeten Schichtstruktur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bindungsfördernde Legierung eine Nickel-Blei-Legierung ist, deren Dicke 0,1 bis 2,5% der Dicke der Gesamtschicht aus Lot und Nickellegierung beträgt.
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile beide aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der miteinander zu verbindenden Teile aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und das zweite der zu verbindenden Teile aus Stahl, aluminisiertem Stahl, rostfreiem Stahl, Nickel, einer Nickellegierung oder Titan besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Stahl, aluminisiertem Stahl, rostfreiem Stahl oder Titan bestehende zweite der zu verbindenden Teile mit der bindungsfördernden Legierung plattiert ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bindungsfördernde Legierung durch Aufplattieren unter Verwendung eines Bades aufgebracht wird, das einen pH-Wert von 7 bis 12 hat und aus 3 bis 20% eines Salzes des bindungsfördernden Metalls, 3 bis 30% einer Puffersubstanz, 0,005 bis 1% eines Bleisalzes, Rest bis auf 100% Wasser besteht und daß die Badtemperat'ir zwischen 26,7 und 93°C gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als SaI/ des bindungsfördernden Metalls Nickelsulfat und als Puffersubstanz Natriumcitrat eingesetzt wird und daß der pH-Wert dadurch aufrechterhalten wird, daß dem Bad Ammoniumhydroxid zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bleisalz Bleiacetat oder Bleicitrat eingesetzt wird.
Dr Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines AJuminiumteües mit einem anderen Metallteil durch Hartlöten nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS ! 6 27 461 bekannt Hier wird zur Haftungsverbesserung des Hartlotes auf dem Aluminiumteil vor dem Löten auf das Aluminiumteil ein dünner Überzug aus Nickel oder Kobalt aufgebracht Bei Verwendung eines derartigen
ίο Haftüberzugs kann zwar das sonst erforderliche Flußmittel für den Lötvorgang entfallen, das später Korrosion an der Lötstelle hervorruft Die erhaltene Hartlötung kann jedoch im Hinblick auf die erhaltene Festigkeit und Belastbarkeit nicht immer zufriedenstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart fortzubilden, daß die erhaltene, Lötverbindung eine noch stärkere Belastbarkeit aufweist
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß die noch nicht völlig zufriedenstellende Festigkeit von nach bekannten Verfahren hergestellten Lötverbindungen darauf zurückzuführen ist, daß der Haftüberzug von dem Hartlot, insbesondere einer Aluminium-Silicium-Legierung, in geschmolzenem Zustand nicht einwandfrei benetzt wird.
Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß durch Zugabe von Blei zu dem Nickel oder Kobalt des Haftüberzuges, d. h. durch die Verwendung einer Nickel/Blei- oder Kobalt/Blei-Legierung zum Aufbau des Haftüberzugs die Benetzung durch das geschmolzene Hartlot erheblich verbessert wird. Die gute Benetzbarkeit der mit den Haftüberzügen versehenen Teile durch das Hartlot, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß zwischen der Nickel/Blei- oder Kobalt/Blei-Legierung und dem Hartlot bei der Erwärmung auf die Schmelztemperatur des Hartlotes eine exotherme Reaktion stattfindet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend näher erläutert. Die Haftschicht bzw. der Haftüberzug kann durch Austauschplattieren, elektrolytischen Plattieren oder stromloses Plattieren aufgebracht werden. Beim elektrolytischen Aufplattieren von Nickel-Blei oder Kobalt-Blei wird vorzugsweise ein Metallsalz, z. B. Nickel- oder Kobaltsulfat, mit einem Metallsalz kombiniert, das ein Chloridion enthält, z. B. Nickel- oder Kobaltchlorid. Auch ist es erforderlich, daß ein Bleiion aus einem Bleisalz anwesend ist, z. B. aus Bleiazetat. Das Bad wird basisch eingestellt, indem z. B. ein Alkalimetallhydroxid oder Ammoniumhydroxid zugesetzt werden. Die Gesamtzusammensetzung wird durch Zugabe eines Puffers gepuffert Beispielsweise kann zitronensaures Natrium oder gluconsaures Natrium zugesetzt werden. Die Temperatur des Bades kann während des Plattierens zwischen 26,7 und 7 ΓC liegen.
Beim stromlosen Aufplattieren des den Lötvorgang fördernden Überzugs wird eine mit der Plattierlösung des elektrolytischen Plattierens vergleichbare Plattierlösung mit der Ausnahme benutzt, daß die Anwesenheit von durch ein Metallsalz eingeführten Chlorionen nicht erforderlich ist Bei diesem Verfahren wird der Überzug durch einen Austausch aufplattiert, d. h., es liegt eine
DE2365799A 1972-11-07 1973-10-31 Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumteiles mit einem anderen Metallteil durch Hartlöten Expired DE2365799C3 (de)

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