DE3011252C2 - Verfahren zum Vorbereiten des Lötens von mehrlagigen Böden für Kochgeschirr u.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Verfahrens zum Vorbereiten des Hartlötens von Metallen und vor allem zum Hartlöten unter Flußmitteln der mehrlagigen Moden von Küchengeräten, insbesondere Kochgeschirr.

lis ist bekannt. Metalle gleicher oder unterschiedlicher Art mit Hilfe eines Lots oder Aufiragsmetalls in Gegenwart eines festen beizenden Flußmittels /u verbinden (in der Beschreibung werden mit dem allgemeinen Terminus »Metall« sowohl reine Metalle wie auch Legierungen bezeichnet). Man kann beispielsweise Aluminium mit korrosionsbeständigem Stahl, Kupfer oder Aluminium löten (schweißen) oder Kupfer mit korrosionsbeständigem Stahl. Man verwendet hierzu das Auftragsmetall in Form eines Drahtes, der mit Flußmittel umhüllt oder mit einer mit Flußmittel gefüllten Bohrung versehen ist, oder in Form eines Pulvers, gemischt mit Flußmittel. Die Zusammensetzungen der Hartlote - oder ganz allgemein gesprochen des Auftragsmetalls- und der Flußmittel sind bekannt, ebenso das Vorwärmen für das Löten (Induktions- oder Widerstandsheizung, im Ofen oder mit einem Lötrohr bzw. Brenner).

In der FR-PS 2391803 wird ein Verfahren zum Löten von Metallen beschrieben, das sich besonders gut für die Einzelherstellung sowie für die Massenherstellung von Böden von Küchengeschirr eignet, die aus mehreren Metallen zusammengesetzt si^ad, sowie für die elektrische Verbindung leitender Metalle. Im ersteren Falle handelt es sich darum, eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit herzustellen, und im zweiten Falle darum, eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit herzustellen zwischen zu verbindenden Elementen oder Teilen, was nicht immer mit Lötpulver möglich ist.

Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hartlotes, das mit einer homogenen und haftenden Flußmittelschicht überzogen und auf die Form und Dimension der zu verlötenden oder verschweißenden Teile zugeschnitten ist. Das Hartlot kann sowohl als dünnes homogenes Band vorliegen wie auch als (iewebe, Gitter, Lochblech oder Streckmetall, das gegebenenfalls eine Oberflächenbehandlung erhalten hat, damit das Flußmittel besser haftet. Es kann auch eines der Stücke, die miteinander verbunden werden sollen, zuvor auf einer oder beiden Seiten mit einer Hartlotschicht bedeckt werden mit Hilfe eines bekannten Verfahrens, beispielsweise Aufwalzen, und es kann die Hartlotschicht ihrerseits mit einer Fhißmittelschicht überzogen sein. In allen Fällen wird das Flußmittel nach üblicher Methode aufgebracht, beispielsweise durch Eintauchen in eine Suspension des Flußmittels in einer Flüssigkeit (Wasser mit verschiedenen Zusätzen für die Herstellung einer Suspension, organische Flüssigkeiten u. dgl.), Ansaugen oder Aufsprühen der Suspension mit einer Spritzpistole usw. Man kann auch das Hartlot in eine Flußmittclschmclze eintauchen. Liegt das Hartlot in Form eines dünnen Bandes vor, so kann das Band durch einen Ofen mit geregelter Temperatur, cnthaltend die Flußmittelschmelze, gezogen werden.

Das Band wird beim Austritt aus dem Ofen abgekühlt und ein dünner, stark haftender Überzug aus Flußmittel bleibt an den beiden Seiten des Bandes haften, aus welchem unmittelbar die Zuschnitte der gewünschten Form und Abmessung gestanzt werden können. Das gleiche gilt, wenn das Hartlot in Form eines Bleches, eines Gewebes oder Streckmetalls oder Lochblechs vorliegt. Um die Haftung des Flußmittels /u erleichtern, kann man das Hartlot verschiedenen Oberflächenbehandlungen unterziehen, wie auf mallige Temperatur erwiimien. entfetten und hin
sien.

Ifiloch ergibt die Durchführung dieses bekannten Verfahrens eine Reihe von Schwierigkeiten.

Zum einen sind Gewebe oder Streckmetall aus einer Hartlot-Legierung nicht im Handel; deren llerslellung wäre kostspielig. Außerdem treten bei der I lüftung des flüssigen oiler gelösten Flußmittels /wi-

sehen den Maschen des Gewebes Erscheinungen durch die Oberflächenspannung auf, die nicht immer vollkommen beherrschbar sind und die zu einem ungleichmäßigen Haften führen können. Wenn andererseits ein dünnes Band vorliegt, so schmilzt beim Löten dieses dünne Hartlotband gleichzeitig mit dem Flußmittel, und das flüssige Flußmittel breitet sich zu Flekken aus, in denen nachdem Abkühlen keine Bindung vorliegt und in denen der Wärmeübergang zwischen den verschiedenen Schichten der Böden des Küchengeschirrs gestört ist. Außerdem ist die mechanische Festigkeit der auf diese Weise erzeugten Verbindung beeinträchtigt.

Mit Hilfe der Erfindung werden nun diese Effekte behoben. Die Erfindung ermöglicht eine verbesserte Verteilung und Haftung des Flußmittels auf dem Hartlotband, indem dieses Band auf mindestens einer Seite geprägt, graviert oder geätzt wird, so daß kleine Vertiefungen entstehen, die dann das Flußmittel autnehmen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung derartiger Vertiefungen; sehr wirksam und für die großtechnische Fertigung am besten geeignet ist es, das Band entweder zwischen einem angetriebenen Gravierzylinder und einem mitlaufenden Zylinder durchzuziehen, welch letzterer einen elastisch deformierbaren Überzug aufweist, wie Karton, Kautschuk oder bestimmte nachgiebige Kunststoffe. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Band zwischen zwei Ätzzylindern hindurchzuziehen, die synchron angetrieben werden, ohne jedoch zu gleiten bzw. zu rutschen. Im ersteren Falle crzeupt die Relicfwalze auf dem Band regelmäßige Vertiefungen. Diese Vertiefungen können sehr unterschiedliche Formen aufweisen; die besten Ergebnisse wurdtn erzielt, wenn es regelmäßige geometrische Formen sind, insbesondere gleichseitige oder gldchschenkelige Dreiecke. Quadrate oder Rauten mit einer Seitenlänge oder Diagonallängc von 0,5 bis 5 inm, vorzugsweise von 1 bis 2 mm, sowie einer maximalen Tiefe von einigen Hundertstel bis zu einigen Zehntel Millimetern.

Diese regelmäßigen geometrischen Formen können leicht, einfach und billig mechanisch erzeugt werden; man verfügt dann laufend über Hartlotbänder aus z. B. handelsüblichen Aluminium/Silicium-Lcgierungen mit einem Siliciumgchalt von 5 bis 20% mit Stärken von einigen Hundertstel Millimetern, was verringerte Produktionskosten sicherstellt.

Die auf der einen Seite des Bandes erzeugten Vertiefungen bilden auf der gegenüberliegenden Seite Reliefs, und diese Reliefs begrenzen wieder Vertiefungen, die ebenfalls Flußmittel aufnehmen können. Um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Flußmittels auf der einen und/oder der anderen Seite zu erreichen, bemüht man sich daher um eine angenäherte Äquivalenz zwischen dem Volumen der Vertiefungen auf jeder Seite. Dies erreicht man. wenn die Reliefs der Gravurwalze die Form von Rauten oder von Vierecken haben, die sowohl entlang ihrer großen und ihrer kleinen Diagonale aufgereiht sind und sich an den Ecken berühren. Anordnungen von gleichseitigen Dreiecken können ebenfalls in Betracht gc/ogen weiden.

Im /weiten Falle befindet sieh auf ilen Prägewalzen eine identische Gravur einer Aneinanderreihung von regelmäßigen Vierecken oder Rauten entlang ihren beiden Diagonalen oder mn gleichsehenkeligen oder gleichseitigen Dreiecken entlang einer ihrer Höhen und ihrer Grundlinie; die eine Walze ist mit Bezug auf die andere Walze um einen halben Rapport versetzt, d, h. um eine halbe Diagonale gleichzeitig in Längsrichtung und in Querrichtung. Diese versetzte s Anordnung muß auf jeden Fall konstant gehalten werden, und die Rotation muß synchron ohne Rutschen oder Gleiten sein. Man erhält auf diese Weise eine strenge Symmetrie zwischen den auf jeder Seite erzeugten Vertiefungen.

mi Ein anderes Mittel zur Erzeugung von Vertiefungen, um das Rußmittel aufzunehmen besteht darin, daß man chemisch oder elektrochemisch auf einer oder auf beiden Seiten des Bandes ätzt und die Ätztiefe in bekannter Weise über die Konzentration,

is Temperatur und Einwirkungsdauer des Ätzmittels regelt.

Die auf diese Weise gravierten oder geätzten Hartlotbänder können mit Hilfe eines der oben beschriebenen bekannten Verfahren mit Flußmittel überzogen

:n werden.

Aufgrund der vollkommenen Haftung des Flußmittels kann man unabhängig und je nach dem Anwendungszweck das Band mit dem Flußmittel beschichten und dann die Zuschnitte entsprechender Form und Dimension oder zuerst die Zuschnitte aus dem geätzten Band ausstanzen und in diese dann dps Flußmittel einbringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert spürbar die Haftung des Flußmittels auf dem Hartlotband.

.κι Dadurch können die Zuschnitte transportiert, gelagert und gehandhabt werden ohne Risiko, daß beim Löten selbst örtlich Flußmittel fehlen. Außerdem besteht aufgrund der gleichmäßigen Verteilung des Flußmittels in den Vertiefungen keine Gefahr mehr, daß bei den Abschäl versuchen der gelöteten Stücke breite unverlötete und durch verfestigtes Flußmittel isolierte Flecken vorhanden sind. Das Flußmittel ist vielmehr regelmäßig verteilt. Hieraus ergibt sich eine regelmäßige Verteilung der verlöteten Bevj><;he, die eine

4M gleichmäßige Wärmeleitung über die gesamte Fläche sicherstellt. Weil aber ein Teil des Flußmittels zwischen den gelöteten Teilen eingeschlossen bleibt und um eine Korrosion an den Stellen zu verhindern, an denen das Flußmittel freigelegt ist, d. h. an der Schnittfläche der verbundenen Teile, wird vorzugsweise ein nichtkorrodierendes Flußmittel verwendet und insbesondere die Verwendung von Flußmitteln auf der Basis von Alkalichloriden oder -fluoriden vermieden.

Beispiel

Fit die Herstellung von Kochgeschirr, dessen Körper aus korrosionsbeständigem Stahl besteht und dessen Boden zwei Lagen hat, nämlich eine innere aus korrosionsbeständigem Stahl als Teil des Körpers, eine Zwischenlage in Form einer Aluminiumronde und eine Außcnlage in Form einer Ronde aus korrosionsbeständigem Stahl, wurde zwischen die Aluminiumronde und dem Geschirrkörper bzw. der Stahl-

.II ronde eine Hartlotrotide aus einer Aluminium SiIiciuui-Lcgicrung mit etwa I .V Ί Silicium angeordnet. Diese stammte aus einem Wal/band. 0.04 nun dick, das /wischen einem angetriebenen Priigc/ylinder und einem mitlaufenden mit dickem Karton überzogenen

.* Zylinder gezogen wurde. Die Prägung bestand aus Rauten, deren große Diagonale 2 mm und deren kleine Diagonale 1,5 mm betrug und die sich im wesentlichen au ihren Ecken berührten und entlang ihren

Diagonalen regelmäßig angeordnet waren. Die große Diagonale lag in der Längsrichtung des Bandes. Die Gesamtstärke des geprägten Bandes betrug etwa 0,15 mm. Das Band wurde dann auf 2()0^o C vorgewärmt, mit einer wäßrigen Suspension des nicht korrodierenden Flußmittels auf der Basis von Kaliumfluoroaluminat kontinuierlich besprüht und schließlich getrocknet.

Nur ein geringfügige! Unterschied von einigen Prozent bestand zwischen der Menge an Flußmittel in den Vertiefungen der Seiten. Nun wurden die Ronden aus diesem Band gestanzt.

Gelötet wurde in bekannter Weise durch induktives Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 600° C.

Durch die übliche Abschäl-Prüfung und den Wärmeschock-Test wurde die besonders hohe Qualität des erfindungsgemäß erhaltenen Kochgeschirrs bestätigt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorbereiten des Lötens von mehrlagigen Böden für Kochgeschirr mit Hilfe eines Lot-Bandes und Flußmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man das dünne Hartlot-Band auf mindestens einer Seite mit einer Vielzahl von insbesondere regelmäßig angeordneten kleinen Vertiefungen versieht und diese mit Flußmittel füllt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hartlot-Band mit Vertiefungen versieht, die auf der einen Seite volumenmäßig denen auf der anderen Seite entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hartlot-Band mit Vertiefungen versieht, die rautenförmig oder viereckig sind und entlang ihrer Diagonalen bei Berührung der Ecken angeordnet sind oder gieichschenkelige oder gleichseitige Dreiecke sind und entlang der Grundlinie und der entsprechenden Höhe aneinander angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hartlot-Blech mit Vertiefungen versieht, deren Diagonalen der Vierecke und Seiten der Dreiecke 0,5 bis 5 mm sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen des Hartlot-Blechs zwischen einer angetriebenen Prägewalze und einer mitlaufenden Walze, überzogen mit ei"em nachgiebigen und elastischen Material, oder zwischen zwei synchron angetriebenen Prägewalzen, deren Relief um einen halben Rapport verschoben ist, hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen des Hartlot-Blechs durch Ätzen gebildet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geätzte oder geprägte Band vor dem Ausstanzen der Zuschnitte mit Flußmittel beschichtet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem geätzten oder geprägten Band ausgestanzten Zuschnitte mit Flußmittel überzogen werden.

¹J. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht korrodierendes Flußmittel verwendet wird.