DE3433200A1

DE3433200A1 - Process for soldering aluminium, magnesium and alloys of these metals

Info

Publication number: DE3433200A1
Application number: DE19843433200
Authority: DE
Inventors: Josef Kössen Tirol Dagn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1986-03-20

Abstract

A process is described for soldering the above metals and their alloys. In the direct soldering of these materials using a conventional tin-lead solder, on account of the direct contact galvanic corrosion occurs on the contact surface which lifts the join between the solder and the substrate to be soldered. This galvanic corrosion can be avoided by first of all galvanising the substrate to be soldered with a layer of a nickel-copper alloy, and only then soldering the substrate, galvanised in this way, with tin-lead solder and conventional fluxes.

Description

Verfahren zum Weichlöten von Aluminium, Magnesium undProcess for soft soldering of aluminum, magnesium and

Legierungen dieser Metalle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Weichlöten von Aluminium, Magnesium und Legierungen dieser Metalle.Alloys of these metals The invention relates to a method for Soft soldering of aluminum, magnesium and alloys of these metals.

Es war bisher nicht möglich, Aluminium, Magnesium und Legierungen dieser Metalle mit herkömmlichen Weichloten und Flussmitteln zu löten, was auf einen sehr dünnen, aber extrem festhaftenden und beständigen Oxidfilm zurückzuführen ist, mit dem sich diese Metalle an Luft überziehen und u.a. vor einer weiteren Oxidation schützen (Passivierung).It was previously not possible to use aluminum, magnesium and alloys These metals with conventional soft solders and fluxes solder what on one very thin, but extremely adhesive and permanent oxide film, with which these metals are coated in air and, among other things, from further oxidation protect (passivation).

Es ist zwar unter Verwendung spezieller, d.h. hochreaktiver Flussmittel gelungen, herkömmliches Zinn-Blei-Lot direkt auf Aluminium aufzubringen, die Stabilität dieser Verbindung wird jedoch durch eine galvanische Korrosion an der Kontaktfläche weitgehend aufgehoben. Diese galvanische Korrosion ist auf die galvanische Spannung der jeweiligen Elemente, d.h.It is made using special, i.e. highly reactive, fluxes succeeded in applying conventional tin-lead solder directly to aluminum, the stability however, this connection is caused by galvanic corrosion on the contact surface largely repealed. This galvanic corrosion is due to the galvanic voltage of the respective elements, i.e.

ihre Stellung in der Voltaschenspannungsreihe zurückzuführen.their position in the voltage series.

Insbesondere beim Löten von Kraftfahrzeugkühlern aus Aluminium und Aluminiumlegierungen tritt bei einem derartigen Weichlöten aufgrund der hohen Temperaturunterschiede, denen Kraftfahrzeugkühler ausgesetzt sind, dem Einfluss von Streusalz im Winter usw. eine erhöhte Korrosionsgefahr auf.Especially when soldering motor vehicle radiators made of aluminum and Aluminum alloys occur in such soft soldering due to the high temperature differences, vehicle radiators are exposed to the influence of road salt in winter etc. there is an increased risk of corrosion.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, ein Verfahren zum Weichlöten von Aluminium, Magnesium und Legierungen dieser Metalle anzugeben, mit dem eine stabile Verbindung zwischen dem Lot und dem zu lötenden Substrat erzielt werden kann.The object on which the invention is based, on the other hand, is a process for soldering aluminum, magnesium and alloys of these metals indicate with which a stable connection between the solder and the one to be soldered Substrate can be achieved.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, daß auf das zu lötende Substrat eine Schicht aus einer Nickel-Kupfer-Legierung galvanisiert wird und das in dieser Weise beschichtete Substrat mit Zinn-Blei-Lot und üblichen Flussmitteln weichgelötet wird.This object is achieved according to the invention in that on the The substrate to be soldered is galvanized with a layer of a nickel-copper alloy and the substrate coated in this way with tin-lead solder and usual Flux is soldered.

Dadurch, dass gemäss der Erfindung vor dem eigentlichen Weichlöten das zu lötende Substrat mit einer Nickel-Kupfer-Schicht überzogen wird und erst das in dieser Weise beschichtete Substrat mit dem Zinn-Blei-Lot in Kontakt gebracht wird, ergibt sich, was den Metallkontakt anbetrifft, eine Abstufung der Spannungsreihe, die die gewünschte Stabilität einer solchen Verbindung sicherstellt. D.h.m.a.W., dass ein direkter Kontakt des Lotes mit dem zu lötenden Metall, beispielsweise mit Aluminium, durch die Zwischenschaltung der Nickel-Kupfer-Legierungsschicht und damit das Auftreten einer galvanischen Korrosion zwischen diesen beiden Materialien aufgrund der Position ihrer Elemente in der Spannungsreihe vermieden wird.In that, according to the invention, before the actual soft soldering the substrate to be soldered is coated with a nickel-copper layer and only the substrate coated in this way is brought into contact with the tin-lead solder there is, as far as the metal contact is concerned, a gradation of the voltage series, which ensures the desired stability of such a connection. I.e. m.a.W., that direct contact of the solder with the metal to be soldered, for example with Aluminum, through the interposition of the nickel-copper alloy layer and thus due to the occurrence of galvanic corrosion between these two materials the position of their elements in the voltage series is avoided.

Vorzugsweise enthält die Nickel-Kupfer-Legierung der aufgalvanisierten Schicht 30 bis 70% Nickel, wobei insbesondere bei einem Nickelanteil der Nickel-Kupfer-Legierung von 60% die Dicke der aufgalvanisierten Schicht bei lym liegt.The nickel-copper alloy preferably contains the electroplated Layer 30 to 70% nickel, with the nickel-copper alloy in particular in the case of a nickel content of 60% the thickness of the electroplated layer is lym.

Im folgenden wird ein besonders bevorzugtes Durchführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben.The following is a particularly preferred implementation example of the inventive method described.

Das zu lötende Substrat, beispielsweise ein Aluminiumsubstrat wird entweder durch Eintauchen in ein Elektrolyse- oder Galvanisierba oder durch punktuelles Auftragen des Elektrolyten mittels einer speziellen Handelektrode beschichtet.The substrate to be soldered, for example an aluminum substrate, is either by immersion in an electrolysis or electroplating bath or by punctual Application of the electrolyte coated by means of a special hand electrode.

Die Handelektrode kann eine Nickel-Kupfer-Elektrode sein, die mit einem elektrolytgetränkten Wattetampon umwickelt und als Anode geschaltet ist. Kathode ist jeweils das zu beschichtende Aluminiumsubstrat. Das Aluminiumsubstrat wird vor der Galvanisierung mechanisch und chemisch, beispielsweise durch Anätzen mit einem Alkalimaterialgereinigt und durch Eintauchen bzw. Bestreichen mit einer stark alkalischen Zinklösung mit einer ca. 0,02 bis 0,04 ßm starken Zn-Schicht versehen. Die Anode sollte in allen Fällen aus Nickel oder Kupfer bzw. einer Kupfer-Nickel-Legierung bestehen.The hand electrode can be a nickel-copper electrode with is wrapped in an electrolyte-soaked cotton tampon and connected as an anode. cathode is the aluminum substrate to be coated. The aluminum substrate is in front electroplating mechanically and chemically, for example by Etching with an alkali material and cleaned by dipping or brushing with a strongly alkaline zinc solution with an approx. 0.02 to 0.04 µm thick Zn layer Mistake. In all cases, the anode should be made of nickel or copper or a copper-nickel alloy exist.

Der Elektrolyt besteht aus einer wässrigen Lösung aus Nickel-Acetat mit einer Konzentration von 75 bis 200 g/l, Kupfer-Acetat mit einer Konzentration von 3 bis 20 g/l sowie Borsäure mit einer Konzentration von 10 bis 40 g/l.The electrolyte consists of an aqueous solution of nickel acetate with a concentration of 75 to 200 g / l, copper acetate with a concentration from 3 to 20 g / l and boric acid with a concentration of 10 to 40 g / l.

Der pH-Wert des Elektrolyten sollte zwischen 5 und 7 bei einer Elektrolytteriperatur von 25 bis 400C liegen.The pH of the electrolyte should be between 5 and 7 at an electrolyte temperature from 25 to 400C.

Die optimale Stromdichte liegt zwischen 30 und 80 mA/cm2, um einen Nickelanteil von ca. 60% in der aufgalvanisierten Legierungsschicht zu erhalten. Bei diesem Nickelgehalt ist eine Mindestdicke von 1ßm der aufgalvanisierten Legierungsschicht ausreichend, um bei dem anschliessenden Weichlöten eine gute Lötverbindung zu erzielen. Allgemein hängt die sich ergebende Schichtdicke von der Stromdichte und der Dauer der elektrolytischen Behandlung ab.The optimal current density is between 30 and 80 mA / cm2, around a 60% nickel content in the galvanized alloy layer. With this nickel content there is a minimum thickness of 1 .mu.m for the galvanized alloy layer sufficient to achieve a good soldered connection during the subsequent soft soldering. In general, the resulting layer thickness depends on the current density and the duration electrolytic treatment.

Das in der oben beschriebenen Weise beschichtete Substrat wird anschliessend mit einem herkömmlichen Zinn-Blei-Lot (50-50%) und herkömmlichen Flussmitteln gelötet, wobei sich eine Lötverbindung ergibt, deren Duktilität und Festigkeit den Lötverbindungen bei Messing und Kupfer unter Verwendung von gleichem Lot und Flussmittel gleichwertig sind.The substrate coated in the manner described above is then soldered with a conventional tin-lead solder (50-50%) and conventional flux, resulting in a solder joint, the ductility and strength of which corresponds to the solder joint Equivalent for brass and copper using the same solder and flux are.

Im Obigen wurde das erfindungsgemässe Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels zum Weichlöten von Aluminium und seinen Legierungen beschrieben. Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch in gleicher Weise auch zum Weichlöten von Magnesium und seinen Legierungen angewandt werden.In the above, the method according to the invention was described on the basis of an exemplary embodiment for the soft soldering of aluminum and its alloys. The inventive However, the same method can also be used for soldering magnesium and its Alloys are used.

Claims

Process for soft soldering of aluminum, magnesium and alloys of these metals PATENT CLAIMS 1. Process for soft soldering aluminum, magnesium and alloys of these metals, characterized in that on the to be soldered Substrate a layer of a nickel-copper alloy is electroplated and that Substrate coated in this way with tin-lead solder and common fluxes is soft soldered.

2. The method according to claim 1, characterized in that the nickel-copper alloy the galvanized layer contains 30-70% nickel.

3. The method according to claim 2, characterized in; that the nickel content of the nickel-copper alloy is 60% and the thickness of the electroplated layer is 1 m.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the substrate to be soldered is coated with a zinc layer before electroplating will.

5. The method according to claim 4, characterized in that the zinc layer has a thickness of 0.02 to 0.04 µm.