DE476965C - Aluminiumlot - Google Patents

Description

Bekannte Erscheinungen in der Metallurgie sind die intramolekularen Umlagerungen und die Entmischung von Legierungen.

Im Falle des Aluminiumlotes können solche Erscheinungen natürlich auch auftreten, und es sind eine ganze Reihe Legierungen mit Aluminium bekannt, die unbeständig sind, so besonders die binären Legierungen Al-Sn, für welche keine feste Lösungen auftreten,

ίο und Al-Zn, worin eine Verbindung Zn₃ Al₂ auftritt, die aber unterhalb 260 ° in ein Gemenge von zwei Mischkristallarten zerfällt. Es ist deshalb bei der Verwendung der Metalle Sn und Zn zu Aluminiumloten besondere Vorsicht zu üben.

Es bietet allerdings keine allzu große Schwierigkeit, Legierungen zu finden, mit denen sich Aluminium löten läßt und bei denen die. Lötstellen keine merklichen Unbeständigkeiten aufweisen. Insbesondere sind Aluminiumlote, die Aluminium, Blei, Zink, Zinn und Kupfer enthalten, bekannt. Um sich von der Güte der Lötstellen zu überzeugen, werden die Lötstellen getempert, wobei erfahrungsgemäß alle Umlagerungen und Entmischungen viel rascher vor sich gehen. Es gibt eine ganze Reihe von Loten, die selbst bei wochenlangem Tempern bei 120⁰ keine merkbaren Veränderungen zeigen. Trotzdem sind die meisten dieser Lote für die Praxis unbrauchbar, denn noch viel wichtiger als die physikalischen Veränderungen sind für die Bewertung eines Aluminiumlotes die chemischen Einflüsse.

Diese bestehen besonders in der Wirkung des Wassers und der überall vorhandenen Feuchtigkeit auf eine Aluminiumlötstelle.

Wenn man lötet, zeigt es sich, daß die das Aluminium gewöhnlich vor weiterem Angriff schützende Oxydschicht sich nicht mehr ausbilden kann. Das Metall wird deshalb vom Wasser angegriffen und die Lötstelle zerstört. Ganz besonders stark tritt diese Erscheinung in heißem Wasser hervor. Allerdings sind auch Lote gefunden worden, die dem Einfluß selbst siedender NaCl-Lösung standhalten; allein diese Lote schmelzen über 500° C, so daß sie heute kaum mehr verwendet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung gibt richtige Verhältnisse für die Zusammensetzung eines Aluminiumlotes, das eine große Festigkeit, eine genügende Bestandfähigkeit beim Tempern und Widerstandsfestigkeit gegen siedendes Wasser, siedende Kochsalzlösung und andere Stoffe zeigt. Zudem lassen sich danach Lote herstellen, die weit unter 500⁰C schmelzen.

Zum Beispiel werden bei Behandlung der Lötstellen mit siedender Weinsäurelösung während 72, Stunden die Aluminiumbleche zum Teil stark angefressen; dagegen bleiben die Lötstellen vollständig gesund. Das gleiche Ergebnis zeigt sich bei der Behandlung der Lötstellen mit Essigsäure und Apfelsäure, Kochsalzlösung und schwacher Alkalilösung. Selbst monatelange ununterbrochene Einwirkung von siedendem Wasser auf die Lötstellen beeinflußt deren Festigkeit nicht. Einzelne dem Patentanspruch genügende Lote, wie z. B. 6₃°/₀ Sn, 25% Cu, 8°/₀ Pb, 4% Cd, zeigen sogar gegen konzentrierte Salpetersäure eine so große Widerstandsfähigkeit, daß das Al stärker angegriffen wird als die Lötstelle.

In wissenschaftlichen Abhandlungen wurde darauf hingewiesen, daß die chemische Be-

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ständigkeit eines Aluminiumlotes durch das Potential zwischen Lot und Aluminium bestimmt sei. Dies trifft theoretisch für das Löten sowohl von Aluminium als auch jeden anderen Metalls zu. Praktisch ist jedoch die Wirkung der Potentialdifferenz durch Nebeneinrlüsse verdeckt, z. B. besonders durch die Bildung von Oberflächenhäuten. Die Güteprüfung, welche zur Erfindung geführt hat, ίο ist daher auf die Weise vorgenommen worden, daß die Lötstellen auf chemische Beständigkeit unmittelbar dadurch untersucht wurden, daß sie verschiedenen chemischen Angriffen unterworfen wurden.

Beim Löten muß die Oxydschicht des Aluminiums entfernt werden, geschehe dies nun durch starkes Reiben des Lotes, durch Abfeilen oder durch chemisches Abätzen.

Damit die Aluminiumlötstellen die eben beschriebenen chemischen Beanspruchungen aushalten, ist es notwendig, daß die Metallegierungen, mit denen sie hergestellt werden, nach ganz bestimmten Gesichtspunkten zusammengesetzt sind, und zwar besonders derart, daß zwischen dem in der Legierung vorhandenen Zinngehalt und dem immer in der Legierung vorhandenen Kupfergehalt bestimmte Zusammenhänge bestehen, und zwar so, daß zu jedem gewählten Zinngehalt ein bestimmter geringer Kupfergehalt gehört. Dieser Kupfergehalt ist aber ein anderer, je nachdem in der Lötlegierung gleichzeitig noch Blei vorhanden ist oder nicht. Aber auch wenn kein Zinn in der Lötlegierung vorhanden ist, ist doch ein solcher Kupfergehalt darin nötig. Im weiteren ist aber darauf zu achten, daß der Cu-. Gehalt nicht zu groß ist (nicht > 45 °/₀), d sonst die Lote zu schwer schmelzen; ebenso muß der Al-Gehalt beschränkt werden (nicht >4o°/₀). Für den Fall, daß größere Men gen Al im Lote enthalten sind, muß weiter auch der Zn-Gehalt beschränkt werden, da sonst Unbeständigkeiten auftreten.

Für den Fall, daß in der Lotlegierung kein Blei enthalten ist, wird der in der Legierung notwendige Kupfergehalt in Abhängigkeit vom gleichzeitig vorhandenen Zinngehalt entsprechend den in Tabelle I gegebenen zusammengehörigen Werten gewählt: Sn »/₀ Cu %

ο 2

IO	ΐ,9
20	3
30	4,6
40	5,8
5o	7,5
6ο	9,4
70	.ιι,5
8ο	12,^

IO	2,25
20	3,5
3°	5,5
40	7,95
5°	10,75
6ο	13,2
70	15,6
8ο

Für den Fall, daß Blei in der Legierung anwesend ist, wird der in der Legierung notwendige Kupfergehalt entsprechend den in Tabelle II gegebenen zusammengehörigen Werten gewählt:

Sn<y₀ Cu %

O I

Diese zwei Tabellen lassen sich durch folgende erprobte Formeln wiedergeben:

1. Tabelle I: y = 2 — 0,000047 x³ + 0,00667 x² — 0,042X₁

2. Tabelle II:

y = ι + 0,001 x² + 0,08 x, ^8s

wobei unter y der mindestens notwendige Cu-Gehalt in Prozenten und unter χ der gleichzeitig vorhandene Zinngehalt ebenfalls in Prozenten zu verstehen ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Aluminiumlot, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Metallegierung besteht, die nicht mehr als 40 °/„ Al enthält und deren Zinkgehalt 40 °/₀ nicht übersteigt, wobei der Kupfergehalt nicht mehr als 45 °/o beträgt, der letztere aber abhängig ist vom gleichzeitig vorhandenen Zinngehalt und davon, ob in der Legierung gleichzeitig Blei anwesend ist oder nicht. Für den Fall, daß die Legierung kein Blei enthält, ist die Abhängigkeit des notwendigen Mindestgehalts an Kupfer vom gleichzeitigen Zinngehalt durch die Formel

   y — 2 — 0,000047 x³ -j- 0,00667 x² — 0,042 χ

   und für den Fall, daß Blei in der Legierung auftritt, durch die Formel

   y = ι + ο,οοίχ² + o,o8x

   bestimmt, wobei unter y der notwendige Mindestgehalt an Kupfer in Prozenten, unter χ die gleichzeitig notwendige Menge Zinn, ebenfalls in Prozenten, zu verstehen ist.