DE69222624T2

DE69222624T2 - Hartlotmittel und Hartlotfolie bestehend aus einer ein Flussmittel enthaltender Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE69222624T2
Application number: DE69222624T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Oyamashi Tochigi Iwai
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2012-12-23
Also published as: US5330090A; ES2108734T3; CA2088707A1; EP0552567B1; EP0552567A1; ATE158972T1; CA2088707C; DE69222624D1; AU650194B1

Description

Technischer Bereich

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Hartlötmittel, welches sich aus einer Aluminiumlegierung und einem Flußmittel zusammensetzt und zur Verwendung beim Hartlöten van Gegenständen aus Aluminium oder Aluminium unter Zuhilfenahme des Flußmittels geeignet ist und bezieht sich ferner auf eine Aluminium-Hartlötfolie, welche eine mit einem solchen Hartlötmittel plattierte Kernfolie umfasst.

Stand der Technik

In dem Verfahren des "Flußmittel-Hartlötens" gemäß des Stands der Technik ist das übliche Vorgehen, Gegenstände aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung durch gemeinsame Zufuhr von Hartlötmittel und Flußmittel auf die anstoßenden Teilstücke der zu heizenden Gegenstände aneinander zu löten, wobei sich das Flußmittel üblicherweise in einer geeigneten Flüssigkeit in Suspension befindet. Um die Herstellung von Aluminiumprodukten zu vereinfachen, wird für einen oder beide der zu verlötenden Gegenstände eine Aluminium-Hartlötfolie verwendet. Die Aluminium-Hartlötfolie umfasst eine auf der gesamten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen mit einer Oberflächenschicht plattierte Kernfolie, wobei diese Schicht sich aus einem bestimmten Hartlötmittel zusammensetzt. Den anstoßenden Teilstücken wird die Flußmittel-Suspension selbst dann aufgetragen, wenn eine solche Hartlötfolie im Verfahren des "Flußmittel-Hartlötens" verwendet und erhitzt wird.
Das Hartlötmittel und das Flußmittel müssen somit den zu verlötenden Teilen voneinander getrennt oder nacheinander zugeführt werden, ob die Aluminium-Hartlötfolie verwendet wird oder nicht. Dies macht die Herstellung von Aluminiumprodukten gemäß des Stands der Technik vergleichsweise kompliziert. Ein weiterer Nachteil ist, daß die aufgetragene Flußmittelmenge innerhalb von Fertigungsreihen oder Produkten variieren kann. Eine ungenügende Flußmittelmenge verursacht mangelhaftes Verlöten, während Überschuß für andere Probleme, wie Flußmittelrückstände in den verlöteten Teilstücken und Flußmitteltropfen im Inneren des Hartlötofens sorgt. Die Flußmittelrückstände werden die äußere Erscheinung und die Oberflächenbearbeitbarkeit der Produkte beeinträchtigen, während die Flußmitteltropfen den Ofen verschmutzen.
Um diese aus der getrennten oder aufeinanderfolgenden Zufuhr von Flußmittel und Hartlötmittel resultierenden Probleme zu vermeiden, wurde ein Vorschlag gemacht und angewandt. Gemäß dieses Vorschlags werden die zu verlötenden Teilstücke mit einer Paste oder Flüssigkeit bestrichen, die ein Bindemittel oder Trägermittel wie Akrylharz mit Flußmittelpulver und Al-Si-Pulver als Hartlötmittel umfaßt, wodurch der Vorgang in bedeutendem Maß vereinfacht wird.
In den gelöteten Teilstücken befindliches Bindemittel wird jedoch die Lötgualität beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung oben genannter Probleme der Verfahren des Flußmittel-Hartlötens" von Aluminiummaterial oder Aluminiumlegierungs-Material gemäß des Stands der Technik. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hartlötmittel bereitzustellen, welches eine Aluminiumlegierung umfasst, die Flußmittel enthält (im folgenden als "flußmittelenthaltendes Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel" bezeichnet) und ferner eine Aluminium-Hartlötfolie bereitzustellen, die teilweise aus dem flußmittelenthaltenden Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel gefertigt ist. Das Hartlötmittel und die Hartlötfolie der Erfindung sind so konstruiert, daß Abweichungen in der aufgetragenen Flußmittelmenge eliminiert, dabei die Lötbarkeit, die äußere Erscheinung der hartgelöteten Gegenstände wie auch deren Oberflächenbearbeitbarkeit verbessert werden, und daß der Hartlötvorgang merklich vereinfacht wird.
Bezugnehmend auf vorliegende Erfindung wird ein Hartlötmittel, bestehend aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und einem Flußmittel, bereitgestellt, wobei das Hartlötmittel eine Fülldichte aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch ein homogener fester Körper ist, daß die Legierung elementares Silizium mit einem Anteil von 3 - 15 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels umfasst, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 : 0,1 und 70 : 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte beträgt.
Weiter bezugnehmend auf vorliegende Erfindung, stellt diese ein Hartlötmittel bereit, welches aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und einem Flußmittel besteht, wobei das Hartlötmittel eine Fülldichte aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch ein homogener fester Körper ist, daß die Legierung elementares Silizium und ein oder mehrere der Elemente Zink, Zinn und Indium umfasst; wobei elementares Silizium, elementares Zink, elementares Zinn beziehungsweise elementares Indium in den Anteilen 3 - 15 %, 0,1 - 5 %, 0,01 - 0,5 % und 0,01 - 0,5 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels vorliegt, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 : 0,1 und 70 : 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte beträgt.
Ebenfalls bezugnehmend auf die vorliegende Erfindung stellt diese eine Hartlötfolie bereit, welche eine aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gefertigte Kernfolie; ein Flußmittel; und eine Oberflächenschicht, welche auf mindestens eine der vorderen und hinteren Oberflächen der Kernfolie plattiert ist, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenschicht für jede Oberfläche eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist und aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und dem Flußmittel besteht, wobei die Oberflächenschicht eine Fülldichte aufweist und in Form eines homogenen festen Körpers vorliegt, daß die Legierung elementares Silizium mit einem Anteil von 3 - 15 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels umfasst, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente in der Oberflächenschicht mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 0,1 und 70 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte der Oberflächenschicht beträgt.
Noch weiter bezugnehmend auf die vorliegende Erfindung, stellt diese eine Hartlötfolie bereit, welche eine aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gefertigte Kernfolie; ein Flußmittel; und eine Oberflächenschicht, welche auf mindestens eine der vorderen und hinteren Oberflächen der Kernfolie plattiert ist, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenschicht für jede Oberfläche eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist und aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und dem Flußmittel besteht, wobei die Oberflächenschicht eine Fülldichte aufweist und in Form eines homogenen festen Körpers vorliegt, daß die Legierung elementares Silizium und ein oder mehrere der Elemente Zink, Zinn und Indium umfasst; wobei elementares Sihzium, elementares Zink, elementares Zinn beziehungsweise elementares Indium in den Anteilen 3 - 15 %, 0,1 - 5 %, 0,01 - 0,5 % und 0,01 - 0,5 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels vorliegt, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente in der Oberflächenschicht mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 0,1 und 70 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte der Oberflächenschicht beträgt.
Als Hartlötmittel dienen hierbei die Elemente Al und Si zur Verbindung der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsbauteile. Ein Si-Gehalt unterhalb von 3 % oder oberhalb von 15 % des Gesamtgewichts der Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels würde die Temperatur der "Liquiduskurve" so hoch werden lassen, daß das Hartlöten der Bauteile erschwert würde. Daher muß der Siliziumgehalt innerhalb des Bereichs von 3 - 15 % des Gesamtgewichts oder bevorzugt innerhalb des engeren Bereichs von 6 - 12 % des Gesamtgewichts liegen.
Durch die anderen Elemente Zn, Sn und In wird das elektrische Potential des Hartlötmittels negativ, so daß dieses als Opferanode eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der hartgelöteten Aluminiumgegenstände bewirken kann. Die drei Elemente sind von diesem Standpunkt aus gesehen äquivalent zueinander und es genügt daher, wenn die Hartlötmittel-Legierung wenigstens eines davon enthält. Wenn der Gehalt an Zn, Sn oder In an der Gesamtmasse der Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels 0,1 %, 0,01 % beziehungsweise 0,01 % des Gesamtgewichts unterschreitet, wird der Opferanoden-Effekt gering sein. Dennoch wird dieser Effekt einen Spitzenwert auch dann nicht überschreiten, wenn deren Gehalt 5 %, 0,5 % beziehungsweise 0,5 % des Gesamtgewichts übersteigt. Der Zn-Gehalt, der Sn-Gehalt und der In-Gehalt muß somit in den Bereichen 0,1 - 5 %, 0,01 - 0,5 % und 0,01 - 0,5 % des Gesamtgewichts und bevorzugt in den Bereichen 0,5 -2,0 % 0,05 - 0,3 % und 0,03 - 0,1 % des Gesamtgewichts der Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels liegen.
Die Hartlötmittel-Legierung kann ferner Cu (d. h. Kupfer) enthalten, wodurch die Festigkeit des Lötmittels verbessert wird, wobei der Cu-Gehalt vorzugsweise 0,05 - 5 % des Gesamtgewichts der Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels beträgt. Es besteht hierbei die Möglichkeit, jedes zweckmäßige Flußmittel zu verwenden, welches vorzugsweise Flourid oder Chlorid sein kann. Ein Beispiel eines Flourid-Flußmittels ist ein Komplex oder eine Mischung, die im wesentlichen aus einem eutektischen Gemisch besteht, welches 45,3 % KF und 54,2 % AlF&sub3; oder eine ähnliche Zusammensetzung umfasst. Die anderen Flourid-Flußmittel beinhalten die Komplexe KAlF&sub4;, K&sub2;AlF&sub5; und K&sub3;AlF&sub6; oder ähnliches. Hauptbestandteile der Chlorid-Flußmittel, die, da weniger hygroskopisch, zum Schutz der hartgelöteten Teile vor Korrosion vorzuziehen sind, sind zum Beispiel BaCl&sub2;, KCl und/oder ZnCl&sub2;. Ein typisches Chlorid-Flußmittel ist das dreifache eutektische Gemisch BaCl&sub2;-KCl-ZnCl&sub2;.
Der Gewichtsanteil der Gesamtmasse der Elemente, das heißt Al, Si und mindestens ein weiteres der Elemente Zn, Sn und In, zu der des Flußmittels ist vorzugsweise 9919 : 0,1 bis 70 30. Falls das Flußmittel in einem kleineren Gewichtsanteil als 99,9 : 0,1 enthalten ist, wird der Hartlötvorgang wegen des schwachen Fließeffekts ungleichmäßig und schwierig. Wenn eine zu große Menge Flußmittel mit einem größeren Gewichtsanteil als 70 : 30 enthalten ist, so wird ein Gemisch der Elemente mit dem Flußmittel kaum fest werden, wodurch die Herstellung des flußmittelenthaltenden Hartlötmittels erschwert wird. Somit ist ein Gewichts anteil des Flußmittels von 99,9 0,1 bis 85 15 vorzuziehen, noch erstrebenswerter ist ein Gewichtsanteil von 98 : 2 - 90 10.
Das flußmittelenthaltende Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel gemäß der Erfindung wird im allgemeinen hergestellt, indem Aluminiumpulver, Siliziumpulver, ein oder mehrere Pulver der Elemente Zink, Zinn und Indium und Flußmittelpulver miteinander vermischt werden und das Gemisch anschließend mittels einer Heißpresse oder ähnlichem zu einem festen integralen Stück gepresst wird. Dieses feste Hartlötmittelstück ist aufgrund beträchtlicher, im Stück verbleibender Lufteinschlüsse mehr oder weniger porös. Obwohl dessen Fülldichte somit kleiner als die unter Verwendung der Dichten von Al, Si, Zn, Sn, In und Flußmittel berechnete theoretische Dichte ist, muß das Hartlötmittel der vorliegenden Erfindung 90 % oder mehr dieser theoretischen Dichte aufweisen. Mit einer Fülldichte kleiner als 90 % wird das feste integrale Stück wahrscheinlich eine zusammenhängende Porösität aufweisen, bei der äußere Poren mit inneren Poren des Stückes in Verbindung stehen, so daß dieses spröde und zerbrechlich wird. Abgesehen von dessen schwacher Wirksamkeit beim Hartlötvorgang kann ein solches festes aber überaus poröses Lötmittel nicht leicht den nachfolgenden Behandlungen unterzogen werden. Eine Fülldichte von 95 % oder mehr des theoretischen Wertes ist daher besonders zu bevorzugen.
Das Herstellungsverfahren für das flußmittelenthaltende Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel gemäß der Erfindung wird nun detaillierter angegeben. Zuerst vorzubereitende Rohmaterialien sind Aluminiumpulver, Siliziumpulver, ein oder mehrere Pulver der Elemente Zink, Zinn und Indium und Flußmittelpulver. Um ein homogenes Mischen der Pulver sicherzustellen, müssen diese so pulverisiert werden, daß der mittlere Teilchendurchmesser 44 µm oder weniger für Aluminium- beziehungsweise 5 µm oder weniger für Siliziumpulver beträgt. Ferner muß der mittlere Teilchendurchmesser des Zink-, Zinn- und Indiumpulvers 44 µm oder weniger betragen, wobei der des Flußmittelpulvers auf 30 µm oder weniger eingestellt wird. Al, Si, Zn, Sn und In muß nicht unbedingt in elementarer Form verwendet werden, es kann anstelledessen eine Al-Si-Legierung als Rohmaterial eingesetzt werden, die Zn, Sn und/oder In enthalten kann. Diese Pulver werden dann im oben beschriebenen Mischungsverhältnis vermengt, um ein Gemisch zu ergeben, welches dann in ein Gefäß wie etwa eine Aluminiumdose geschüttet wird. Nachdem diese mit dem Pulver gefüllte Dose durch Reduzierung ihres Innendrucks auf 1 mmHg oder weniger evakuiert wurde, wird das Gemisch mittels einer Heißpresse oder ähnlichem erhitzt und gepresst, um ein integrales und festes Stück zu ergeben. Die Dose wird dann aufgeschnitten, um das gepresste Stück für die anschließenden Verfahren wie dem Extrusionsverfahren freizugeben, wodurch das flußmittelenthaltende Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel in jeder beliebigen Form erhalten wird.
Andererseits hat die flußmittelenthaltende Aluminium-Hartlötfolie gemäß der Erfindung einen Aufbau, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt. Diese Hartlötfolie umfasst eine auf der gesamten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen mit einer Oberflächenschicht 2 plattierte Kernfolie 1, wobei diese Schicht aus dem oben genau beschriebenen flußmittelenthaltenden Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel zusammengesetzt ist. Mit einer Oberflächenschicht, die dünner als 10 µm für jede Oberfläche ist, kann aufgrund des Hartlötmittelmangels kaum ein gleichmäßiges und perfektes Hartlöten durchgeführt werden. Die Stärke der Oberflächenschicht 2 muß daher für jede Oberfläche der Kernfolie 10 µm oder mehr betragen oder vorzugsweise 20 µm oder mehr für jede der Oberflächen.
Zur Fertigung der flußmittelenthaltenden Aluminium-Hartlötfolie kann das zuvor in der oben beschriebenen Weise hergestellte flußmittelenthaltende Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel verarbeitet werden, um eine Folie wie die Oberfläche 2 zu bilden. Diese wie die Oberfläche 2 gestaltete Folie kann anschließend erhitzt und auf die Kernfolie 1 druckgeschweißt werden, wodurch eine Roh-Hartlötfolie bereitsteht, die desweiteren, falls nötig, heißgewalzt und kaltgewalzt werden kann. Die Kernfolie benötigt keine vorgeschriebene chemische Zusammensetzung, hierfür kann jede konventionelle Legierung, wie die Aluminiumlegierungen der sogenannten 3000-Serien einschließlich JIS-A3003 und JIS-A3005 oder die Aluminiumlegierungen der sogenannten 6000-Serien einschließlich JIS-A6951, verwendet werden.
Im Gebrauch führt das Hartlötmittel das darin enthaltene Flußmittel den hartzulötenden Teilstücken zu, sobald das Hartlötmittel schmilzt. Das auf diesem Weg zugeführte Flußmittel entfernt die Oxidhaut von den besagten Teilstücken der flußmittelenthaltenden Aluminium-Hartlötfolie der vorliegenden Erfindung. Das Hartlötmittel breitet sich somit über die perfekt miteinander zu verlötenden Teilstücke aus und benetzt diese durchgehend. Daher ist verständlich, daß hier keine % otwendigkeit zur zusätzlichen oder unabhängigen Flußmittelzufuhr zu den Teilstücken besteht, die zu verlöten sind, wodurch das Verfahren vereinfacht wird und die Rentabilität hartverlöteter Aluminiumgegenstände verbessert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß jedem hartverlöteten Teilstück gleichbleibend die richtige Menge an Flußmittel zugegeben werden kann. Überschüssige Flußmittelzufuhr kann nun vermieden werden, um die äußere Erscheinung und die Oberflächenbearbeitbarkeit der hartver-löteten Produkte nicht zu beeinträchtigen oder das Innere des Ofens zu verschmutzen.
Falls das Hartlötmittel Zn, Sn und/oder In enthält, wodurch der Opferanoden-Effekt verstärkt wird, können die hartverlöteten Produkte, wenn erforderlich, insbesondere in ihrer Korrosionsbeständigkeit verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer flußmittelenthaltenden Aluminium-Hartlötfolie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen

Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird nun die Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben.
Zur Herstellung eines flußmittelenthaltenden Aluminiumlegierungs-Hartlötmittels und einer Hartlötfolie, die dieses umfasst, wird als Hauptrohmaterial ein Aluminiumpulver mit einer Reinheit von 99.5 % und einem mittleren Teilchendurchmesser (Abk.: "mittl. T.-durchm." ) von 44 µm zusammen mit den folgenden anderen Rohmaterialien vorbereitet:
Siliziumpulver mit einem mittl. T.-durchm. von 5 µm; Zinkpulver mit einem mittl. T.-durchm. von 44 µm; Zinnpulver mit einem mittl. T.-durchm. von 40 µm; Indiumpulver mit einem mittl. T.durchm. von 40 µm; und Fluorflußmittel-Pulver mit einem mittl. T.-durchm. von 30 µm. Dieses Flußmittel ist eine eutektische Mischung von KF und AlF&sub3;.

-Erste Ausführungsform-

Die Pulver wurden bei Raumtemperatur in den in Tabelle 1 für die Proben 1 bis 17 angegebenen Verhältnissen homogen vermengt. Aluminiumdosen mit einer Länge von 2000 mm und einem Durchmesser von 3 Zoll wurden mit diesen Pulvern bei Atmosphärendruck gefüllt. Die Aluminiumdosen wurden dann in einen Ofen gestellt und mittels Vakuum bei 500 ºC auf weniger als 1 mmhg evakuiert. Anschließend wurde jede der Dosen auf 480 ºC erhitzt und unter Verwendung einer Heißpresse, deren Maximaldruck 400 Tonnen be trägt, dem Heißpressvorgang unterzogen, um einen festen Block zu bilden. Die Länge dieser Blöcke betrug 110 mm.
Der die Blöcke umschließende Aluminiumzylinder wurde mit einem maschinellen Verfahren entfernt. Die Blöcke wurden dann durch eine Strangpresse bei 500 ºC heißextrudiert, um ein flußmittelenthaltendes Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel in Form einer flachen Platte mit 2 mm Stärke und 50 mm Breite zu erhalten. Um ihre Extrudierbarkeit anzugeben, ist das Verhalten dieser Platten beim Extrudieren in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Dichte dieser gleichmäßig extrudierten Hartlötmittel wurde gemessen und mit ihren theoretischen Werten, welche unter Verwendung der Dichten der Rohmaterialien berechnet wurden, verglichen. Das Verhältnis der gemessenen Dichten zu den theoretischen Dichten wird in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Mit (#) gekennzeichnete Werte weichen von den Sollwerten der Erfindung ab.
Bemerkungen: *1: "gut" bedeutet gute Extrudierbarkeit, "schl." geringe Extrudierbarkeit, durch welche Risse in den Extrusionen erzeugt werden.
Ver. = Vergleich, Erf. = Erfindung
o. m. = oder mehr
G% = Gewichtsprozent, G = Gewichtsverhältnis
Die den Nr. 1, 2, 4 -7, 9, 11 - 13, 16 und 17 zugeordneten flußmittelenthaltenden Hartlötmittel sind extrudierbar. 10 mm lange, 10 mm breite und 2 mm starke Teststücke wurden von den flachen Platten geschnitten. Jedes Teststück wurde auf eine 100 mm lange, 50 mm breite und 2 mm starke Aluminiumlegierungs-Trägerplatte aus JIS-A3003 Legierung gelegt. Anschließend wurden die auf die Trägerplatten gelegten Teststücke für 10 Minuten auf 600 - 620 ºC in Stickstoff und ebenso an der Atmosphäre erhitzt. Dieser Test diente zur Bewertung der Lötbarkeit ausgehend von ihrer "Ausbreitungsfähigkeit" auf der Trägerplatte Die Ergebnisse dieses Tests sind ebenfalls in Tabelle 2 angegeben. Gemäß der JIS-Z2371 Methode wurde der Salzlösungs-Sprühtest 1000 Stunden an den Hartlötmittel Nr. 2f 4, 6, 9, 11, 12, 14 und 17 durchgeführt. Anschließend wurde die Korrosion überprüft, um die Korrosionsbeständigkeit der A3003-Legierung des mit Hartlötmittel bedeckten Bereichs der Trägerplatte auszuwerten. Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 2 dargestellt, in welcher den Proben eine einfache Bewertung zugeteilt wurde, da im Lötbarkeitstest zwischen den sich unter N2 und den sich an der Atmosphäre ausgebreiteten Proben kein Unterschied beobachtet wurde.

-Zweite Ausführungsform-

Jedes der Hartlötmittel Nr. 1, 2, 4 - 7, 9, 11 - 13, 16 und 17, welche sich als extrudierbar erwiesen, wurde an beide Seiten einer extrudierten Kemplatte aus JIS-A3003 Aluminiumlegierung heiß druckgeschweißt. Die so geschweißte Verbundplatte, welche 20 mm stark, 50 mm breit und 200 mm lang war, wurde kalt auf die reduzierte Stärke von 1 mm gewalzt (wobei ihre Oberflächenschicht auf einer Seite etwa 83 µm betrug), oder auf die geringere Stärke von 0,1 mm (wobei ihre Oberflächenschicht auf einer Seite etwa 8,3 µm betrug), so daß eine flußmittelenthaltende Hartlötfolie vorlag. Tabelle2
Bemerkungen: *1: Das Symbol "O" zeigt an, daß die Trägerplatte ausreichend mit Hartlötmittel benetzt wurde, welches sich weit ausgebreitet hatte.
Das weitere Symbol "A" zeigt an, daß die Trägerplatte nur teilweise mit Hartlötmittel benetzt wurde.
Das noch weitere Symbol "X" zeigt an, daß die Trägerplatte kaum mit Hartlötmittel benetzt wurde.
*2: Das Symbol "O" zeigt an, daß keine Korrosion beobachtet wurde.
Das weitere Symbol "Δ" zeigt an, daß mehr oder weniger Korrosion beobachtet wurde.
Anschließend an diesen Kaltwalzvorgang wurde von jeder Hartlötfolie ein 50 mm langes und 30 mm breites rechtwinkliges Teststück abgetrennt. Durch Aufrichten der Teststücke auf jeweils einer Trägerplatte, die aus JIS-A3003 Aluminiumlegierung hergestellt wurde und 50 mm lang, 30 mm breit und 1 mm stark war, wurden umgekehrte T-Stöße vorbereitet. Die umgekehrten T-Stöße wurden dann für 10 Minuten auf 600 - 620 ºC an der Atmosphäre beziehungsweise in N&sub2;-Gas erhitzt, so daß die Hartlötfolien an die Trägerplatten hartgelötet wurden. Ihre Lötbarkeit wurde ausgewertet und ergab die in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse. Ebenso wurde für 1000 Stunden der Salzlösungs-Sprühtest gemäß der JIS-Z2371 Methode an den Proben (der Folienstärke 1 mm), welche die Hartlötmittel Nr. 2, 4, 6, 9, 11, 12, 14 und 17 umfassten, durchgeführt. Anschließend wurde die Korrosion der Kernplatten überprüft, um deren Korrosionsbeständigkeit zu bewerten. Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 3 dargestellt, wobei den Proben eine einfache Bewertung zugeordnet wurde, da im Lötbarkeitstest zwischen den sich unter N2-Gas und den sich an der Atmosphäre ausgebreiteten Proben kein Unterschied beobachtet wurde.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, ist das flußmittelenthaltende Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel der vorliegenden Erfindung nicht nur in N&sub2;-Gas, sondern auch an der Atmosphäre von hoher Lötbarkeit, selbst wenn keine zusätzliche Flußmittelmenge verwendet wird. Falls das Hartlötmittel Zn, Sn und/oder In enthält, ist die Korrosionsbeständigkeit der hartgelöteten Gegenstände in bemerkenswertem Ausmaß erhöht. Wie ebenfalls aus Tabelle 3 ersichtlich, hat sich, ähnlich wie das Hartlötmittel selbst, die flußmittelenthaltende Aluminium-Hartlötfolie, deren Kemplatte mit einer Randschicht aus einem solchen Hartlötmittel beschichtet ist, sowohl hinsichtlich ihrer Lötbarkeit wie auch hinsichtlich ihrer Korrosionbeständigkeit als herausragend erwiesen. Tabelle3
Bemerkungen: (#) bezeichnet die Stärke der Hartlötfolien
*1: Das Symbol "O" zeigt an, daß die Trägerplatte ausreichend mit weit ausgebreitetem Hartlötmittel benetzt und somit zufriedenstellendes Hartlöten sichergestellt wurde.
Das weitere Symbol "A" zeigt an, daß die Trägerplatte nur teilweise mit Hartlötmittel benetzt und damit die Lötung unzufriedenstellend wurde.
Das noch weitere Symbol "X" zeigt an, daß die Trägerplatte kaum mit Hartlötmittel benetzt wurde, wodurch eine extrem schwache Lötung zustande kam.
*2: Das Symbol "O" zeigt an, daß keine Korrosion beobachtet wurde.
Das weitere Symbol "X" zeigt an, daß starke Korrosion beobachtet wurde.
Darüber hinaus ist das Aluminiumlegierungs-Hartlötmittel der Erfindung auch hinsichtlich seiner Verarbeitbarkeit beim Extrudieren, Druckschweißen und bei anderen Behandlungen herausragend, vorausgesetzt, daß sein Siliziumgehalt und Flußmittelge halt im hier festgelegten Bereich sind. Das zur Herstellung der oben beschriebenen flachen Folien verwendete Hartlötmittel ist auch zur Fertigung anderer Folien komplizierter Form geeignet, wenn das Pressen, Gießen oder andere adäquate Verfahren allein oder in Kombination angewandt werden. Mit einer weiteren Mög lichkeit zur Änderung der Hartlötfolienform vor deren Verlöten, kann somit das Hartlöten verschiedener Aluminiumbauteile leicht durchgeführt werden

Industrielle Verwendung

Da das Hartlötmittel und die Hartlötfolie, welche durch die Erfindung bereitgestellt werden, keine während des Hartlötens gesondert oder unabhängig hinzugefügte Flußmittelmenge benötigt, ist der Arbeitsvorgang des Hartlötens von Aluminiumbauteilen jetzt viel einfacher als das Flußmittel-Hartlötverfahren des Stands der Technik. Der Hartlötprozess kann merklich vereinfacht werden und der Zeitaufwand für das Hartlöten von Aluminiumbauteilen wird in überraschendem Grad verringert werden, insbesondere dann, wenn diese Bauteile an vielen Teilstücken aneinander gelötet werden müssen, wie zum Beispiel im Falle der Herstellung von Wärmetauschern aus Aluminiummaterialien.

Claims

1. Hartlötmittel, bestehend aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und einem Flußmittel, wobei das Hartlötmittel eine Fülldichte aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch ein homogener fester Körper ist, daß die Legierung elementares Silizium mit einem Anteil von 3 - 15 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels umfasst, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 0,1 und 70 : 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte beträgt.

2. Hartlötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente zu dem Flußmittel von 99,9 : 0,1 bis 85 : 15 reicht.

3. Hartlötmittel, bestehend aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und einem Flußmittel, wobei das Hartlötmittel eine Fülldichte aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch ein homogener fester Körper ist, daß die Legierung elementares Silizium und eines oder mehrere der Elemente Zink, Zinn und Indium umfasst; wobei elementares Silizium, elementares Zink, elementares Zinn beziehungsweise elementares Indium in den Anteilen 3 - 15 %, 0,1 - 5 %, 0,01 - 0,5 % beziehungsweise 0,01 - 0,5 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels vorliegt, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel von 99,9 0,1 und 70 : 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte beträgt.

4. Hartlötmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 0,1 und 85 : 15 liegt.

5. Hartlötmittel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß elementares Zink, elementares Zinn beziehungsweise elementares Indium in den Anteilen von 0,5 - 2 %, 0,05 - 0,3 % beziehungsweise 0,03 - 0,1 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels vorliegt.

6. Hartlötfolie, welche eine aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gefertigte Kernfolie; ein Flußmittel; und eine Oberflächenschicht, welche auf mindestens eine der vorderen und hinteren Oberflächen der Kernfolie plattiert ist, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenschicht für jede Oberfläche eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist und aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und dem Flußmittel besteht, wobei die Oberflächenschicht eine Fülldichte aufweist und in Form eines homogenen festen Körpers vorliegt, daß die Legierung ele mentares Silizium mit einem Anteil von 3 - 15 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels umfasst, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente in der Oberflächenschicht mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 : 0,1 und 70 : 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte der Oberflächenschicht beträgt.

7. Hartlötfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente in der Oberflächenschicht mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 0,1 und 85 : 15 liegt.

8. Hartlötfolie nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,daß die Stärke der Oberflächenschicht 20 µm oder mehr beträgt.

9. Hartlötfolie, welche eine aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gefertigte Kernfolie; ein Flußmittel; und eine Oberflächenschicht, mit der mindestens eine der vorderen und hinteren Oberflächen der Kernfolie plattiert ist, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenschicht für jede Oberfläche eine Dicke von 10 µm oder mehr aufweist und aus einem Gemisch einer Aluminiumlegierung und dem Flußmittel besteht, wobei die Oberflächenschicht eine Fülldichte aufweist und in Form eines homogenen festen Körpers vorliegt, daß die Legierung elementares Silizium und eines oder mehrere der Elemente Zink, Zinn und Indium umfasst; wobei elementares Silizium, elementares Zink, elementares Zinn beziehungsweise elementares Indium zu den Anteilen 3 - 15 %, 0,1 - 5 %, 0,01 - 0,5 % beziehungsweise 0,01 -0,5 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels vorliegt, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente in der Oberflächenschicht mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 0,1 und 70 : 30 liegt und daß die Fülldichte 90 % oder mehr der theoretischen Dichte der Oberflächenschicht beträgt.

10. Hartlötfolie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis aller Elemente in der Oberflächenschicht mit Ausnahme der des Flußmittels zu dem Flußmittel zwischen 99,9 : 0,1 und 85 : 15 liegt.

11. Hartlötfolie nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß elementares Zink, elementares Zinn beziehungsweise elementares Indium in den Anteilen von 0,5 - 2 %, 0,05 - 0,3 % beziehungsweise 0,03 - 0,1 % des Gesamtgewichts aller Elemente mit Ausnahme der des Flußmittels vorliegt.

12. Hartlötfolie nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Oberflächenschicht 20 µm oder mehr beträgt.