DE69908513T2

DE69908513T2 - Flussmittelzusammensetzungen zum Hartlöten von Aluminium, hergestellte Dünnschichten und Hartlötverfahren

Info

Publication number: DE69908513T2
Application number: DE69908513T
Authority: DE
Inventors: Haruzo Osaka-shi Katoh; Takashi Osaka-shi Watsuji; Ken Osaka-shi Matsumura
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: DE69908513D1; US6203628B1; EP0980738B1; US6409074B1; EP0980738A3; EP0980738A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Flußmittel oder eine pastöse Zusammensetzung, die zum Hartlöten zur Verbindung von Aluminiummaterialien geeignet sind. Der Ausdruck "Aluminium", wie er hierin und in den angehängten Ansprüchen gebraucht wird, bedeutet Aluminium und seine Legierungen, die anderweitig genau beschrieben sind.
Um Aluminium hartzulöten, werden häufig Hartlötblätter eingesetzt. Die eingesetzten Blätter bestehen aus Legierungskernen wie 3003 Legierung, 3N03 Legierung oder ähnlichen, die auf einer der beiden oder beiden Oberflächen in Hartlötmaterialien wie 4343 Legierung oder 4045 Legierung gekleidet sind. Diese 4-ziffrigen Nummern sind im JIS spezifiziert.
Im Falle des Hartlötens von Aluminium ist es erforderlich, ein Flußmittel auf die Fläche, die hartgelötet wird, aufzuziehen. Im allgemeinen wird eine Suspension, die aus einem Flußmittel in einem Medium wie Wasser besteht, durch Sprühen oder mit Hilfe irgendwelcher anderer Mittel aufgezogen und vor dem Schritt des Hartlötens getrocknet. Das Sprühen der Suspension kann jedoch das Flußmittel auf unerwünschte Flächen verteilen, was aufgrund der Beeinträchtigung von Umwelt und Gesundheit nicht vorzuziehen ist. Beim Einsatz von Wasser als Medium löst sich das Flußmittel nach dem vollständigen Trocknen leicht ab und fällt herunter, deshalb ist eine lange Zeit der Lagerung und des Transportes vor dem Schritt des Hartlötens nicht möglich. Ebenso sind auch Veredelung, Montage und ähnliches unmöglich. Auf der anderen Seite ist, wenn die Trocknung vor dem Schritt des Hartlötens unvollständig ist, der Wassergehalt in einer hartgelöteten Fläche erhöht, was das Hartlötvermögen verringern kann und Fehler in der hartgelöteten Fläche erzeugt. Darüber hinaus haftet beim Einsatz von Wasser als Medium das Flußmittel nicht gut am Hartlötblatt. Auch ist es nicht gleichmäßig aufgezogen. Überschüssiges Flußmittel auf Flächen, denen große Mengen Flußmittel anhaften, können graue oder weiße Verfärbungen ausbilden, während die Flächen, denen geringe Mengen Flußmittel anhaften, ein unzureichendes Hartlötvermögen aufweisen können.
Zur Lösung der oben erwähnten Probleme wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches das Zusetzen eines wasserlöslichen Harzes als Bindemittel umfaßt, wie es JP 6285682A offenbart. Dieses Verfahren ist kommerziell nicht nutzbar, da die Umsetzung des Bindemittels mit dem Flußmittel während des Hartlötens die gelöteten Flächen schwarz verfärbt. Auch beim Einsatz des wasserlöslichen Harzes löste sich der erhaltene Film aufgrund seines geringen Filmbildungsvermögens leicht ab. Veredelung und Montage nach dem Aufziehen des Flußmittels waren im wesentlichen nicht möglich.
Der Einsatz von Butylkautschuk als Bindemittel zur Erzeugung eines Hartlötmaterials ist in JP-A-08229695 offenbart.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Flußmittelzusammensetzung zum Hartlöten von Aluminium, deren Film und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die folgende Vorteile aufweisen:

(1) Da die Flußmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Haftung an ein Aluminiumhartlötblatt aufweist, löst sich der erhaltene Film nach dem Trocknen nicht leicht ab oder fällt herunter. Deshalb können verschiedene Arbeiten, die Veredlung und Schneiden beinhalten, nach dem Aufziehen der Flußmittelzusammensetzung leicht durchgeführt werden.
(2) Da Butylkautschuk und Erdölharz, die in der Flußmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, durch Erhöhen der Temperatur beim Hartlöten thermisch zersetzt werden, haben die hartgelöteten Flächen ein gutes Erscheinungsbild und dunkle Verfärbungen sowie die Erzeugung weißer Rückstände treten nicht auf.
(3) Da die Flußmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung durch die Wahl eines geeigneten organischen Lösungsmittels bei Raumtemperatur getrocknet werden kann, wird ein Anstieg der Kosten verhindert. Und da auch nach dem Trocknen ein zufriedenstellender Film erhalten wird, werden keine Stäube und ähnliches erzeugt, welche aufgrund ihrer Beeinträchtigung der Umwelt nicht vorzuziehen sind.
(4) Da die Flußmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung durch die Kontrolle der Lösungsmittelmengen und anderer Faktoren eine geeignete Viskosität aufweist, kann es auf Teile mit komplizierten Formen und auf Teile mit unregelmäßigen und/oder gewünschte Oberflächen aufgebracht werden.
(5) Das Hartlötverfahren der vorliegenden Erfindung kann in bestehenden Anlagen ohne den Einsatz von besonderen Apparaten oder Vorrichtungen durchgeführt werden.
(6) Beim Einsatz der Flußmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die ein Statikmittel enthält, ist eine elektrostatische Beschichtung möglich und die Zusammensetzung kann ohne Erzeugung von Staub oder ähnlichem auf ein Substrat aufgebracht werden.

1 und 2 sind Fotographien, welche die Zustände des Kohlenstoffrückstandes auf beschichteten Platten jeweils aus Beispiel I-1 und Vergleichsbeispiel I-2 sowie Beispiel II-1 und Vergleichsbeipiel II-2 zeigen.
Die erste bevorzugte Ausführung:

1. Eine Flußmittelzusammensetzung zum Hartlöten von Aluminium, welche 100 Gewichtsteile eines Fluoridflußmittels, 1 bis 50 Gewichtsteile eines Butylkautschuks und/oder eines Erdölharzes und 30 bis 600 Gewichtsteile eines organischen Lösungsmittels enthält;
2. ein Film, der durch Beschichten mindestens eines Teils einer Oberfläche eines Aluminiumhartlötblattes mit der obigen Flußmittelzusammensetzung und anschließendes Trocknen hergestellt wurde;
3. ein Verfahren zum Hartlöten eines Aluminiummaterials, welches das Beschichten mindestens eines Teils einer Oberfläche eines Aluminiumhartlötblattes mit der obigen Flußmittelzusammensetzung, das Trocknen und das anschließende Hartlöten des beschichteten Aluminiumhartlötblattes an das Aluminiummaterial umfaßt.

Die zweite bevorzugte Ausführung:

1. Eine pastöse Zusammensetzung zum Hartlöten von Aluminium, welche (a) 30 bis 70 Gewichtsprozent eines Metallpulvers zum Hartlöten, (b) 2 bis 30 Gewichtsprozent eines Fluoridflußmittels und (c) 1 bis 15 Gewichtsprozent eines Butylkautschuks und/oder eines Erdölharzes enthält, wobei die Zusammensetzung hauptsächlich mit einem organischen Lösungsmittel auf nicht mehr als 100 Gewichtsprozent ausgeglichen wird;
2. ein Film, der durch Beschichten mindestens eines Teils einer Oberfläche eines Aluminiummaterials mit der obigen pastösen Zusammensetzung und anschließendes Trocknen hergestellt wurde;
3. ein Verfahren zum Hartlöten von Aluminiummaterial, welches das Beschichten mindestens eines Teils der Oberfläche eines der Aluminiummaterialien mit obiger pastöser Zusammensetzung, das Trocknen und das anschließende Hartlöten des beschichteten Aluminiummaterials an ein anderes Aluminiummaterial umfaßt.

Verschiedene Bedingungen unter Berücksichtigung der obigen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im einzelnen erklärt.
Fluoridflußmittel:
Beispiele der in der vorliegenden Erklärung verwendeten Fluoridflußmittel umfassen Fluoridflußmittel wie AlF₃-KF, KAlF₄-K₃AlF₆, K₃AlF₆ und KAlF₄. Insbesondere ist ein Gemisch aus K₃AlF₆ und KAlF₄, kommerziell unter dem Handelsnamen "Nocolok" der Alcan Aluminium Limited, Kanada, verfügbar, bevorzugt.
Sein Gehalt in der pastösen Zusammensetzung liegt etwa bei 2 bis 30 Gewichtsprozent, bevorzugt bei 5 bis 20 Gewichtsprozent. Bei einem Gehalt von weniger als 2 Gewichtsprozent kann das Flußmittel seine Funktion nicht genügend zeigen. Andererseits führt ein Gehalt von über 30 Gewichtsprozent zu einem übermässigen Kostenanstieg.
Harzbindemittel:
Als Harz, welches im Flußmittel oder der pastösen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Bindemittel wirkt, kann ein Butylkautschuk eines Isobutylen- oder Isopren-Copolymeren, die bevorzugt ein Molekulargewicht im Bereich von 250 000 bis 550 000 aufweisen, und/oder ein Erdölharz eingesetzt werden. Dessen Gehalt liegt bevorzugt zwischen 1 und 50 Gewichtseilen, mehr bevorzugt zwischen 2 und 30 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Flußmittels. Der Gehalt von weniger als 1 Gewichtsteil ist nicht bevorzugt, da bei Anwendung der Flußmittelzusammensetzung auf einem Aluminiummaterial dieses aufgrund seiner niedrigen Visksität herunterläuft und und seine Haftung auf dem Aluminiummaterial geringer wird. Andererseits führt ein Gehalt von über 50 Gewichtsteilen zu einem übermässigen Kostenanstieg. Als Erdölharz können ein oder mehrere ausgewählt aus C₅-Erdölharzen, C₉-Erdölharzen und C₅C₉-Copolymer-Erdölharzen eingesetzt werden, wobei C₅C₉-Polymer-Erdölharze besonders bevorzugt sind. Das bevorzugte Molekulargewicht des Erdölharzes liegt zwischen 600 und 2000.
Organisches Lösungsmittel:
Jedes organische Lösungsmittel kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, solange der Butylkautschuk und/oder das Erdölharz darin löslich sind. Beispielsweise können Toulol, Hexan, Octan, Cyclohexan und Gemische daraus verwendet werden.
Im Fall der Flußmittelzusammensetzung ist der Gehalt zwar zweckmäßigerweise nach der notwendigen Viskosität und anderer Faktoren bestimmt, er liegt jedoch zwischen 30 und 600 Gewichtsteilen, bevorzugt zwischen 40 und 450 Gewichtsteilen. Bei einem Gehalt von weniger als 30 Gewichtsteilen ist die Viskosität der Zusammensetzung zu hoch und damit ist es schwierig, die Zusammensetzung gründlich zu mischen. Andererseits wird die Viskosität bei einem Gehalt von über 600 Gewichtsteilen zu niedrig und damit kann der erhaltenen Film absacken und eine Lösung sich abtrennen.
Im Fall einer pastösen Zusammensetzung wird das organische Lösungsmittel geeigneterweise hinzugefügt, um die Viskosität der Zusammensetzung einzustellen. Im allgemeinen liegt der Gehalt zwischen 0,1 und 67 Gewichtsprozent, bevorzugt zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent.
Metallpulver zum Hartlöten:
Ein zum Hartlöten geeignetes Metallpulver in der vorliegenden Erfindung beruht auf Aluminium. Beispielsweise können Pulver einer Aluminium-Silizium-Legierung, ein Gemisch aus Aluminium- und Siliziumpulver, ein Gemisch aus Aluminium- und Zinkpulver, Pulver einer Aluminium-Zink-Legierung, Pulver einer ternären Legierung wie z. B. Al-Si-X (X = Cu, Zn usw.) und ähnliche eingesetzt werden. Diese Pulver können nach jedem der üblichen Verfahren wie z. B. einer Atomisierung, einer Pulverisierung, einem Drehscheiben-Verfahren (rotary disk method), einem Kavitationsverfahren, einem Schmelzspinnverfahren oder ihrer Kombination erhalten werden. Natürlich können auch handelsübliche Produkte als solche eingesetzt werden. Die Metallpulver weisen jede Form auf wie z. B. kugelförmige Teilchen, flächige Teilchen, Plättchen, (Tränen-)Tropfen, Nadeln, Ellipsoide, monolithischen Teilchen und ähnliche auf. Das bevorzugte Aluminiumpulver ist das durch Atomisierung in Argon oder Stickstoff erhaltene. Der Sauerstoffgehalt im Aluminiumpulver ist, abhängig von der Teilchengröße und Teilchenform des Pulvers, unterschiedlich und liegt vorzugsweise bei 1,5 oder weniger Gewichtsprozent. Wenn er über 1,5 Gewichtprozent liegt, haftet der Oberfläche des Aluminiumpulvers ein Oxidfilm an, so daß das Aluminiumpulver nicht geschmolzen werden kann oder seine Fließfähigkeit verschlechtert wird. Das Aluminiumpulver hat bevorzugterweise eine durchschnittliche Teilchengröße von 2 bis 150 um, wünschenswerterweise 5 bis 50 um. Aluminiumpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 2 um aufweist, ist nicht bevorzugt, da sein Sauerstoffgehalt mit hoher Wahrscheinlichkeit ansteigen wird und auch die Kosten erhöht sind. Andererseits ist Aluminiumpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße über 150 um aufweist, nicht bevorzugt, da der erhaltenen Film nach dem Aufziehen zu dick ist und das Pulver nicht gleichmässig in der Zusammensetzung verteilt werden kann. Der Siliziumgehalt im Metallpulver zum Hartlöten liegt geeigneterweise bei 5 bis 30 Gewichtsprozent, bevorzugt bei 5 bis 17 Gewichtsprozent. Silizium kann allein anwesend sein, z. B. in einem Gemisch mit Aluminium (gemischtes Pulver) oder in Form einer Legierung mit Aluminium (Legierungspulver). Das bedeutet, daß, wenn Silizium mit Aluminium in der obigen Zusammensetzung legiert ist oder legiert wird, eine solche Legierung einen niedrigen Schmelzpunkt und eine gute Fließfähigkeit in geschmolzenen Zustand hat. Gegebenenfalls können ein oder mehrere zusätzliche Elemente wie z. B. Cu, Mg, Bi, Sb, Ba und ähnliche in einer Menge von etwa 5 oder weniger Gewichtsprozent beruhend auf 100 Gewichtsprozent Gesamtmetall hinzugefügt werden. Ebenso kann auch gegebenenfalls Zink in einer Menge von etwa 50 oder weniger Gewichtsprozent, bevorzugt 40 oder weniger Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Metall (gesamtes Metallpulver) hinzugefügt werden. Diese zusätzlichen Elemente können einzeln oder in in Form von Legierungen anwesend sein. Beim Einsatz von Aluminium und Silizium als Gemisch werden im besonderen ein reines Aluminiumpulver, das eine Reinheit von 99 oder mehr Gewichtsprozent, wünschenswerterweise 99,7 oder mehr Gewichtsprozent, aufweist und ein Siliziumpulver, das eine Reinheit von 90,0 oder mehr Gewichtsprozent, wünschenswerterweise 97,0 oder mehr Gewichtsprozent, aufweist, eingesetzt. Wenn ein Pulver mit geringer Reinheit eingesetzt wird, kann der Eisengehalt einer Verunreinigung ansteigen und damit kann das Korrosionsschutzvermögen nach dem Hartlöten erniedrigt werden. Die Teilchengröße im Siliziumpulver kann kleiner als die oben beschriebene des Aluminiumpulvers sein. Siliziumpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 0,1 bis 150 um aufweist, kann eingesetzt werden. Siliziumpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 0,1 um aufweist, ist nicht bevorzugt, da es viele Verunreinigungen inklusive Sauerstoff enthält. Siliziumpulver, das eine durchschnittliche Teilchengröße von mehr als 150 um aufweist, ist nicht bevorzgut, da es nicht gleichmässig in der der Zusammensetzung dispergiert wird. Gegebenenfalls kann jedes Metallpulver wie z. B. Cu-, Mg-, Bi-, Sb- und Ba-Pulver in einer Menge von etwa 5 oder weniger Gewichtsprozent bezogen auf das gesamte Metall dem das Aluminium- und Siliziumpulver enthaltenden Gemisch hinzugefügt werden. Ebenso kann gegebenenfalls auch Zink in einer Menge von etwa 50 oder weniger Gewichtsprozent, bevorzugt 40 oder weniger Gewichtsprozent, bezogen auf 100 Gewichtsprozent des gesamten Metalls, hinzugefügt werden.
optionale Zusatzstoffe:
Bekannte Zusatzstoffe können dem Flußmittel oder der pastösen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden. Beispielsweise ein Antioxidant, ein Korrosionsschutzmittel, ein Entschäumer, ein Verdicker, ein Weichmacher, ein Dispergierhilfsmittel, ein Tackifier, ein Kopplungsmittel, ein Statikmittel (ein Leitfähigkeitsverbesserungsmittel) und ähnliche können geeigneterweise hinzugefügt werden. Insbesondere ist ein Kopplungsmittel wirksam, um die Haftung eines Filmes zu verbessern. Wenn ein Kopplungmittel eingesetzt wird, ist das Hinzufügen von etwa 0,001 bis 2 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Flußmittel wirksam. Wenn die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung elektrostatisch beschichtet ist, ist das Hinzufügen eines Statikmittels wirksam, bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 30 Gewichtsteilen.
durchschnittliche Schichtdicke:
Die Flußmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird in einer notwendigen Menge auf mindestens einem Teil einer Oberfläche eines Aluminiumhartlötblattes angewendet, z. B. einer Fläche, die auf einer Oberfläche eines Aluminiumhartlötblattes hartgelötet wird. Die durchschnittliche Schichtdicke des nach dem Trocknen erhaltenen Films beträgt bevorzugt 0,5 bis 50 um, mehr bevorzugt 1,5 bis 20 um. Bei einer durchschnittlichen Schichtdicke von weniger als 0,5 um wird aufgrund der geringen Menge an Flußmittel ein ausreichendes Hartlötvermögen nicht erhalten. Andererseits zeigt der erhaltene Film bei einer durchschnittlichen Schichtdicke von mehr als 50 um ein schlechtes Aussehen, da das überschüssige Flußmittel zurückbleibt. Zusätzlich können die Kosten ansteigen.
Entsprechend wird die pastöse Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer notwendigen Menge auf mindestens einem Teil einer Oberfläche eines Aluminiummaterials angewendet, z. B. einer Fläche, die auf einer Oberfläche eines Aluminiummaterials hartgelötet wird. Die durchschnittliche Schichtdicke des Films nach dem Trocknen beträgt bevozugt 5 bis 500 um, mehr bevorzugt 10 bis 150 um. Bei einer durchschnittlichen Schichtdicke von weniger als 5 um wird ein ausreichendes Hartlötvermögen nicht erhalten. Andererseits führt eine durchschnittliche Schichtdicke über 500 um zu einem übermässigen Kostenanstieg. Dennoch kann beim Einsatz der pastösen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zum Schliessen von Löchern und Auffüllen von Spalten eine Schichtdicke von mehr als 500 um verwendet werden.
Beschichtungsverfahren und Anwendung:
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auf ein Aluminiumhartlötblatt oder ein Aluminiummaterial mit jedem üblichen Verfahren aufgetragen werden. Sie kann beispielsweise mit dem Anstreichpinsel, durch einen roller coater (eine Vorichtung zum Walzlackieren), durch einen bar coater, mit einem Rakel oder ähnlichem, oder gemäß dem Sprühbeschichtungsverfahren oder dem elektrostatischem Beschichtungsverfahren aufgetragen werden. Ein Aluminiumhartlötblatt kann einfach in das Flußmittel oder die pastöse Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung getaucht werden.
Nach dem Aufziehen des Flußmittels oder der pastösen Zusammensetzung wird der erhaltene Film im allgemeinen bei Raumtemperatur getrocknet. Gegebenenfalls kann die Trocknungstemperatur zwischen 30 und 150°C liegen.
Es kann mit jedem bekannten Hartlötverfahren ohne Einschränkungen gearbeitet werden. Bevorzugt wird das Hartlöten in einem Ofen oder einem Brennofen durchgeführt. Die Hartlöttemperatur variiert mit der Zusammensetzung, liegt im allgemeinen aber zwischen etwa 450 bis 630°C. Das Hartlöten wird in jeder Atmosphäre durchgeführt, bevorzugt im Vakuum, unter Argon- oder Stickstoffschutzgas.
Das Flußmittel oder die pastöse Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung können auf ein Aluminiumhartlötblatt aufgetragen werden. Es kann für Hartlötbauteile, die Wärmetauscher aufbauen wie z. B. Heizelementkerne, Verdampfer und Kühler, zum Beispiel Kühlrippen, Bolzen, Rohre, Bleche und ähnliches so verwendet werden, daß die Bauteile verbunden sind. Natürlich kann das Flußmittel oder die pastöse Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung für verschiedene, andere Teile als Wärmetauscher verwendet werden, zum Beispiel verschiedene mechanische Bauteile, Strukturbauteile, Sportartikel, OA-Geräte (OA appliances), Haushaltswaren und ähnliches.
Beispiel I
Es wurden Flußmittelzusammensetzungen durch Mischen der Komponenten gemäß der Formulierungen, die in Tabelle I-1 und I-2 dargestellt werden, hergestellt. Eine Oberfläche eines 3003/4045-Hartlötblattes (60 × 50 × 2 mm) wurde mit jeweils einer der so hergestellten Flußmittelzusammensetzungen unter Verwendung eines Pinsels beschichtet, um einen Film mit einer durchschnittlichen, trockenen Schichtdicke von 5 um herzustellen. Lediglich die Zusammensetzung in Beispiel 11 wurde durch das flüssigelektrostatische Beschichtungverfahren aufgetragen. Anschließend wurde jedes Blatt 5 Minuten lang auf 105°C geheizt, um Toluol, das als organisches Lösungsmittel zur Verdünnung eingesetzte wurde, vollständig zu verdampfen.
Die erhaltenen, beschichteten Platten wurden wie folgt bewertet:

– Filmbildungsvermögen: O Film war beim Berühren trocken. X Film war beim Berühren nicht trocken.
– Haftung: A Film war auch bei kräfigem Reiben mit einem Finger nicht abzuziehen. B Film war auch bei leichtem Reiben mit einem Finger nicht abzuziehen. C Film war bei Reiben mit einem Finger abzuziehen, war aber durch tapping (Anzapfen) nicht abzuziehen. D Film war durch tapping (Anzapfen) abzuziehen. E nicht geprüft, da kein Film gebildet wurde.

Jede Platte wurde nach dem Heizen oder Hartlöten ebenso wie folgt bewertet:

– Kohlenstoffrückstand: Die beschichtete Platte wurde so wie sie ist (offene Bedingung) oder derweil mit einer Alimuiumfolie abgedeckt (geschlossene Bedingung) 5 Minuten lang in einem Ofen bei etwa 500 bis 530°C unter Stickstoffatmospäre (Stickstofffluß = 4 Nm³/h) gehalten und anschließend gekühlt. Eine hartgelötete Oberfläche der Platte, die aus dem Ofen genommen wurde, wurde optisch kontrolliert. A 10 Punkte Ein Wechsel zu dunklen Verfärbungen wurde überhaupt nicht beobachtet. B 7 bis 9,9 Punkte Einige unbedeutende, dunkle Punkte wurden beobachtet. C 3 bis 6,9 Punkte Auf der Oberfläche wurden in einem Anteil von weniger als der Hälfte der gesamten Oberfläche dunkle Punkte deutlich beobachtet. D 1 bis 2,9 Punkte Auf der Oberfläche wurden in einem Anteil von mehr als der Hälfte der gesamten Oberfläche dunkle Punkte deutlich beobachtet. E weinger als 1 Punkt Die Platte sah völlig dunkel aus. Ihr kommerzieller Wert ist gleich null.
– Geruch: Ein Geruch von Gas, das aus dem Ofen während des Heizens im Kohlenstoffrückstandstest freigesetzt wurde, wurde überprüft. A Fast kein oder leichter Geruch wurde festgestellt. B Geruch wurde festgestellt, aber er beeinträchtigte nicht die Arbeiten. C Fremder und etwas bemerkbarer Geruch wurde festgestellt. D Unangenehmer und die Arbeiten beeinträchtigender Geruch wurde festgestellt. E Übler Geruch wurde festgestellt und die Arbeiten mußten abgebrochen werden.
– Ausbildung der Lötstelle (Aussehen): Eine 3003 Aluminiumplatte wurde lotrecht in die Mitte einer beschichteten Oberfläche einer beschichteten Platte gestellt, vorübergehend mit einem rostfreien Draht befestigt und anschließend zum Hartlöten 3 Minuten lang in einen Ofen bei etwa 600°C unter Stickstoffatmosphäre (Stickstofffluß = 4 Nm³/h) gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die gelötete Fläche der Platte, welche aus dem Ofen genommen wurde, optisch kontrolliert, um die Ausbildung der Lötstellen zu bewerten. A Die Lötstelle war zufriedenstellend ausgeformt. D. h. die Lötstelle war gleichmäßig um die gelötete Fläche herum ausgebildet. B Die Lötstelle war etwas ungleichmäßig ausgebildet. C Die Lötstelle war sehr ungleichmäßig ausgebildet. D Die Lötstelle war nicht durchgehend ausgebildet. E Das Hartlöten konnte nicht wirksam werden.

Wie aus den Ergebnissen in Tabelle I-1 und I-2 deutlich wird, ist das Hartlöten mit Flußmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in allen Eigenschaften sehr zufriedenstellend.
Tabelle I-2 (Vergleichsbeispiele)
Beispiel II
Pastöse Zusammensetzungen wurden durch Mischen der Komponenten entsprechend den Formulierungen wie in Tabelle II-1 und II-2 gezeigt hergestellt. Eine Oberfläche einer 3003 Aluminiumplatte (60 × 50 × 2 mm) wurde mit jeweils einer der so hergestellten pastösen Zusammensetzungen unter Verwendung eines Pinsels beschichtet, um einen Film mit einer durchschnittlichen, trockenen Schichtdicke von 40 um herzustellen. Anschließend wurde jede Platte 5 Minuten lang auf 105°C geheizt, um Toluol, das als organisches Lösungsmittel zur Verdünnung eingesetzt wurde, vollständig abzudampfen. Die erhaltenen, beschichteten Platten wurden wie folgt bewertet:

– Filmbildungsvermögen: O Film war beim Berühren trocken. X Film war beim Berühren nicht trocken.
– Haftung: A Film war auch bei kräfigem Reiben mit einem Finger nicht abzuziehen. B Film war auch bei leichtem Reiben mit einem Finger nicht abzuziehen. C Film war bei Reiben mit einem Finger abzuziehen, war aber durch tapping (Anzapfen)nicht abzuziehen. D Film war durch tapping (Anzapfen) abzuziehen. E nicht bewertet, da kein Film gebildet wurde.

Jede Platte wurde nach dem Heizen oder Hartlöten ebenso wie folgt bewertet:

– Kohlenstoffrückstand: Die oben beschichtete Platte wurde derweil mit einer Alimuiumfolie abgedeckt (geschlossene Bedingung) 5 Minuten lang in einem Ofen bei 500 oder 530°C unter Stickstoffatmosphäre (Stickstofffluß = 4 Nm³/h) gehalten und anschließend gekühlt. Eine hartgelötete Oberfläche der Platte, die aus dem Ofen genommen wurde, wurde visuell kontrolliert. A 10 Punkte Ein Wechsel zu dunkler Verfärbung wurde überhaupt nicht beobachtet. B 7 bis 9,9 Punkte Einige unbedeutende, dunkle Punkte wurden beobachtet. C 3 bis 6,9 Punkte Auf der Oberfläche wurden in einem Anteil von weniger als der Hälfte der gesamten Oberfläche dunkle Punkte deutlich beobachtet. D 1 bis 2,9 Punkte Auf der Oberfläche wurden in einem Anteil von mehr als der Hälfte der gesamten Oberfläche dunkle Punkte deutlich beobachtet. E weinger als 1 Punkt Die Platte sah völlig dunkel aus. Ihr kommerzieller Wert ist gleich null.
– Ausbildung der Lötstelle (Aussehen): Eine 3003 Aluminiumplatte wurde lotrecht in die Mitte einer beschichteten Oberfläche einer beschichteten Platte gestellt, vorübergehend mit einem rostfreien Draht befestigt und anschließend zum Hartlöten 3 Minuten lang in einen Ofen bei etwa 600°C unter Stickstoffatmosphäre (Stickstofffluß = 4 Nm³/h) gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die gelötete Fläche der Platte, welche aus dem Ofen genommen wurde, visuell kontrolliert, um die Ausbildung der Lötstelle zu bewerten. A Die Lötstelle war zufriedenstellend ausgeformt. D. h. die Lötstelle war gleichmäßig um die gelötete Fläche herum ausgebildet. B Die Lötstelle war etwas ungleichmäßig ausgebildet. C Die Lötstelle war sehr ungleichmäßig ausgebildet. D Die Lötstelle war nicht durchgehend ausgebildet. E Das Hartlöten konnte nicht wirksam werden.
– Geruch: Ein Geruch von Gas, das aus dem Ofen während des Heizens im Rückstandskohlenstofftest freigesetzt wurde, wurde überprüft. A Fast kein oder leichter Geruch wurde festgestellt. B Geruch wurde festgestellt, aber er beeinträchtigte nicht die Arbeiten. C Fremder und etwas bemerkbarer Geruch wurde festgestellt. D Unangenehmer und die Arbeiten beeinträchtigender Geruch wurde festgestellt. E Übler Geruch wurde festgestellt und die Arbeiten mußten abgebrochen werden.

Wie aus den Ergebnissen in Tabelle II-1 und II-2 deutlich wird, ist das Hartlöten mit der pastösen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in allen Eigenschaften sehr zufriedenstellend.
Tabelle II-1 (Beispiele)
Tabelle II-2 (Vergleichsbeispiele)

Claims

Flussmittelzusammensetzung zum Hartlöten von Aluminium umfassend a) ein Fluoridflussmittel, b) einen Butylkautschuk und/oder ein Erdölharz, c) ein Lösungsmittel und d) gegebenenfalls ein Metallpulver zum Hartlöten.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Butylkautschuk ein Copolymer aus Isopren und Isobutadien umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Butylkautschuk ein Molekulargewicht im Bereich von 250.000 bis 550.000 hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin das Fluoridflussmittel eine oder mehrere der Verbindungen AlF₃-KF, KAlF₄-K₃AlF₆, K₃AlF₆ und KAlF₄ umfasst.
Zusammensetzung nach einem der voranstehenden Ansprüche, welche ferner ein Kopplungsmittel umfasst.
Zusammensetzung nach einem der voranstehenden Ansprüche, welche ferner ein Statikmittel umfasst.
Zusammensetzung nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin das Metallpulver zum Hartlöten ein Pulver bestehend aus einem oder mehreren der Elemente Aluminium, Silizium, Zink, Kupfer und einer Legierung aus einem oder mehreren von diesen umfasst.
Film, der durch Beschichten mindestens eines Teils der Oberfläche eines Aluminiumhartlötblattes oder eines anderen Aluminiummaterials mit einer Zusammensetzung nach einem der voranstehenden Ansprüche und gegebenenfalls anschließendes Trocknen hergestellt worden ist.
Aluminiumhartlötblatt oder anderes Aluminiummaterial, dessen Oberfläche zumindest teilweise mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 beschichtet ist.
Verfahren zur Verbindung eines ersten Aluminiummaterials mit einem Aluminiumhartlötblatt oder mit einem zweiten Aluminiummaterial, wobei das Verfahren (i) die Beschichtung mindestens eines Teils des Aluminiumhartlötblattes oder des zweiten Aluminiummaterials mit einer Flussmittelzusammensetzung zum Hartlöten von Aluminium enthaltend a) ein Fluoridflussmittel, b) einen Butylkautschuk und/oder ein Erdölharz, c) ein Lösungsmittel und d) gegebenenfalls ein Metallpulver zum Hartlöten; (ii) Trocknen und (iii) Verbinden des beschichteten Aluminiumhartlötblattes oder des zweiten Aluminiummaterials mit dem ersten Aluminiummaterial durch Erhitzen. umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, worin die Zusammensetzung der Zusammensetzung der Ansprüche 1 bis 7 entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Erhitzen in einem Ofen durchgeführt wird.