DE758459C

DE758459C - Method for furnace soldering of such objects made of aluminum or an aluminum alloy, which are composed of a large number of individual parts, in particular coolers for internal combustion engines

Info

Publication number: DE758459C
Application number: DEF88154D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Buss
Original assignee: METALL VEREDLUNG GmbH
Current assignee: METALL VEREDLUNG GmbH
Priority date: 1940-04-04
Filing date: 1940-04-04
Publication date: 1954-06-28

Description

Das Löten von Gegenständen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzt sind und daher zahlreiche miteinander zu verlötende Stellen enthalten, wie z. B. Kühler für Brennkraftmaschinen u. a., ist mittels der Lötflamme; abgesehen von der Umständlichkeit und Langwierigkeit des Verfahrens, in den meisten Fällen schon deshalb undurchführbar, weil einerseits nicht alle Lötstellen mit der Flamme zu erreichen sindThe soldering of objects made of aluminum or aluminum alloys that are made from a multitude of individual parts are assembled and therefore numerous with one another Contain places to be soldered, such. B. coolers for internal combustion engines by means of the soldering flame; apart from the laboriousness and length of the procedure, In most cases this is impracticable because, on the one hand, not all soldering points can be reached with the flame

und andererseits die starke Wärmeableitung der einzelnen Aluminiumteile eine starke Erhitzung der zu lötenden Stellen erforderlich macht, wodurch es leicht zu einem unerwünschten Schmelzen dünnwandiger Teile kommt, bevor noch das Lot vollständig durchflossen ist. Auch die für einfache Lötverbindungen häufig angewandte Lötung im Ofen ist bei manchen Gegenständen, z. B. Leichtmetallkühlem, unbrauchbar, und zwar aus folgenden Gründen: Die Erhitzung der in den Ofenand on the other hand, the strong heat dissipation of the individual aluminum parts, a strong heating of the spots to be soldered, making it easily an undesirable Melting of thin-walled parts occurs before the solder has completely flowed through. Oven soldering, which is often used for simple soldered connections, is also included some items, e.g. B. light metal coolers, unusable, namely from the following Reasons: The heating of the in the oven

eingebrachten, mit Lot und Flußmittel versehenen Gegenstände schreitet von der Oberfläche der einzelnen Teile nach deren Innern sowie von den Außenteilen nach den Innenteilen nur langsam vorwärts, so daß das für eine einwandfreie Lötung erforderliche Temperaturgleichgewicht noch nicht erreicht ist, • wenn das Lot an den einzelnen Stellen schon zu fließen beginnt. Liegt die Ofentemperatur, to wie es offenbar am günstigsten ist, zwischen der Schmelztemperatur des Lotes und der des zu lötenden Gegenstandes, so dauert die Erhitzung des in den Ofen eingebrachten Gegenstandes so lange, daß während dieser Zeit eine Zersetzung des Flußmittels und eine starke Oxydation der Aluminiumoberfläche stattfindet, wodurch das Fließen des Lotes verhindert wird.Objects that have been brought in and provided with solder and flux step off the surface the individual parts according to their interior as well as from the outer parts to the inner parts only slowly forward, so that the temperature equilibrium required for a perfect soldering has not yet been reached, • when the solder has already started to flow at the individual points. If the oven temperature is to as it is obviously best, between the melting temperature of the solder and that of the object to be soldered, the heating of the object placed in the furnace lasts so long that during this time a decomposition of the flux and a strong Oxidation of the aluminum surface takes place, which prevents the solder from flowing will.

Arbeitet man zwecks Vermeidung dieser Nachteile mit Ofentemperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des zu lötenden Gegenstandes, so wird zwar die Erhitzungszeit so weit abgekürzt, daß eine wesentliche Zersetzung und Oxydation nicht stattfindet. Dabei stellt sich jedoch das Temperaturgleichgewicht in dem zu lötenden Gegenstand nicht ein, und die äußeren Teile beginnen zu schmelzen, bevor noch die inneren miteinander verbunden sind. Auch diffundiert das Lot an den äußeren, überhitzten Lötstellen unter Legierungsbildung so weit in die zu verlötenden Teile ein, daß diese, wenn sie dünnwandig sind, infolge der Schmelzpunkterniedrigung zum Schmelzen kommen und abrinnen. Schließlich besteht bei hohen Ofentemperaturen die Gefahr, daß die Festigkeit der einzelnen Teile des zu lötenden Gegenstandes so stark abnimmt, daß er unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht.If you work to avoid these disadvantages with oven temperatures above the Melting point of the object to be soldered, the heating time is shortened that substantial decomposition and oxidation do not take place. It arises however, the temperature equilibrium in the object to be soldered does not occur, and the outer parts begin to melt before the inner ones are joined together. The solder also diffuses at the outer, overheated soldering points, forming an alloy so far into the parts to be soldered that these, if they are thin-walled, as a result the lowering of the melting point come to melt and run off. Finally, there is high oven temperatures the risk of the strength of the individual parts of the to be soldered Object decreases so much that it collapses under its own weight.

Umfangreiche Untersuchungen über die Lötung von Gegenständen der geschilderten Art führten zu einer überraschenden einfachen Lösung aller mit diesem Problem verbundenen Fragen. Es ergab sich nämlich folgendes: Setzt man die mit Lot und Flußmittel versehenen Gegenstände in einem vorerhitzten Raum, in dem ihre Temperatur unter der Schmelztemperatur des Lotes bleibt, der Einwirkung eines bewegten Stromes heißen Gases oder heißer Gasgemische, insbesondere eines Heißluftstromes, aus, so gelingt es, den gesamten Gegenstand praktisch gleichzeitig auf die Löttemperatur zu bringen. Die Vorerhitzung verhindert dabei eine zu rasche Wärmeabfuhr und damit eine zu langsame Erwärmung von dickwandigen Teilen.Extensive investigations into the soldering of objects of the described Sort of led to a surprisingly simple solution to all associated with this problem Ask. The result was the following: If you put those provided with solder and flux Objects in a preheated room, in which their temperature remains below the melting temperature of the solder, of the action a moving stream of hot gas or hot gas mixtures, in particular a stream of hot air, so it is possible to achieve the entire Bring the object to the soldering temperature practically at the same time. The preheating prevents too rapid heat dissipation and thus too slow heating of thick-walled parts.

Die Temperatur der heißen Gase oder Gasgemische liegt zweckmäßig zwischen dem Schmelzpunkt des Lotes und dem des Metalls, aus dem der zu lötende Gegenstand besteht. So Die Temperatur kann zu Anfang auch höher sein; sie muß dann jedoch unter die Schmelztemperatur des zu lötenden Aluminiums bzw. der zu lötenden Aluminiumlegierung absinken, bevor einzelne Teile des Gegenstandes bis zum Schmelzpunkt erhitzt worden sind.The temperature of the hot gases or gas mixtures is expediently between the Melting point of the solder and that of the metal from which the object to be soldered is made. So the temperature can also be higher at the beginning; however, it must then be below the melting temperature of the aluminum to be soldered or the aluminum alloy to be soldered sink before individual parts of the object have been heated to the melting point.

Nachdem das Lot an allen Lötstellen durchgeflossen ist, wird der heiße Gas- oder Gasgemischstrom sofort abgeschaltet oder besser noch durch einen kalten Gas- oder Gasgemischstrom ersetzt, damit das flüssige Lot rasch erstarrt, bevor es so stark in die einzelnen Teile des gelöteten Gegenstandes eindiffundiert und unter Umständen'zu Anschmelzungen führt.After the solder has flowed through at all soldering points, the hot gas or gas mixture flow is switched off immediately or even better by a cold gas or gas mixture flow replaced so that the liquid solder solidifies quickly before it gets so strong in the individual Parts of the soldered object diffused in and, under certain circumstances, melted leads.

Die Gleichmäßigkeit und Geschwindigkeit der Erhitzung kann noch dadurch gesteigert werden, daß der Gegenstand in dem heißen Gas- oder Gasgemischstrom gedreht oder seine Lage auf eine andere Weise geändert wird und daß an Stelle eines Gas- oder Gasgemischstromes mit niedriger Molwärme, insbesondere eines Luftstromes, ein Strom aus einem Gas- oder Gasgemisch mit höherer Molwärme, z. B. Kohlenoxyd, Tetrachlorkohlenstoff, Verbrennungsgase und/oder andere, verwendet wird.The uniformity and speed of the heating can thereby be increased be that the object rotated in the hot gas or gas mixture stream or changed its position in some other way and that instead of a gas or gas mixture stream with low molar heat, in particular an air flow, a flow of a gas or gas mixture with higher molar heat, z. B. carbon oxide, carbon tetrachloride, combustion gases and / or others are used will.

Durch Gebrauch von reduzierenden Gasen oder Gasgemischen an Stelle von oxydierend wirkender Heißluft oder durch den Zusatz einer entsprechenden Menge reduzierender Gase oder Gasgemische zur Heißluft läßt sich einer Oxydation der Aluminiumoberfläche und des Lotes begegnen. Halogenwasserstoffe oder diese in der Hitze abspaltende Verbindungen drängen die Zersetzung des Flußmittels zurück und unterstützen durch Bildung von flüchtigen Aluminiumhalogenid seine Wirkung. Ein Gehalt des zur Lötung dienenden Gas- oder Gasgemischstromes an derartigen Stoffen wirkt sich daher auf die Lötung günstig aus. An Stelle von Halogenwasserstoffe abspaltenden Verbindungen, wie z. B. halogenwasserstoffsaure Salze, flüchtiger anorganischer oder organischer Basen, kann man auch flüchtige Schwermetallhalogenide oder deren Komplexsalze verwenden, die mit dem Aluminium durch Ladungsaustausch reagieren, wie z. B. Zinkchlorid, Zinnchlorid und/oder andere.By using reducing gases or gas mixtures instead of oxidizing acting hot air or by adding an appropriate amount of reducing Gases or gas mixtures for hot air can cause oxidation of the aluminum surface and meet the plumb bob. Hydrogen halides or compounds that split off in the heat suppress the decomposition of the flux and support its by the formation of volatile aluminum halide Effect. A content of such in the gas or gas mixture stream used for soldering Substances therefore have a beneficial effect on the soldering. Instead of hydrogen halides separating compounds, such as. B. hydrohalic acid salts, volatile inorganic or organic bases, can you can also use volatile heavy metal halides or their complex salts with react to the aluminum by charge exchange, such as B. zinc chloride, tin chloride and / or others.

Die praktische Ausführung des Verfahrens uo wird zweckmäßig in der Weise vorgenommen, daß man den Gegenstand, z. B. einen Lamellenkühler, gleichzeitig mit dem Lot zusammensetzt, wobei das Lot als Folie oder auch in anderer Form auf die zu verbindenden Stellen aufgelegt wird. Dann taucht man den Gegenstand in das Flußmittel. Damit das Lot beim nachträglichen Löten nicht zu weit über die Fläche der Einzelteile hinwegfließt, werden diese durch eine dünne, vorher aufgebrachte Fettschicht gegen die Annahme von Flußmittel geschützt. Danach bringt man denThe practical execution of the procedure uo is expediently carried out in the manner that the object, e.g. B. a finned cooler, assembled at the same time with the solder, whereby the solder is placed on the areas to be connected as a foil or in another form. Then you dive that Object in the flux. So that the solder does not go too far during subsequent soldering the surface of the individual parts flows away, these are replaced by a thin, previously applied Fat layer protected against the acceptance of flux. Then you bring the

Gegenstand in einen geeigneten Ofen, z. B. einen elektrischen Kanalofen, dessen Temperatur sich unter der Fließtemperatur des Lotes befindet, bei Verwendung einer eutektischen Aluminium-Silicium-Legierung als Lot z. B. bei 500 bis 520⁰ liegt. Es wird dann sofort ein lebhafter, heißer Gas- oder Gasgemischstrom durch den Ofen geblasen, dessen Temperatur zwischen der Schmelztemperatur von Lot und Aluminium bzw. der zu lötenden Legierung liegt. Bei Verwendung von Lot aus einer eutektischen Aluminium-Silicium-Legierung und Lötung von Reinaluminium hat er z. B. eine Temperatur von etwa 580 bisPlace the object in a suitable oven, e.g. B. an electric duct furnace, the temperature of which is below the flow temperature of the solder, when using a eutectic aluminum-silicon alloy as a solder z. B. from 500 to 520 ⁰ . A lively, hot gas or gas mixture stream is then immediately blown through the furnace, the temperature of which is between the melting temperature of solder and aluminum or the alloy to be soldered. When using solder made of a eutectic aluminum-silicon alloy and soldering pure aluminum, he has z. B. a temperature of about 580 to

630⁰. Sofort nach dem Durchfließen des Lotes schaltet man den heißen Gas- oder Gasgemischstrom ab, damit der Gegenstand sich wieder rasch auf die Ofentemperatur abkühlt. Das herangezogene Ausführungsbeispiel gibt nur eine Möglichkeit der Arbeitsweise wieder. Man kann bei den einzelnen Phasen des Herstellungsganges der Lötung auch anders verfahren; man muß dabei aber in den bei der Ausarbeitung der Erfindung erkannten Grenzen bleiben, die in der Beschreibung der Erfindung und in den nachfolgenden Patentansprüchen festgelegt sind.630 ⁰ . Immediately after the solder has flowed through, the hot gas or gas mixture flow is switched off so that the object cools down quickly to the oven temperature. The exemplary embodiment referred to shows only one way of working. You can also proceed differently in the individual phases of the soldering process; one must, however, remain within the limits recognized during the elaboration of the invention, which are defined in the description of the invention and in the following patent claims.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, die aus schwer schmelzendem Metall bestehenden Glühfaden mit den Zuleitungsdrähten von Glühlampen dadurch zu verlöten oder zu verschweißen, daß auf die mit einer das Lotmetall enthaltenden Paste versehenen, in einer Schutzgasatmosphäre befindlichen Berührungsstellen ein heißer Wasserstoffstrahl gerichtet wird.Although it has already been proposed, those made of refractory metal Soldering or welding the filament to the lead wires of incandescent lamps, that on the provided with a paste containing the solder metal, located in a protective gas atmosphere contact points a hot jet of hydrogen is directed.

Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens werden jedoch erst dann erzielt, wenn es sich um das Löten von aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehenden Gegenständen handelt, die in ihrer Gesamtheit nach dem vorläufigen Vereinigen einem heißen Gas- oder Gasgemischstrom ausgesetzt werden.However, the advantages of the present method are only achieved when it is is the soldering of objects consisting of a large number of individual parts, which in their entirety after the preliminary combining a hot gas or gas mixture stream get abandoned.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Process for furnace soldering of such objects made of aluminum or one, Aluminum alloy, which are composed of a large number of individual parts, in particular coolers for internal combustion engines, characterized in that the assembled objects provided with the solder and a flux placed in an oven preheated to a temperature below the melting point of the solder and in this a hot gas or gas mixture flow, in particular a hot air flow, whose temperature is between the melting point of the solder and that of the aluminum or the Aluminum alloy from which the object to be soldered is made.

2. The method according to claim 1, characterized in that the initial temperature of the hot gas or gas mixture flow is higher than the melting temperature of the metal from which the object is made exists, but it is ensured that the temperature of the hot gas or gas mixture stream drops below the melting temperature of the metal before individual parts of the object reach their melting temperature have been heated.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the hot gas or gas mixture stream, in particular the hot air stream, after soldering by a cold gas or Gas mixture flow, in particular a cold air flow, is replaced.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the to soldering objects are rotated in the hot gas or gas mixture stream or their position changed in another way will.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that on Place of hot gases or gas mixtures with relatively lower specific Heat, especially hot air, heated gases or gas mixtures with a higher specific heat, e.g. B. carbon dioxide, Carbon tetrachloride, combustion gases or the like. Used or these gases or Gas mixtures are added.

6. The method according to any one of claims ι to 5, characterized in that that the gas or gas mixture, especially the hot air, to prevent oxidation of the aluminum and the solder reducing gases, such as B. carbon oxide, hydrogen or the like. Added or used in their place.

7. The method according to any one of claims ι to 6, characterized in that that the gas or gas mixture, especially the hot air, to prevent decomposition of the flux and to Supporting its effect hydrogen halides or compounds which split them off or volatile heavy metal chlorides can be added.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German Patent No. 376671;

British Patent No. 17817/07.

1 9527 6.54