DE909789C

DE909789C - Solder, especially for hard soldering of aluminum or aluminum alloys, and its application

Info

Publication number: DE909789C
Application number: DEE2657D
Authority: DE
Inventors: Dr Reinhold Miksits
Original assignee: Finsterwalder Maschinen G M B
Current assignee: Finsterwalder Maschinen G M B
Priority date: 1944-07-26
Filing date: 1944-07-26
Publication date: 1954-04-26

Description

Lötmittel, insbesondere zum Hartlöten von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, und. seine Anwendung Bei der Verwendung von Loten aus Schwermetall oder aus Schwermetallegierungen bzw. aus Leichtmetallegierungen mit hohem Schwermetallgehalt sind Werkstücke aus Aluminium und Aluminiumlegierungen der Gefahr der Korrosion ausgesetzt, da zwischen denLötstellen und den blanken Teilen des Werkstücks infolge der Werkstoffunterschiede eine Spannungsdifferenz besteht, die beim Hinzutreten von Feuchtigkeit zu Korrosionserscheinungen führt. Das Anwendungsgebiet von Loten mit hohem Schwermetallgehalt ist daher nur begrenzt. Für Werkstoffe aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen wird daher als Hartlot vorwiegend die eutektische Aluminium-Silizium-Legierung verwendet, die den Vorzug hat, daß die Spannungsdifferenz gegenüber Reinaluminium und den üblicherweise für Halbzeuge verwendeten Aluminiumlegierungen gering ist. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß in diesem Fall auch bei Hinzukommen von Feuchtigkeit die Korrosionsbeständigkeit der Lötstellen gut ist.Solder, especially for brazing aluminum or aluminum alloys, and. Its application When using solders made of heavy metal or heavy metal alloys workpieces are made of light metal alloys with a high heavy metal content Aluminum and aluminum alloys are exposed to the risk of corrosion because between the soldering points and the bare parts of the workpiece as a result of the material differences there is a voltage difference that causes corrosion when moisture is added leads. The area of application of solders with a high heavy metal content is therefore only limited. For materials made of aluminum or aluminum alloys, therefore, is used as Brazing alloys predominantly use the eutectic aluminum-silicon alloy, which is the It has the advantage that the voltage difference compared to pure aluminum and usually aluminum alloys used for semi-finished products is low. Practical experience have shown that in this case the corrosion resistance is also improved when moisture is added the solder joints are good.

Bei dem Hartlötverfahren haben sich zwei Verfahren herausgebildet. Bei dem einen Verfahren wird das Lot in Form von Schlaglot auf die zu lötenden Stellen gelegt und nach dem Aufbringen von Flußmitteln mit der Flamme oder im Ofen erhitzt, bis das Schlaglot zum Schmelzen kommt. Bei dem anderen Hartlötverfahren werden mit Lotmaterial überzogene Bänder aus Aluminium verwendet, im allgemeinen solche, die mit einer Schicht aus einer Aluminium-Silizium-Legierung plattiert sind: In diesem Fall werden die zu lötenden Teile an den plattierten Stellen aneinandergedrückt, mit Flußmitteln versehen und durch eine Flamme oder im Ofen erhitzt: Im ersteren Fall können nur waagerecht liegende Stellen gelötet werden. Dieses Verfahren ist daher für Werkstücke mit vielen Lötstellen, die in verschiedenen Ebenen liegen, sehr umständlich. Auch das Heranführen des Schlaglotes an die Lötstellen ist bei vielen Werkstücken äußerst schwierig, z. B. bei Kühlern, bei denen die Zwischenbleche an die Kühlrohre anzulöten sind. Das Anbringen von Schlaglot, insbesondere seine gleichmäßige Verteilung, ist bei solchen Kühlern schlechterdings unmöglich.In the brazing process, two processes have evolved. In one method, the solder is applied to the areas to be soldered in the form of punched solder placed and heated after applying flux with a flame or in an oven, until the plumb bob melts. The other brazing process uses Solder material coated strips of aluminum are used, in general those clad with a layer of an aluminum-silicon alloy: In this case the parts to be soldered are pressed against each other at the plated places, fluxed and heated by a flame or in an oven: in the former Case can only be soldered horizontally. This procedure is therefore for workpieces with many soldering points that are in different planes, very inconvenient. Also bringing the solder to the soldering points is included many workpieces extremely difficult, e.g. B. in coolers in which the intermediate plates are to be soldered to the cooling pipes. The application of plumb bobs, especially his even distribution is absolutely impossible with such coolers.

Für derartig schwierige Aufgaben, wie sie die Kühlerlotung darstellt, hat man infolge dieser Schwierigkeiten bisher häufig das zweite Verfahren zur Anwendung gebracht. Man hat bei aus Kühlerrohren mit aufgeschobenen Zwischenblechen bestehenden Kühlern für diese Zwischenbleche lotplattiertes Blech verwendet und die Öffnungen zum Durchstecken der Kühlerrohre mit Bördelrändern versehen, wobei die aus Lot bestehende Plattierschicht zwischen Kühlrohr und Zwischenblech angeordnet war.For such difficult tasks as the cooler plumbing represents, As a result of these difficulties, the second method has so far often been used brought. One has with existing of cooler tubes with pushed-on intermediate plates Coolers for these intermediate sheets used solder-clad sheet metal and the openings Provided with flanged edges to push through the cooler pipes, the one consisting of solder Plating layer was arranged between cooling tube and intermediate plate.

Bei Aluminiumkühlern besteht die Plattierschicht aus der cutektischenAluminium-Silizium-Legierung. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Herstellung von mit dieser Legierung plattiertem Blech schwierig und kostspielig ist, weil die Aluminium-Silizium-Legierung wesentlich härter ist als Aluminiuni.In the case of aluminum coolers, the cladding layer consists of the cutectic aluminum-silicon alloy. This method has the disadvantage that the production of this alloy Clad sheet metal is difficult and costly because of the aluminum-silicon alloy is much harder than aluminum.

Das plattierte Blech kann bei dieser Sachlage nur schwer aus gleichmäßig starkem Blech hergestellt werden. Die Herstellung von plattiertem Blech ist auch teuer, so daß es durchaus unwirtschaftlich ist, es da zu verwenden, wo die Lotplattierung nur an verhältnismäßig kleinen Teilen des Bleches benötigt wird, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn plattierte Zwischenbleche auf Kühlerrohre aufgeschoben werden, bei denen nur an den Bördelrändern der Öffnungen der Zwischenbleche Lot vorhanden zu sein brauchte. Bei Rohren ist es praktisch überhaupt nicht möglich, genügend dünne Plattierungsschichten aufzubringen, infolgedessen kann man beispielsweise nicht auf die Rohre unplattierte Rippen aufsetzen und verlöten: Durch die Erfindung werden die Nachteile der beschriebenen Verfahren beseitigt: Die Erfindung besteht darin, daß insbesondere zum Hartlöten von Aluminium oder Aluminiumlegierungen ein Lötmittel verwendet wird, das aus einer pulverisierten Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 'höchstens etwa 58o° in Verbindung mit einem Flußmittel und einem z. B. wäßrigen oder alkoholischen Lösungsmittel besteht, wobei das Lötmittel spritzfähige oder tauchfähige Viskosität aufweist. Die zu lötenden Teile werden beispielsweise mit einer Spritzpistole an den zu lötenden Stellen mit dem Lötmittel bespritzt. Das Lötmittel trocknet, z. B. durch Verdunsten des Lötmittels oder durch Trocknung in einem Ofen od. dgl., an, dann werden die zu lötenden Stellen in bekannter Weise, beispielsweise in einem Ofen oder mit einem Brenner, erhitzt und so die Lotung bewirkt.In this situation, it is difficult for the clad sheet metal to come out uniformly strong sheet metal. The manufacture of clad sheet metal is also expensive, so that it is quite uneconomical to use where the solder plating is only needed on relatively small parts of the sheet metal, as is the case, for example is the case when clad spacer sheets are pushed onto radiator pipes, where solder is only present at the beaded edges of the openings in the intermediate plates needed to be. With pipes it is practically not possible at all, enough To apply thin layers of cladding, as a result, for example do not place unplated ribs on the pipes and solder them: thanks to the invention the disadvantages of the methods described are eliminated: The invention exists that in particular for brazing aluminum or aluminum alloys Solder used is made of a powdered aluminum-silicon alloy with a melting point of no more than about 58o ° in combination with a flux and a z. B. aqueous or alcoholic solvent, the solder has sprayable or submersible viscosity. The parts to be soldered will be for example with a spray gun at the points to be soldered with the solder splattered. The solder dries, e.g. B. by evaporation of the solder or by Drying in an oven or the like, then the areas to be soldered are known Way, for example in an oven or with a burner, heated and so the plumbing causes.

Oder die zu lötenden Teile werden vollständig in das Lötmittel eingetaucht, die Lötmittel wieder zum Antrocknen gebracht und die Teile bis zum Schmelzen des Lotmaterials erhitzt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft in der Anwendung auf Aluminiumkühler, bei denen die Rohre mit den Kühlblechen zu verlöten sind. Das Lötmittel füllt dieFuge zwischen denBördelrändern derZwischenblechöffnungen und den Kühlerrohren in vollkommener Weise aus, so daß durch den einfachen Tauchvorgang das Lötmittel an alle Lötstellen herangebracht wird. Das Verlöten des Kühlers erfolgt im Ofen, wobei die Verbindung der meist zahlreichen Kühlbleche mit den Kühlrohren in einfachster Weise erfolgt.Or the parts to be soldered are completely immersed in the solder, Bring the solder back to dry and keep the parts until the Heated solder material. This method is particularly advantageous to use on aluminum coolers, where the pipes are to be soldered to the cooling plates. That Solder fills the joint between the flange edges of the spacer openings and the radiator pipes in a perfect way, so that by the simple immersion process the solder is brought to all solder joints. The cooler is soldered in the furnace, whereby the connection of the mostly numerous cooling plates with the cooling pipes done in the simplest possible way.

Das Lötmittel hat die Eigenschaft, sich gerade in Fugen und Nähten besonders festzusetzen; infolgedessen eignet es sich in besonderem Maße für Rohre, insbesondere Kühlerrohre, die aus gefalztem Band hergestellt sind, um die Falznaht zu schließen. Man ist hierdurch in der Lage, an Stelle der teuren und verhältnismäßig schweren Flachprofilkühlerrohre Kühlerrohre zu verwenden, die aus Aluminiumband hergestellt sind, wodurch sich nicht nur die Herstellung der Kühler außerordentlich vereinfacht, sondern auch Gewichtsersparnis erzielt wird, da die gefalzten Rohre aus dünneren Blechen bestehen können als die gezogenen Profilrohre.The solder has the property of staying straight in joints and seams particularly to be stipulated; as a result, it is particularly suitable for pipes, especially radiator tubes made from folded tape around the seam close. One is thereby able to replace the expensive and proportionate ones Heavy-duty low profile radiator tubes to use radiator tubes that are made from aluminum tape are made, which not only makes the production of the cooler extraordinary simplified, but also weight saving is achieved because the folded tubes can consist of thinner sheets than the drawn profile tubes.

Bei der Verwendung von lotplattiertem Werkstoff für die zu lötenden Teile ist man daran gebunden, für die Herstellung nur solche Lötwerkstoffe zu verwenden, die über eine gewisse Härte nicht hinausgehen. Wenn die Plattierschichten größere Härten aufweisen als das Grundmaterial, ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten. Aluminium besitzt nun aber eine verhältnismäßig niedrige Härte, die geringer ist als die Härte der üblichen Lotwerkstoffe. Es ist daher nur mit besonderen Maßnahmen möglich geworden; auf Aluminiumbleche Plattierschichten aus der Aluminium-Silizium-Legierung aufzubringen.When using solder clad material for the material to be soldered Parts you are bound to only use soldering materials for the production which do not go beyond a certain degree of hardness. When the plating layers are larger Having hardness as the base material, considerable difficulties arise. However, aluminum now has a relatively low hardness, which is lower than the hardness of common solder materials. It is therefore only with special measures become possible; cladding layers made of the aluminum-silicon alloy on aluminum sheets to raise.

Die eutektische Aluminium-Silizium-Legierung hat einen Schmelzpunkt von etwa 570°, der dem Schmelzpunkt des Aluminiums mit 66o° ziemlich nahe liegt, was in manchen Fällen unerwünscht ist. Man kann durch geringe Zusätze von Schwermetallen den Schmelzpunkt der Legierung erniedrigen, ohne die Korrosionsgefahr bei deren Verwendung beim Löten von Aluminium wesentlich zu erhöhen. Alle diese Legierungen mit Schwermetallen weisen aber eine noch größere Härte auf als die binäre Aluminium-Silizium-Legierung, so daß die Herstellung von plattierten Schichten aus Aluminium-Silizium-Legierungen, die einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als die binäre eutektische Legierung, praktisch unmöglich ist. Die Erniedrigung der Löttemperatur dieser binären Legierung ist also bei Verwendung von plattiertem Material nicht anwendbar. Sie ist aber an sich wünschenswert, weil es bei großflächigen, sperrigen Teilen aus Leichtmetall schwierig ist, die erforderlichen engen Temperaturgrenzen einzuhalten.The eutectic aluminum-silicon alloy has a melting point of about 570 °, which is quite close to the melting point of aluminum at 66o °, which is undesirable in some cases. You can by adding small amounts of heavy metals lower the melting point of the alloy without the risk of corrosion Use when soldering aluminum to increase significantly. All of these alloys with heavy metals, however, have an even greater hardness than the binary aluminum-silicon alloy, so that the production of clad layers from aluminum-silicon alloys, which have a lower melting point than the binary eutectic Alloy, is practically impossible. The lowering of the soldering temperature of this binary Alloy is therefore not applicable when using clad material. she but is desirable in itself because it is made for large, bulky parts Light metal is difficult to maintain the required tight temperature limits.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann man auch von der Erniedrigung der Löttemperatur der binären eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung durch geringe Zusätze von anderen Metallen Gebrauch machen, da das Lötmaterial in Pulverform verwendet wird, also die Härteeigenschaften, die für das Plattieren störend sind, hier ohne Belang bleiben. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll als Lot zweckmäßig als Basis die eutektische Aluminium-Silizium-Legierung in Verbindung mit anderen Metallen, wie Magnesium oder geeigneten Schwermetallen, wie Kupfer, Zinn, Zink, Kadmium, Verwendung finden, wobei diese Zusätze nur in solcher Menge verwendet werden, daß die Differenz des Potentials des Lötmittels gegenüber dem des Aluminiums so gering bleibt, daß beim Hinzutreten von Feuchtigkeit keine schädigenden Korrosionserscheinungen auftreten. Der Gehalt der Lotlegierung an Silizium kann hierbei gegebenenfalls kleiner sein, als er der eutektischenZusammensetzung der Aluminium-Silizium-Legierung entspricht. Bei den Zusätzen ist es zweckmäßig, einerseits Metalle zu verwenden, die gegenüber Aluminium ein edleres Verhalten und andererseits Metalle, die ein unedleres Verhalten gegenüber Aluminium aufweisen, so daß sich die Spannungspotentiale der Einzelmetalle derart ausgleichen, daß gegenüber dem Aluminium praktisch keine Potentialdifferenz auftritt. So kann es zweckmäßig sein, einerseits Magnesium und andererseits Zink zuzusetzen.In the method according to the invention, one can also use the lowering the soldering temperature of the binary eutectic aluminum-silicon alloy by low Make use of additives of other metals as the brazing material is in powder form becomes, so the hardness properties that are disturbing for the plating, here without Remain important. According to the present invention, the solder should expediently be used as the base the eutectic aluminum-silicon alloy in combination with other metals, such as magnesium or suitable heavy metals such as copper, tin, zinc, cadmium, use find, these additives are only used in such an amount that the difference the potential of the solder compared to that of the aluminum remains so low that no harmful signs of corrosion occur when moisture is added. The silicon content of the solder alloy can optionally be smaller, than it corresponds to the eutectic composition of the aluminum-silicon alloy. In the case of the additives, it is advisable to use metals on the one hand, which are opposite Aluminum has a more noble behavior and, on the other hand, metals that behave less noble compared to aluminum, so that the voltage potentials of the individual metals Compensate in such a way that there is practically no potential difference compared to the aluminum occurs. So it can be useful to use magnesium on the one hand and zinc on the other to add.

Wenngleich das Lötmittel vorwiegend für die Lötung von Aluminium und Aluminiumlegierungen angewendet werden soll und hier besonders im Gebiet der Hartlötung, so soll doch die Erfindung hierauf nicht beschränkt sein. Sie läßt sich auch bei anderen Werkstoffen, beispielsweise Schwermetallwerkstoffen und auch bei Loten, die nur Schwermetall enthalten, anwenden. Ebenso ist das Verfahren nicht beschränkt auf die Verlötung von Wärmeaustauschern, die aus Rohren und Kühlblechen bestehen, es kann auch für beliebige andere Gegenstände und Teile, insbesondere auf dem Gebiete des Flugzeugbaues und anderer Arbeitsgebiete, angewendet werden. Ausführungsbeispiel zum Hartlöten von Aluminium ioo g pulverisierte Aluminium-Silizium-Legierung, enthaltend etwa 8% Kupfer, ioo g Flußmittel, bestehend aus Lithiumchlorid, Natriumchlorid und Kryolith, Zoo bis 300 ccm alkoholisches Lösungsmittel.Although the solder is to be used primarily for soldering aluminum and aluminum alloys, and here particularly in the field of hard soldering, the invention is not intended to be restricted to this. It can also be used with other materials, for example heavy metal materials and also with solders that only contain heavy metal. Likewise, the method is not limited to the soldering of heat exchangers consisting of pipes and cooling plates; it can also be used for any other objects and parts, in particular in the field of aircraft construction and other areas of work. Exemplary embodiment for brazing aluminum 100 g of powdered aluminum-silicon alloy, containing about 8% copper, 100 g of flux, consisting of lithium chloride, sodium chloride and cryolite, up to 300 cc of alcoholic solvent.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Solder, in particular for brazing aluminum or aluminum alloys, consisting of a powdered aluminum-silicon alloy with a melting point of at most about 58o °, from flux and from a z. B. aqueous or alkaline solvent, the solder sprayable or Has submersible viscosity.

2. Solder according to claim i, characterized by the addition of other metals to lower the melting point, where appropriate the silicon content below that of the eutectic binary aluminum-silicon alloy lies.

3. Solder according to claim i or 2, characterized by the addition of such different metals, which in their entirety compared to the base material have no harmful electrical potential. q ..

Application of the solder according to one of the preceding claims for the soldering of seams in heat exchangers made of light metal.

5. Application of the solder according to one of the preceding claims for sealing the seams of pipes, especially pipes made of folded tape for Light metal cooler.