WO2002066201A1 - Neuartige anwendung von kaliumhexafluorsilikat - Google Patents

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WO2002066201A1
WO2002066201A1 PCT/EP2002/001432 EP0201432W WO02066201A1 WO 2002066201 A1 WO2002066201 A1 WO 2002066201A1 EP 0201432 W EP0201432 W EP 0201432W WO 02066201 A1 WO02066201 A1 WO 02066201A1
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aluminum
alkali metal
hexafluorosilicate
soldering
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PCT/EP2002/001432
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Ulrich Seseke-Koyro
Andreas Becker
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Solvay Fluor Und Derivate Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a soldering process with K 2 SiF 6 .
  • soldering components made of aluminum or aluminum alloys are known.
  • the components are connected to one another with the aid of a solder metal and a flux with heating. You can either add the solder metal separately or you can use components plated with solder metal.
  • Potassium fluoroaluminates and / or cesium fluoroaluminates are preferably used as fluxes.
  • German patent application 196 36 897 discloses that aluminum components can be soldered to one another without soldering, provided that a flux is used which contains 6 to 50% by weight of potassium hexafluorosilicate and furthermore potassium fluoraluate.
  • WO 00/73014 discloses that pure K 2 SiF 6 can also be used as a flux for solder-free soldering.
  • a hitherto unsolved task is the production of soldered components based on aluminum or aluminum alloys with uniform soldering if the components to be soldered have an irregular surface, as is the case with open-pore or wave-like structures. Components obtained by extrusion such. B. pipes or fittings, have no solder plating. The application of solder metal or solder plating on thin aluminum layers, such as. B. with aluminum foils, is not possible. The object of soldering such components is solved by the method of the present invention.
  • the process according to the invention for producing soldered components based on aluminum or aluminum alloys provides that components are used, of which at least one component has an irregular surface or is very thin and the components are soldered solder-free using alkali metal fluorosilicate as solder and flux precursor.
  • Irregular surfaces are, for example, open-pore or wave-like structures. These come e.g. B. on cut surfaces of aluminum foams, closed-pore structures as they exist after the foaming process of aluminum, as wave-like structures or as an angled structure (honeycomb, "honeycomb” structure) before. Molded parts that combine combined structures (sandwich elements), such as B. multilayer components, wherein individual layers are very thin and smooth, others are more strongly and irregularly arranged alternately. While a uniform solder coating is possible on uniform, for example flat surfaces, this is not the case with non-flat, irregular surfaces. Such complicated surfaces can be soldered integrally when using alkali metal fluorosilicate. Thin components such as foils or thin sheets can also be coated. “Thin” preferably means a thickness of less than 100 ⁇ m, in particular less than 50 ⁇ m.
  • Preferred alkali metal hexafluorosilicates are potassium hexafluorosilicate, cesium hexafluorosilicate or mixtures thereof, very particularly potassium hexafluorosilicate.
  • the alkali metal fluorosilicate with a basis weight of 30 to 60 g / m 2 .
  • This can be done, for example, by electrostatic application dry hexafluorosilicate powder or from an aqueous phase (solution or suspension of the silicate).
  • a lower alloy weight results in a thinner alloy layer and a thicker alloy layer in the case of higher basis weights. Alloy formation for connecting components already occurs at basis weights of 5 g / m 2 .
  • Soldering agent glue as it is for.
  • B. between two thin aluminum foils may be desired, even surface occupancies of less than 5 g / m 2 , down to 2 g / m 2 are possible.
  • a basis weight of at least 20 g / m 2 to 60 g / m 2 is more advantageous because more alloy metal can then be provided for stable soldering (stronger solder seam) of the ensemble.
  • the silicate is dry electrostatically or in the form of a slurry in water or in organic solvents or as a paste on the soldering components, e.g. B. applied by brushing, brushing or other application.
  • These slurries advantageously contain 15 to 75% by weight of the hexafluorosilicate.
  • organic liquids in particular alcohols, such as methanol, ethanol, propanol or isopropanol, or polyols are also used.
  • Other organic liquids that can be used are ethers, e.g. B. diethylene glycol monobutyl ether, ketones such as acetone, esters of monobasic alcohols, diols or polyols.
  • Binder for use as a paste is, for example, ethyl cellulose.
  • the hexafluorosilicate can be applied to the components by means of film formers, usually polymers which are soluble in organic solvents such as acetone. After evaporation of the solvent, they form a firmly adhering film.
  • film formers usually polymers which are soluble in organic solvents such as acetone. After evaporation of the solvent, they form a firmly adhering film.
  • Suitable polymers are, for example, acrylates or methacrylates.
  • Material with a fine particle size range is particularly suitable for wet fluxing and thin components. net. Material with a coarser grain spectrum is particularly well suited for dry fluxing. Material with the desired fine or coarser grain spectrum can be produced by known methods. Alkali lye with hexafluorosilicic acid is usually used (precursors can also be used, e.g. alkali carbonate). It is generally known how to influence the grain size. Smaller crystals are formed at a low reaction temperature, fast reaction, fast drying and strong movement of the reaction mixture. Larger crystals are formed at higher temperatures, left to stand above the mother liquor, little movement of the reaction mixture and slow mixing of the reactants.
  • Hexafluorosilicate or mixtures with hexafluorosilicate which essentially particles in a grain size of 8 to less than 20 microns, for. B. up to 18 microns are very useful for dry fluxing.
  • Another product was even finer, with an X D5 o of 4.6 ⁇ m.
  • This grain size specification relates to the mean grain diameter for 50% of the particles (X D S O ) determined by laser diffraction. Fluxes, which essentially have particles in a grain size range from 1 to 12.5 ⁇ m, can be applied particularly well as slurries in water or organic liquids by the wet fluxing process.
  • the components made of aluminum or aluminum alloy are preferably heated to a temperature in the range from 400 to 610 ° C., preferably 540 to 610 ° C., in order to form the aluminum-silicon alloy.
  • potassium hexafluorosilicate it is preferably heated to a temperature in the range from 570 to 610 ° C.
  • the components can be coated and soldered into ensembles in one step.
  • the alkali metal hexafluorosilicate for example applied to the component as an aqueous slurry. If other additives are also applied, such as alkali metal fluoroaluminates, these are of course also contained in the coating.
  • the components are then assembled and heated as desired. First, a dry coating is formed, and when heated further, the alkali metal hexafluorosilicate changes to form an aluminum-silicon alloy. If the temperature is increased further, soldering occurs.
  • Coating the components and soldering can also be separated in time and space.
  • the irregular components are coated with the alkali metal hexafluorosilicate, for example by spraying.
  • the component is then only heated to such an extent that a dry coating with alkali metal hexafluorosilicate (which, if desired, can contain further components such as alkali metal fluoroaluminate) is formed.
  • the component is then allowed to cool. Components coated in this way can then be processed further at another location and at any later point in time.
  • irregularly shaped components are first coated with alkali metal fluorosilicate, for example by spraying on a corresponding slurry.
  • the coated component is then heated to such an extent that the alkali metal fluorosilicate is converted to form an aluminum-silicon alloy.
  • the component coated with the alloy in this way can then be cooled again and later soldered to ensembles at a different location if desired.
  • the production of ensembles from components with an irregular surface can be designed very flexibly.
  • Components with an irregular surface structure which, as described above, have a dry coating containing alkali metal hexafluorosilicate and, if appropriate, further additives such as alkali metal fluoroaluminate, and components with irregular surface structure, which are coated with an aluminum-silicon alloy and the ensembles, which are obtained by soldering components with an irregular surface structure, are also the subject of the invention.
  • components with irregular surfaces made of aluminum or aluminum alloys which were obtained by coating with alkali metal hexafluorosilicate and heating to form one with an aluminum-silicon alloy, can be soldered without the addition of solder, for example by the method of flame soldering or 0- soldering, unless it has taken so much time between applying the coating and soldering that the surface of the parts or parts to be soldered has aged. If such a period of time has elapsed between the process of producing the aluminum-silicon layer and the subsequent soldering process that the surface has aged, a flux, for example based on potassium fluoroaluminate or cesium fluoroaluminate, can be used.
  • a flux for example based on potassium fluoroaluminate or cesium fluoroaluminate.
  • pure alkali metal hexafluorosilicate is used. This can be a mixture of alkali metal hexafluorosilicates.
  • a flux based on fluoroaluminate and / or fluorostannate for example potassium fluoroaluminate and / or cesium fluoroaluminate
  • a flux based on fluoroaluminate and / or fluorostannate can be applied simultaneously with the alkali metal hexafluorosilicate or after the alloy coating has been produced.
  • the fluoroaluminate or fluorostannate is present at most in such an amount that satisfactory soldering still takes place.
  • the maximum permissible quantity can be determined by manual tests and assessment of the soldering can be easily determined. For example, up to 50% by weight of the alkali aluminate and / or alkali metal fluorostannate can be contained.
  • components made of aluminum or aluminum alloy stands for those components which, when coated by the process according to the invention, are assembled, in particular by soldering, to form assemblies.
  • the components also include prefabricated products with an irregular structure, for example aluminum sheets, aluminum profiles, aluminum tubes, aluminum foams or other shapes, for example honeycomb or wave-like structures, which are further processed into components after further processing, which in turn can then be soldered into ensembles.
  • the components made of aluminum or aluminum alloys produced by the method according to the invention can be soldered, if appropriate with the addition of a soldering flux such as potassium fluoroaluminate, cesium fluoroaluminate or mixtures thereof. This takes place in a manner known per se, for example in a soldering furnace or by flame soldering at a temperature in the range from 400 to 610 ° C., depending on the flux.
  • a soldering flux such as potassium fluoroaluminate, cesium fluoroaluminate or mixtures thereof.
  • the invention has the advantage that the components despite their irregular surface and / or small thickness, for. B. from only 25 microns can be soldered without the addition of a flux. If you add a flux for later soldering, you can apply it with a low basis weight.
  • Example 1.1 The coated coupons from Example 1.1. were placed on top of each other and placed in a glass oven.
  • CAB process Controlled Atmosphere Brazing
  • the in 2.1 The foils obtained were placed on top of one another and packed between two aluminum coupons (size: 25 ⁇ 25 mm) and pressed together to ensure good contact between the two foil surfaces, and placed in the glass oven. After the temperature cycle described above, the ensemble was removed from the oven after cooling. A solid solder bond had formed between the two foils due to the formation of solder metal, which no longer allowed mechanical, non-destructive separation into the individual foils.

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Abstract

Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen können durch Verloten entsprechender Komponenten hergestellt werden. Zuverlässige Verlötungen werden auch bei Komponenten mit unregelmäßiger Oberfläche, technisch nicht lotplattierbaren extrudierten oder sehr dünnen, ebenfalls technisch nicht lotplattierbaren Folienoberflächen erzielt, wenn Alkalimetallhexafluorsilikat als Lot/Flußmittelvorläufer eingesetzt wird.

Description

Neuartige Anwendung von Kaliumhexafluorsilikat
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verlötungsverfahren mit K2SiF6.
Techniken zum Verlöten von Bauteilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen sind bekannt . Die Bauteile werden unter Zuhilfenahme eines Lotmetalls und eines Flußmittels unter Erhitzen miteinander verbunden. Dabei kann man das Lotmetall entweder separat zusetzen oder man kann mit Lotmetall plattierte Bauteile einsetzen. Als Flußmittel werden bevorzugt Kaliumfluoraluminate und/oder Cesiumfluoraluminate eingesetzt.
Die deutsche Patentanmeldung 196 36 897 offenbart, daß man Aluminiumbauteile lotfrei miteinander verlöten kann, sofern man ein Flußmittel verwendet, welches 6 bis 50 Gew.-% Kaliumhexafluorsilikat und weiterhin Kaliumfluoralu inat enthält. Die WO 00/73014 offenbart, daß auch reines K2SiF6 als Flußmittel für lotfreies Löten brauchbar ist.
Eine bislang ungelöste Aufgabe stellt das Herstellen gelöteter Bauteile auf Basis von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit gleichmäßiger Verlötung dar, wenn die zu verlötenden Komponenten eine unregelmäßige Oberfläche aufweisen, wie dies bei offenporigen oder wellenartigen Strukturen der Fall ist. Auch durch Extrusion erhaltene Komponenten wie z. B. Rohre oder Formteile, weisen keine Lotplattierung auf. Das Aufbringen von Lotmetall oder Lotplattierung auf dünnen Aluminiumschichten, wie z. B. bei Aluminiumfolien, ist nicht möglich. Die Aufgabe, solche Komponenten zu verlöten, wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von gelöteten Bauteilen auf Basis von Aluminium oder Aluminiumlegierungen sieht vor, daß man Komponenten einsetzt, von denen mindestens eine Komponente eine unregelmäßige Oberfläche aufweist oder sehr dünn ist und die Komponenten unter Verwendung von Alkalimetallfluorsilikat als Lot- und Flußmittelvorstufe lotfrei verlötet.
Unregelmäßige Oberflächen sind beispielsweise offenporige oder wellenartige Strukturen. Diese kommen z. B. an Schnittflächen von Aluminiumschäumen, geschlossenporigen Strukturen, wie sie nach dem Schäumungsprozeß von Aluminium vorliegen, als wellenartige Strukturen oder auch als winklige Struktur (wabenartig, "Honeycomb" -Struktur) vor. Auch Formteile, die kombinierte Strukturen (Sandwich-Elemente) vereinen, wie z. B. mehrlagige Bauteile, wobei einzelne Schichten sehr dünn und glatt, andere wiederum stärker und unregelmäßig im Wechsel angeordnet sind. Während auf gleichmäßigen, beispielsweise ebenen Flächen, eine gleichförmige Lotbeschich- tung möglich ist, ist das bei nichtebenen, unregelmäßigen Flächen nicht der Fall. Solche komplizierten Oberflächen können bei Verwendung von Alkalimetallfluorsilikat stoffschlüssig verlötet werden. Es können auch dünne Komponenten wie Folien oder dünne Bleche beschichtet werden. "Dünn" bedeutet bevorzugt eine Dicke von weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm.
Bevorzugte Alkalimetallhexafluorsilikate sind Kaliumhexafluorsilikat, Cesiumhexafluorsilikat oder deren Gemische, ganz besonders Kaliumhexafluorsilikat.
Es ist besonders bevorzugt, das Alkalimetallfluorsilikat mit einem Flächengewicht von 30 bis 60 g/m2 aufzubringen. Dies kann beispielsweise durch elektrostatische Aufbringung des trockenen Hexafluorsilikat-Pulvers oder aus wäßriger Phase (Lösung oder Suspension des Silikats) erfolgen. Bei geringeren Flächengewichten ergibt sich eine dünnere, bei höheren Flächengewichten eine dickere Legierungsschicht. Legierungsbildung zum Verbinden von Komponenten tritt bereits bei Flächengewichten ab 5 g/m2 auf. Ist man nur an einer "Lotm.it- telverklebung" interessiert, wie es z. B. zwischen zwei dünnen Aluminiumfolien gewünscht sein kann, sind sogar Flächenbelegungen von weniger als 5 g/m2, bis hinunter zu 2 g/m2 möglich. Für die meisten Anwendungen zeigt sich ein Flächengewicht von mindestens 20 g/m2 bis 60 g/m2 vorteilhafter, weil dann entsprechend mehr Legierungsmetall für eine stabile Verlötung (stärkere Lotnaht) des Ensembles bereitgestellt werden kann.
Das Silikat wird trocken elektrostatisch oder in Form einer Aufschlämmung in Wasser oder in organischen Lösungsmitteln oder auch als Paste auf die verlötenden Komponenten, z. B. durch Pinseln, Bestreichen oder sonstiges Applizieren aufgebracht. Diese Aufschlämmungen enthalten zweckmäßig 15 bis 75 Gew.-% des Hexafluorsilikats . Außer Wasser werden auch leicht verdampfbare organische Flüssigkeiten, insbesondere Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol oder Isopropanol, oder Polyole eingesetzt. Andere organische Flüssigkeiten, die verwendet werden können, sind Ether, z. B. Diethylenglykol- monobutylether, Ketone wie Aceton, Ester von einbasigen Alkoholen, Diolen oder Polyolen. Binder für die Anwendung als Paste ist beispielsweise Ethylcellulose. Mittels Filmbildnern, gewöhnlich handelt es sich um Polymere, die in organischen Lösemitteln wie Aceton löslich sind, kann den Hexa- fluorsilikat auf die Komponenten aufgebracht werden. Sie ergeben nach dem Verdampfen des Lösemittels einen fest haftenden Film. Geeignete Polymere sind beispielsweise Acrylate o- der Methacrylate.
Material mit einem feinteiligen Kornspektrum ist besonders gut für die Naßbefluxung sowie dünne Komponenten geeig- net. Material mit einem gröberen Kornspektrum ist besonders gut für die Trockenbefluxung geeignet. Material mit gewünscht feinem bzw. gröberem Kornspektrum kann nach bekannten Methoden erzeugt werden. Üblicherweise setzt man Alkalilauge mit Hexafluorokieselsäure ein (Vorläufer sind auch brauchbar, z. B. Alkalicarbonat) . Es ist allgemein bekannt, wie die Korngröße zu beeinflussen ist. Kleinere Kristalle entstehen bei niedriger Reaktionstemperatur, schneller Reaktion, schneller Trocknung und starker Bewegung der Reaktionsmischung. Größere Kristalle entstehen bei höherer Temperatur, Stehenlassen über der Mutterlauge, geringer Bewegung der Reaktionsmischung und langsamer Vermischung der Reaktanten.
Hexafluorsilikat oder Gemische mit Hexafluorsilikat, die im wesentlichen Partikel in einer Korngröße von 8 bis unter 20 μm, z. B. bis zu 18 μm aufweisen, sind sehr gut zur Trockenbefluxung brauchbar. So konnte K2SiF6 mit Xß^o = 2,04 μm, XD50 = 6,94 μm und D9Q = 12,35 μm und einem mittleren Korndurchmesser von 6,94 μm erzeugt werden. Ein anderes Produkt war noch feiner, mit einer XD5o von 4,6 μm. Diese Korngrößenangabe bezieht sich auf den mittleren Korndurchmesser für 50 % der Teilchen (XDSO) bestimmt durch Laserbeugung. Flußmittel, welche im wesentlichen Partikel in einem Korngrößenbereich von 1 bis 12,5 μm aufweisen, sind als Aufschlämmung in Wasser oder organischen Flüssigkeiten besonders gut nach dem Naßbefluxungsverfahren aufbringbar.
Bevorzugt erhitzt man die Komponenten aus Aluminium oder Aluminiumlegierung auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 610 °C, vorzugsweise 540 bis 610 °C, um die Aluminium-Sili- cium-Legierung auszubilden. Bei Verwendung von Kaliumhexafluorsilikat erhitzt man vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 570 bis 610 °C.
Dabei kann man das Beschichten der Komponenten und das Verlöten zu Ensembles in einem Arbeitsgang durchführen. Dabei wird zunächst das Alkalimetallhexafluorsilikat beispielsweise als wäßrige Aufschlämmung auf die Komponente aufgebracht. Falls weitere Zusätze mit aufgebracht werden, wie Alkalime- tallfluoraluminate, sind diese natürlich auch in der Beschichtung enthalten. Die Komponenten werden dann in gewünschter Weise zusammengefügt und erhitzt. Zunächst bildet sich eine trockene Beschichtung aus, beim weiteren Erhitzen wandelt sich das Alkalimetallhexafluorsilikat unter Bildung einer Aluminium-Silicium-Legierung um. Wird die Temperatur noch weiter erhöht, kommt es zur Verlötung.
Beschichten der Komponenten und Verlöten kann auch zeitlich und räumlich getrennt werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die unregelmäßigen Komponenten mit dem Alkalimetallhexafluorsilikat beschichtet, beispielsweise durch Besprühen. Dann wird die Komponente nur soweit aufgeheizt, daß sich eine trockene Beschichtung mit Alkalimetallhexafluorsilikat (welche gewünschtenfalls weitere Komponenten wie Alka- limetallfluoraluminat enthalten kann) bildet. Die Komponente läßt man dann abkühlen. Derart beschichtete Komponenten können dann an einem anderen Ort und zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt weiterverarbeitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden unregelmäßig geformte Komponenten zunächst mit Alkalimetallfluorsilikat beschichtet, beispielsweise durch Aufsprühen einer entsprechenden Aufschlämmung. Die beschichtete Komponente wird dann soweit erhitzt, daß sich das Alkalimetallfluorsilikat unter Bildung einer Aluminium-Silicium-Legierung umwandelt. Die derart mit der Legierung beschichtete Komponente kann dann wiederum abgekühlt werden und später gewünschtenfalls an einem anderen Ort zu Ensembles verlötet werden. Somit kann die Herstellung von Ensembles aus Komponenten mit unregelmäßiger Oberfläche sehr flexibel gestaltet werden. Komponenten mit unregelmäßiger Oberflächenstruktur, die wie oben beschrieben mit einer trockenen Beschichtung enthaltend Alkalimetallhexafluorsilikat und gegebenenfalls weitere Zusätze wie Alkalimetallfluoraluminat aufweisen sowie Komponenten mit unregelmäßiger Oberflächenstruktur, die mit einer Aluminium- Silicium-Legierung beschichtet sind sowie die Ensembles, die durch Verlöten von Komponenten mit unregelmäßiger Oberflächenstruktur erhalten werde, sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Es wurde festgestellt, daß Komponenten mit unregelmäßigen Oberflächen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die durch Beschichten mit Alkalimetallhexafluorsilikat und Erhitzen unter Ausbilden einer mit einer Aluminium-Silicium-Legierung erhalten wurden, ohne Lotzusatz verlötet werden können, beispielsweise nach der Methode des Flammlötens oder des 0- fenlötens, sofern zwischen Aufbringen der Beschichtung und dem Verlöten nicht so viel Zeit vergangen ist, daß es zu einer Alterung der Oberfläche der zu verlötenden Teile oder Stellen gekommen ist. Ist zwischen dem Vorgang des Erzeugens der Aluminium-Siliciu -Schicht und dem sich anschließenden Verlötungsverfahren eine solche Zeitspanne vergangen, daß es zu einer Alterung der Oberfläche gekommen ist, kann man ein Flußmittel, beispielsweise auf Basis von Kaliumfluoraluminat oder Cesiumfluoraluminat, verwenden. Der Vorteil ist, daß gewünschtenfalls eine sehr niedrige Flächenbeladung mit dem Flußmittel, beispielsweise im Bereich von 2 bis 30 g/m2, erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform verwendet man reines Alkalimetallhexafluorsilikat. Dabei kann es sich um ein Gemisch von Alkalimetallhexafluorsilikaten handeln.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Flußmittel auf Fluoraluminatbasis und/oder Fluorstannatbasis, beispielsweise Kaliumfluoraluminat und/oder Cesiumfluoraluminat gleichzeitig mit dem Alkalimetallhexafluorsilikat oder nach Erzeugen der Legierungsbeschichtung aufgebracht werden. Das Fluoraluminat bzw. Fluorstannat liegt höchstens in einer solchen Menge vor, daß noch eine zufriedenstellende Lötung erfolgt. Die maximal zulässige Menge kann durch Handversuche und Beurteilung der Lötung leicht ermittelt werden. Beispielsweise kann bis zu 50 Gew.-% des Alkalialuminats und/oder Alkalimetallfluorstannats enthalten sein.
Der Begriff "Komponenten aus Aluminium oder Aluminiumlegierung" steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für solche Bauteile, die, wenn sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet sind, insbesondere durch Verlöten zu Ensembeln (Baugruppen) zusammengesetzt werden. Zu den Komponenten gehören auch Vorfabrikate mit unregelmäßiger Struktur, beispielsweise Aluminiumbleche, Aluminiumprofile, Aluminiumrohre, Aluminiumschäume oder andere Formen, beispielsweise waben- oder wellenartiger Struktur, die nach weiterer Bearbeitung zu Bauteilen weiterverarbeitet werden, die ihrerseits dann zu Ensembeln verlötet werden können. Beispielsweise handelt es sich um Komponenten, die für die Herstellung von Kühlern, Wärmetauschern oder Verdampfern verwendet werden.
Natürlich können auch Aluminiumkomponenten verlötet werden, die aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen bestehen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen können, gegebenenfalls unter Zusatz eines Lötflußmittels wie Kaliu - fluoraluminat, Cesiumfluoraluminat oder deren Gemischen, verlötet werden. Dies erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise in einem Lötofen oder durch Flammenlöten bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 610 °C je nach Flußmittel.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß die Komponenten trotz ihrer unregelmäßigen Oberfläche und/oder geringen Dicke, z. B. von nur 25 μm ohne Zusatz eines Flußmittels verlötet werden können. Sofern man ein Flußmittel für später auszuführende Verlötungen zusetzt, kann man dieses mit einem niedrigen Flächengewicht aufbringen. Die neben der Legie- rungsschicht sich ausbildende Alkalifluoraluminatschicht schützt wirksam vor Reoxidation.
Beispiel 1.
Verlöten eines Aluminiumschaumes
1.1. Herstellen des mit K2SiF6 beschichteten Schaumes
Zwei Aluminiumschaum-Coupons der Bemaßung von 1 cm2 bei 1 mm Dicke wurden mit je 10 g/m2 K2SiF6-Isopropanol-Sus- pension bestrichen. Dann wurde Isopropanol abgedampft.
1.2. Verlöten der beschichteten Coupons
Die beschichteten Coupons aus Beispiel 1.1. wurden aufeinandergelegt und in einen Glasofen eingebracht. Das aus den beiden Komponenten zusammengesetzte Ensemble wurde im Glasofen unter N2-Atmosphäre auf 600 °C erhitzt (CAB-Verfahren = Controlled Atmosphere Brazing) . Dann wurde das Ensemble nach dem Abkühlen aus dem Ofen genommen. Zwischen beiden Coupons hatte sich eine feste Verlötung durch Lotmetallbildung gebildet, die keine mechanische, zerstörungsfreie Trennung des Bauteils in die einzelnen Coupons mehr ermöglichte.
Beispiel 2 :
Folienverlöten
2.1. Herstellen der beschichteten Folien
Zwei Aluminiumfolien (Größe: 25 x 25 mm, Dicke je 25 μm) wurden mit je 1 g/m2 K2SiF6-Isopropanol-Suspension bestrichen. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels wurden die beschichteten Folien erhalten. Verlöten der Folien
Die in 2.1. erhaltenen Folien wurden aufeinander gelegt und zwischen zwei Aluminiumcoupons (Größe: 25 x 25 mm) gepackt und aneinander gedrückt, um einen guten Kontakt zwischen beiden Folienflächen zu gewährleisten, und in den Glasofen gebracht. Nach dem obenbeschriebenen Temperaturzyklus wurde das Ensemble nach dem Abkühlen aus dem Ofen genommen. Zwischen beiden Folien hatte sich eine feste Lötverklebung durch Lotmetallbildung gebildet, die keine mechanische, zerstörungsfreie Trennung in die einzelnen Folien mehr ermöglichte.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Verlöten von Komponenten auf Basis von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei man Komponenten einsetzt, von denen mindestens eine Komponente eine unregelmäßige Oberfläche und/oder eine sehr dünne Oberfläche aufweist und man die Komponenten unter Verwendung von Alkalimetallfluorsilikat als Lot- und Flußmittelvorstufe lotfrei verlöstet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Alkalimetallfluorsilikat mit einem Flächengewicht von 5 bis 60 g/m2 aufbringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von Komponenten ausgeht, die mit Alkalimetallhexafluorsilikat beschichtet sind, und diese beschichteten Komponenten unter Erhitzen verlötet, wobei sich in situ eine Beschichtung auf den Komponenten ausbildet, die eine Aluminium- Silicium-Legierung umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von Komponenten ausgeht, die eine Beschichtung aufweisen, die eine Aluminium-Silicium-Legierung umfaßt, welche durch Erhitzen der mit Alkalimetallfluorsilikat beschichteten Bauteile erzeugt wurde.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Kaliumhexafluorsilikat, Cesiumhexafluorsilikat, deren Gemische oder deren Gemische mit Kaliumfluoraluminat, Cesiumfluoraluminat, Kaliumfluorzinkat, Cesiumfluorzinkat, Kaliumfluorstannat und/oder Cesiumfluorstannat verwendet.
6. Zur Herstellung von Bauteilen durch Verlöten geeignete Komponenten, die auf Aluminium oder Aluminiumlegierung basieren und eine unregelmäßige Oberfläche aufweisen, beschichtet mit einem Alkalimetallhexafluorsilikat.
7. Zur Herstellung von Bauteilen durch Verlöten geeignete Komponenten, die auf Aluminium oder Aluminiumlegierung basieren und eine unregelmäßige Oberfläche haben, beschichtet mit einer Aluminium-Silicium-Legierung, die durch Erhitzen einer Alkalimetallhexafluorsilikat-Beschichtung erhalten wurde.
8. Komponenten nach Anspruch 6 oder 7, erhalten durch Verwendung von Kaliumhexafluorsilikat zur Erzeugung der Beschichtung.
9. Komponenten nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beschichtung zusätzlich Alkalimetallfluoraluminat, Alkalimetallfluorzinkat und/oder Alkalimetallfluorstannat enthalten ist, wobei Alkalimetall vorzugsweise für Kalium und Cesium steht.
10. Bauteile, erhalten durch Verlöten von Komponenten der Ansprüche 6 bis 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10359222A1 (de) 2003-12-17 2005-07-28 Solvay Fluor Gmbh Flußmittel
US9174310B2 (en) 2013-03-15 2015-11-03 Lincoln Global, Inc. Boric acid free flux
US9700964B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-11 Lincoln Global, Inc. Boric acid free flux
DE112015001264T5 (de) * 2014-03-14 2017-01-12 Lincoln Global, Inc. Borsäurefreies Flussmittel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4906307A (en) * 1987-10-16 1990-03-06 Calsonic Corporation Flux used for brazing aluminum-based alloy
EP0810057A1 (de) * 1996-05-30 1997-12-03 Advance Research Chemicals, Inc. Hartlotflüssmittel
DE19636897A1 (de) * 1996-09-11 1998-03-12 Solvay Fluor & Derivate Lotfreies Aluminiumlöten
GB2339161A (en) * 1998-07-07 2000-01-19 Denso Corp Brazing composition for aluminium material
WO2000073014A1 (de) * 1999-06-02 2000-12-07 Solvay Fluor Und Derivate Gmbh Mit aluminium-silicium-legierung beschichtete bauteile

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4906307A (en) * 1987-10-16 1990-03-06 Calsonic Corporation Flux used for brazing aluminum-based alloy
EP0810057A1 (de) * 1996-05-30 1997-12-03 Advance Research Chemicals, Inc. Hartlotflüssmittel
DE19636897A1 (de) * 1996-09-11 1998-03-12 Solvay Fluor & Derivate Lotfreies Aluminiumlöten
GB2339161A (en) * 1998-07-07 2000-01-19 Denso Corp Brazing composition for aluminium material
WO2000073014A1 (de) * 1999-06-02 2000-12-07 Solvay Fluor Und Derivate Gmbh Mit aluminium-silicium-legierung beschichtete bauteile

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