WO2007093388A2 - Verfahren zum löten von bauteilen - Google Patents

Verfahren zum löten von bauteilen Download PDF

Info

Publication number
WO2007093388A2
WO2007093388A2 PCT/EP2007/001242 EP2007001242W WO2007093388A2 WO 2007093388 A2 WO2007093388 A2 WO 2007093388A2 EP 2007001242 W EP2007001242 W EP 2007001242W WO 2007093388 A2 WO2007093388 A2 WO 2007093388A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
soldering
percent
gas
muffle
aluminum base
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/001242
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007093388A3 (de
Inventor
Bradley Davis Abell
Klaus Dieter FÖRSTER
Bernd GRÜNENWALD
Andreas Jenseit
Cord Völker
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr Gmbh & Co. Kg filed Critical Behr Gmbh & Co. Kg
Priority to BRPI0707770-0A priority Critical patent/BRPI0707770A2/pt
Priority to US12/278,901 priority patent/US8196804B2/en
Priority to EP07711525A priority patent/EP1996361A2/de
Publication of WO2007093388A2 publication Critical patent/WO2007093388A2/de
Publication of WO2007093388A3 publication Critical patent/WO2007093388A3/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012—Brazing heat exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/012—Soldering with the use of hot gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/04—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F27B9/045—Furnaces with controlled atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers

Definitions

  • the invention relates to a method for soldering components, in particular of heat exchangers, in particular made of aluminum materials, aluminum alloys or wrought alloys, in a soldering oven, in particular a continuous soldering oven or a batch-type solder oven, which comprises a muffle, which is purged with inert gas to a To create a protective gas atmosphere.
  • the brazing of aluminum heat exchangers is carried out in so-called protective gas flow furnaces with flux.
  • the furnace atmosphere between an inlet opening and an outlet opening has an oxygen content of approximately 500 ppm in the inlet area and approximately 40 ppm in the so-called soldering area.
  • flux-free soldering is hardly or not possible.
  • Fluxes are non-metallic substances that melt before reaching the melting temperature of the solder and wet the surface to be soldered. As a result, an oxide layer forming on the surface of aluminum and the oxygen atmosphere is dissolved or washed away.
  • the flux simultaneously prevents a new oxidation of the surface by residual oxygen present in the furnace atmosphere.
  • soldering methods with flux are the Nocolok method and the CAB (Controlled Atmosphere Brazing) soldering method.
  • the application of the flux is complicated and cost-intensive.
  • the components are after The flux is applied to the soldering, which applies a complex cleaning process, in particular when using chloride fluxes.
  • Other drawbacks of flux killing include: flux cost, air receiver investment and operating costs, waste disposal, dust and environmental impact, post-drying drying / heating of components, energy consumption, dry kiln investment and operating costs, space requirements, flux on the surface of the workpieces, flux residues in the medium cycle.
  • European Patent EP 0 781 623 B1 discloses a method for the production of brazed aluminum heat exchangers in which special heat exchangers in CAB brazing furnaces are partially soldered without flux.
  • the object of the invention is to provide a method by which the production of soldered components, in particular of heat exchangers, in particular of aluminum materials, aluminum alloys or wrought alloys, in a brazing furnace, in particular a continuous brazing furnace or a batch-type brazing furnace comprising a muffle , which is purged with inert gas to create a protective gas atmosphere, is simplified.
  • the object is in a method for soldering components, in particular heat exchangers, in particular made of aluminum materials, aluminum alloys or wrought alloys, in a soldering oven, in particular a continuous soldering oven or a batch-type solder oven, which comprises a muffle, which is purged with inert gas to To create a protective gas atmosphere, achieved in that the brazing furnace muffle during soldering of the components such an excessive amount of gas, in particular inert gas or reaction gas is supplied, that a low-oxygen inert gas atmosphere is created.
  • the protective gas atmosphere is improved so that the components can be soldered without the addition of flux.
  • the process of the invention is preferably used in so-called inert gas continuous furnaces.
  • the invention may, but need not, completely eliminate the use of flux.
  • a partial addition of flux on or to the component is possible and has no negative impact on areas of the component that are soldered fluxless.
  • vacuum furnace systems In vacuum soldering, the required high vacuum for the vacuum furnace systems requires a very high technical outlay. Therefore, vacuum furnace systems are very expensive to procure and expensive in operations. Also on the purity of the surface of the components to be soldered contamination (dirt, dust, chips, oxide layers, residues and traces of production aids) high demands are made.
  • the working temperature range of the flux must cover the working range of the solder used. If no careful coordination of solder and flux, no soldering is possible. The duration of action of flux is limited. It follows that the soldering process must be completed in a narrow time window. With the use of flux even low magnesium contents in the alloys of the components lead to a deterioration of the solderability. On the one hand, this is due to a three times higher oxidation rate of magnesium-added materials compared to magnesium-free materials. On the other hand, the forming simple and complex oxides of magnesium, such as magnesium oxide (MgO) and magnesium-aluminum oxide (MgA ⁇ O 4 ), are only slightly soluble in flux. Furthermore, these magnesium oxides react with the flux and, for example, form magnesium fluorides in the product Nocolok, which additionally severely limit the effectiveness of the flux.
  • MgO magnesium oxide
  • MgA ⁇ O 4 magnesium-aluminum oxide
  • the invention uses the advantages of current state-of-the-art techniques, flux soldering and vacuum soldering in soldering heat exchangers, without having their disadvantages, in combination with the application special materials.
  • the soldering process according to the invention eliminates all fluxes and the disadvantages associated with them, such as additional labor, additional production facilities or cleaning and protective measures.
  • magnesium-containing corrugated fin alloys is no longer a problem for the manufacture of heat exchangers, as is the case with the use of flux systems.
  • by restricting special elements in the base material, as well as in the solder the wetting properties of the base material or of the solder can be specifically improved.
  • the most critical elements include copper (Cu), iron (Fe), magnesium (Mg), chromium (Cr), titanium (Ti), and strontium (Sr).
  • a CAB furnace system continuous furnace or batch furnace
  • flux-free soldering can be carried out without a complicated vacuum furnace system.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the gas comprises at least one noble gas of the eighth main group of the Periodic Table of the Elements, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, ammonia and / or fission gas products from natural gas.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the muffle during soldering of the components so strongly over- Increased amount of gas is supplied, that the oxygen content of the inert gas atmosphere, especially in an inlet region of the brazing furnace, is significantly less than 500 ppm (parts per million).
  • a further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the muffle is supplied with such a greatly increased amount of gas during the soldering of the components that the oxygen content of the protective gas atmosphere, in particular in a soldering area of the soldering iron, is less than 50 ppm (parts per million), especially significantly less than 40 ppm (parts per million).
  • the protective gas atmosphere or soldering furnace atmosphere contains less than 30 ppm (parts per million) of oxygen.
  • a further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the protective gas atmosphere is heated above room temperature during soldering.
  • An existing oxide layer is torn open during heating.
  • cracks or surfaces for example, magnesium from a core material and / or a Lotplatttechnik of the components reach the surface.
  • the magnesium acts on the surface as a wetting promoter.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the object temperature in the soldering oven is above 300 degrees Celsius. At this object temperature, the moisture content in the soldering furnace atmosphere must be taken into account.
  • Another preferred embodiment of the method is characterized in that the dew point in the Lötofenatmospreheat is below minus 45 degrees Celsius. This value has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that during the heating phase in the soldering oven in a temperature range of 400 to 615 degrees Celsius, a minimum time of three minutes is not exceeded. With particular preference, times of four to eight minutes are set for the temperature range from 400 to 615 degrees Celsius. Due to the time-temperature profile according to the invention in the soldering oven, the solder wetting is improved or made possible.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a characteristic value SQ, which corresponds to the quotient of a division of the gas quantity, in particular of the protective gas quantity, by the cross section of the soldering furnace, is set greater than 250 meters per hour. With particular preference, values between 500 and 750 meters per hour are set for the characteristic value SQ. Setting a higher characteristic is possible, but not mandatory.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a characteristic value SO, which corresponds to the quotient of a division of the gas quantity, in particular of the protective gas quantity, by the heated volume of the soldering furnace, is set greater than 25 per hour. Values between 45 and 70 per hour are particularly preferably set for the characteristic value SO. Setting a higher characteristic is possible, but not mandatory.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a characteristic value SB, which corresponds to the quotient of a division of the gas quantity, in particular of the protective gas quantity, by the size of the component surface, is set smaller than 6 meters per hour. Particular preference is given to setting values for the characteristic value SB which are smaller than 1.5 meters per hour.
  • Gas volume in particular the amount of inert gas, corresponds to the size of the heated muffle inner surface of the brazing furnace, greater than 3 meters is set per hour.
  • SM values between 6 and 9 meters per hour are particularly preferred. Setting a higher characteristic is possible, but not mandatory.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a characteristic value MB, which corresponds to the quotient of a division of the size of the heated inner surface of the muffle by the size of the component surface, is set smaller than 0.7.
  • Particularly preferred values for the characteristic MB are values which are smaller than 0.3.
  • a further preferred embodiment of the method relates to the brazing of heat exchangers with guide devices, in particular corrugated fins, made of an aluminum base material.
  • guide devices in particular corrugated fins, made of an aluminum base material.
  • tubes and / or disks of the heat exchanger also consist of exactly one or more aluminum base materials, in particular the aluminum base material of the guide devices.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 1, 2 percent silicon. Particularly preferably, the aluminum base material of the guide devices contains 0.2 to 0.6 percent silicon.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.7 percent iron. Particularly preferably, the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.4 percent iron.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.3 percent copper.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide means contains up to 2.0 percent, preferably up to 1, 0 percent manganese.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide means contains up to 1, 0 percent magnesium. Particularly preferably, the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.5 percent of magnesium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.5 percent chromium. Particularly preferably, the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.2 percent chromium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide means contains up to 4.5 percent, preferably up to 2.5 percent zinc.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.2 percent titanium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.2 percent tin.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide means contains up to 0.2 percent zirconium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide means contains up to 0.05 percent bismuth or bismuth.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the guide devices contains up to 0.05 percent strontium.
  • a preferred embodiment of the method relates to the brazing of heat exchangers with tubes and / or disks of an aluminum base material.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or slices contains up to 1, 2 percent silicon.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.7 percent iron. Particularly preferably, the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.3 percent iron.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or slices contains 0.1 to 1, 2 percent copper. Particularly preferably, the aluminum base material of the pipes and / or disks contains 0.3 to 0.8 percent copper.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 2.0 percent manganese.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 2.0 percent, preferably up to 1, 0 percent magnesium. Particularly preferably, the aluminum base material of the tubes and / or slices contains 0.1 to 0.3 percent magnesium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.5 percent chromium. Particularly preferably, the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.2 percent chromium. A further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 5.0 percent zinc.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.3 percent titanium. Particularly preferably, the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.1 percent titanium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.05 percent tin.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.2 percent zirconium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or slices contains up to 0.05 percent bismuth or bismuth.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the aluminum base material of the tubes and / or discs contains up to 0.05 percent strontium.
  • a further preferred embodiment of the method relates to the soldering of heat exchangers with guide devices, in particular corrugated ribs, and / or tubes and / or discs, which are provided with a Lotplatt ist.
  • the solder plating mainly contains aluminum.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the Lotplatt réelle contains 6 to 20 percent silicon. More preferably, the solder plating contains 7 to 11 percent silicon.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the Lotplatt réelle contains up to 0.8 percent iron. More preferably, the solder plating contains up to 0.2 percent iron.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the Lotplatt ist contains up to 1, 0 percent copper. More preferably, the solder plating contains up to 0.3 percent copper.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the Lotplatt ist contains up to 0.15 percent manganese.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the solder plating contains up to 2.5 percent magnesium. Particularly preferably, the solder plating contains up to 0.2 percent, preferably up to 0.1 percent magnesium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the Lotplatt ist contains up to 0.05 percent chromium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the solder plating contains up to 4.5 percent, preferably up to 4.0 percent zinc. More preferably, the solder plating contains up to 2.0 percent zinc.
  • solder plating contains up to 0.2 percent titanium. More preferably, the solder plating contains up to 0.1 percent titanium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the solder plating contains up to 0.05 percent tin.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the solder plating contains up to 0.05 percent zirconium.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the solder plating contains up to 0.3 percent bismuth or bismuth. More preferably, the solder plating contains up to 0.1 percent bismuth or bismuth.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the Lotplatt ist contains up to 0.2 percent strontium. Particularly preferably, the solder plating contains up to 0.05 percent strontium.
  • the inventive method is used for soldering heat exchangers with flow devices, in particular pipes and / or discs, and / or guide devices, in particular corrugated fins, each with or without a Lotplatttechnik, of one or more aluminum base materials.
  • one of the aluminum base materials contains 0.7 to 2 percent, preferably 1 to 1, 5 percent manganese. This has a positive effect on the mechanical properties of the aluminum base material.
  • the invention is based, inter alia, on the finding that a higher iron content precludes good wettability of the core material with solder material, since it appears that wetting-manganese precipitates which inhibit wetting can be formed.
  • the aluminum base material contains less than 0.40 percent, preferably less than 0.25 percent, more preferably less than 0.20 percent iron.
  • An iron content above 0.20 percent can be compensated by an increased soldering time, whereby from about 0.25 percent iron content, if necessary, a temperature profile over the soldering time must be easily adjusted in order to achieve a good soldering result.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the muffle is formed from a muffle material comprising stainless steel.
  • the muffle material preferably consists of noble steel 316L or 316LL. However, it can also be used other than muffle suitable stainless steel.
  • Also with respect to the oven design are all typical variants, such as a pure Strahlungslötofen, a furnace with a KonvezzyvorMapzone coupled to a subsequent radiation zone, or a furnace type with complete convection technology suitable.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that during a heating phase in the soldering oven in a temperature range of minus 30 to minus 50 Kelvin before reaching the SoIi temperature of the solder a minimum time of two minutes is not exceeded. Particularly preferred times of two to five minutes are set for the temperature range of minus 30 to minus 50 Kelvin before reaching the solidus temperature of the solder. Times above six minutes are also possible, but for economic reasons not meaningful.
  • Figure 1 is a table with materials and solders, which are preferably used with the inventive method.
  • the invention relates to the brazing of aluminum heat exchangers in inert gas continuous brazing.
  • An inert gas continuous soldering furnace comprises a housing having an input and an output for components.
  • the housing entrance for the components is also referred to as the entry area of the brazing furnace.
  • the housing outlet for the components is also referred to as the exit area of the brazing furnace.
  • a muffle is formed in the interior of the brazing furnace, which is rinsed with protective gas.
  • an oven atmosphere with an oxygen content of approximately 500 ppm (parts per million) in the inlet area and approximately 40 ppm in the soldering area prevails during operation in the region of the oven muffle between the inlet opening and the outlet opening.
  • oxygen contents in the furnace atmosphere flux-free soldering is not possible.
  • the inert gas atmosphere in the brazing furnace is improved by greatly increasing the addition of the protective gas, preferably nitrogen, so that heat exchangers can be brazed without the addition of flux.
  • a doping of the incoming protective gas with flux or reducing substances in solid, liquid or gaseous form can be chosen freely. Due to the massive use of the protective gas, an undesirable oxidation of the aluminum surface is extremely reduced or practically prevented during the soldering process in the temperature range above room temperature. An existing oxide layer is torn open during heating. The resulting oxide-free gaps, cracks and / or areas may cause magnesium, which originates from the core material and / or a solder plating, to reach the surface. The magnesium on the surface acts as a wetting promoter.
  • the method according to the invention provides inter alia the advantage that the costs for the flux can be saved. In addition, the costs of acquiring and operating a ventilation system can be eliminated. Furthermore, the costs for waste disposal are reduced. In addition, the dust and environmental pollution is reduced. The heating of the components for drying after Befluxung can be omitted. This considerably reduces the required energy expenditure.
  • an oxygen level of less than 50 ppm above 300 degrees Celsius object temperature in the soldering furnace should be aimed for. Furthermore, the moisture content in the brazing furnace atmosphere is to be observed. It is a dew point less than 45 degrees Celsius in the brazing furnace atmosphere to strive for. Furthermore, the following parameters must be observed.
  • Inert gas quantity [Nm 3 / h] / furnace cross section [m 2 ] characteristic value code SQ [m / h].
  • the characteristic value SQ must be set to> 250 m / h. Normally, the value should be set between 500 m / h and 750 m / h. Setting a higher characteristic is possible, but not mandatory.
  • Nm stands for standard meter in the context of the present invention.
  • the standard meter is a measurement of 1.0 m at a standard temperature of 20 degrees Celsius and a standard pressure of 1 bar.
  • Inert gas volume [Nm 3 / h] / heated furnace volume [m 3 ] characteristic value code SO [1 / h].
  • the characteristic value SO must be set to> 25 1 / h. Optimally, values between 45 1 / h and 70 1 / h should be set. Setting a higher characteristic is possible, but not mandatory.
  • Protective gas quantity [Nm 3 / h] / component surface [m 2 ] characteristic abbreviation SB [m / h].
  • the characteristic value SB must be set to ⁇ 6 m / h. Optimally, values ⁇ 1, 5 m / h should be set.
  • Protective gas quantity [Nm 3 / h] / heated inner surface of the muffle [m 2 ] characteristic abbreviation SM [m / h].
  • the characteristic value SM must be set> 3 m / h.
  • Optimal way values between 6 m / h and 9 m / h should be set. The setting of a higher characteristic value is possible, but not mandatory.
  • Muffle inner surface [m 2 ] / component surface [m 2 ] characteristic abbreviation MB.
  • the factor MB must be set to ⁇ 0.7. Optimally, the factor ⁇ 0.30 should be set.
  • the solder wetting is improved or made possible.
  • a minimum time of 3 minutes should not be undercut.
  • times of 4 to 8 minutes are set for the temperature range of 400 to 615 degrees Celsius.
  • the time-temperature window in the temperature range of 400 to 615 degrees Celsius depends on alloying elements in the base material as well as protective cladding as well as in solder.
  • the elements which influence the time interval or promote solder wetting are, for example, silicon, copper, strontium, bismuth or bismuth, magnesium.
  • a minimum time of 2 minutes should not be undershot before the solidus temperature of the solder is reached. the.
  • times of two to five minutes are set. Times above 6 minutes are also possible, but not useful for economic reasons.
  • the advantage of a certain residence time in the temperature interval solidus solder minus 30 to minus 50 K are diffusion processes of elements of the core material in the solder plating and the homogenization of the solder as well as the base material with respect to unwanted intermetallic phases, which can be wetting inhibiting in the near-surface region.
  • solidus solder minus 30 to minus 50 K of at least 2 minutes was observed while maintaining the residence time; a partial melting of the braze was observed.
  • the time-temperature window in the temperature range solidus solder minus 30 to minus 50 K is therefore dependent on alloying elements in the base material as well as protective cladding as well as in the solder.
  • the elements influencing the time interval or influencing the solder wetting are, for example, silicon, copper, strontium, bismuth or bismuth, magnesium and iron.
  • the soldering process according to the invention it is particularly preferable to use a CAB furnace system (continuous furnace or batch furnace), on or in which flux can be soldered without a complicated vacuum furnace system.
  • the necessary Lötofenatmospreheat should contain to achieve good quality solder joints less than or equal to 50 ppm oxygen, more preferably less than 30 ppm oxygen.
  • FIG. 1 shows in a table the usable materials and solders which are comparable under the boundary conditions described above
  • the letters GW stand for basic material.
  • the letters WR stand for corrugated rib.
  • the letter R stands for pipe.
  • the letter LP stands for solder plating.
  • the letter RW stands for pipe material.
  • the materials and material combinations shown in the table make it possible to use alloys with a property profile improved by addition of magnesium or adapted to the respective requirements.
  • the improvements in strength and corrosion resistance enable either stronger and longer lasting components or lighter material heat exchangers through material reduction.
  • Flux-free production eliminates additional expenses such as inflation and drying systems as well as expenses for environmental and employee protection.
  • the flux-free production in a CAB furnace does not require the complex technical equipment of a single or multi-chamber vacuum furnace.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Bauteilen, insbesondere von Wärmeübertragern, insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen, Aluminiumlegierungen oder Knetlegierungen, in einem Lötofen, insbesondere einem Durchlauflötofen oder einem Batch-Type-Lötofen, der eine Muffel umfasst, die mit Schutzgas gespült wird, um eine Schutzgasatmosphäre zu schaffen. Um die Herstellung von gelöteten Bauteilen zu vereinfachen, wird der Muffel beim Löten der Bauteile eine so stark überhöhte Menge Gas, insbesondere Schutzgas oder Reaktionsgas, zugeführt, dass eine sauerstoffarme Schutzgasatmosphäre geschaffen wird.

Description

Verfahren zum Löten von Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Bauteilen, insbesondere von Wärmeübertragern, insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen, Aluminiumlegierungen oder Knetlegierungen, in einem Lötofen, insbesondere einem Durchlauflötofen oder einem Batch-Type-Lötofen, der eine Muffel umfasst, die mit Schutzgas gespült wird, um eine Schutzgasatmosphäre zu schaffen.
Das Löten von Aluminium-Wärmetauschern wird in so genannten Schutzgas-Durchlauföfen mit Flussmittel durchgeführt. Im Bereich der Ofenmuffel hat die Ofenatmosphäre zwischen einer Eintrittsöffnung und einer Ausgangsöffnung einen Sauerstoffgehalt von circa 500 ppm im Eingangsbereich und circa 40 ppm im so genannten Lötbereich. Mit einem derartigen Sauerstoffgehalt in der Ofenatmosphäre ist ein flussmittelfreies Löten kaum oder nicht möglich. Flussmittel sind nichtmetallische Stoffe, die vor Erreichen der Schmelztemperatur des Lotes schmelzen und die zu lötende Oberfläche benetzen. Dadurch wird eine sich auf der Oberfläche von Aluminium und der Sauerstoffatmosphäre bildende Oxidschicht gelöst oder weggeschwemmt. Das Flussmittel verhindert gleichzeitig eine neue Oxidation der Oberfläche durch in der Ofenatmosphäre vorhandenen Restsauerstoff. Bekannte Lötverfahren mit Flussmittel sind das Nocolok-Verfahren und das CAB- Lötverfahren (Controlled Atmosphere Brazing). Das Aufbringen des Flussmit- tels ist aufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus sind die Bauteile nach dem Löten mit Flussmittel beaufschlagt, was insbesondere bei der Verwendung von chloridischen Flussmitteln einen aufwendigen Reinigungsvorgang appliziert. Weitere Nachteile bei der Flussmittellötung sind: Kosten des Flussmittels, Invest- und Betriebskosten der Befluxungseinrichtung, Abfall- entsorgung, Staub und Umweltbelastung, Trocknen/Erhitzen der Bauteile nach der Befluxung, Energieaufwand, Invest- und Betriebskosten des Trockenofens, Platzbedarf, Flussmittel auf der Oberfläche der Werkstücke, Flussmittelrückstände im Medienkreislauf. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 781 623 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von hartgelöteten Aluminiumwärmetauschern bekannt, bei dem spezielle Wärmetauscher in CAB-Lötöfen teilweise ohne Flussmittel gelötet werden.
Es ist auch möglich, die Wärmetauscher aus Aluminium in Ein- oder Mehrkammervakuumöfen unter Vakuum zu verlöten. Dabei erfolgt das Aufreißen der vorhandenen Oxidhaut durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Aluminiumoxid und reinem Metall, sowie das Abdampfen von Magnesium aus Lot und Grundwerkstoff bei hohen Temperaturen. Durch Evakuieren des Rezipienten wird Sauerstoff von den zu lötenden Teilen ferngehalten. Diese geringe Sauerstoffkonzentration im Ofensystem verhin- dert, dass die freigelegte Oberfläche der Grundwerkstoffe und die Oberfläche des schmelzflüssigen Lotes sich während des Lötens wieder mit einer Oxidhaut überziehen. Zum Löten im Vakuum sind jedoch technisch aufwendige und somit teuere Lötanlagen erforderlich. Des Weiteren müssen die zu verlötenden Teile absolut sauber sein, was nur durch eine kostenintensive Vorbehandlung zu gewährleisten ist. Weitere Nachteile beim Vakuum-Löten sind der hohe Wartungs- und Instandhaltungsaufwand sowie die hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität sowie die Passgenauigkeit der Bauteile.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch das die Herstellung von gelöteten Bauteilen, insbesondere von Wärmeübertragern, insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen, Aluminiumlegierungen oder Knetlegierungen, in einem Lötofen, insbesondere einem Durchlauflötofen oder einem Batch-Type-Lötofen, der eine Muffel umfasst, die mit Schutzgas gespült wird, um eine Schutzgasatmosphäre zu schaffen, vereinfacht wird. Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Löten von Bauteilen, insbesondere von Wärmeübertragern, insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen, Aluminiumlegierungen oder Knetlegierungen, in einem Lötofen, insbesondere einem Durchlauflötofen oder einem Batch-Type-Lötofen, der eine Muffel umfasst, die mit Schutzgas gespült wird, um eine Schutzgasatmosphäre zu schaffen, dadurch gelöst, dass der Lötofenmuffel beim Löten der Bauteile eine so stark überhöhte Menge Gas, insbesondere Schutzgas oder Reaktionsgas, zugeführt wird, dass eine sauerstoffarme Schutzgasatmosphäre geschaffen wird. Durch die Zuführung der stark überhöhten Schutzgasmenge wird die Schutzgasatmosphäre so verbessert, dass die Bauteile ohne Zusatz von Flussmitteln gelötet werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in so genannten Schutzgas-Durchlauföfen angewendet. Bei der Erfindung kann, aber muss nicht, vollständig auf den Einsatz von Fluss- mittein verzichtet werden. Eine partielle Zugabe von Flussmittel auf beziehungsweise an das Bauteil ist möglich und hat keinen negativen Einfluss auf Bereiche des Bauteils, die flussmittelfreie gelötet werden.
Beim Vakuum-Löten bedingt das benötigte Hochvakuum für die Vakuum- ofensysteme einen sehr hohen technischen Aufwand. Daher sind Vakuumofensysteme sehr kostenintensiv in der Beschaffung und aufwendig im Betriebe. Auch an die Reinheit der Oberfläche der zu verlötenden Bauteile von Verunreinigungen (Schmutz, Staub, Späne, Oxidschichten, Reste und Spuren von Fertigungshilfsmitteln) werden hohe Anforderungen gestellt.
Die Nachteile bei der Verwendung von Flussmitteln zum Löten von Aluminium variieren je nach verwendetem Flussmittelsystem. Generell gilt, dass die Applikation des Flussmittels einen zusätzlichen Schritt in der Fertigungskette darstellt, der mit Aufwand in der Anlagentechnik und für das Bedienpersonal einhergeht. Zum Schutz der Mitarbeiter und der Umwelt vor Flussmittelflüssigkeit, Flussmittelnebel, Flussmittelstaub oder Flussmitteldampf muss ein entsprechender sicherheits- und umwelttechnischer Aufwand betrieben werden. Korrosive Flussmittel, wie zum Beispiel die chloridischen Flussmittel, müssen nach dem Lötvorgang umgehend wieder mit hohem Aufwand und großer Sorgfalt von dem Wärmetauscher entfernt werden, da sie ansonsten - A -
das Material und die Verbindungsstellen des gefertigten Wärmeübertragers auf Grund ihrer korrosiven Wirkung angreifen und so seine technische Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.
Spezielle nichtkorrosive Flussmittel, wie das Nocolok-Flussmittell, benötigen für ihr Funktionieren eine Schutzgasatmosphäre mit einer sehr geringen Restsauerstoffkonzentration, die vorzugsweise kleiner als 200 ppm Sauerstoff ist. Dies ist nur in einer aufwendig hergestellten, ständig überwachten und nachgeregelten Atmosphäre eines geschlossenen und mit dem Schutz- gas in Stickstoff gefluteten Ofensystems möglich. Ein solches Lötofensystem wird als CAB-System (Controlled Atmosphere Brazing) bezeichnet.
Der Wirktemperaturbereich des Flussmittels muss den Arbeitsbereich des verwendeten Lotes abdecken. Erfolgt keine sorgfältige Abstimmung von Lot und Flussmittel, ist keine Verlötung möglich. Die Wirkdauer von Flussmitteln ist begrenzt. Daraus erfolgt, dass der Lötvorgang in einem eng begrenzten Zeitfenster abgeschlossen sein muss. Bei der Verwendung von Flussmitteln führen schon geringe Magnesiumgehalte in den Legierungen der Bauteile zu einer Verschlechterung der Lötbarkeit. Das geht zum einem auf eine dreimal höhere Oxidationsrate von Werkstoffen mit Magnesiumzusatz im Vergleich zu Magnesium freien Werkstoffen zurück. Zum anderen sind die sich bildenden einfachen und komplexen Oxide des Magnesiums, wie Magnesiumoxid (MgO) und Magnesium-Aluminium-Oxid (MgA^O4), in Flussmittel nur gering löslich. Des Weiteren reagieren diese Magnesiumoxide mit dem Flussmittel und bilden beispielsweise bei dem Produkt Nocolok Magnesiumflouride, welche die Wirksamkeit des Flussmittels zusätzlich stark einschränken.
Dieser erzwungene Verzicht der Magnesiumlegierung führt jedoch zu deutlichen Nachteilen bei den Eigenschaften der verwendeten Aluminiumlegierun- gen im Bezug auf Festigkeitseigenschaften sowie der Korrosionsbeständigkeit.
Die Erfindung nutzt beim Löten von Wärmetauschern die Vorteile der aktuellen Techniken aus dem Stand der Technik, Flussmittellöten und Vakuum- Löten, ohne ihre Nachteile aufzuweisen, in Kombination mit der Anwendung spezieller Werkstoffe. Zugleich entfallen durch das erfindungsgemäße Lötverfahren sämtliche Flussmittel und die mit ihnen verbundenen Nachteile, wie zusätzlicher Arbeitsaufwand, zusätzliche Fertigungsanlagen oder Reini- gungs- und Schutzmaßnahmen.
Darüber hinaus stellt die Verwendung von magnesiumhaltigen Wellrippenlegierungen kein Problem mehr für die Fertigung von Wärmeübertragern dar, wie dies bei der Verwendung von Flussmittelsystemen der Fall ist. Dadurch wird die Verwendung von Aluminiumlegierungen mit Magnesiumgehalten größer 0,2 % und kleiner 2,0 %, vorzugsweise kleiner 1 ,0 % beim flussmittel- freien Löten von Wärmeübertragern in CAB-Lötöfen möglich. Das führt zu entscheidenden Verbesserungen der Festigkeitseigenschaften sowie der Korrosionsbeständigkeit der verwendeten Aluminiumwerkstoffe. Des Weiteren können durch Einschränkungen von speziellen Elementen im Grund- Werkstoff, wie auch im Lot, die Benetzungseigenschaften des Grundwerkstoffs beziehungsweise des Lotes gezielt verbessert werden. Zu den Elementen, die sich hierbei als besonders kritisch erweisen, zählen Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Magnesium (Mg), Chrom (Cr), Titan (Ti) und Strontium (Sr). Zwar kann durch eine gezielte Lötprozesssteuerung auch ohne die im Folgenden aufgeführten bevorzugten Bereiche eine unter Umständen ausreichende Lötverbindung erzielt werden, jedoch ist dies unter wirtschaftlichen Aspekten nicht sinnvoll, da sowohl die Ofenatmosphäre kleinere Sauerstoffgehalte als 20 ppm haben sollte, als auch die Lötzeit verlängert werden muss.
Für das erfindungsgemäße Lötverfahren wird bevorzugt ein CAB- Ofensystem (Durchlaufofen oder Batch-Ofen) verwendet, auf dem flussmit- telfrei ohne aufwendiges Vakuum-Ofensystem gelötet werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekenn- zeichnet, dass das Gas mindestens ein Edelgas der achten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak und/oder Spaltgasprodukte aus Erdgas umfasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Muffel beim Löten der Bauteile eine so stark über- höhte Gasmenge zugeführt wird, dass der Sauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einem Eintrittsbereich des Lötofens, deutlich geringer als 500 ppm (parts per million) ist. Durch den Einsatz der höheren Gasmenge, insbesondere Stickstoffmenge, wird das Eindringen bezie- hungsweise Einschleppen von Luft oder deren Bestandteile in den Lötofen verhindert oder zumindest stark reduziert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Muffel beim Löten der Bauteile eine so stark über- höhte Gasmenge zugeführt wird, dass der Sauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einem Lötbereich des Lötofens, geringer als 50 ppm (parts per million), insbesondere deutlich geringer als 40 ppm (parts per million), ist. Besonders bevorzugt enthält die Schutzgasatmosphähre oder Lötofenatmosphäre weniger als 30 ppm (parts per million) Sauerstoff. Durch den Einsatz der höheren Gasmenge wird die Menge von Oxid bildenden Substanzen, wie Sauerstoff, in der Schutzgasatmosphäre deutlich verringert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasatmosphäre beim Löten über Raum- temperatur aufgeheizt wird. Eine vorhandene Oxidschicht wird beim Aufheizen aufgerissen. Durch die dabei entstehenden oxidfreien Spalte, Risse oder Flächen kann zum Beispiel Magnesium aus einem Kernwerkstoff und/oder einer Lotplattierung der Bauteile an die Oberfläche gelangen. Das Magnesium wirkt an der Oberfläche als Benetzungsförderer.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Objekttemperatur im Lötofen oberhalb 300 Grad Celsius liegt. Bei dieser Objekttemperatur ist der Feuchtigkeitsanteil in der Lötofenatmosphäre zu beachten.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt in der Lötofenatmosphäre unterhalb von minus 45 Grad Celsius liegt. Dieser Wert hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufheizphase im Lötofen in einem Temperaturbereich von 400 bis 615 Grad Celsius eine minimale Zeit von drei Minuten nicht unterschritten wird. Besonders bevorzugt werden für den Tempe- raturbereich von 400 bis 615 Grad Celsius Zeiten von vier bis acht Minuten eingestellt. Durch das erfindungsgemäße Zeit-Temperatur-Profil im Lötofen wird die Lotbenetzung verbessert beziehungsweise ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SQ, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch den Querschnitt des Lötofens entspricht, größer als 250 Meter pro Stunde eingestellt wird. Besonders bevorzugt werden für den Kennwert SQ Werte zwischen 500 und 750 Meter pro Stunde eingestellt. Die Einstellung eines höheren Kennwerts ist möglich, jedoch nicht zwingend notwendig.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SO, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch das beheizte VoIu- men des Lötofens entspricht, größer als 25 pro Stunde eingestellt wird. Besonders bevorzugt werden für den Kennwert SO Werte zwischen 45 und 70 pro Stunde eingestellt. Die Einstellung eines höheren Kennwerts ist möglich, jedoch nicht zwingend notwendig.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SB, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch die Größe der Bauteiloberfläche entspricht, kleiner als 6 Meter pro Stunde eingestellt wird. Besonders bevorzugt werden für den Kennwert SB Werte eingestellt, die klei- ner als 1 ,5 Meter pro Stunde sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SM, der dem Quotient einer Division der
Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch die Größe der be- heizten Muffelinnenoberfläche des Lötofens entspricht, größer als 3 Meter pro Stunde eingestellt wird. Besonders bevorzugt werden für den Kennwert SM Werte zwischen 6 und 9 Meter pro Stunde. Die Einstellung eines höheren Kennwerts ist möglich, jedoch nicht zwingend notwendig.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert MB, der dem Quotient einer Division der Größe der beheizten Muffelinnenoberfläche durch die Größe der Bauteiloberfläche entspricht, kleiner als 0,7 eingestellt wird. Besonders bevorzugt werden für den Kennwert MB Werte, die kleiner als 0,3 sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens betrifft das Löten von Wärmeübertragern mit Leiteinrichtungen, insbesondere Wellrippen, aus einem Aluminium-Grundwerkstoff. Besonders bevorzugt bestehen Rohre und/oder Scheiben der Wärmeübertrager ebenfalls aus genau einem oder mehreren Aluminium-Grundwerkstoffen, insbesondere dem Aluminium- Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 1 ,2 Prozent Silizium enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen 0,2 bis 0,6 Prozent Silizium.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis 0,7 Prozent Eisen enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium- Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,4 Prozent Eisen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,3 Prozent Kupfer enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 2,0 Prozent, bevorzugt bis zu 1 ,0 Prozent Mangan enthält. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 1 ,0 Prozent Magnesium enthält. Besonders bevorzugt enthält der A- luminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,5 Prozent Magnesi- um.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,5 Prozent Chrom enthält. Besonders bevorzugt enthält der Alumini- um-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,2 Prozent Chrom.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 4,5 Prozent, bevorzugt bis zu 2,5 Prozent Zink enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,2 Prozent Titan enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,2 Prozent Zinn enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,2 Prozent Zirkonium enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,05 Prozent Bismut oder Wismut enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Leiteinrichtungen bis zu 0,05 Prozent Strontium enthält. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens betrifft das Löten von Wärmeübertragern mit Rohren und/oder Scheiben aus einem Aluminium- Grundwerkstoff.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 1 ,2 Prozent Silizium enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,7 Prozent Eisen enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,3 Prozent Eisen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben 0,1 bis 1 ,2 Prozent Kupfer enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben 0,3 bis 0,8 Prozent Kupfer.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 2,0 Prozent Mangan enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 2,0 Prozent, bevorzugt bis zu 1 ,0 Prozent Magnesium enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben 0,1 bis 0,3 Prozent Magnesium.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,5 Prozent Chrom enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,2 Prozent Chrom. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 5,0 Prozent Zink enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,3 Prozent Titan enthält. Besonders bevorzugt enthält der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,1 Prozent Titan.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,05 Prozent Zinn enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,2 Prozent Zirkonium enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,05 Prozent Bismut oder Wismut enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Rohre und/oder Scheiben bis zu 0,05 Prozent Strontium enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens betrifft das Löten von Wärmeübertragern mit Leiteinrichtungen, insbesondere Wellrip- pen, und/oder Rohren und/oder Scheiben, die mit einer Lotplattierung versehen sind. Vorzugsweise enthält die Lotplattierung hauptsächlich Aluminium.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung 6 bis 20 Prozent Silizium enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung 7 bis 11 Prozent Silizium. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,8 Prozent Eisen enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 0,2 Prozent Eisen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 1 ,0 Prozent Kupfer enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 0,3 Prozent Kupfer.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,15 Prozent Mangan enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 2,5 Prozent Magnesium ent- hält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 0,2 Prozent, bevorzugt bis zu 0,1 Prozent Magnesium.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,05 Prozent Chrom enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 4,5 Prozent, bevorzugt bis zu 4,0 Prozent Zink enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 2,0 Prozent Zink.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,2 Prozent Titan enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 0,1 Prozent Titan.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,05 Prozent Zinn enthält.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,05 Prozent Zirkonium ent- hält. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,3 Prozent Bismut oder Wismut enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 0,1 Prozent Bismut oder Wismut.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung bis zu 0,2 Prozent Strontium enthält. Besonders bevorzugt enthält die Lotplattierung bis zu 0,05 Prozent Stronti- um.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt zum Löten von Wärmeübertragern mit Strömungseinrichtungen, insbesondere Rohren und/oder Scheiben, und/oder Leiteinrichtungen, insbesondere Wellrippen, jeweils mit oder ohne eine Lotplattierung, aus einem oder mehreren Aluminium-Grundwerkstoffen.
Bevorzugt enthält einer der Aluminium-Grundwerkstoffe 0,7 bis 2 Prozent, bevorzugt 1 bis 1 ,5 Prozent Mangan. Hierdurch werden die mechanischen Eigenschaften des Aluminium-Grundwerkstoffs positiv beeinflusst.
Der Erfindung liegt unter Anderem die Erkenntnis zugrunde, dass ein höherer Eisen-Gehalt einer guten Benetzbarkeit des Kernwerkstoffs mit Lotmaterial entgegen steht, da offenbar benetzungshemmende Eisen-Mangan- Ausscheidungen gebildet werden können. Vorteilhafterweise enthält daher der Aluminium-Grundwerkstoff weniger als 0,40 Prozent, bevorzugt weniger als 0,25 Prozent, besonders bevorzugt weniger als 0,20 Prozent Eisen. Ein Eisen-Gehalt über 0,20 Prozent kann durch eine erhöhte Lötzeit kompensiert werden, wobei ab etwa 0,25 Prozent Eisen-Gehalt gegebenenfalls ein Tem- peraturprofil über die Lötdauer leicht angepasst werden muss, um ein gutes Lötergebnis zu erreichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Muffel aus einem Muffelwerkstoff gebildet ist, der Edelstahl umfasst. Der Muffelwerkstoff besteht dabei bevorzugt aus Edel- stahl 316L oder 316LL. Es kann jedoch auch ein anderer als Muffelmaterial geeigneter Edelstahl verwendet werden. Auch bezüglich des Ofendesigns sind alle typischen Varianten, wie zum Beispiel ein reiner Strahlungslötofen, ein Ofen mit einer Konvektionvorheizzone, die mit einer nachfolgenden Strahlungszone gekoppelt ist, oder ein Ofentyp mit kompletter Konvektions- technik geeignet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass während einer Aufheizphase im Lötofen in einem Temperaturbereich von minus 30 bis minus 50 Kelvin vor Erreichen der SoIi- dustemperatur des Lotes eine minimale Zeit von zwei Minuten nicht unterschritten wird. Besonders bevorzugt werden für den Temperaturbereich von minus 30 bis minus 50 Kelvin vor Erreichen der Solidustemperatur des Lotes Zeiten von zwei bis fünf Minuten eingestellt. Zeiten oberhalb von sechs Minu- ten sind ebenfalls möglich, jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht sinnvoll.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich- nung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigt:
Figur 1 eine Tabelle mit Werkstoffen und Loten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt verwendbar sind.
Die Erfindung betrifft das Löten von Aluminiumwärmetauschern in Schutzgas-Durchlauflötöfen. Ein Schutzgas-Durchlauflötofen umfasst ein Gehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang für Bauteile. Der Gehäuseeingang für die Bauteile wird auch als Eintrittsbereich des Lötofens bezeichnet. Der Gehäuseausgang für die Bauteile wird auch als Austrittsbereich des Lötofens bezeichnet. Zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich ist in dem Innenraum des Lötofens eine Muffel ausgebildet, die mit Schutzgas gespült wird. Bei herkömmlichen Schutzgas-Durchlauflötöfen herrscht im Betrieb im Bereich der Ofenmuffel zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung eine Ofenatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von circa 500 ppm (parts per million) im Eingangsbereich und circa 40 ppm im Lötbereich. Mit derarti- gen Sauerstoffgehalten in der Ofenatmosphäre ist ein flussmittelfreies Löten nicht möglich. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch eine stark erhöhte Zugabe des Schutzgases, vorzugsweise Stickstoffs, die Schutzgasatmosphäre in dem Lötofen so verbessert, dass Wärmetauscher ohne Zusatz von Flussmitteln gelötet werden können.
Durch die stark überhöhte Stickstoffmenge wird in dem Lötofen eine so sauerstoffarme Atmosphäre geschaffen, dass das Löten der Bauteile ohne Flussmittel erfolgen kann. Durch den Einsatz der höheren Stickstoffmenge wird das Eindringen beziehungsweise Einschleppen von Luft oder deren Be- standteile in den Lötofen verhindert. Dadurch kann der Gehalt an Oxid bildenden Substanzen, insbesondere Sauerstoff, im Lötofen deutlich verringert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann, aber muss nicht vollständig auf den Einsatz von Flussmitteln verzichtet werden. Eine Dotierung des einströmenden Schutzgases mit Flussmittel oder reduzierenden Substanzen in fester, flüssiger oder gasförmiger Form kann frei gewählt werden. Durch den massiven Einsatz des Schutzgases wird während des Lötprozesses im Temperaturbereich über Raumtemperatur eine unerwünschte Oxidation der Aluminiumoberfläche extrem verringert beziehungsweise praktisch unterbunden. Eine vorhandene Oxidschicht wird beim Aufheizen aufgerissen. Durch die entstehenden oxidfreien Spalte, Risse und/oder Flächen kann Magnesium, das aus dem Kernwerkstoff und/oder einer Lotplattierung stammt, an die Oberfläche gelangen. Das Magnesium an der Oberfläche wirkt als Benetzungsförderer. Anstelle von Magnesium können auch Elemente der zweiten und fünften Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente einzeln oder in Kombination sowie in unterschiedlichen Mischungen und Konzentrationen eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert unter anderem den Vorteil, dass die Kosten für das Flussmittel eingespart werden können. Darüber hinaus können die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb einer Befluxungseinrich- tung entfallen. Des Weiteren werden die Kosten für die Abfallentsorgung re- duziert. Außerdem verringert sich die Staub- und Umweltbelastung. Das Erhitzen der Bauteile zur Trocknung nach der Befluxung kann entfallen. Dadurch reduziert sich der erforderliche Energieaufwand erheblich.
Bei der flussmittelfreien Lötung ist ein Sauerstofflevel kleiner 50 ppm ober- halb 300 Grad Celsius Objekttemperatur im Lötofen anzustreben. Des Weiteren ist der Feuchtigkeitsanteil in der Lötofenatmosphäre zu beachten. Es ist ein Taupunkt kleiner minus 45 Grad Celsius in der Lötofenatmosphäre anzustreben. Des Weiteren sind die folgenden Kennwerte zu beachten.
Schutzgasmenge [Nm3/h]/Ofenquerschnitt [m2] = Kennwertkürzel SQ [m/h]. Der Kennwert SQ ist > 250 m/h einzustellen. Normalerweise sollte der Wert zwischen 500 m/h und 750 m/h eingestellt werden. Die Einstellung eines höheren Kennwerts ist möglich, jedoch nicht zwingend notwendig.
Die Bezeichnung Nm steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für Normmeter. Als Normmeter wird ein Maß von 1 ,0 m bei einer Normtemperatur von 20 Grad Celsius und einem Normdruck von 1 bar bezeichnet.
Schutzgasmenge [Nm3/h]/beheiztes Ofenvolumen [m3] = Kennwertkürzel SO [1/h]. Der Kennwert SO ist > 25 1/h einzustellen. Optimalerweise sollten Werte zwischen 45 1/h und 70 1/h eingestellt werden. Die Einstellung eines höheren Kennwerts ist möglich, jedoch nicht zwingend notwendig.
Schutzgasmenge [Nm3/h]/Bauteiloberfläche [m2] = Kennwertkürzel SB [m/h]. Der Kennwert SB ist < 6 m/h einzustellen. Optimaler Weise sollten Werte < 1 ,5 m/h eingestellt werden.
Schutzgasmenge [Nm3/h]/beheizte Muffelinnenoberfläche [m2] = Kennwertkürzel SM [m/h]. Der Kennwert SM ist > 3 m/h einzustellen. Optimaler Weise sollten Werte zwischen 6 m/h und 9 m/h eingestellt werden. Die Einstellung eines höheren Kennwertes ist möglich, jedoch nicht zwingend notwendig.
Muffelinnenoberfläche [m2]/Bauteiloberfläche [m2] = Kennwertkürzel MB. Der Faktor MB ist < 0,7 einzustellen. Optimalerweise sollte der Faktor < 0,30 eingestellt werden.
Bei dieser Erfindung kann, aber es muss nicht, vollständig auf den Einsatz von Flussmittel verzichtet werden. Partielle Zugabe von Flussmittel auf be- ziehungsweise am Bauteil sind möglich und haben keinen negativen Einfluss auf Bereiche des Bauteils, welche flussmittelfrei gelötet werden. Eine Dotierung des einströmenden Schutzgases mit Flussmittel oder reduzierenden Substanzen (fest / flüssig / gasförmig) kann frei gewählt werden. Durch den massiven Einsatz eines Schutzgases wird während des Lötprozesses im Temperaturbereich über Raumtemperatur, eine weitere Oxidation der Aluminiumoberfläche extrem vermindert beziehungsweise praktisch unterbunden. Die bestehende Oxidschicht wird beim Aufheizen aufgerissen. Durch die entstehenden oxidfreien Spalte / Risse / Flächen, ist eine Benetzung des Lotes zu den Oberflächen möglich.
Durch ein entsprechendes Zeit-Temperatur-Profil im Lötofen, wird die Lotbe- netzung verbessert beziehungsweise ermöglicht. Dabei sollte während der Aufheizphase im Lötofen im Temperaturbereich von 400 bis 615 Grad Celsius eine minimale Zeit von 3 Minuten nicht unterschritten werden. Optimaler- weise werden für den Temperaturbereich von 400 bis 615 Grad Celsius Zeiten von 4 bis 8 Minuten eingestellt. Das Zeit-Temperatur-Fenster im Temperaturbereich von 400 bis 615 Grad Celsius ist abhängig von Legierungselementen im Grundwerkstoff sowie Schutzplattierungen als auch im Lot. Das Zeitintervall beeinflussende beziehungsweise die Lotbenetzung fördernde Elemente sind zum Beispiel Silizium, Kupfer, Strontium, Bismut oder Wismut, Magnesium.
Besonders bevorzugt sollte während der Aufheizphase im Lötofen im Temperaturbereich von minus 30 bis minus 50 K vor Erreichen der Solidustempe- ratur des Lotes eine minimale Zeit von 2 Minuten nicht unterschritten wer- den. Optimalerweise werden für den Temperaturbereich von Solidus Lot minus 30 bis minus 50 K Zeiten von zwei bis fünf Minuten eingestellt. Zeiten oberhalb 6 Minuten sind ebenfalls möglich, jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht sinnvoll.
Der Vorteil einer bestimmten Verweilzeit im Temperaturintervall Solidus Lot minus 30 bis minus 50 K sind Diffusionsvorgänge von Elementen aus dem Kernwerkstoff in die Lotplattierung sowie die Homogenisierung des Lotes wie auch des Grundwerkstoffs bezüglich unerwünschter intermetallischer Pha- sen, die im oberflächennahen Bereich benetzungshemmend wirken können.
Des Weiteren wurde im Zusammenhang mit bestimmten Werkstoffkombinationen von Kern- und Lotwerkstoffen bei Einhaltung der Verweilzeit Solidus Lot minus 30 bis minus 50 K von mindestens 2 Minuten, ein teilweises An- schmelzen des Lotes beobachtet. Das heißt, gewisse Anteile des Lotes werden bereits vor den bekannten Solidustemperaturen des Lotes, für AISiIO zum Beispiel 577 Grad Celsius, flüssig. Hierdurch wird ein mechanisches Aufbrechen der Oxidschichten auf dem Lot erheblich erleichtert. Das Zeit- Temperatur-Fenster im Temperaturbereich Solidus Lot minus 30 bis minus 50 K ist daher abhängig von Legierungselementen im Grundwerkstoff sowie Schutzplattierungen als auch im Lot. Das Zeitintervall beeinflussende beziehungsweise die Lotbenetzung beeinflussende Elemente sind zum Beispiel Silizium, Kupfer, Strontium, Bismut oder Wismut, Magnesium und Eisen.
Für das erfindungsgemäße Lötverfahren wird besonders bevorzugt ein CAB- Ofensystem (Durchlaufofen oder Batch-Ofen) verwendet, auf beziehungsweise in dem flussmittelfrei ohne aufwendiges Vakuumofensystem gelötet werden kann. Die notwendige Lötofenatmosphäre sollte zum Erzielen qualitativ guter Lötverbindungen kleiner oder gleich 50 ppm Sauerstoff enthalten, besonders bevorzugt weniger als 30 ppm Sauerstoff.
In Figur 1 sind in einer Tabelle die verwendbaren Werkstoffe und Lote, die sich unter den vorab beschriebenen Randbedingungen mit vergleichbarer
Qualität der Lötverbindungen wie beim Vakuum-Löten oder beim CAB-Löten erzielen lassen, zusammengestellt. Die Buchstaben GW stehen für Grund- werkstoff. Die Buchstaben WR stehen für Wellrippe. Der Buchstabe R steht für Rohr. Der Buchstabe LP steht für Lotplattierung. Der Buchstabe RW steht für Rohrwerkstoff.
Die in der Tabelle dargestellten Werkstoffe und Werkstoffkombinationen ermöglichen die Verwendung von Legierungen mit einem durch Magnesiumzusatz verbesserten beziehungsweise den jeweiligen Anforderungen ange- passtem Eigenschaftsbild. Die Verbesserungen in Bezug auf Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ermöglichen entweder festere und langlebigere Bauteile oder durch Materialreduktion leichtere Wärmeübertrager. Bei fluss- mittelfreier Produktion entfällt Zusatzaufwand wie Befluxungs- und Trocknungsanlagen sowie Aufwendungen zum Umwelt- und Mitarbeiterschutz. Die flussmittelfreie Fertigung in einem CAB-Ofen kommt ohne die aufwendigen technischen Anlagen eines Ein- oder Mehrkammervakuumofens aus.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum insbesondere flussmittelfreien Löten von Bauteilen, insbesondere von Wärmeübertragern, insbesondere aus Aluminiumwerk- Stoffen, Aluminiumlegierungen oder Knetlegierungen, in einem Lötofen, insbesondere einem Durchlauflötofen oder einem Batch-Type-Lötofen, der eine Muffel umfasst, die mit Schutzgas gespült wird, um eine Schutzgasatmosphäre zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Muffel beim Löten der Bauteile eine nach einem oder mehreren vorge- gebenen Kennwerten überhöhte Menge Gas, insbesondere Schutzgas oder Reaktionsgas, zugeführt wird, so dass eine sauerstoffarme Schutzgasatmosphäre geschaffen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mindestens ein Edelgas der achten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak und/oder Spaltgasprodukte aus Erdgas umfasst.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Muffel beim Löten der Bauteile eine so stark überhöhte Gasmenge zugeführt wird, dass der Sauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einem Eintrittsbereich des Lötofens, deutlich geringer als 500 ppm (parts per million) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Muffel beim Löten der Bauteile eine so stark überhöhte Gasmenge zugeführt wird, dass der Sauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einem Lötbereich des Löt- ofens, geringer als 50 ppm (parts per million), insbesondere deutlich geringer als 40 ppm (parts per million), ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasatmosphäre beim Löten über Raum- temperatur aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekttemperatur im Lötofen oberhalb 300 Grad Celsius liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt in der Lötofenatmosphäre unterhalb von minus 45 Grad Celsius liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufheizphase im Lötofen in einem Temperaturbereich von 400 bis 615 Grad Celsius eine minimale Zeit von drei Minuten nicht unterschritten wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SQ, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch den Querschnitt des Lötofens entspricht, größer als 250 Meter pro Stunde eingestellt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SO, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch das beheizte Volumen des Lötofens entspricht, größer als 25 pro Stunde einge- stellt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SB, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch die Größe der Bauteiloberfläche entspricht, kleiner als 6 Meter pro Stunde eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennwert SM, der dem Quotient einer Division der Gasmenge, insbesondere der Schutzgasmenge, durch die Größe der beheizten Muffelinnenoberfläche des Lötofens entspricht, größer als 3 Meter pro Stunde eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Kennwert MB, der dem Quotient einer Division der beheizten Muffelinnenoberfläche durch die Größe der Bauteiloberfläche entspricht, kleiner als 0,7 eingestellt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Löten von Wärmeübertragern mit Strömungseinrichtungen, insbesondere Rohren und/oder Scheiben, und/oder Leiteinrichtungen, insbesondere Wellrippen, aus einem oder mehreren Aluminium-Grundwerkstoffen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der AIu- minium-Grundwerkstoff der Strömungs- und/oder Leiteinrichtungen bis zu 0,40 Prozent, bevorzugt bis zu 0,25 Prozent, besonders bevorzugt bis zu 0,20 Prozent Eisen enthält.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Strömungs- und/oder Leiteinrichtungen 0,7 bis 2 Prozent, bevorzugt 1 bis 1 ,5 Prozent Mangan enthält.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Löten von Wärmeübertragern mit Strömungseinrichtungen, insbesondere Rohren und/oder Scheiben, und/oder Leiteinrichtungen, insbesondere Wellrip- pen, die mit einer Lotplattierung aus einem oder mehreren Aluminium- Grundwerkstoffen versehen sind.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der AIu- minium-Grundwerkstoff der Lotplattierung bis zu 0,40 Prozent, bevorzugt bis zu 0,25 Prozent, besonders bevorzugt bis zu 0,20 Prozent Eisen enthält.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Grundwerkstoff der Lotplattierung 0,7 bis 2 Prozent, bevorzugt 1 bis 1 ,5 Prozent Mangan enthält.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffel aus einem Muffelwerkstoff gebildet ist, der Edelstahl umfasst.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Aufheizphase im Lötofen in einem Temperaturbereich von minus 30 bis minus 50 Kelvin vor Erreichen der Solidustemperatur des Lotes eine minimale Zeit von zwei Minuten nicht unterschritten wird.
PCT/EP2007/001242 2006-02-13 2007-02-13 Verfahren zum löten von bauteilen WO2007093388A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0707770-0A BRPI0707770A2 (pt) 2006-02-13 2007-02-13 mÉtodo para soldar componentes
US12/278,901 US8196804B2 (en) 2006-02-13 2007-02-13 Method for soldering components
EP07711525A EP1996361A2 (de) 2006-02-13 2007-02-13 Verfahren zum löten von bauteilen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006006768 2006-02-13
DE102006006768.1 2006-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007093388A2 true WO2007093388A2 (de) 2007-08-23
WO2007093388A3 WO2007093388A3 (de) 2007-11-15

Family

ID=38051801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/001242 WO2007093388A2 (de) 2006-02-13 2007-02-13 Verfahren zum löten von bauteilen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8196804B2 (de)
EP (1) EP1996361A2 (de)
BR (1) BRPI0707770A2 (de)
WO (1) WO2007093388A2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927421A2 (de) * 2006-12-01 2008-06-04 Behr GmbH & Co. KG Anlage und Verfahren zum Herstellen von gelöteten Bauteilen
DE102008052785A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Modine Manufacturing Co., Racine Flachrohr und Herstellungsverfahren
CN104470667A (zh) * 2012-12-21 2015-03-25 三菱铝株式会社 铝材的钎焊方法以及钎焊结构体

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013049085A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Mitsubishi Alum Co Ltd アルミニウム材のフラックスレスろう付方法
JP2018535100A (ja) * 2015-10-05 2018-11-29 ハイドロ アルミニウム ロールド プロダクツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＨｙｄｒｏ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＧｍｂＨ フラックスフリー熱接合法に用いられるアルミニウム複合材料およびアルミニウム複合材料を製造するための方法
JP2018535099A (ja) * 2015-10-05 2018-11-29 ハイドロ アルミニウム ロールド プロダクツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＨｙｄｒｏ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＧｍｂＨ フラックスフリー熱接合法に用いられるアルミニウム複合材料およびアルミニウム複合材料を製造するための方法
CN113714637B (zh) * 2021-09-19 2024-04-02 光惠（上海）激光科技有限公司 一种用于紫铜焊接的激光系统及焊接工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4231508A (en) * 1976-03-19 1980-11-04 Linde Ag Method of making a plate-type heat exchanger
US5195673A (en) * 1991-09-25 1993-03-23 General Motors Corporation Method and apparatus for convection brazing of aluminum heat exchangers
EP0778453A1 (de) * 1995-11-27 1997-06-11 The Boc Group, Inc. Ofen mit Zuführung von Schutzgas zu den Einlass- und/oder Auslassquerschnitten

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2254769C3 (de) * 1972-11-09 1985-06-05 Vereinigte Aluminium-Werke AG, 1000 Berlin und 5300 Bonn Durchlaufofen zum flußmittellosen Löten von Aluminiumwerkstoffen unter Schutzgas
US3882596A (en) * 1972-11-09 1975-05-13 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Method of flux-free soldering of aluminum-containing workpieces in a controlled atmosphere
US4886449A (en) * 1982-12-04 1989-12-12 General Motors Corporation Vacuum brazing of aluminum alloy workpieces
JP3011366B2 (ja) * 1995-10-26 2000-02-21 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 膜形成素材を含む基板の焼成方法および装置
DE19548244B4 (de) * 1995-12-22 2006-03-02 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von hartgelöteten Aluminium-Wärmetauschern
US6129258A (en) * 1999-02-16 2000-10-10 Seco/Warwick Corporation Muffle convection brazing and annealing system and method
NO20012206D0 (no) * 2001-05-03 2001-05-03 Norsk Hydro As Aluminiumsplate
DE102004054923B4 (de) 2003-11-10 2008-01-17 Atn Automatisierungstechnik Niemeier Gmbh Verfahren und Vorrichtung für das punktuelle Löten mit erwärmten Lot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4231508A (en) * 1976-03-19 1980-11-04 Linde Ag Method of making a plate-type heat exchanger
US5195673A (en) * 1991-09-25 1993-03-23 General Motors Corporation Method and apparatus for convection brazing of aluminum heat exchangers
EP0778453A1 (de) * 1995-11-27 1997-06-11 The Boc Group, Inc. Ofen mit Zuführung von Schutzgas zu den Einlass- und/oder Auslassquerschnitten

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927421A2 (de) * 2006-12-01 2008-06-04 Behr GmbH & Co. KG Anlage und Verfahren zum Herstellen von gelöteten Bauteilen
EP1927421A3 (de) * 2006-12-01 2010-05-26 Behr GmbH & Co. KG Anlage und Verfahren zum Herstellen von gelöteten Bauteilen
DE102008052785A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Modine Manufacturing Co., Racine Flachrohr und Herstellungsverfahren
DE102008052785B4 (de) 2008-10-22 2022-06-02 Innerio Heat Exchanger GmbH Flachrohr und Herstellungsverfahren
CN104470667A (zh) * 2012-12-21 2015-03-25 三菱铝株式会社 铝材的钎焊方法以及钎焊结构体
EP2803438A4 (de) * 2012-12-21 2015-08-12 Mitsubishi Aluminium Verfahren zum löten von aluminiummaterial und gelötete struktur

Also Published As

Publication number Publication date
US8196804B2 (en) 2012-06-12
EP1996361A2 (de) 2008-12-03
US20090026248A1 (en) 2009-01-29
WO2007093388A3 (de) 2007-11-15
BRPI0707770A2 (pt) 2011-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60125777T2 (de) Flussmittelfreies Verfahren zum Hartlöten unter Schutzgas
WO2007093388A2 (de) Verfahren zum löten von bauteilen
EP2883650B1 (de) Flussmittelfreies Fügen von Aluminiumverbundwerkstoffen
DE60211879T2 (de) Aluminiumlegierung mit intergranularer korrosionsbeständigkeit, herstellungsverfahren und verwendung davon
DE69700641T2 (de) Nickellegierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit
EP3359326B1 (de) Aluminiumverbundwerkstoff zur verwendung in thermischen flussmittelfreien fügeverfahren und verfahren zu dessen herstellung
DE2829553C2 (de) Verfahren zur Verbindung von Metallen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, unter Anwendung von Brom als Flußmittel
DE69229813T2 (de) Verbundmaterial aus Aluminiumlegierungen zum Hartlöten
DE1552849C3 (de) Verfahren zum Hartlöten der Stoßstellen von Aluminiumteilen
DE2307363A1 (de) Korrosionsbestaendige nickel-chromstahllegierung
DE1558711A1 (de) Nickel-Chrom-Stahllegierung
DE69701490T2 (de) Verfahren und Ofen zum Hartlöten von Aluminiumwerkstücken
DE102007007606A1 (de) Verfahren zum Löten von Bauteilen
DE2656929C2 (de) Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung
EP1663568B1 (de) Lötwerkstück, lötverfahren und wärmetauscher
EP3359327B1 (de) Aluminiumverbundwerkstoff zur verwendung in thermischen flussmittelfreien fügeverfahren und verfahren zu dessen herstellung
DE4220063C1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht auf mit heißen Gasen, insbesondere Rauchgasen beaufschlagten metallischen Wänden
DE69107116T2 (de) Nicht der Korrosion unterliegendes doppelwandiges Rohr und Verfahren zu seiner Herstellung.
DE2124687A1 (de) Korrosionsbeständige, ferritische Eisen-Chrom-Molybdän-Legierungen
DE69403106T2 (de) Hartlöten von oxidierbaren Legierungen
DE2820413B2 (de) Verbundwerkstoff für im Vakuum mit Lot hartgelötete Gegenstände und seine Verwendung
DE2706514A1 (de) Eisen-nickel-chrom-stahl-legierung
DE4409004C2 (de) Hitzebeständiger Mehrschichtverbundwerkstoff und seine Verwendung
DE3247830C2 (de) Verfahren zum Hartlöten von Kupfer an Kupfer oder an Stahllegierungen
DE202006020509U1 (de) Vorrichtung zum Löten von Metallbauteilen in einer Schutzgasatmosphäre

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007711525

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12278901

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0707770

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20080813