Löten von Aluminium
Löten vs. Hartlöten von Aluminium
Aluminium und Aluminiumlegierungen können durch zwei ähnliche Verfahren verbunden werden: Hartlöten und Weichlöten [1]:
- Beim Hartlöten werden Füllmetalle auf Aluminiumbasis mit einer Liquidustemperatur darüber verwendet 450 ° C.
Als Zusatzwerkstoffe werden spezielle Aluminiumlegierungen verwendet. - Beim Löten werden sogenannte Zusatzmetalle eingesetzt “Lote”. Unten schmelzen die Lote 450 ° C.
Die meisten Lote für Aluminium sind Zinklegierungen, Zinn, Cadmium und Blei.
Der Begriff „Löten“ beschreibt eigentlich einen Lötvorgang, bei dem ein geschmolzenes Zusatzmetall mit einer Schmelztemperatur darunter verwendet wird 450 °C [2]. Beim Abkühlen, eine metallurgische Verbindung zwischen den beiden Elternteilen
Metalle entstehen. Die mechanischen Eigenschaften der Verbindung sind einigermaßen gut und daher kann das Löten beispielsweise für Strukturreparaturen eingesetzt werden.
Abbildung 1 – Reparaturlötung eines Lochs in einem Aluminiumrohr [3]
Lötfunktionen
Das Löten von Aluminium weist eine Reihe kritischer Bereiche auf [2]:
- Die harte Aluminiumoxid-Oberflächenschicht erschwert das Löten von Aluminium erheblich.
- Die Sorten von Aluminiumlegierungen, Lehren, und Härtegrade führen oft zu sehr unterschiedlichen Lötergebnissen.
- Der Erwärmungsvorgang beim Löten muss für jede einzelne Aufgabe sorgfältig optimiert werden (Abb. 2).
- Alle gelöteten Aluminiumverbindungen weisen eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf als gelötete oder geschweißte Verbindungen [1]. Dies ist auf die erheblichen Unterschiede zwischen dem elektrochemischen Potenzial von Aluminium und dem vieler herkömmlicher Lote zurückzuführen, Zum Beispiel, Zink [2].
Abbildung 2 – Die Temperaturkontrolle ist eines der wichtigsten Qualitätskriterien [3]
Lötlegierungen
Weich- und Hartlote
Das Löten von Aluminium ist möglich
- Weichlote (meist Legierungen auf Zinnbasis mit niedrigeren Schmelztemperaturen) oder
- Hartlote (auf Zinkbasis mit höheren Schmelztemperaturen) und
Blei und Cadmium sind verboten
In der Vergangenheit, auch führen- und Weichlote auf Cadmiumbasis wurden verwendet. Jetzt, aus Umweltgründen, Die meisten Branchen stellen auf blei- und cadmiumfreie Lote um. Bedauerlicherweise, Die meisten bleifreien Lote sind keine eutektischen Formulierungen, Dadurch wird es schwieriger, zuverlässige Verbindungen herzustellen.
Weichlote
- 91 % Sn / 9 % Zn, eutektische Legierung mit einem Schmelzpunkt bei 199 °C
- 85 % Sn / 15 % Zn, Schmelzbereich zwischen 199 und 260 °C.
Das eutektische Lot wird häufig beim Ofenlöten und anderen automatisierten Lötsystemen verwendet. Es minimiert die Hitzeeinwirkung auf empfindliche Teile, indem es schnell schmilzt und erstarrt
gleichmäßig bei 199 °C. Der matschige Temperaturbereich ermöglicht eine Manipulation der Teile, bevor das Lot beim Abkühlen vollständig erstarrt.
Die anderen Soft Solider:
- 80 % Sn / 20 % Zn mit einem Schmelzbereich zwischen 199 und 288 °C
- 70 % Sn / 30 % Zn mit einem Schmelzbereich zwischen 199 und 316 °C
- 60 % Sn / 40 % Zn mit einem Schmelzbereich zwischen 199 und 343 °C.
Der höhere Zn-Gehalt verbessert insbesondere das Benetzungsverhalten, aber die Liquidustemperatur steigt mit zunehmendem Zn-Gehalt stark an.
Hartlote
Diese Lote haben einen hohen Zinkgehalt. Sie bieten eine hohe Benetzbarkeit von Aluminium, gute Festigkeit und
Korrosionsbeständigkeit.
Typische Hartlotzusammensetzungen sind:
- 100 % Zn (reines Zn mit einem Schmelzpunkt von 419 Aluminiumlegierung
- 95 % Zn / 5 % Sn (Schmelzpunkt ca 382 Aluminiumlegierung
- 70 % Zn / 30 % Sn (Schmelzbereich 199 zu 376 Aluminiumlegierung
- 60 % Zn / 40 % Sn (Schmelzbereich 199 zu 341 Aluminiumlegierung.
Lötbarkeit von Aluminiumlegierungen
Grundsätzlich sind alle Aluminiumlegierungen lötbar. Aber die Legierungszusammensetzung hat großen Einfluss
- Leichtigkeit des Lötens
- Art des Lotes
- Lötverfahren und
- Festigkeit der Lötverbindung.
Aluminium-Knetlegierungen
Die relative Lötbarkeit einiger Aluminiumknetlegierungen ist unten aufgeführt:
- Hoch: 1100, 1200, 1235, 1350, 3003
- Gut: 3004, 5357, 6003, 6061, 6063, 6101, 7072, 8112
- Gerecht: 2011, 2014, 2017, 2018, 2024, 5050, 7005
- Arm: 5052, 5056, 5083, 50865154, 7075
Gießen von Aluminiumlegierungen
Die Gusslegierungen, als eine Gruppe, schlechte Lötbarkeit aufweisen:
- Der große Anteil an Legierungselementen erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass diese Elemente im Lot gelöst werden.
- Dadurch verringern sich die Benetzungskapazität und die Kapillarwirkung.
Flussmittel zum Löten
Es gibt zwei Arten von Flussmitteln zum Löten von Aluminium [1]:
- organische Flussmittel
- Anorganische Salzflussmittel (Reaktionstyp)..
Organische Flussmittel
Organische Flussmittel verwenden normalerweise eine organische Chemikalie als Vehikel für Fluorverbindungen, die aktiven Flussmittel.
Reaktionsflüsse
Reaktionsflussmittel sind anorganische Salze auf Basis von Schwermetallchloriden, normalerweise Zink oder Zinn, in Kombination mit anderem Salz.
Lötmethoden
Die für eine bestimmte Baugruppe ausgewählte Lötmethode hängt davon ab
- Teileform
- Gelenkgestaltung
- Leistungsanforderungen
- Gesamtwirtschaft.
Dabei kommen folgende Methoden zum Einsatz [1]:
- Eisenlöten
- Brennerlöten
- Tauchlöten
- Ofenlöten
- Reaktionsflusslöten
- Induktionslöten
- Abrieblöten
- Ultraschalllöten
Ausführung als Lötverbindung
Lötverbindungen sind zwei allgemeine Arten – lappen und filetieren. Die echte Stoßverbindung wird selten verwendet, weil es eine begrenzte Kontaktfläche bietet. Typische Lötverbindungsvarianten sind in Abb. dargestellt. X. Sie ähneln denen von Brazibg.
Abbildung 3 – Typische Lötstellenausführungen [1]
Quellen:
- Aluminium und Aluminiumlegierungen, ASM International, 1996
- Einführung in das Hartlöten von Aluminiumlegierungen – TALAT-Lesung 4601 / R. Mundt, Hochöfen, Koblenz – 1994
- Hartlöten / Beitritt / EAA Aluminium Automotive Manual – 2015
Hartlöten