DE2061773B2 - Verfahren zum verloeten von werkstuecken aus rostfreiem stahl mit werkstuecken aus aluminium oder aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zum verloeten von werkstuecken aus rostfreiem stahl mit werkstuecken aus aluminium oder aluminiumlegierungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit
Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei die Werkstücke aus rostfreiem Stahl
chemisch gereinigt und nach der vollständigen Vorbehandlung durch Berührung mit den Aiuminiumwerkstücken
und durch Erwärmen verlötet werden.
Bei dem bekannten Verfahren zum Verbinden von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus
Aluminium (CA-PS 6 27 787) erfolgt zunächst ein mechanischer und dann ein chemischer Reinigungsvorgang
des Aluminiums und des rostfreien Stahls, wonach die Werkstücke erhitzt und dann mit einer bleihaltigen
Zinnschicht versehen werden, mittels derer durch Erwärmen und Berührung der Werkstücke aneinander
das Verlöten erfolgt. Das grundsätzlich als außerordentlich schwierig bekannte Verlöten von rostfreiem Stahl
mit Aluminium erfolgt mit einem Weichlot. Eine derartige Lötverbindung eignet sich jedoch nicht für das
Verlöten von Wärmetauschern oder Kühlern, infolge der bekannten Nachteile einer derartigen Weichlotverbindung.
Die Aluminium und Blei enthaltenden Teile stehen über die Flüssigkeit in elektrischem Kontakt, so
daß dadurch eine Zerstörung der Teile erfolgen kann.
Aus »Handbuch der Löttechnik« von Lud er, 1952, Seiten 327, 328, 380 und J81. wird ein Verfahren zum
Hartlöten rostfreier Stähle übereinander vorgeschlagen,
wobei der rostfreie Stahl in einem sauren oder alkalischen Bad gebeizt, gewaschen und danach der
F.inwirkung eines Flußmittels ausgesetzt wird. Weiterhin ergibt sich aus diesem Handbuch die Angabe eines
Verfahrens zum Verbinden von Aluminium und seinen Legierungen mit Eisen, Kupfer sowie anderen .Schwermetallen.
Dabei wird ausgeführt, daß das Leichtmetallteil an der Lötstelle mit einer Schicht von Aluminium-',veichlot
versehen werden muß, da Lötzinn auf Aluminium nicht bindet. Ein Verfahren zum Verlöten
von Aluminium und seinen Legierungen mit rostfreiem Stahl wird an dieser Stelle allerdings nicht beschrieben.
Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren
zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierung
derart zu verbessern, daß ein Verlöten mit einem Hartlot möglich ist und sich die Lötverbindung für die
Verwendung in flüssigkeiisgeführten Behältern, wie
Wärmetauscher und Kühlern eignet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
das chemische Reinigen durch Beizen in einem sauren oder alkalischen Bad erfolgt, wonach die
Werkstücke aus rostfreiem Stahl gewaschen und in ein wäßriges, Zink enthaltendes Bad getaucht
werden, worauf man dieselben abtropfen läßt und anschließend in einem Trockenofen trocknet, und
daß eine Aluminium und Silicium enthaltende Lötlegierung zum Verlöten der Aluminiumwerkstücke
mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl in gleicher Weise in das wäßrige, Zink enthaltende
Flußmittelbad eingetaucht und getrocknet werden, ehe das Verlöten vorgenommen wird.
Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich geworden, rostfreien Stahl und Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen
mittels Harllötlegierungen aus Aluminium und Silicium zu verlöten. Dadurch wird eine Lötstelle
zwischen rostfreiem Stahl und Aluminium geschaffen, die sich insbesondere für die Verwendung in Wärmetauschern
und Kühlern eignet, in denen die Lötstelle und die durch die Lötstelle verbundenen Teile mit einer
Flüssigkeit ständig in Berührung stehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Durchführungsbeispiels.
Zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
mit Hilfe einer Lötlegierung aus Aluminium-Silizium wird folgendermaßen vorgegangen: Das oder die
Werkstücke aus rostfreiem Stahl werden zunächst entfettet und dann chemisch in einem wäßrigen Bad
gebeizt, das sauer oder alkalisch sein kann, vorzugsweise jedoch ein saures Bad mit beispielsweise folgender
Zusammensetzung ist:
Salpetersäure
Natriumfluorid
Wasser
0,11
20 g
0,81
20 g
0,81
Das Werkstück muß in ein Bad mit dieser Zusammensetzung etwa 10 Minuten eingetaucht blei-
Zö 61 Τι5
ben, wobei das Bad aui eir.cr Temperatur von etwa 25"C
gehalten wird. Die Eintauchzeiten können natürlich in
Abhängigkeit von dem Säuregehalt des Bades sowie von seiner Temperatur variieren. Die oben angegebenen
Zeiten und Temperaturen stellten sich jedoch als besonders geeignet zum Abbeizen unter Industriebedingungen
heraus.
Nach Entnahme aus dem Beizbad werden die Werkstücke aus rostfreiem Stahl sofort mit kaltem
Wasser gewaschen, d. h. in Wasser mit Raumtemperatur; anschließend werden sie in eine wäßrige Lösung
eines Zink enthaltenden Flußmittels eingetaucht. Ein besonders geeignetes Flußmittel besteht aus einer
wäßrigen Lösung, die auf 100 g Wasser folgende Stoffe
enthält:
Zinkchlorid
Lithiumchlorid
Natriumchlorid
Kaliumchlorid
Aluminiumfluorid
10g
10g
30 g
41g
9g
10g
30 g
41g
9g
Wie bei dem oben beschriebenen Beizbad gestattet eine derartige Zusammensetzung, bei Raumtemperatur
zu arbeiten, da diese Flußmittelzusammensetzung ausreichend aktiv ist, um bei einer Temperatur von etwa
20 bis 25° C wirken zu können.
Die Eintauchzeit in dem Flußmittel beträgt etwa 5 Minuten.
Anschließend werden die Werkstücke dem Flußmittelbad entnommen und so lange abgetropft, bis die auf
den Werkstücken verbleibende Flußmittelmenge etwa 60 g/m2 beträgt.
Nach dem Abtropfen werden die Werkstücke in einem Trockenofen getrocknet. Die Temperatur des
Trockenofens kann etwa 150°C betragen. Auf diese Weise kann auf der gesamten Oberfläche der Werkstükke
ein ununterbrochener dichter Film gebildet werden, der weder Blasen noch Knospen aufweist.
Bezüglich der Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen können hauptsächlich zwei Fälle
auftreten.
1. Wenn die Werkstücke aus Aluminium zuvor beispielsweise durch Plattieren mit einer Lotschicht aus
Aluminium-Silizium beschichtet sind, so werden diese Werkstücke auf die beim Verlöten von Werkstücken aus
Aluminium übliche Weise behandelt. Das heißt, sie werden entfettet und gebeizt und anschließend getrock-
net, bevor sie mechanisch mit den auf die oben beschriebene Weise behandelten Werkstücken aus
rostfreiem Stahl verbunden werden. Anschließend wird die eigentliche Lötung durchgeführt, indem die miteinander
verbundenen Werkstücke — die behandelten Werkstücke aus rostfreiem Stahl und die Werkstücke
aus Aluminium vorgewärmt und anschließend in ein flüssiges Salzbad eingetaucht werden.
2. Wenn die Werkstücke aus Aluminium nicht mit Lötlegierungen beschichtet sind, so wird die Lötlegierung
in Form von Folien oder in anderer Form gleichzeitig mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl
in das wäßrige Flußmittelbad eingetaucht, so daß die Lötlegierung auf dieselbe Weise wie die Werkstücke aus
rostfreiem Stahl mit Flußmittel bedeckt werden. Ebenso wie die Werkstücke aus rostfreiem Stahl wird diese
Lötlegierung abgetropft und anschließend im Trockenofen getrocknet.
Ferner werden die Werkstücke aus Aluminium entfettet und abgebeizt und wie im ersten Fall
mechanisch mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl verbunden, die mit behandelten Lötlegierungseinlagen
versehen sind. Die verbundene Einheit wird vorgewärmt und durch Eintauchen in ein flüssiges Salzbad
verlötet.
In beiden Fällen kann anstelle der Verlötung in einem
flüssigen Salzbad eine Verlötung in einem Heißluftofen vorgenommen werden. In diesem fall empfiehlt es sich
jedoch, die Stärke des die Werkstücke aus rostfreiem Stahl bedeckenden Films etwas zu erhöhen oder die
Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit einer dünnen Flußmittelschicht zu versehen.
Es wurde festgestellt, daß die auf die oben beschriebene Weise behandelten Werkstücke aus
rostfreiem Stahl erst mehrere Stunden nach ihrer Behandlung den Verlötungsgängen unterzogen werden
können, da der auf sie aufgebrachte, Zink enthaltende Flußmittelfilm eine absolut dichte Schutzhaut bildet,
weiche die Oberfläche der Werkstücke aus rostfreiem Stahl absolut oxidfrei hält.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Durchführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt zahlreiche
Änderungen zu. Insbesondere können die gegebenenfalls mil einer Lötlegierungsschicht versehenen
Werkstücke aus Aluminium ebenfalls mit einer zinkhaltigen Schicht bedeckt werden, durch welche die
Oxidbildung auf ihrer Oberfläche nach dem Abbeizen vermieden wird.
Claims (3)
1. Verfahren zum Verlöten von Werkstucken aus
rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei die Werkstücke
aus rostfreiem Stahl chemisch gereinigt und nach der vollständigen Vorbehandlung durch Berührung mit
den Aluminiumwerkstücken und durch Erwärmen verlötet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das chemische Reinigen durch Beizen in einem sauren oder alkalischen Bad erfolgt, wonach die
Werkstücke aus rostfreiem Stahl gewaschen und in ein wäßriges. Zink enthaltendes Bad getaucht
werden, worauf man dieselben abtropfen läßt und anschließend in einem Trockenofen trocknet, und
daß eine Aluminium und Silicium enthaltende Lötlegierung /um Verlöten der Aluminiumwerkstükke
mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl in gleicher Weise in das wäßrige, Zink enthaltende
Flußmittelbad eingetaucht und getrocknet werden, ehe das Verlöten vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke aus rostfreiem Stahl
nach ihrer chemischen Abbeizung in ein wäßriges Flußmiitelbad eingetaucht werden, das auf 100 g
Wasser
10 g Zinkchlorid
10 g Lithiumchlorid
10 g Lithiumchlorid
30 g Natriumchlorid
41 g Kaliumchlorid
9 g Aluminiumfluorid
enthält.
9 g Aluminiumfluorid
enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den WerkstOkken
aus rostfreiem Stahl zu verlötenden Werkstücke aus Aluminium vor der mechanischen Verbindung
zum Zwecke ihrer Verlötung abgebeizt und mit einem Zink enthaltenden Film bedeckt werden.
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