DE2116012A1 - Verfahren zur Oberflachenbehand lung von Metallen, die zu loten sind - Google Patents
Verfahren zur Oberflachenbehand lung von Metallen, die zu loten sindInfo
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Description
2116012 Andrejewski & Honke Patentanwälte
Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: yo 541/ks Dr.-Ing. Manfred Honke
Essen, den 330. März I97I
Kettwiger Straße 36
Patentanmeldung der Firma
Shikoku Kasei Kogyo Company Limited,
a Corporation of Japan, of 147-1 Minato-machi,
Marugame City, Kagawa Pref., Japan
Verfaliren zur Oberflächenbehandlung von Metallen, die zu löten sind
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Metalles, das gelötet wird, und im besonderen ein solches
Verfahren mit Hilfe einer Behandlung des Metalles, vor allem des Kupfers oder dessen Legierung, mit einem Mittel, das
ein Imidazolderivat oder dessen Salz enthält, so daß das behandelte
Metall einem Lötprozeß unterworfen werden kann, ohne erst irgendein Flußmittel zu benötigen.
Es ist bekannt, daß die Metalloberfläche - wenn das Metall gelötet werden soll - im allgemeinen gereinigt werden muß
du.-ch Abreiben, Waschen mit einer Säure oder einem ähnlichen Mittel und mit einem Flußmittel oder einer Paste versehen
werden muß, wonach es erst möglich ist, das geschmolzene Lötmittel
aufzubringen, um dicht fixiert zu werden.
bad ortginal
Dieses konventionelle Lötverfahren hat Jedoch verschiedene -^nd
unausbleibliche bekannte Nachteile. An erster Stelle würde es sogar dannj wenn die Metalloberfläche gereinigt worden wäre begierig
und sehr bald oxydiert werden, so daß die Lotbehandlung
sofort nach der Oberflächenreinigung und nach dem Flußmittelzusatz
folgen müßte. Die gereinigte Oberfläche des Metalls kann mit einem geeigneten korrosionsfesten Mittel bedeckt
werden, bis der Lötvorgang tetsächlich getätigt worden ist, jedoch
muß der korrosionsfesteÜberzug vor Anwendung des Flußmittels
und des Lötmittels entfernt werden. Ks wäre noch zu bemerken, daß die Aufbringung des Flußmittels auf die gereinigte
Oberfläche auf jeden Fall vor dem LotVorgang notwendig ist.
Nach Beendigung des Lötens würde das eventuelle Zurückbleioen
eines Flußrnittelrestes über die gesamte Grenzfläche zwischen dem Lötmittel und der Metalloberfläche Rost oder Korrosion zur
Folge haben. So ist es notwendig gewesen, zwecks Abkapselung der Grenzfläche das Restflußmittel zu entfernen oder ein korrosionsfestes
Mittel anzuwenden. Diese lästige Arbeitsweise konnte man nicht wegfallen lassen, wenn man eine erwünschte
Lötung erhalten wollte. Es ist daher eine lange Zeit erforderlich gewesen, eine neue Methode zum Löten oder zu einer Oberflächenbehandlung
ohne die Notwendigkeit der Anwendung von Flußmitteln aufzufinden und zu entwickeln.
Der Erfinder hat verschiedene Experimente ausgeschöpft, urn ausfindig
zu machen, daß die Behandlung des Metalles - vor allem Kupfer oder eine Kupferlegierung - mit einem Imidazolderivat,
welches einen Alkylrest mit 5-20 C-Atomen in 2er -Stellung
oder dessen Salz hat, die direkte Lötung erlaubt, ohne die Notwendigkeit ein Flußmittel anzuwenden, sogar dann, wenn eine
ziemlich lange Zeit nach der Oberflächenbehandlung vergangen ist.
BAD ORIGINAL
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Derartige Imidazolderivate können durch die allgemeine Formel
dargestellt werden:
UM Λ/
, in der R einen Alkylrest uiu 5-20 C-Atomen bedeutet und R^ und R^ für Wasserstoff, ein
Halogen oder ein Alkyl mit 1-4 C-Atomen stehen. Das Derivat kann leicht hergestellt werden nach einem im japanischen Patent
446 482 offenbarten Verfahren. Einige typische Beispiele sind: 2-AUyIiWiQaZOl, F. ^8° C, 2-Heptyliraidazol, F.45 - 46° C,
2-Decyliraidazol, F. 69 - 70° C, 2-Undecylimidazol, F.75 - 75,5°C,
2-Dodecyliraidazol, F.77 - 78° C, 2-Tridecylimidazol, F.81 - 820C,
2-Tetradecylimidazole, F. 83 - 84°C, 2-Heptadecylimidazole,
F.08 - 89° C, 2-Undecyl-4-methylimidazol, F.T( - 38° C, 2-Heptadecyl-4-iaethylimidazol,
F.42 - 45° C, 2-Amyl-4-chlorimidazolJ
2-Ai.iyl-4,5-dichlorimidazol, 2-Heptyl-4-methyl-5-bromimidazolJ
2-Decyl-4-jodimidasol, 2-Undecyl-4,5-dibroffiirnidazolJ F.78 - 79°C,
2-lndecyl-4-methyl-5-brolnimidazol, F.56-57° C, 2-Tridecyl-4-bromir.iidazol,
2-Tridecyl-4,5-dibrominiidazol, 2 Tetradecyl-4-methyl-5-chlorimidazol,
2-Heptadecyl-4-5-dichlorimidazol, 2-Heptadecyl-4-inethyl-5-öodiinidazol,
2-Heptadecyl-4,5-dibromimidazol, F.9o,5 91,5°C,
a-Undecyl-^-methyl-S-Jodimidazol, F. 66 - 67° C und
2-Iίeptadecyl-4-lr.ethyl-5-bromimidazol, F. 70 - 71° C.
Die vorzugsweise in der Erfindung verwendeten Salze sind solche, die mit organischen oder mineralischen Säuren im Hinblick darauf,
daß die Imidazolderivate basisch sind, herzustellen sind.
109842/1312 BAD
Typische Säuren sind: Ameisen-, Essig-, Glykol-, Monochloressig-, Monobromessig-, Cyanoessig-, Fropion-, Butter-, Isobutter-,
Capron-, Caprin-, Milch -, Öl-, Weinstein-, Methoxyessig-,
Malein-, Laurin-, "steric"-, Acryl-, Methacryl-, Kroton-, Citronen-, Oxal-,· Furaar-, Adipin-, Itacon-, Bernstein-, p-Nitronbenzoe-,
p-Toluolsulfon-, Benzoe-, Chlorbenzoe-, Salicyl-,
Salz-, Bromwasserstoff-, Jodwasserstoff-, Pluß-, Salpeter-,
Salpetrig-, Schwefel-, Phosphor-, Hypochlor-, Perchlor-, Jod- und Perschwefelsäure.
Die Salze mit den verschiedenen Säuren können nach üblichen Methoden erhalten werden. Anhand der Herstellung von 2-Heptadecylimidazolphosphat
soll dieses erläutert werden. Es wurden in 200 ml Methanol 30 g (0,1 Mol) 2-Heptadecylimidazol gelöst,
und diese Lösung wurde mit einer 85$igen Phosphorsäurelösung unter Eiskühlung vermischt, die 11,5 S (0,1 Mol) in 200 ml
Methanol enthielt. Die Niederschläge wurden abfiltriert, und man erhielt das gewünschte Salz in kristalliner Form in einer
Menge von 33 g (F. 158 - 159°; Ausbeute 81$).
Typische Salze sind:
2-Undecylimidazolphosphat F.144,5-146° C
2-Undecyl-4-methylimidazolmaleat F. 45-48°
2-Undeeyl-4-methylimidazollaurat F. 41 - 44°
2-Undecyl-4-methylimidazolstearat F. 52 - 54°
2-Undecyl-4-methylimidazolsulfat F. 60 - 62
2-Undecyl-4-methylimidazolphosphat F.104 - 105°
2-Heptadecyl-imidazoloxalat · F.154 - 155°
2-Heptadecyl-imidazolsuccinat F.II9 - 121°
2-Heptadecyl-4-methylimidazolphosphat F.II7 - 119°
2-Heptadecyl-imidazolphosphat F.I58 - 159°
2-Undecyl-4,5-dibromimidazolhydrobromid F. y~ 200°
S-Heptadecyl^^-dibromimidazolhydrobromid F. 179 - 18O°
2-Undeeyl-4-methyl-5-bromimidazolhydrobromid F. 134 - 135°
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2-Undecyl-4-methyl-5-bromimidalzolhydrochlorid P.114 - 115°
2-Undecyl-4-methyl-5-jodimidazolhydrojodid P. 70 - 71°
Der Grund, warum das Metall, vor allem Kupfer oder eine
Kupferlegierung, nachdem es mit einem Mittel behandelt ist, das ein Imidazolderivat oder dessen Salz enthält (beide hier
als Imidazolverbindung bezeichnet) erfindungsgemäß ohne Anwendung eines Flußmittels dem Lötvorgang unterworfen werden
kann, ist noch nicht endgültig herausbekommen worden. Es ist jedoch vermutet worden, daß das metallische Kupfer, dessen
Oberfläche gereinigt worden ist, mit der NH-Gruppe der Imidazolverbindung reagiert, welche so als Verankerung dienen
könnte, um so eine Bindung des Cu-Atoms mit dem Imidazolmolekül
zu erzielen, so daß der in dem Behandlungsmittel verbleibende Imidazol-Gehalt von dem bereits auf der Metalloberfläche
- mit Hilfe einer Micelle-Bildung eines langkettigeri Alkyls der Imidazolverbindung - fixierten Imidazolgehalt angelockt sein
könnte, wobei dann die Metalloberfläche mit dieser Imidazol-Micelle
vollständig bedeckt sein würde.
Um dieses Phänomen' richtig zu verstehen, müßte man in Betracht
ziehen, daß - wenn die Cu-Oberfläche genügend gesäubert worden ist - sie schwach mit Cuprooxyd bedeckt sein
würde, welches mit dem bloßen Auge nicht wahrgenommen werden könnte, wenn die Oberflächenbehandlung erfindungsgemäß vor
sich gehen würde. Wenn dem so wäre, so müßte das Cuprooxyd
den Wasserstoff der NH-Gruppe oxydieren, um so die Bindung des Cu-Atoms zu dem N-Atom der Imidazolverbindung zu festigen.
Die Sauerstoffquelle für das Cuprooxyd kann in der Außenwelt
gesucht werden, jedoch ist es natürlich auch möglich, daß es eine besondere Sauerstoffquelle gibt. Es kann z. B. Ammonpersulfat,
welches als Reinigungsmittel für metallisches Kupfer erwünscht ist, erst zum Reinigen verwendet werden, um
dann die erfindungsgemäße Imidazolverbindung anzuwenden.
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Die erste Reinigung bei der Oberflächenbehandlung kann im
allgemeinen mit Mitteln getätigt werden, wie sie im konventionellen
Lötprozeß üblich sind, z.B. Abreiben, Waschen mit einer Säure oder einer wässrigen Alkalicyanidlösung zur Entfernung
von Öl, Fett, Schmiermitteln und dergleichen von der Metalloberfläche.
Die Oberflächenbehandlung nach der Erfindung kann durch einige wenige bis zu einigen 10 Minuten dauerndem Tauehen des zu
lötenden Metalls bei Zimmertemperatur in eine Lösung einer Imidazolverbindung, durch Herausnehmen aus der Lösung und dann
durch Waschen mit V/asser getätigt werden, welches jedoch nicht immer notwendig ist. Das ist alles für die Oberflächenbehandlung;
die Anwendung des geschmolzenen Lötmittels kann direkt darauf folgen. Da es für die Oberflächenbehandlung nötig, aber
auch ausreichend ist, die Imidazolverbindung iait der Metalloberfläche
in Kontakt zu bringen, so ist der Anwendungsweg variierbar. Es kann ein überziehen mit oder ein Verteilen der
Imidazolverbindung in einem flüssigen Medium auf der Metalloberfläche
anstelle eines Eintauchens in Betracht gezogen werden. Es ist aber auch möglich, die Imidazolverbindung in geschmolzenem
Zustand bei einer Temperatur, die über dem Schmelzpunkt liegt, auf die Metalloberfläche aufzubringen.
Um eine Verschlechterung der Lötbarkeit zu vermeiden, die infolge des Zeitablaufs aus der Veränderung der resultierenden
Filmcharakteristiken verursacht sein könnte (obgleich solch eine Verschlechterung nicht beträchtlich ist), kann man in Erwägung
ziehen, eine 10 - 20$ige Lösung von Kolophonium in einem geeigneten
Lösungsmittel anzuwenden, um damit die behandelte Metalloberfläche zu bedecken.
Bezüglich der Oberflächenbehandlung gibt es keine kritische
Grenze. Es ist möglich, mit der Behandlung bei einer Temperatur vorzugehen, bei der die betreffende Imidazolverbindung geschmolzen
ist oder sich im Schmelzzustand befindet.
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Die Konzentration der Iniidazolverbindung in dem flüssigen
Medium ist auch nicht kritisch und kann nach Belieben ausgewählt werden. Eine ziemlich niedrige Konzentration genügt. Im
Falle von 2-Undecyl—iJ—raethylimidazollaktat könnte die Lösung
des Salzes in Wasser (10 g in 500 ml V/asser) die erwünschte Oberflächenbehandlung von 0,5 m Cu-Oberfläche vollenden. Die
Behandlungslösung, die durc.h Auflösen von 4 g 2-Undecyl-4- methyl-5-bromimidazol
und 4 g Kolophonium in 500 ml Methanol bereitet
ρ war, reichte zur Behandlung einer 5 m Cu-Oberflache aus.
Das flüssige Medium kann ein Lösungsmittel sein, in welchem die Imidazolverbindung löslich ist. Typische Beispiele sind:
Methanol, Äthanol, 1-Propanol, 2-Propanol, iithylenglykol, Propylenglykol,
Aceton, Acetonitril, Dioxan, Pyridin, Lutidin, Benzol, Toluol, η-Hexan, "trichlene", Tetrachlorkohlenstoff, A'thylacetat,
Butylacetat und V/asser.
Um über der Metalloberfläche die Micelle zu bilden, könnte die Imidazolverbindung vorzugsweise frei aus dem flüssigen Oberflächenbehandlungsmittel
gespeist werden. So würde das Lösungsmittel die Imidazolverbindung genügend lösen. Andererseits jedoch
dürften die Imidazol-Moleküle auf der Oberfläche der Micelle,
die sich über der Metalloberfläche ausgebildet hat, nicht in das Behandlungsmittel eluiert werden, was eine Abblätterung
der Micelle zur Folge haben würde. Es ist oftmals vorzuziehen, dem Lösungsmittel Wasser zuzusetzen, um die Mischung als flüssiges
Medium in Abhängigkeit von dem Grad der Löslichkeit des Lösungsmittels zu verwenden, um so zwischen der Bildung der
Micelle und deren Abblätterung ein Gleichgewicht herzustellen. Im Falle von 2-Undeeyl-4-methylimidazol in Methanol und Wasser,
kann das Verhältnis bei 50 : 50 liegen. Für diesen Zweck sind
organische Lösungsmittel, die in Wasser löslich sind, vorzuziehen.
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Natürlich kann das flüssige Behandlungsmittel nicht nur in Porin einer Lösung, sondern auch in Form einer Emulsion oder
einer Suspension in Wasser vorliegen, falls notwendig auch mit einem oberflächenaktiven Mittel. Das Verhältnis von organischen
Lösungsmitteln zu V/asser kann nach Belieben' ausgewählt werden, oder man kann auch ein Gleichgewicht in Betracht ziehen, 50:50
ist erfahrungsgemäß vorzuziehen.
Im Falle des Besprühens oder Überziehens mit einem Behandlungsmittel
ist keine Notwendigkeit für eine besondere Berücksichtigung der Micelle-Abblätterung gegeben, da das organische Lösungsmittel
flüchtig ist. Das ist ähnlich auf den Fall angewendet, bei dem der Metallgegenstand in die geschmolzene Imidazolverbindung
getaucht wird. Das Metall, das mit dem flüssigen Mittel behandelt wird, das erfindungsgemäß die Imidazolverbindung
enthält, verbessert - wie oben geschildert - die Lötbarkeit, jedoch ist der Zusatz von Kolophonium in 1-40-facher
Gewichtsmenge zu der Irnidazolverbindung für diesen Zweck vorzuziehen. Es war bekannt, daß Kolophonium die Lötbarkeit verbessert,
aber mit dessen Zusatz zu der Imidazolverbindung in einem flüssigen Medium oder einem Lösungsmittel kann man nicht
nur die üblich erwartete Verbesserung, sondern noch einen synergetischen oder vervielfachten Effekt erreichten.
Anstelle von Kolophonium können auch andere Harze mit hohem Molekulargewicht für den Zweck eines Schutzes der behandelten
Metalloberfläche zugesetzt werden. Als derartiges Harzmaterial, welches den Schutzzweck erreichen und gleichzeitig die verbesserte
Lötbarkeit nicht erniedrigen würde, könnten Vinylacetat, Novolak und dergleichen verwendet werden. Es ist natürlich
auch möglich, die erfindungsgemäß zu behandelnde Metalloberfläche mit dem Kolophonium oder dem Sehutzharz zu überziehen.
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Dadurch, daß die erfindungsgemäß behandelte Metalloberfläche mit
der Micelle bedeckt ist, kann nicht nur eine Verbesserung der Lötbarkeit, sondern auch noch ein Korrosionsschutzeffekt erzielt
werden. So kann noch mehrere Monate nach der Oberflächenbehandlung ohne die Notwendigkeit einer Reinigung oder einer Anwendung
eines Flußmittels die gewünschte Lötung ausgeführt werden. Diese Effekte würden durch Sachverständige als unerwarteten, erstaunlichen
Vorteil eingeschätzt werden.
Es ist ferner zu bemerken, daß das angewendete geschmolzene Lötmittel
gleichmäßiger ausgebreitet und besser wird als irgendeine andere Lötung, wie sie nach den konventionellen Methoden und
unter Verwendung verschiedener Flußmittel eintritt, und daß dabei nichts Außergewöhnliches bemerkt wurde, was als Schlacke
oder Kratze (dross) um das Lötmittelgebiet herum auf der Metalloberfläche
bezeichnet werden könnte und welches nach der üblichen Methode, in der ein Flußmittel verwendet wurde, mehr oder weniger
unausbleiblich gewesen ist.
Die Erfindung kann natürlich nicht nur auf Metallbleche angewendet
werden, sondern auch auf Metalle in Form von Stäben, Drähten, Kabeln, Pulvern und dergleichen. Selbst eine poröse Metalloberfläche,
wie Kupfer, das auf eine keramische Platte aufgesintert
ist, kann gemäß der Erfindung behandelt werden, um mit dem gewünschten Lötmittel versehen zu werden.
Die Erfindung soll noch bestimmter unter Bezugnahme auf verschiedene
Beispiele erläutert werden, welche mehr im Wege der Auslegung und nicht der Begrenzung der vorliegenden Erfindung
zu verstehen sind.
-ELn 5 x 5 cm großes Cu-Blech, das an der Oberfläche mit Sandpapier
poliert war, wurde durch einstündiges Tauchen bei Zimmertemperatur in eine Lösung aus 0,1 g 2-Undecyl-4-methyl-5-brom. -
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-XO-
imidazol (P,56 - 57°) in. einem gemischten Lösungsmittel aus
50 ml Methanol und 50 ml Wasser oberflächenbehandelt. Das aus
der Lösung herausgenommene und getrocknete Cu-Blech wurde einen Monat lang in einem unkonditionierten Zimmer gehalten,
danach wurde weder eine Veränderung im Aussehen noch eine Verfärbung beobachtet. Ein unbehandeltes Cu-Kontrollblech, welches
unter denselben Bedingungen gehalten wurde, war in nur wenigen Tagen, angelaufen. Damit wurde bestätigt, daß die erfindungsgemäße
Oberflächenbehandlung sehr für eine Korrosionsbeständigkeit sorgt. Wenn das geschmolzene Lötmittel auf das behandelte
und einen Monat gelagerte Cu-Blech aufgebracht ist, so entsteht eine gleichmäßig sich erstreckende und gutausgebildete
Lötung.- Die gleiche Anwendung des Lötmittels auf das unbehandelte
Cu-Blech zwecks Erzeugung einer Lötung mißlang,
Das Cu-Blech wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 behandelt,
jedoch unter Verwendung des Hydrobromids (P.1^4 - 135°)
anstelle von 2-Undecyl-4-methyl-5-brornimidazol. Die gleiche Anwendung
des geschmolzenen Lötmittels erzeugte denselben gewünschten Effekt.
Das Cu-Blech wurde wie im Beispiel 1 behandelt unter Verwendung von 2-Undecyl-4,5-dibromimidazol (P.78 - 79°) anstelle von 2-Undecyl-4-methyl-5-bromirnidazol,
und es wurde in demselben Zustand gehalten. Dieses Cu-Blech zeigte ebenfalls eine ähnlich
gleichmäßig sich erstreckende und gut ausgebildete Lötung.
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- 11 -
Beiapiei 4
Die Lotungen wurden auf ein Blech aus Messing, Nickel, Silber,
ΞInI: und Zinn aufgebracht, anstelle des In den vorhergehenden
Beispielen verwendeten Cu-Blechs. Die Ergebnisse waren, wie gewünscht,
ähnlich gut. Das geschmolzene Lötmittel war In jedem Pail gleichmäßig sich erstreckend und gut ausgebildet. Es wurden
uiii die Lötstelle keine Schlacken oder Kratzen (dross) beobachtet.
Ein an der Oberfläche mit Sandpapier poliertes Cu-Blech von
3 x 5 cw Größe wurde der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen,
indem auf die Oberfläche des Cu-Blechs eine Lösung versprüht wurde, die aus 1 g 2-Undecyl-4-r»ethyl-5-bromimidazol
(P. 5ύ - 57°) und 1 g Kolophonium in 50 ml Methanol bestand. Das
behandelte Cu-Blech wurde einen Konat lang in einem unkonditionierten
Raum gehalten, nachdem man es einer freien Trocknung unterworfen hatte. Es wurde weder eine Veränderung im Aus-Geher,
noch eine Verfärbung beobachtet, so daß der Korrosionsbeständigkeitseffekt der erfindungsgeinäßen Oberflächenbehandlung
als zufriedenstellend anerkannt wurde. Ein anderes ähnliches jedoch nicht oberflächenbehandeltes Cu-Blech wurde in
gleicher V/eise in dem Raum belassen und war nach wenigen Tagen verfärbt worden. Auf das oberflächenbehandelte und einen Monat
gelagerte Cu-Blech wurde ein geschmolzenes Lötmittel (240°, öO:4o=Sn:Pb) aufgebracht, welches gut ausgebildet war und sich
gleichmäßig erstreckte. Die gleiche Lötung wurde auf dem polierten
und nicht oberflächenbehandelten Cu-Blech probiert, sie mißlang jedoch vollständig.
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- 12 -
Das Cu-Bleeh wurde in gleicher Weise wie irn Beispiel 5 behandelt,
jedoch unter Verwendung des Hydrobromids des 2-Undecyl-4-methyl-5-bromimidazols
und des Harzes. Das oberflächenbehandelte Cu-Blech wurde unter derselben Bedingung der Lötung
unterworfen und erzeugte ein gleiches gewünschtes -Ergebnis.
Das Gu-Blech wurde in derselben Weise wie im Beispiel 5 behandelt,
jedoch wurde anstelle von 2-Undecyl-4-methyl-5-bromimidazol das 2-Undecyl-4,5-dibromimidazol verwendet, so daß
eine ähnlich zufriedenstellende Lötung erhalten wurde.
Es wurde ein oberflächenbehandelndes Mittel hergestellt durch Lösen von 10 g 2-Undecyl-4-methyl-5-bromimidazol in .250 ml
Methanol unter Zusatz von 750 ml destilliertem Wasser. Zu
diesem Behandlungsmittel wurde ein Cu-Pulver einer Teilchengröße von 10Z£ zugesetzt und das Ganze bei Zimmertemperatur
30 Minuten gerührt, so daß das flüssige Mittel mit der Oberfläche jedes der sehr feinen Teilchen gleichmäßig Kontakt bekommen
konnte. Das Cu-Pulver wurde von der Flüssigkeit abfiltriert, um im Vakuum getrocknet zu werden. 20 g des Cu-Pulvers
wurden 30 Tage nach·der Behandlung in einer Abdampfschale,
der man ein kleines Stück einer eutektischen Lötmittel» mischung zusetzte, mit Hilfe einer Spirituslampe erhitzt. Das
geschmolzene Lötmittel stiebte auseinander, um dabei die Cu-Teilchen aneinanderzufügen, und bedeckte nach dem Abkühlen
gleichmäßig die Oberfläche des Kupferpulvers.
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Ein mit Sandpapier an seiner Oberfläche poliertes Cu-Blech von
5 x 5 cm Größe wurde einer Oberflächenbehandlung unterworfen,
indem man es mit einer Lösung besprühte, die 1 g 2-Undecyl-4-rnethyl-5-bromirnidazol
und 1 g Kolophonium in 50 ml Methanol enthielt. Das so behandelte Blech wurde nach dem Trocknen im Freien
in einem unkonditionierten Raum belassen. Dabei wurde weder ein Wechsel im Aussehen noch eine Verfärbung beobachtet, so daß der·
befriedigende Korrosionsbeständigkeitseffekt der Oberflächenbehandlung zu erkennen war. Man erhielt durch ein Inkontaktbringen
dieses Cu-Bleches mit einem geschmolzenen Lötmittel ( 230°,
60:4O=SmPb) eine gleichmäßig sich erstreckende und gut ausgebildete
Lötung. Ein anderes ähnliches genügend poliertes, aber nicht mit der obigen Lösung behandeltes.Cu-Blech wurde in gleicher
Weise der Lötung unterworfen; diese gelang jedoch nicht.
Ein ähnliches Cu-Blech wurde eine Stunde lang bei Zimmertemperatur
in ein flüssiges Mittel getaucht, das 0,1 g 2-Undecyl-4-rnethylimidazollaktat
(F.51 - 53°) und 50 ml Wasser enthielt. Das behandelte Cu-Blech wurde zum Trocknen im Freien herausgenommen
und einen Monat lang in einem unkonditionierten Raum belassen. Dort beobachtete man weder einen Wechsel im Aussehen
noch eine Verfärbung, so daß der Korrosionsbeständigkeitseffekt der Erfindung genügend zu erkennen war. Ein anderes ähnliches,
jedoch nicht behandeltes Blech war in nur wenigen Tagen verfärbt. Es war möglich, eine ganz befriedigende Lötung zu erzielen
lediglich durch ein Inkontaktbringen des geschmolzenen Lötmittels mit der Metalloberfläche. Das gleich Bestreben mit dem unbehandelten
Cu-Blech, irgendeine Verlötung zu erzielen, schlug vollständig fehl.
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- 14 -
Ein ähnliches Cu-Blech wurde genauso wie im Beispiel 10 behandelt,
nur verwendete man anstelle des Laktats das Hypobrornid
des 2-Undecyl-4-methylimidazols (P. 134-135°)>
so daß eine ähnliche Lötung - wie gewünscht -,erzielt wurde.
Ein ähnliches Cu-Blech wurde genauso wie im Beispiel 10 behandelt,
jedoch verwendete man anstelle des Laktats das Tartrat des 2~Undecyl-4-methylirnidazols, so daß man eine ähnlich befriedigende
Lötung erzielte.
Eine ubereinanderliegende mit Cu-Plättehen bedeckte Platte für
eine gedruckte Schaltung wurde mit einer Säure gewaschen und 3 Minuten bei 60° in ein Mittel zur Oberflächenbehandlung getaucht,
das aus 1 g 2-Undecyl-4-methylimidazol in 50 ml Wasser
bestand. Nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen wurde sie mit einer 20$igen Lösung von Kolophonium in Methanol bestrichen.
Noch gut 2 1/2 Monate danach hätte man damit mit einem geschmolzenen Lötmittel noch eine zufriedenstellende Lötung erzielen
können.
Anstelle des Bestreichens bzw. Überziehens mit einer Kolophoniumlösung
wurde ein Polyäthylenfilm, der mit einer O,5#igeri Lösung
von 2-Undecyl-4-methylimidazol in Methanol bedeckt war, dicht
über die Cu-Oberflache gezogen, um zwei Monate lang so aufbewahrt
zu werden. Nach Entfernung des Filmes wurde sie einer Lötung unterworfen, und man erhielt ein ähnlich gutes Ergebnis,
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Claims (14)
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines zu lötenden Metalles,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mittel aufträgt, das wenigstens eines der Imidazolderivate, das durch die allgemeine
Formel dargestellt ist
I I
HtV /V
Λ ι
,in der R einen Alkylrest mit
5-20 C-Atomen bedeutet und R und R-^ für Wasserstoff, ein Halogen
oder ein Alkyl mit 1-4 C-Atomen stehen, oder deren Salze enthält, so daß das behandelte Metall einem Lötvorgang unterworfen
werden kann, ohne daß es notwendig ist, irgendein Flußmittel anzuwenden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imidazolderivat aus 2-Alkylimidazolen und 2,4-Dialkylimidazolen
ausgewählt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Imidazolderivat ausgewählt wird aus 2-Amylimidazol, 2-Heptylimidazol,
2-Decylimidazol, 2-Undecylimidazol, 2-Dodecylimidazol,
2-Tridecylimidazd, 2-Tetradecylimidazol, 2-Heptadecylimidazol,
2-Undecyl-4-methylimidazol und 2-Heptadecyl-4-methylimidazol.
4. Verfahren nafch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Imidazolderivat ausgewählt wird aus 2-Alkyl-4-halogenimidazol, 2-Alkyl-4,5-dihalogenimidazol und 2,4-Dialkyl-5-halogenimidazol.
109842/1312
Patentanwälte Dr. W. Andrefewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße 36
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5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
■ Imidazolderivat ausgewählt wird aus 2-AiHyI-^-ChIOr-, 2-Arayl-4,5-dichlor-,
a-Heptyl-^-methyl-^brom-, 2-Decyl-4-jod-, 2-Undecyl-4-broirir,
2-Undecyl-4,5-dibrorn-, 2-Undecyl-4-methyl-;3-brom-,
2~Tridecyl-4-brom-, 2-Tridecyl-4, ij-dibrom-, 2-Tetradecyl-4-methyl
-5-chlor-, 2-Heptadecyl-4,5-dichlor-, 2-Heptadecyl-4-methyl-5-jod-,
2-Heptadecyl-4,5-dibrom-, 2-Undecyl-4-äthyl-5-jod- und
2-Heptadecyl-4-methyl-5-bromimldazol.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Bildung des Salzes folgende Säure ausgewählt ist: Ameisen-,
Essig-, Glykol-, Monochloressig-, Monobromessig-, Cyanoessig-,
Propion-, Butter-, Isobutter-, Capron-, Gaprin-, Milch-, Ül-,
Weinstein-, Methoxyessig-, Malein-, Stearin-, Laurin-, Acryl-,
Methacryl-, Croton-, Cltronen-, Oxal-, Fumar-, Adipin-, Itacon-,
Bei'nstein-, p-Hitrobenzoe-, p-Toluolsulfon-, Benzoe-, Chlorbenzoe-,
Salicyl-, Salz-, Bromwasserstoff-, Jodwasserstoff-, Fluß-, Salpeter-, Salpetrig-, Schwefel-, Phosphor-, Hypochlor-,
Perchlor-, Jod- und Perschwefelsäure.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Salz des Irnidazolderivates ausgewählt ist aus: 2-Undecylimidazo
I phosphat, 2-Undecyl-4-methylimidazollaurat, 2-Undecyl-4-methylimidazolstearat,
2-Undecyl-4-l■nethylllί^idazolsulfat, 2-Undecyl-4-methyliraidazolphosphat,
2-Heptadecylimidazoloxalat, 2-Hept^adecylimidazolsuccinat, 2-Heptadecyl-4-methylimidazolphosphat
und 2-Heptadecylirnidazolphosphat.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel die Form einer Flüssigkeit hat, die entweder das Imidazolderivat
oder dessen Salz in einem flüssigen Medium ent-•
hält.
109842/1312
Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße
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9. Verfahren nach Anspruch <j, dadurch gekennzeichnet, daß das
flüssige Medium eines der nachfolgenden Lösungsmittel 1st: Methanol, Äthanol, Propanol, Athyleriglykol, Propylenglykol,
Aceton, Dioxan, Pyridin, Lutidln, Benzol, Toluol, Hexan, "tri- chlene",
Tetrachlorkohlenstoff, Äthylacetat, Butylacetat und W an Q ei·.
lü. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lösungsmittel mit ,'lasser versetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mittel zusatzlich Kolophonium enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mittel bei einer Temperatur angewendet wird, die höher liegt
als der Schmelzpunkt des Imidazolderivates oder dessen Salz, die
za schmelzen sind.
I-). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
flüssige Mittel entweder durch Imprägnieren, Besprühen oder
Überziehen auf die Metalloberfläche aufgetragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung eines Filmes des Oberflächenbehandlungsmittels
auf der Metalloberfläche außerdem noch Kolophonium aufgetragen VJlX1U.
109842/1312
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