Mat-tech Production

Aluminiumlöten

Das Löten von Aluminium kann einfach sein, hat jedoch einige kritische Bereiche, die eine strenge Prozesskontrolle erfordern. Hartnäckiges Aluminiumoxid erschwert die meisten Lötprozesse mit herkömmlichen Mitteln. Außerdem ist bei der Auswahl der Metallmischung Vorsicht geboten. Aluminiumlegierungen, Meter und Temperatur zeigen oft sehr unterschiedliche Lötergebnisse. Vor Auftragsbeginn muss sorgfältig geprüft werden, wie Aluminium beim Löten Wärme aufnimmt oder abgibt.

Gelötet werden kann mit Weichlot (Sn-Basis, Niedertemperatur) oder Hartlot (Zn-Basis, Hochtemperatur) und mit entsprechenden Flussmitteln, die den Verarbeitungstemperaturen entsprechen. Löten ist per Definition ein Niedertemperatur-Fügeverfahren. Daher ist beim Aluminiumlöten eine geringere Verformung des Bauteils zu erwarten als beim Löten, Schweißen oder anderen Schmelzverbindungsverfahren. Löttemperaturen von 225 bis 490°C liegen weit unter der Aluminiumschmelztemperatur von 661°C, obwohl 490°C über dem Glühpunkt liegen.

Verschiedene Aluminiumlegierungen haben unterschiedliche Lötbarkeit: 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx und 7xxx sind leichter zu verkaufen als Legierungen der 6xxx-Serie. Legierungen der 5xxx-Serie sind aufgrund ihres Magnesiumgehalts am schwierigsten zu löten.

Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und Reflektivität von Aluminium muss die Wärmequelle maßgeschneidert werden.

Die schnelle Bildung einer Aluminiumoxidschicht und die Schwierigkeit, diese Oxidschicht zu entfernen, damit das Lot das Aluminium benetzen kann, sind die Gründe für die Verwendung von Flussmitteln. Beim „normalen“ Kupferlöten ist das Entfernen des Kupferoxids mit milden organischen und anorganischen Flussmitteln relativ einfach. Aluminiumoxid lässt sich nicht so leicht entfernen und erfordert möglicherweise stärkere Flussmittel wie ein organisches Flussmittel auf Aminbasis (bis zu 285°C), anorganische Flussmittel (Chlorid oder Fluorid bis zu 400°C) und komplexe Fluoraluminatsalze (über 550°C) . Die Verwendung von mechanischem Reiben, Ultraschall- oder thermischem Spritzen hängt davon ab, dass das geschmolzene Zink verwendet wird, um die Aluminiumoxidschicht abzuschleifen oder wegzublasen und eine Benetzung des Aluminiumuntergrunds zu ermöglichen. Es wird kein Flussmittel verwendet. In den ersten beiden Flussmitteln werden in der Regel Zinn- oder Zink-Weichlote verwendet, da ihr Schmelzpunkt unter 330 °C liegt und der Zinkanteil galvanische Korrosion verhindert. Für Zinkprodukte auf Lotbasis verwendet Mat-tech Flussmittel, die höhere Schmelztemperaturen bieten.

Rückstände einiger Weichlötflüssigkeiten können nach dem Löten noch aktiv sein und sollten entfernt werden. Für Aluminium verwendete Lote enthalten meist Zink mit Blei, Cadmium, Zinn, Kupfer oder Aluminium. Zinnhaltige Lote können jedoch ein elektrochemisches Korrosionsproblem verursachen. Cadmiumhaltige Lote sind aufgrund gesundheitlicher Probleme der Menschen, die damit arbeiten, verboten. Auch das Löten mit Blei ist nicht mehr erlaubt.

Blei- und cadmiumfreie Legierungen, die üblicherweise zum Hartlöten von Aluminium verwendet werden, sind 91Sn9Zn, 70Sn30Zn und 98Zn2Al. Andere Legierungen der Zn/Al-Familie sind 85Zn/15Al, 90Zn/10Al und 97Zn/3Al. Andere Variationen sind 60Sn/40Zn und 80Sn/20Zn, die Teil der Sn/Zn-Familie sind.

Aluminium hat oft andere Elemente hinzugefügt, um Festigkeit, Steifigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit zu verbessern. Einige Zusätze sind beim Löten kein Problem, Magnesium ist jedoch die Ausnahme. Magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen (z. B. Serie 5xxx und 6xxx) werden verwendet, um das Festigkeits-Gewichts-Verhältnis zu erweitern und die Korrosionsbeständigkeit in einigen Anwendungen zu verbessern.

Das Magnesiumoxid bildet sich sehr schnell zurück und lässt das Lot nicht benetzen. Titan und einige exotische Zusatzstoffe wie Vanadium und Chrom können ebenfalls Probleme bereiten. Zum Löten werden im Allgemeinen die Serien 1xxx (99 % Al oder höher), 2xxx (zugesetztes Kupfer), 3xxx (zugefügtes Mangan), 4xxx (zugesetztes Silizium) und 7xxx (zugesetztes Zink) verwendet. Die 5xxx (zugesetztes Magnesium) und die 6xxx (zugesetzte Silizium und Magnesium) sind dies nicht.

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