DE202005012646U1 - Solder paste for hard soldering purposes has a gel transition temperature and produces gel-like solder metal layers on cooling which have a high water retention behavior - Google Patents

Abstract

Solder paste has a gel transition temperature and produces gel-like solder metal layers on cooling which have a high water retention behavior.

Description

Lotpasten zum Hartlöten für den verlustfreien, steuerbaren Auftrag für in Schichtungen zu verlötenden Lamellenkörpern, wie sie als Wabenkörper in Kühlern, Reaktoren, Wärmetauschern, Honeycomb-Einlaufbeläge und zur Abgasreinigung genutzt werden. Die erfindungsgemäßen Lotpasten besitzen eine Gel-Sprung-Temperatur und ergeben dadurch nach der Wärmeapplikation beim Abkühlen spontan gelartig-feste Lötmetallschichten, die über ein hohes Wasserrückhaltevermögen verfügen, wodurch sie lange verformbar bleiben, so dass eine passgenaue und von der Taktzeit weitgehend unabhängige Montage der erfindungsgemäßen Lotschichten möglich ist, da sie im Gelzustand die Höhengeometrie des Bauteils nicht verändern. Zudem sind die Pasten frei von organischen Lösemittel und ermöglichen eine nahezu emissionsfreie Verlotung im Hochvakuum.solder pastes for brazing for the lossless, controllable order for laminar bodies to be soldered in layers, such as she as a honeycomb body in coolers, Reactors, heat exchangers, Honeycomb Abradable and be used for emission control. The solder pastes according to the invention have a gel-jump temperature and thus give according to the heat application on cooling spontaneously gel-solid solder layers, the above have a high water retention capacity, thereby they remain deformable for a long time, so that a perfectly fitting and from the Cycle time largely independent Assembly of the solder layers according to the invention possible is because they are in the gel state the height geometry of the component do not change. In addition, the pastes are free of organic solvents and allow a nearly emission-free lashing in a high vacuum.

Beschreibungdescription

Die Vakuumlöttechnik eignet sich ausgezeichnet zum stoffschlüssigen Verbinden von metallischen Werkstoffen, insbesondere für Wabenkörper, wie sie für Katalysatorreaktoren in Verbrennungskraftmaschinen benötigt werden. Es ist bekannt, dass sich die Herstellung von Katalysator – Reaktoren für Verbrennungskraftmaschinen durch Verlotung von gewellten Blechen in der Praxis als sehr problematisch darstellt und demzufolge eine Reihe gezielter Methoden und Verfahren entwickelt wurden.The vacuum brazing is excellently suitable for material bonding of metallic materials, especially for Honeycombs, as for Catalyst reactors are needed in internal combustion engines. It is known that the production of catalyst - reactors for internal combustion engines By soldering corrugated sheets in practice as very problematic and consequently a series of targeted methods and procedures were developed.

Zur metallischen Verbindung der Blechlagen werden mehrschichtige Wabenkörper einem Lötvorgang unterzogen. Dazu ist das Vorhandensein einer exakt definierten Menge von Lötmaterial zwischen den zu verlotenden Materialsegmenten erforderlich. Zu große Lotmengen führen, wie auch zu niedrige Materialmengen zu Verbindungs- und Gefügestörungen der metallischen Verbindungen.to Metallic compound of the sheet metal layers become a multi-layered honeycomb body Subjected to soldering. This is the presence of a precisely defined amount of solder material between the material segments to be lost. Too much solder to lead, as well as too low amounts of material to connection and structural defects of the metallic compounds.

Die in der Löttechnik eingesetzten Lote sind auf die zu verbindenden Metalle abgestimmt. Ni – Basislote sind in der Vakuumlöttechnik zur Erstellung hochbelastbarer Edelstahl- und Superlegierungsverbunde weit verbreitet, da sich grundwerkstoffähnliche Eigenschaftsmerkmale erzielen lassen. Die Vakuumatmosphäre verhindert eine Wechselwirkung der Lot- und Grundwerkstoffe mit der Umgebung. Von großem technischen Interesse ist das Vakuumlöten auch deshalb, weil es hochwertige Fügeverbunde zwischen gleichartigen und ungleichartigen Werkstoffen erlaubt und gleichzeitig auf den Einsatz von Flussmittel verzichtet wird.The in soldering used solders are matched to the metals to be joined. Ni - base solders are in the vacuum brazing technique for the production of heavy-duty stainless steel and superalloy composites Widely used, since material-like property characteristics achieve. The vacuum atmosphere prevents interaction the solder and base materials with the environment. Of great technical interest is the vacuum brazing also because it is high quality Add composites allowed between similar and dissimilar materials and at the same time dispenses with the use of flux.

Der eingesetzte Lotwerkstoff kann, je nach geometrischer Ausführung der Bauteile, als Draht, Folie, Pulver oder Paste appliziert werden. Lotwerkstoff und Auftragsort bestimmen Art und Weise des Auftrags. Die Erfindung beschäftigt sich mit der Entwicklung von Lotpasten, die insbesondere über einen Walzauftrag appliziert werden und zur passgenauen Montage von zu verlötenden Lamellenschichten für Wabenkörper genutzt werden.Of the used solder material can, depending on the geometric design of the Components, as wire, foil, powder or paste are applied. Lotmaterial and place of order determine the manner of the order. The invention employs deals with the development of solder pastes, which in particular have a Walzauftrag be applied and for the accurate installation of soldered Lamellar layers for honeycombs be used.

Die Nutzung von pulverförmigem Lotmaterial wird in den Veröffentlichungen DE 29 24 592 A1 , DE 36 03 882 A1 , DE 37 26 502 C2 , DE 42 31 338 A1 , DE 44 16 539 C1 , DE 100 55 650 A1 , DE 101 56 456 A1 , DE 102 00 069 A1 , DE 196 11 396 A1 , GB-PS 13 34 683, WO 94/06594 A1 beschrieben. Allen diesen Beispielen ist gemeinsam, dass man mit Hilfe „klebriger Binder", die man in einem ersten Arbeitsschritt auf das zu verlötende Objekt aufträgt, in einem nachgeschalteten Schritt das pulverförmige Lot durch verschiedene Technologien temporär auf die Teileoberfläche haftend aufbringt, so das dieses verklebt und später im Vakuumofen die Verlotung vollzieht.The use of powdered solder material is described in the publications DE 29 24 592 A1 . DE 36 03 882 A1 . DE 37 26 502 C2 . DE 42 31 338 A1 . DE 44 16 539 C1 . DE 100 55 650 A1 . DE 101 56 456 A1 . DE 102 00 069 A1 . DE 196 11 396 A1 , GB-PS 13 34 683, WO 94/06594 A1. All these examples have in common that with the help of "sticky binder", which is applied in a first step on the object to be soldered, in a subsequent step, the powdery solder by various technologies temporarily applying to the part surface adhering, so this glued and later in the vacuum furnace completes the soldering.

Diese Methode besitzt eine Reihe von Nachteilen. Sämtliche öffentlich gemachten Verfahren, die auf dem Prinzip der nachträglichen Pulverbestäubung beruhen, benötigen eine Feuchtvorbehandlung bzw. eine klebende Haftschicht auf der Kontaktstelle der Metalloberfläche. Die daraus resultierenden wesentlichen Nachteile sind: a) Eine gewichtsmäßige Steuerung der anhaftenden Lotmenge ist nicht möglich, da immer nur eine Monolage an Teilchen an der klebenden Oberfläche haften bleibt. Die Erhöhung der Metallmengen, die unter Umständen bei höheren Spalten und Kapillaren erforderlich wäre, scheidet üblicherweise damit technisch aus. Werden höhere Metallmengen erforderlich, muss das Metall in der Binderschicht zunächst benetzen und anschließend „versinken", ein technisch äußerst schwierig zu steuernder Prozess. Und b) verschiebt sich das effektive Verhältnis Binder/Metall prozentual zu erhöhten Binderanteilen und damit in der Folge zu erhöhten Zersetzungsemissionen. Üblicherweise liegt im zweistufigen Verfahren ein Binder/Metalllotverhältnis von ca. 1:10 vor, das bedeutet 10% des aufgetragenen Materials muss sich beim Lötprozess abbauen bzw. hinterlässt große Mengen Crackprodukte, da es unter Vakuum nicht zur finalen Verbrennung kommen kann.These Method has a number of disadvantages. All public procedures, the on the principle of retrospective powdering based, need a wet pretreatment or an adhesive layer on the Contact point of the metal surface. The resulting significant disadvantages are: a) A weight control The adhering Lotmenge is not possible, as always only a monolayer adheres to particles on the adhesive surface. The increase in Metal quantities that may be at higher Columns and capillaries would be required, usually separates so technically. Become higher Metal quantities required, the metal must be in the binder course first wet and then "sink", a technically extremely difficult process to be controlled. And b) shifts the effective binder / metal ratio increased in percentage Binder shares and thus to increased decomposition emissions. Usually In the two-stage process, a binder / metal solder ratio of approx. 1:10 before, that means 10% of the applied material has to be during the soldering process reduce or leaves size Quantities of cracking products, as it is not under final vacuum combustion can come.

Da das Lotpulver nicht nur unmittelbar nach dem Binderauftrag haften soll, verwendet man im allgemeinen Binder, die möglichst „nie" trocknen. Der Binder ist demzufolge in der Regel so ausgerüstet, dass er hohe Anteile organischer, nicht flüchtiger Substanzen, die meist zudem noch hygroskopisch sind, enthält. So besteht das Problem, dass nach dem Auftragen des Binders das so vorbereitete Metall mit Vorsicht weiterverarbeitet werden muss um das Lot samt Binder nicht wieder zu entfernen. Bei zu starker oder zu früher Vortrocknung vor dem Vakuumlöten nimmt entweder der Binder erneut Feuchte aus der Umgebung auf, oder es treten Lotverluste beim Weiterverarbeiten ein.Since the solder powder should not just stick immediately after the binder order, it is used in general As a result, the binder is usually equipped to contain high levels of organic, non-volatile substances, most of which are hygroscopic, so the problem is that after application of the binder The metal prepared in this way must be processed with care so as not to remove the solder together with the binder If too much or too early predrying before vacuum brazing, either the binder will again absorb moisture from the environment or loss of solder will occur during further processing.

Enthält der Binder organisch flüchtiges Material (VOC) und wird damit unempfindlicher für das spätere Handling, sind diese Substanzen wiederum für Mensch und Umwelt, als auch für die Atmosphäre im Lötofen schädlich.Contains the binder organically volatile Material (VOC) and thus becomes less sensitive to the subsequent handling, these substances again for Human and the environment, as well the atmosphere harmful in the soldering oven.

Nachteilig ist weiterhin, dass die Binderschicht schon vor dem Schmelzen des Lotes verkoken kann und damit eine schädliche Zwischenschicht bildet, die das Anhaften des Lotes verhindert. Die Menge an organischen Anteilen bestimmt weiterhin die im Vakuumofen anfallenden Crackprodukte. Sie führen generell zur unerwünschten Verunreinigung des Ofens und damit auch zu Qualitätseinbußen, verbunden mit hohen Wartungskosten.adversely is further that the binder course even before the melting of the Lote can coke and thus forms a harmful intermediate layer, which prevents the attachment of the solder. The amount of organic Shares continues to determine the cracking products produced in the vacuum furnace. They lead generally undesirable Pollution of the furnace and thus to loss of quality associated with high maintenance costs.

Ein Lotauftrag in Pulverform ist zudem nur auf die Oberseite des Objektteils möglich, wenn nicht Blaseinrichtungen verwendet werden sollen, die das Lotpulver von unten her gegen die Lamellen schleudern, was aber zu einer unhomogenen Auftragung des Lotmaterials führt. Nachteilig ist ferner, dass bei der bekannten Herstellungsmethode die aufzutragenden Schichten wegen der Notwendigkeit der Binderschicht und der Lotmaterialschicht verhältnismäßig dick sind, so dass der Durchmesser von gewickelten Trägerkörpers zunächst unnötig vergrößert wird, im Vakuumofen dann aber zu einem Schrumpfen führt, was die Einhaltung von Maßtoleranzen erschwert.One Lotauftrag in powder form is also only on the top of the object part possible, if you do not want to use blowing devices that use the solder powder from below to fling against the slats, but what an unhomogeneous Application of the solder material leads. Another disadvantage is that in the known production method the layers to be applied because of the need for the binder course and the solder layer relatively thick are, so that the diameter of wound carrier body is first unnecessarily increased, then in a vacuum oven but leads to shrinkage, what compliance with dimensional tolerances difficult.

Es sind auch noch andere Verfahren, die mit reinem Metallpulvern arbeiten, bekannt gemacht, so arbeiten DE 29 54 174 C2 , DE 37 11 626 C2 mit Flamm- bzw. Plasmaspritzen.There are also other methods that work with pure metal powders, made known work so DE 29 54 174 C2 . DE 37 11 626 C2 with flame or plasma spraying.

Die genannten Nachteile führten zur Überlegungen andere Lot-Materialien einzusetzen. So beschreibt die DE 36 34 235 C1 , DE 42 15 986 A1 , DE 42 31 338 A1 , DE 197 25 177 C1 die Verwendung von Lotdrähten, -bändern, -schnüren und -folien, deren Kosten die Fertigung verteuern.The disadvantages mentioned led to the considerations to use other solder materials. That's how it describes DE 36 34 235 C1 . DE 42 15 986 A1 . DE 42 31 338 A1 . DE 197 25 177 C1 the use of solder wires, tapes, cords and foils, the cost of which increases the cost of manufacturing.

Abgesehen davon, dass diese Lotmaterialien selbst nur sehr aufwendig und kostenintensiv herstellbar sind, sind auch hier Grenzen der Anwendung bekannt. Diese sind zunächst in der räumlichen Geometrie des zu verlötenden Objektes zu suchen. So eignet sich ein Band oder Draht hervorragend zur Wicklung eines Bauteils. Hauptanwendung der Lotfolie sind dagegen bevorzugt ebene Geometrien. Üblicherweise sind aber gerade die Berührungspunkte in den Kontaktflächen von Lamellenkörpern keine ebenen Flächen. Die konstruktiv natürliche Grenze ist dort zu suchen, wo eine zu geringe Materialmenge an Lotmetall aufgrund der Grenzflächenspannung in der Schmelze nicht mehr ausreichend an der Lotstelle vorhanden ist, oder wo zu große Abstände zwischen Wellenberg und Wellental innerhalb der Lamelle existieren. Ein wesentlicher Punkt, der gegen den Einsatz von Folien spricht, ist deren komplizierte und technische aufwendige Herstellung und der damit verbundene hohe Preis, der volkswirtschaftlich wesentliche Massenprodukte, wie sie Kühler und Reaktoren darstellen, unsinnig verteuert. Die Verwendung von Lotfolien, Bändern oder Draht bedingt, insbesondere bei vielschichtigen Lagen eine „Vergrößerung" des Bauteils, wobei die Vergrößerung nach dem Verlöten durch Setzen entfällt. Zwischen den Blechlagen kommt es dann während des Lötprozesses zu Vorspannungsverlusten des Wabenkörpers, so dass zwischen den Blechlagen teilweise keine Lötverbindungen entstehen. Verbunden ist dies mit einer unkontrollierten Veränderung der Raummaße, eine passgenaue Verlotung ist erschwert.apart from the fact that these brazing materials themselves are very expensive and expensive can be produced, limits of the application are also known here. These are first in the spatial Geometry of the to be soldered To search object. So a band or wire is excellent for winding a component. The main application of the solder foil is against it prefers plane geometries. Usually but are just the points of contact in the contact areas of lamellar bodies no flat surfaces. The constructively natural Boundary is to look where there is too little amount of solder metal due to the interfacial tension no longer sufficiently present at the soldering point in the melt is, or where too big distances between wave mountain and wave valley exist within the lamella. An important point that speaks against the use of films, is their complicated and technical elaborate production and the associated high price, the economically significant Bulk products, like coolers and reactors, more senselessly expensive. The usage of Lotfolien, ribbons or wire conditionally, especially in complex layers, a "magnification" of the component, wherein the magnification after the soldering by setting is omitted. Between the sheet layers it then comes during the soldering process to bias losses the honeycomb body, so that between the sheet metal layers partially no solder joints arise. This is connected with an uncontrolled change the room dimensions, a tailor-made lashing is difficult.

Als Lotmaterial der Wahl erscheint die Pastenform, da nur diese ein auf Ort und Menge gezielt steuerbaren Materialauftrag ermöglicht. Einstufige Auftragsverfahren tragen eine Metalllotpaste in gewünschter Schicht auf die vorgesehene Kontaktstelle auf.When Lotmaterial of choice appears the paste form, since only this one On location and quantity specifically controllable material order allows. Single-stage application methods carry a metal solder paste in the desired layer on the intended contact point.

Die DE 29 24 592 A1 und DE 36 03 882 beschreiben auch die Verwendung von Lotpaste, d.h. die Verwendung von Binder/-Lotmetallgemischen. Auch die DE 29 54 154 C2 nutzt diese Materialform.The DE 29 24 592 A1 and DE 36 03 882 also describe the use of solder paste, ie the use of binder / -Lotmetallgemischen. Also the DE 29 54 154 C2 uses this material form.

Das Aufbringen von Lotpasten als alleiniger Arbeitsschritt gestattet die gezielte Erhöhung des Lotmetalls an der zu verlötenden Kontaktstelle beliebig. Eine Steuerung der Lotschichtdicke und damit auch der Menge an Metalllot ist durch Lotpasten und Lotsuspensionen leicht möglich. Die oben beschriebenen Nachteile des organischen Binders gelten prinzipiell auch für ein Binder/-Lotmetallgemisch. Intensive Bemühungen, insbesondere aus umwelt- und ökologischen, aber auch arbeitshygienischen und technologischen Überlegungen, haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass die am Lötort verbleibenden Metallkonzentration > 99% liegt. Das GB 20 2004 014 393.3 beschreibt die Nutzung von absolut VOC-freien, ausschließlich auf Wasser basierenden Metallpasten, mit einem verbleibenden Metallgehalten von > 99,9%. Dort werden als Auftragsverfahren für Lotpasten alle üblichen Applikationsverfahren auf ein Substrat genannt, z.B. Spritzen, Schleudern, Drucken, Rollen, Walzen, Streichen, Rakeln, Gießen, Tauchen usw.The application of solder pastes as a single step allows the targeted increase of the solder metal at the contact point to be soldered arbitrarily. A control of the solder layer thickness and thus also the amount of metal solder is easily possible by solder pastes and Lotsuspensionen. The disadvantages of the organic binder described above also apply in principle to a binder / -Lotmetallgemisch. Intensive efforts, in particular from environmental and ecological, but also occupational hygiene and technological considerations, In recent years, the metal concentration remaining at the soldering location has been> 99%. GB 20 2004 014 393.3 describes the use of absolutely VOC-free, water-only based metal pastes, with a residual metal content of> 99.9%. There are called as application method for solder pastes all the usual application methods on a substrate, such as spraying, spinning, printing, rolling, rolling, brushing, knife coating, casting, dipping, etc.

Die DE 3603882 beschreibt ein Sprühverfahren, die DE 2954174 erwähnt zusätzlich das Einpressen der Lotpasten in die Stirnwände der Abgasreaktoren.The DE 3603882 describes a spray process that DE 2954174 mentions in addition the pressing of the solder pastes in the end walls of the exhaust gas reactors.

Die DD 247 790 beschreibt ein Verfahren, in dem das Objekt auf einen Tauchkörper gedrückt wird, auf dem sich ein Lötpastenkissen befindet. Die Höhe des Lötpastenkissens wird mit einem Rakel eingestellt.The DD 247 790 describes a method in which the object is pressed onto a submersible on which a solder paste pad is located. The height of the solder paste pad is adjusted with a squeegee.

Die prinzipielle Möglichkeit des Auftrags durch Walzen zeigen DE 2924592 , DE 2954174 auf. Nach den zuletzt erwähnten Schriften ist der Auftrag von Lotpasten durch Walzauftrag als bekannt vorauszusetzen, wobei der Auftrag sowohl auf das glatte Blech, als auch auf die Lamellenkuppen beschrieben wird. Beschrieben und beansprucht werden jedoch nur aus glatten und gewellten Blechen miteinander verwickelte Matrixstrukturen. Wenn die Applikation und Montage einer verwickelten Lamellenmatrix im Nasszustand der Paste und in einem Bauteil erfolgt, erfolgt diese in den erfindungsgemäß beanspruchten Bauteilen im weiteren Fertigungsverlauf in gestapelten Strukturen selektiv und im gelartigem Zustand. Hierfür konnte bis heute keine praktikable Lösung mittels Walzauftrag gefunden werden. Arbeitet man bei der Fertigung von Lamellenstapeln nach der Methode der DE 2924592 ist durch die veränderte Bauteilegeometrie eine passgenaue Apparatekonstruktion ausgeschlossen.The principal possibility of order by rolling show DE 2924592 . DE 2954174 on. According to the last-mentioned documents, the order of solder pastes by rolling order is to be assumed to be known, wherein the order is described both on the smooth sheet, and on the lamellae. However, only smooth and corrugated sheets entangled matrix structures are described and claimed. If the application and assembly of an entangled lamellar matrix takes place in the wet state of the paste and in one component, it takes place in the claimed components according to the invention selectively in the further production process in stacked structures and in the gel-like state. For this purpose, no practicable solution by rolling order could be found until today. If you work in the production of lamella stacks according to the method of DE 2924592 Due to the changed component geometry, a precisely fitting apparatus design is excluded.

Der heutiger Stand der Löttechnik bei Nutzung von Metallpulver, Folien, Draht, Band und Paste ist aus den oben genannten Gründen als unbefriedigend einzustufen. Ein universeller Einsatz von Paste scheiterte bisher auch an den hohen organischen Bindergehalten.Of the current state of soldering technology when using metal powder, foils, wire, tape and paste is for the reasons mentioned above classified as unsatisfactory. A universal use of paste failed so far also at the high organic binder contents.

In Summe zeigen alle heute bekannten Verfahren und Lotpastenzusammensetzungen, dass durch hohe Bindermengen gute Haftung entsteht, der anfallende hohe organische Crackanteil jedoch eine Anwendung für Massenprodukte im Vakuumofen ausschließt. Gleiches gilt für die Verwendung wässriger Pasten mit hohem organischem Binderanteil oder nichtflüchtigem Lösemitteln. Verwendet man wässrige Pasten mit niedrigen Binderanteil, resultieren nach der Trocknung Schichten mit > 99% Metallpulver. Sie bilden nach der Trocknung hohe Schichten die beim Montieren vom Objekt abplatzen bzw. werden beim mechanisch erforderlichen Handling abgerieben. Lötfehler sind die Folge. Die alternativ beschriebene Nassmontage lässt ein zeitlich zu kurzes Montagefenster zu.In Sum of all known today and solder paste compositions, that due to high binder amounts good adhesion, the resulting however, high organic cracking content is an application for bulk products excludes in a vacuum oven. The same applies to the use of aqueous Pastes with high organic binder content or non-volatile Solvents. Is used aqueous Pastes with low binder content result after drying Layers with> 99% Metal powder. They form after drying high layers in the Mount the object flake off or be mechanically required Handling rubbed off. soldering defects are the consequence. The alternatively described wet mounting can be too short mounting window too.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, eine hocheffektive Lötverbindung zwischen den Lamellenblechen und Blechlagen metallischer Wabenkörper aufzufinden, die die bekannten Nachteile nicht aufweist. Aufgabe war es weiterhin, Lotpasten bereitzustellen, die bei einem verlustfreiem Auftrag, eine exakte mengenmäßige Dosierung und eine zielortsgenauer Platzierung zulassen, ohne das die aufgetragenen Schichten die Höhengeometrie des Bauteils verändern. Ideal wäre es, wenn das aufgetragene Pastenmaterial einen zeitlich langen Montagezeitraum zulässt. Zusätzlich soll durch die Pastenform und Technologie des Pastenauftrags eine passgenaues Zusammenfügen aller Bauteile möglich bleiben, wie dies insbesondere in hohe Schichtfolgen an zu verlötenden Lamellenkörpern bisher nicht möglich ist. Ein weiteres Ziel ist die passgenaue Montage jedweder Lamellengeometrie. Hierzu müssten sich Pasten die im Montagezustand elastische, gummiartige Eigenschaften aufweisen hervorragend eignen.It It was therefore an object of the invention to provide a highly effective solder joint find metallic honeycomb bodies between the lamellar plates and sheet metal layers, which does not have the known disadvantages. Task was still, Provide solder pastes that are used in a lossless job, an exact quantitative dosage and allow a precise placement without the plotted Layers the height geometry of the component. Ideal would be it if the applied paste material a time-long mounting period allows. additionally is intended by the paste shape and technology of paste application a perfect fit Put together all components possible remain, as so far in particular in high layer sequences on to be soldered lamellar bodies not possible is. Another goal is the accurate installation of any lamellar geometry. For this would have to Pastes are elastic, rubbery properties when assembled have excellent properties.

Diese Zielsetzung wird durch die erfindungsgemäße Lotpaste und deren verlustfreien und steuerbaren Auftrag für in hohen Schichtfolgen zu verlötenden Lamellenkörpern erreicht. Die mit der erfindungsgemäßen Paste aufgetragenen Schichten verändern die Höhengeometrie des Bauteils nicht und erlauben durch die über eine längere Zeit verbleibende Plastizität und Elastizität die passgenaue Montage im Nass- und Gelzustand. Derartige beschichtete Objekte werden als Wabenkörper in Kühlern, Reaktoren, Wärmetauschern und zur Abgasreinigung z.B. in Kraftfahrzeugen genutzt. Auch andere Anwendungen bei vergleichbar feinen Blechstrukturen sind möglich.These The objective is achieved by the solder paste according to the invention and its lossless and controllable order for to be soldered in high layer sequences lamella bodies reached. The layers applied with the paste according to the invention change the height geometry of the component and allow by the remaining over a longer period of plasticity and elasticity, the perfect fit Installation in wet and gel state. Such coated objects be as honeycomb body in coolers, Reactors, heat exchangers and for exhaust gas purification e.g. used in motor vehicles. Others too Applications with comparable fine sheet metal structures are possible.

Kernidee der beanspruchten Erfindung ist es, wässrige Lotpasten zu nutzen, die bei Raumtemperatur praktisch elastisch und gelartig fest sind, bei Applikationstemperatur jedoch flüssig und in walzbarer Rheologie vorliegen. Überraschenderweise gelingt dies mit Materialien, die einen charakteristischen Gel-Sprung besitzen, d.h. wird eine bestimmte Temperatur unterschritten, geliert die Masse gummiartig. In diesem Zustand reduziert sich aufgrund des gebildeten Gitternetzes die Verdunstung extrem. Das aufgetragene Material bleibt über einen langen Zeitraum deformierbar und eventuellen Montageschritten verfügbar erhalten. Erhöht man die Temperatur verflüssigt sich das Medium.The core idea of the claimed invention is to use aqueous solder pastes which are practically elastic and gel-like at room temperature, but are liquid at application temperature and in rollable rheology. Surprisingly, this succeeds with materials that have a characteristic gel jump, ie, when a certain temperature is exceeded, the mass gums like a gummy. In this state, the evaporation is extremely reduced due to the formed grid. The applied material remains deformed over a long period of time and available to any assembly steps available. Increasing the temperature liquefies the medium.

Die erfindungsgemäßen Pasten nutzen als Bindersubstanz organische Bindemittel, sofern sie wasserlöslich, wasseremulgierbar bzw. wasserdispergierbar sind und eine Gel-Sprungtemperatur besitzen. Als geeignete Basismaterialien mit Gel-Sprung bietet sich insbesondere Gelatine und seine chemischen Modifikationen an. Diese bilden in Konzentrationen von 0,2–5%, bevorzugt 0,5–1 % bezogen auf Metall bei Raumtemperatur gelbildende feste Filme, die eine ausgezeichnete Wasserrückhaltung aufweisen, nach dem endgültigen Trocknen jedoch trockene festhaftende Schichten auf dem Untergrundsmaterial ausbilden und im Hochvakuum verlötbar sind.The pastes according to the invention use as binders organic binders, provided they are water-soluble, water-emulsifiable or water-dispersible and have a gel transition temperature. As appropriate Gel-backed base materials are especially gelatin and its chemical modifications. These form in concentrations from 0.2-5%, preferably 0.5-1 % based on metal at room temperature gel-forming solid films, the an excellent water retention exhibit, after the final Dry dry adherent layers on the substrate, however train and soldered in a high vacuum are.

Die erfindungsgemäßen Pasten mit Gel-Sprung-Temperatur zeigen gegenüber dem Stand der Technik wässriger Lotpasten ein deutliche verbessertes Wasserrückhaltevermögen (Zeichnung 2).The pastes according to the invention with gel-crack temperature show a watery over the prior art Solder pastes a markedly improved water retention capacity (Figure 2).

Bevorzugt geeignete durch Walzauftrag aufzubringende Pasten stellen Binder-Polymer-Kombination dar und besitzen eine Gelatine-Konzentration von < 5%, bevorzugt < 2%, besonders bevorzugt < 1 % bezogen auf Metall. Zur Kombination bieten sich organisch wasserlösliche Polymere an, die mit Gelatine und ihren Abkömmlingen verträglich sind. Es eignen sich alle wasserlöslichen Polymere, die Amino-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Urethan-, Pyrolidon-, Harnstoffgruppen aufweisen, und als in Wasser löslichen Verdickungsmitteln genutzt werden.Prefers suitable applied by roll application pastes constitute binder-polymer combination and have a gelatin concentration of <5%, preferably <2%, particularly preferably <1% based on Metal. The combination is provided by organic water-soluble polymers which are compatible with gelatin and its derivatives. All water-soluble ones are suitable Polymers containing amino, carboxyl, hydroxyl, urethane, pyrolidone, Having urea groups, and as water-soluble thickeners be used.

Die erfindungsgemäßen Pasten sind frei von organischen Lösemitteln und können ohne den Einsatz organischer Lösemitteln zu funktionsfähigen Schichten verarbeitet werden. Die erfindungsgemäßen Pasten sind mit Wasser verdünnbar. Im Bedarfsfalle sind sie während der Verarbeitung, z.B. bei der Reinigung der Verarbeitungsanlagen, durch Wasser leicht zu entfernen und erfordern somit nicht die Anwendung von organischen Lösemitteln. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Pasten geruchsneutral und unbrennbar. Ökologische Beeinträchtigungen, wie sie zum Teil bei den derzeit eingesetzten Pasten bemängelt werden, sind bei den erfindungsgemäßen Pasten nicht zu erwarten.The pastes according to the invention are free of organic solvents and can without the use of organic solvents too functional Layers are processed. The pastes of the invention are water dilutable. If necessary, they are during processing, e.g. during the cleaning of processing plants, easily removed by water and thus do not require the application of organic solvents. About that In addition, the pastes according to the invention odorless and non-flammable. ecological impairments as they are sometimes criticized in the currently used pastes, are in the pastes according to the invention not to be expected.

Die erfindungsgemäßen Pasten können dadurch hergestellt werden, dass man die pulverförmigen Metall-Materialien im wässrigen Binder auf eine bestimmte Viskosität einstellt, wobei deren Charakteristik durch die Auswahl der Kombination gelbildendes Polymer (Gelatine) und organischem Bindematerials und seiner wechselseitigen Konzentrationen bestimmt wird. Dabei kann es vorteilhaft sein, die rheologischen Eigenschaften der Pasten zusätzlich durch oberflächenaktive Netzmittel zu beeinflussen, auch um die Benetzung auf dem Substrat zu verbessern.The pastes according to the invention can be prepared by mixing the powdered metal materials in aqueous Binder adjusts to a certain viscosity, with their characteristics by selecting the combination gel-forming polymer (gelatin) and organic binding material and its mutual concentrations is determined. It may be advantageous, the rheological Properties of the pastes in addition by surface-active Wetting agents affect, even wetting on the substrate to improve.

Gegenstand dieser Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Pasten. Primär sind sie zur Belotung von Metallen, insbesondere Stahl, Edelstahl und Superlegierungen hervorragend geeignet. Die erfindungsgemäßen Pasten sind bevorzugt für den Walzauftrag entwickelt worden, doch lassen sich übliche Applikationsverfahren wie z.B. durch Spritzen, Schleudern, Drucken, Rollen, Walzen, Streichen, Rakeln, Gießen, Tauchen usw. ebenfalls anwenden, sollte es gewünscht sein, den Effekt des Gel-Sprungs zu nutzen.object This invention is also the use of the pastes according to the invention. Primary they are used to alloy metals, in particular steel, stainless steel and superalloys excellent. The pastes according to the invention are preferred for the rolling order has been developed, but can be customary application methods such as. by spraying, spinning, printing, rolling, rolling, brushing, Doctoring, pouring, Diving, etc. also apply, it should be desired, the effect of Use gel jump.

Das Aufwalzen von Lotmaterial mit Gel-Sprung-Temperatur erfolgt bei Temperaturen oberhalb des Gelpunktes. Das Aufwalzen einer definierten Menge Lotpaste kann als das optimale Verfahren zum ökologisch sicheren und dosiergenauen Auftrag des benötigten Materials angesehen werden. Die Lotpaste kann sowohl auf glatten Flächen als auch auf strukturierten gewellten, geschichteten oder geschlungene Blechlagen aufgebracht werden, wobei ein Auftrag auf die Lamelle bevorzugt anzustreben ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Lotmaterial beim Schmelzvorgang sich direkt am Lötort befindet und keine zusätzlichen Wege zu überbrücken hat. Der Materialauftrag ist mengenmäßig einwandfrei und kontinuierlich steuerbar. Durch differenzierende Rotationsgeschwindigkeiten der Transport- und der Auftragswalze, sowie der Durchlaufgeschwindigkeit an sich, sind alle technisch gewünschten Lotmengen auftragbar. Die Auftragsprofile der Pasten unterscheiden sich weiterhin durch ihre Rheologieeinstellung im low shear- und im high shear-Bereich.The Rolling on of solder material with gel jump temperature takes place at Temperatures above the gel point. The rolling of a defined Lot solder paste can be considered the best way to be ecologically safe and precisely measured order of the required material considered become. The solder paste can be used on smooth surfaces as well as on structured surfaces corrugated, layered or looped sheet metal layers applied be preferred, with an order on the lamella is. This ensures that the solder material is directly at the soldering location during the melting process and no extra Has ways to bridge. The material order is quantitatively perfect and continuously controllable. By differentiating rotational speeds the transport and the application roller, as well as the throughput speed in itself, are all technically desired Lot quantities orderable. The order profiles of the pastes are different furthermore by their rheology adjustment in low shear and in high shear range.

Nach dem Walzvorgang erfolgt nach Unterschreitung der Gel-Sprung-Temperatur ein spontanes „Einfrieren" der aufgetragenen Lotmasse. Das Gelieren lässt sich durch Kühlfallen in wenigen Sekunden erreichen.To The rolling process is carried out after falling below the gel jump temperature a spontaneous "freezing" of the applied Solder mass. The gelling leaves through cold traps reach in a few seconds.

Je nach Basisrheologie, Applikationsparameter und Trocknungsbedingung lassen sich auf den Lamellen unterschiedliche Lotauftragsprofile erzeugen, wobei die Seitenschnitte des Pastenauftrags innerhalb der Grenzbereiche des Typs 1 und 2 der Zeichnung 1 anzutreffen sind. Im Gegensatz zum flachen Profil des Typs 1 zeigt der Typ 2 ein kammartige Erhöhung der Lotschichten nach dem Trocknungsvorgang. Bestimmend für das Entstehen von Schichten entsprechend Typ 1 und 2 sind die Rheologischen Profile der Pasten, wobei Typ 1 insbesondere bei newtonschen Flüssigkeiten, Typ 2 bei strukturviskosen Flüssigkeiten auftritt.Depending on the basic rheology, application parameters and drying conditions, different lamination application profiles can be produced on the lamellae, with the side cuts of the paste application occurring within the boundary regions of types 1 and 2 of the drawing 1. In contrast to the flat profile of type 1, the type 2 shows a comb-like increase of the solder layers after the drying process. Determining for the formation of layers corresponding to types 1 and 2 are the rheological profiles of the pastes, with type 1 occurring particularly in Newtonian liquids, type 2 in pseudoplastic liquids.

Typ 3 zeigt eine analog aufgetragene Lotschicht mit Gelsprung-Temperatur, die bis zur Montage in einem elastisch verformbarem Gelzustand vorliegt und nach der Montage des Bauteils an die Lamellenkante durch Verpressen verbracht wird. Die erfindungsgemäße Lotpaste befindet sich damit exakt am zu verlotenden Ort.Type 3 shows an analogously applied solder layer with gel-cracking temperature, which is in an elastically deformable gel state until assembly and after assembly of the component to the lamellar edge by pressing is spent. The solder paste according to the invention is thus exactly at the place to be lost.

Die aufzubringende Lotmenge orientiert sich zum einem am Abstand der gewellten Lamellen zum glatten Blech, wobei dieser Abstand konstruktionsbedingt möglichst gering gehalten werden soll. Die andere Schichtdickengrenze ist vom Durchmesser der Partikelgröße des Lotpulvers in der Paste abhängig, d.h. der Durchmesser der größten Teilchen bestimmt den niedrigsten machbaren Abstand innerhalb des Schichtaufbaus. Die Teilchengröße handelsüblicher, technischer Lotqualitäten liegt entweder < 45 μm, < 53 μm oder < 106 μm. Diese Schichtstärke wird durch die Nutzung des Erfindungsgedanken erreicht. Sie entspricht dem Profiltyp 3. Eine zu erwartende Bauteileerweiterung, die durch die Anzahl der zu verlötenden Lamellenschichten bestimmt wird, ist somit durch das erfindungsgemäße Material bei seiner Applikation vermieden.The applied quantity of solder is based on a distance of the corrugated fins to smooth sheet metal, this distance by design preferably should be kept low. The other layer thickness limit is the diameter of the particle size of the solder powder depending on the paste, i.e. the diameter of the largest particles determines the lowest feasible distance within the layer structure. The particle size commercial, technical solder qualities is either <45 μm, <53 μm or <106 μm. These layer thickness is achieved by the use of the inventive idea. It corresponds the profile type 3. An expected component extension by the number of soldering Slats is determined, is thus by the material of the invention avoided during its application.

BeispieleExamples

Beispiel 1example 1

Das Beispiel 1 beschreibt den Stand der Technik mittels Lotfolie.The Example 1 describes the prior art by means of solder foil.

Als Referenz und Stand der Technik wird die zur Verlötung erforderliche Lotmenge durch Lotfolie zwischen Glatt- und Lamellenblech eingebracht. Dazu werden pro Lamellenschicht 2 Folien, entsprechend 10,2 g benötigt. Die Folie besitzt eine Fläche von 100 × 255 mm, bei einer Lotdichte von 4,52 g/cm³ beträgt die Foliendicke 45 μm.As a reference and state of the art, the quantity of solder required for soldering is introduced by means of solder foil between smooth and laminated sheet metal. For this purpose, 2 films, corresponding to 10.2 g are required per slat layer. The film has an area of 100 × 255 mm, at a solder density of 4.52 g / cm ³ , the film thickness is 45 microns.

Bei einem Schichtaufbau von 12 Lamellen entspricht dies bei der Vormontage einer Bauteilerweiterung von 1,1 mm.at This corresponds to a layer structure of 12 lamellae during pre-assembly a component extension of 1.1 mm.

Beispiel 2Example 2

Beispiel 2 beschreibt den Stand der Technik mittels Lotpaste. Als Stand der Technik wurde eine Lotpaste entsprechend dem deutschen Gebrauchsmusters Nr. 20 2004 014 393.3 benutzt. Die Lotpaste wurde mit einem technischen Standart-Lot von < 106 μm hergestellt. Pasten die nach diesem Verfahren hergestellt werden eignen sich hervorragend zur Beschichtung von starren Flächen, Kanten, Spalten usw., sind aber ungeeignet für bewegliche, dreh- und biegbare Apparateteile, wie dies z.B. Lammellenkörper sind. Der Grund dafür ist, dass die wässrigen Pasten nach Verdunstung kurzfristig einen Metallgehalt von > 99% erreichen und aufgrund der hohem Metall-Packungsdichte harte, spröde und nicht deformierbare Schichten ausbilden, die zudem bei Verbiegungen und Verdrehungen leicht vom beschichteten Körper abfallen.example 2 describes the prior art by means of solder paste. As the state of Technique became a solder paste according to the german utility model No. 20 2004 014 393.3. The solder paste was made with a technical Standard solder of <106 μm. Pastes made by this process are suitable excellent for coating of rigid surfaces, edges, gaps etc., but are unsuitable for movable, rotatable and bendable apparatus parts, such as e.g. Are lamb body. The reason for this is that the watery Pastes after evaporation in the short term reach a metal content of> 99% and due the high metal packing density hard, brittle and undeformable Forming layers, in addition to bending and twisting slightly from the coated body fall off.

Auf Lamellenbleche wird Lotpaste im Walzverfahren aufgebracht und im getrockneten Zustand montiert. Das im Beispiel angezogene Modell arbeitet mit einem Schichtaufbau von 12 Lamellen und bei einer Nutzung von Lotpaste mit Teilchen von < 106 μm. Allein aufgrund dieser Parameter ist eine Erweiterung der Bauteilgeometrie von mindestens 2,5 mm erforderlich. Es ist weiter davon auszugehen, dass eine durch Walzen aufgetragene Paste niemals in Monolage applizierbar ist, sondern bei kugelförmigen Teilchen üblicherweise 4–7 Teilchenlagen anzusetzen sind, d.h. es sind Bauteilerweiterungen von mindestens > 10 mm erforderlich, wie dies der Referenzversuch tatsächlich belegt.On Laminated plates are applied by soldering in the rolling process and in Dried state mounted. The model attracted in the example works with a layer structure of 12 fins and in one use of solder paste with particles of <106 microns. Alone due to these parameters is an extension of the component geometry of at least 2.5 mm required. It must be assumed that applied by rolling paste never be applied in monolayer is, but at spherical Particles usually 4-7 particle layers are to be set, i. Component extensions of at least> 10 mm are required, such as this the reference experiment actually busy.

Beispiel 3Example 3

Der Versuchsaufbau entspricht dem des Beispiels 2 und ist nur aus theoretischen Überlegungen mitgeführt worden. Im Gegensatz zu Beispiel 2 wurde jedoch die Montage unmittelbar nach dem Walzvorgang ausgeführt. Erfolgt eine Montage im Nasszustand, d.h. innerhalb kürzester Zeit ist das aufgetragene Material noch beweglich und kann an die Ränder verschoben werden. Die Praxis zeigt jedoch das derart kurze Montagezeiten nicht zu erreichen sind und zu riesigen Fehler- und Ausschussquoten führt. Bereits nach 5 Minuten Verweilzeit ist eine problemlose Höhenverschiebung nicht mehr möglich oder führt zu Fehlern im Lötgefüge. Derartig kurze Taktzeiten zur Montage sind eine technisch, logistische Hürde.Of the Experimental setup is similar to that of Example 2 and is for theoretical consideration only carried Service. In contrast to Example 2, however, the assembly became immediate executed after the rolling process. If a mounting in the wet state, i. within the shortest possible time Time the applied material is still mobile and can be attached to the margins be moved. However, practice shows such short assembly times can not be achieved and huge error and reject rates leads. Already after 5 minutes dwell time is a problem-free height shift not possible anymore or leads to errors in the solder joint. Such short cycle times for assembly are a technical, logistical hurdle.

Beispiel 4Example 4

Herstellung Lösung APreparation Solution A

In 49 g Wasser werden unter Rühren 1 g Walocel CRT 40.000 ¹⁾ eingebracht, verteilt und anschließend ein pH-Wert von 7,5–8 mittels NH₃-Lösung eingestellt. Es erfolgt ein spontaner Viskositätsanstieg durch Quellung und es resultiert eine viskose wässrige Lösung.In 49 g of water, 1 g of Walocel CRT 40,000 ^{1) are} introduced with stirring, distributed and then adjusted to a pH of 7.5-8 by means of NH ₃ solution. There is a spontaneous increase in viscosity due to swelling and the result is a viscous aqueous solution.

Herstellung Lösung BPreparation Solution B

In 91 g Wasser werden unter Rühren 9 g Gelatine GEWO ²⁾ verteilt, danach erfolgt Erwärmen. Bei > 35°C löst sich die Gelatine rasch und es entsteht eine relativ niedrigviskose Lösung. Sie wird weiter auf ca. 50 °C erhitzt.9 g of gelatin GEWO ^{2) are} distributed with stirring in 91 g of water, followed by heating. At> 35 ° C, the gelatin dissolves quickly and there is a relatively low viscosity solution. It is heated further to approx. 50 ° C.

Lösung A und Lösung B werden vereinigt. Dies erfolgt am besten bei Temperaturen zwischen 35–50°C.Solution A and solution B are united. This is best done at temperatures between 35-50 ° C.

Zur Herstellung einer Lotmetallpaste wurden 850 g Lotmetallpulver NICROBRAZ 6-L.C. ³⁾ mit einer Korngröße von 20 bis 106 μm mit 150 g der obigen Lösung aus A + B durch Dispergieren mittels Dissolver (1500 U/min) vereinigt und 10 Minuten dispergiert.To prepare a solder paste, 850 g of solder metal powder NICROBRAZ 6-LC ³⁾ having a particle size of 20 to 106 μm were combined with 150 g of the above solution of A + B by dispersing by means of a dissolver (1500 rpm) and dispersed for 10 minutes.

Eine solche Paste besitzt bei 35°C eine Viskositat von 27.000 mPas bei niederer Scherung (1 U/min) und eine Viskosität von 3300 mPas bei hoher Scherung (100 U/min).A such paste has at 35 ° C a viscosity of 27,000 mPas at low shear (1 rpm) and a viscosity of 3300 mPas at high shear (100 rpm).

Die Lotpaste besitzt einen Metallgehalt von 85% und eignet sich hervorragend zum Walzauftrag auf das Werkstück. Der organische Anteil beträgt 1 % bezogen auf die finale Lot-Metallschicht.The Solder paste has a metal content of 85% and is ideal for rolling application to the workpiece. The organic content is 1% based on the final solder metal layer.

Die Lotpaste nach Beispiel 4 wird auf Lamellenbleche im Walzverfahren aufgebracht.The Solder paste according to Example 4 is applied to lamella plates by rolling applied.

Unmittelbar nach dem Auftrag erfolgt spontanes Abkühlen und damit Gelieren auf dem Objektteil.immediate after the order is spontaneous cooling and thus gelling on the object part.

Das Beispiel arbeitet ebenfalls mit einem Schichtaufbau von 12 Lamellen und nutzt eine Lotpaste mit Teilchen von < 106 μm. Auch hier ist eine Erweiterung der Bauteilgeometrie von 2,5 mm anzusetzen. Alle eventuellen weiteren Schichterhöhungen werden jedoch durch den bei der Montage stattfindenden Pressvorgang auf diese Höhe reduziert, so dass weitere Bauteilerweiterungen auszuschließen sind.The Example also works with a layer structure of 12 lamellae and uses a solder paste with particles of <106 microns. Again, this is an extension the component geometry of 2.5 mm. All other possible layer increases However, due to the occurring during assembly pressing operation this height reduced, so that further component extensions are excluded.

Durch die Verpressung des Lotmaterials an die Lamellenkante ändert sich die konstruktive Höhe zwischen den Ebenen nicht. Eine passgenaue Montage des Bauteils ist möglich (Zeichnung 1, Typ 3). Die Montage des finalen Bauteils ist in einem Zeitraum unmittelbar nach Walzen und Kühlen (ca. 2 Min.) bis ca. 40 Minuten möglich (Zeichnung 2).By the compression of the soldering material to the lamellar edge changes the constructive height not between the levels. A tailor-made assembly of the component is possible (Drawing 1, Type 3). The assembly of the final component is in one Period immediately after rolling and cooling (about 2 min.) To about 40 Minutes possible (Drawing 2).

Beispiel 5Example 5

Herstellung Lösung APreparation Solution A

In 98,0 g Wasser werden unter Rühren 2,0 g Walocel CRT 40.000 ¹⁾ eingebracht, verteilt und anschließend ein pH-Wert von 7,5–8 mittels NH₃-Lösung eingestellt. Es erfolgt ein spontaner Viskositätsanstieg durch Quellung und es resultiert eine viskose wässrige Lösung.In 98.0 g of water, 2.0 g of Walocel CRT 40,000 ^{1) are} introduced with stirring, distributed and then adjusted to a pH of 7.5-8 using NH ₃ solution. There is a spontaneous increase in viscosity due to swelling and the result is a viscous aqueous solution.

Herstellung Lösung Bmanufacturing solution B

In 116,2 g Wasser werden unter Rühren 13,8 g Gelatine GEWO ²⁾ verteilt, danach erfolgt erwärmen. Bei > 35°C löst sich die Gelatine rasch und es entsteht eine relativ niedrigviskose Lösung. Sie wird weiter auf ca. 50°C erhitzt.In 116.2 g of water with stirring 13.8 g of gelatin GEWO ²⁾ distributed, then it is heated. At> 35 ° C, the gelatin dissolves quickly and there is a relatively low viscosity solution. It is heated further to approx. 50 ° C.

Lösung A und Lösung B werden vereinigt. Dies erfolgt am besten bei Temperaturen zwischen 35–50°C.Solution A and solution B are united. This is best done at temperatures between 35-50 ° C.

Zur Herstellung einer Lotmetallpaste wurden 770 g Lotmetallpulver VITTA VB 177604-140 ⁴⁾ mit einer Korngröße von 20 bis 106 μm mit 150 g der obigen Lösung aus A + B durch Dispergieren mittels Dissolver (1500 U/min) vereinigt und 10 Minuten dispergiert.To prepare a solder metal paste 770 g of solder metal powder VITTA VB 177604-140 ⁴⁾ having a particle size of 20 to 106 microns with 150 g of the above solution of A + B by dispersing by means of dissolver (1500 rpm) combined and dispersed for 10 minutes.

Eine solche Paste besitzt bei 35°C eine Viskositat von 23.000 mPas bei niederer Scherung (1 U/min) und eine Viskosität von 2.500 mPas bei hoher Scherung (100 U/min).A such paste has at 35 ° C a viscosity of 23,000 mPas at low shear (1 rpm) and a viscosity of 2,500 mPas at high shear (100 rpm).

Die Lotpaste besitzt einen Metallgehalt von 77% und eignet sich hervorragend zum Walzauftrag auf das Werkstück. Der organische Anteil beträgt 1,58% bezogen auf die finale Lot-Metallschicht.The Solder paste has a metal content of 77% and is ideal for rolling application to the workpiece. The organic content is 1.58% based on the final solder metal layer.

Die Lotpaste nach Beispiel 5 wird auf Lamellenbleche im Walzverfahren aufgebracht.The Solder paste according to Example 5 is applied to lamella plates by rolling applied.

Unmittelbar nach dem Auftrag erfolgt spontanes Abkühlen und damit Gelieren auf dem Objektteil.immediate after the order is spontaneous cooling and thus gelling on the object part.

Das Beispiel arbeitet ebenfalls mit einem Schichtaufbau von 12 Lamellen und nutzt eine Lotpaste mit Teilchen von < 106 μm. Auch hier ist eine Erweiterung der Bauteilgeometrie von mindestens 2,5 mm anzusetzen. Alle eventuellen weiteren Schichterhöhungen werden jedoch durch den bei der Montage stattfindenden Pressvorgang auf diese Höhe reduziert, sodaß weitere Bauteilerweiterungen auszuschließen sind.The Example also works with a layer structure of 12 lamellae and uses a solder paste with particles of <106 microns. Again, this is an extension the component geometry of at least 2.5 mm. All possible further layer elevations However, they are caused by the assembly process to this height reduced, so more Component extensions are excluded.

Durch die Verpressung des Lotmaterials an die Lamellenkante ändert sich die konstruktive Höhe zwischen den Ebenen nicht. Eine passgenaue Montage des Bauteils ist möglich (Zeichnung 1, Typ 3). Die Montage des finalen Bauteils ist in einem Zeitraum unmittelbar nach Walzen und Kühlen (ca.2 Min.) bis > 1 Stunde möglich (Zeichnung 2).By the compression of the soldering material to the lamellar edge changes the constructive height not between the levels. A tailor-made assembly of the component is possible (Drawing 1, Type 3). The assembly of the final component is in one Period immediately after rolling and cooling (approx. 2 min.) Until> 1 hour possible (drawing 2).

Bei Erhöhung der Lotschichten auf > 300 μm z.B. auf 1–2 mm erhöht sich der mögliche Montagezeitraum auf mehrere Stunden.

• ¹⁾ Carboxymethylcellulose der Firma Wolff Cellulosics-Wolff Walsrode AG, Walsrode, D
• ²⁾ Gelatine GEWO der Firma Ed. Geistlich Söhne AG, Wolhusen, CH
• ³⁾ Metalllot (14%Cr, 74–75%Ni, 4–5%Si, 3%B, 3%Fe) der Firma Wall Colmonoy Corporation, Stephenson, UK
• ⁴⁾ Metalllot (14%Cr,74-75%Ni, 4-5%Si, 3%B, 3%Fe) der Firma VITTA Corporation, Bethel, USA

Zusammenfassung Ergebnis

Zeichenerklärung: + möglich; – nicht möglich; * nach Walzauftrag; n.r. = nichtrelevantIncreasing the solder layers to> 300 μm, eg to 1-2 mm, increases the possible assembly time to several hours.

• ¹⁾ carboxymethyl cellulose from Wolff Cellulosics-Wolff Walsrode AG, Walsrode, D
• ²⁾ gelatin GEWO Ed. Geistlich Söhne AG, Wolhusen, CH
• ³⁾ Metal braze (14% Cr, 74-75% Ni, 4-5% Si, 3% B, 3% Fe) from Wall Colmonoy Corporation, Stephenson, UK
• ⁴⁾ Metal solder (14% Cr, 74-75% Ni, 4-5% Si, 3% B, 3% Fe) from VITTA Corporation, Bethel, USA

Summary result

Key: + possible; - not possible; * after rolling order; no = not relevant

Die Aussage Lötergebnis positiv heisst, dass eine einwandfreie Lötverbindung ohne Störungen vorliegt; negativ bedeutet: das Lötfehler existieren, die aus Montageproblemen resultieren, weil ein passgenaues Zusammenfügen aufgrund zu hoher und zu trockenen Lotschichten nicht mehr möglich ist.The Statement soldering result positive means that there is a faultless solder connection without interference; negative means: the soldering error exist, which result from assembly problems, because a fitting fit due to too high and too dry solder layers is no longer possible.

Claims (7)

Lotpasten zum Hartlöten für den verlustfreien, steuerbaren Auftrag für in Schichtungen zu verlötenden Lamellenkörpern, wie sie als Wabenkörper in Kühlern, Reaktoren, Wärmetauschern, Honeycomb-Einlaufbeläge und zur Abgasreinigung genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotpasten eine Gel-Sprung-Temperatur besitzen und dadurch nach der Wärmeapplikation beim Abkühlen spontan gelartig-feste Lötmetallschichten ergeben, die über ein hohes Wasserrückhaltevermögen verfügen, somit lange verformbar bleiben, so dass eine passgenaue und von der Taktzeit weitgehend unabhängige Montage der erfindungsgemäßen Lotschichten möglich ist, da sie die Höhengeometrie des Bauteils nicht verändert und zudem eine nahezu emissionsfreie Verlotung im Hochvakuum möglich ist.Brazing solder pastes for the lossless, controllable application for laminar bodies to be soldered in layers, as used as honeycomb bodies in coolers, reactors, heat exchangers, honeycomb inlet linings and for exhaust gas purification, characterized in that the solder pastes have a gel crack temperature and This results in spontaneous gelatin-solid solder layers after the application of heat during cooling, which have a high water retention capacity, thus remain deformable long, so that a custom-fit and largely independent of the cycle time installation of inventions According to the invention solder layers is possible because it does not change the height geometry of the component and also a nearly emission-free soldering in a high vacuum is possible. Lotpasten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle, mechanisierte und automatisierte Verlötung von Metallteilen durch Vakuumlöttechnik, dadurch gekennzeichnet, dass die Pasten als flüssige bis plastische Dispersionen aus Loten pulverförmiger Materialien aus der Gruppe der Metalle, Metallverbindungen und/oder deren Legierungen in wässriger Phase vorliegen und als organischer Binder wasserlösliche Polymere mit einer Gelsprung-Temperatur genutzt werden.Solder pastes according to claim 1, characterized in that the manual, mechanized and automated soldering of metal parts by vacuum brazing technique, characterized in that the pastes as liquid to plastic dispersions made of solder powdery Materials from the group of metals, metal compounds and / or their alloys in aqueous Phase present and as organic binder water-soluble polymers be used with a gel jump temperature. Lotpasten gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das die erfindungsgemäßen Pasten als Bindersubstanz organische Bindemittel nutzen, sofern sie wasserlöslich, wasseremulgierbar bzw. wasserdispergierbar sind und eine Gel-Sprungtemperatur besitzen, wobei insbesondere Gelatine und seine chemischen Modifikationen in einer Anwendungskonzentrationen von 0,2–5%, bevorzugt von 0,5–1% bezogen auf Metall genutzt wird, wobei diese bei Raumtemperatur gelbildende feste Filme ausbilden.Solder pastes according to claim 1 and 2, characterized in that the pastes of the invention use as binders organic binders, provided that they are water-soluble, water-emulsifiable or water-dispersible and have a gel transition temperature, in particular Gelatin and its chemical modifications in one application concentrations from 0.2-5%, preferably from 0.5 to 1% based on metal, being at room temperature Training gel-forming solid films. Lotpasten gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymer mit Gel-Sprungtemperatur mit weiteren wasserlöslichen Polymeren, die Amino-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Urethan-, Pyrolidon-, Harnstoffgruppen aufweisen, und als in Wasser löslichen Verdickungsmitteln genutzt werden, kombiniert werden können.Solder pastes according to claim 3, characterized in that the organic polymer with gel transition temperature with further water-soluble Polymers, the amino, carboxyl, hydroxyl, urethane, pyrolidone, urea groups and as water-soluble Thickening agents can be used, can be combined. Lotpasten gemäß den Ansprüchen 3 und 4, dass diese frei von organischen Lösemitteln sind.Solder pastes according to claims 3 and 4 that they are free of organic solvents. Lotpasten gemäß einem oder mehrerer Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Metallgehalt von 5 bis 92% aufweisen.Solder pastes according to one or more claims 1 to 5, characterized in that it has a metal content of 5 to 92%. Lotpasten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pasten Binderpolymerkombinationen darstellen und eine Konzentration von organischem Polymer mit Gel-Sprungtemperatur von < 5%, bevorzugt < 2%, besonders bevorzugt < 1% bezogen auf Metall besitzen.Solder pastes according to one the claims 1 to 6, characterized in that the pastes Binderpolymerkombinationen represent and a concentration of organic polymer with gel transition temperature of <5%, preferably <2%, particularly preferably <1% based on Own metal.