DE2061773C3

DE2061773C3 - Verfahren zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werksrücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2061773C3
Application number: DE2061773A
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Hauts-De- Seine Chartet (Frankreich)
Original assignee: Sa Des Usines Chausson Asnieres Hauts-De-Seine (frankreich)
Current assignee: Sa Des Usines Chausson Asnieres Hauts-De-Seine (frankreich)
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1978-06-08
Also published as: BE759783A; DE2061773A1; ES386425A1; US3728783A; DE2061773B2; FR2071016A5; GB1319280A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei die Werkstücke aus rostfreiem Stahl chemisch gereinigt und nach der vollständigen Vorbehandlung durch Berührung mit den Aluminiumwerkstücken und durch Erwärmen verlötet werden.

Bei dem bekannten Verfahren zum Verbinden von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium (CA-PS 6 27 787) erfolgt zunächst ein mechanischer und dann ein chemischer Reinigungsvorgang des Aluminiums und des rostfreien Stahls, wonach die Werkstücke erhitzt und dann mit einer bleihaltigen Zinnschicht versehen werden, mittels derer durch Erwärmen und Berührung der Werkstücke aneinander das Verlöten erfolgt. Das grundsätzlich als außerordentlich schwierig bekannte Verlöten von rostfreiem Stahl mit Aluminium erfolgt mit einem Weichlot Eine derartige Lötverbindung eignet sich jedoch nicht für das Verlöten von Wärmetauschern oder Kühlern, infolge der bekannten Nachteile einer derartigen Weichlotverbindung. Die Aluminium und Blei enthaltenden Teile '^ stehen über die Flüssigkeit in elektrischem Kontakt, so daß dadurch eine Zerstörung der Teile erfolgen kann.

Aus »Handbuch der Löllechnik« von Lüder, 1952, Seiten 327, 328, 380 und 381, wird ein Verfahren zum Hartlöten rostfreier Stähle untereinander vorgeschlagen, wobei der rostfreie Stahl in einem sauren oder alkalischen Bad gebeizt, gewaschen und danach der Einwirkung eines Flußmittels ausgesetzt wird. Weiterhin ergibt sich aus diesem Handbuch die Angabe eines Verfahrens zum Verbinden von Aluminium und seinen Legierungen mit Eisen, Kupfer sowie anderen Schwermetallen. Dabei wird ausgeführt, daß das Leichtmetallteil an der Lötstelle mit einer Schicht von Aluminiumweichlot versehen werden muß, da Lötzinn auf Aluminium nicht bindet. Ein Verfahren zum Verlöten von Aluminium und seinen Legierungen mit rostfreiem Stahl wird an dieser Stelle allerdings nicht beschrieben.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierung derart zu verbessern, daß ein Verlöten mit einem Hartlot möglich ist und sich die Lötverbindung für die Verwendung in flüssigkeitsgeführten Behältern, wie Wärmetauscher und Kühlern eignet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß

das chemische Reinigen durch Beizen in einem sauren oder alkalischen Bad erfolgt, wonach die Werkstücke aus rostfreiem Stahl gewaschen und in ein wäßriges. Zink enthaltendes Bad getaucht werden, worauf man dieselben abtropfen läßt und anschließend in einem Trockenofen trocknet, und daß eine Aluminium und Silicium enthaltende Lötlegierung zum Verlöten der Aluminiumwerkstücke mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl in gleicher Weise in das wäßrige. Zink enthaltende Flußmittelbad eingetaucht und getrocknet werden, ehe das Verlöten vorgenommen wird.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich geworden, rostfreien Stahl und Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen mittels Hartlötlegierungen aus Aluminium und Silicium zu verlöten. Dadurch wird eine Lötstelle zwischen rostfreiem Stahl und Aluminium geschaffen, die sich insbesondere für die Verwendung in Wärmetauschern und Kühlern eignet, in denen die Lötstelle und die durch die Lötstelle verbundenen Teile mit einer Flüssigkeit ständig in Berührung stehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Durchführungsbeispiels.

Zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit Hilfe einer Lötlegierung aus Aluminium-Silizium wird folgendermaßen vorgegangen: Das oder die Werkstücke aus rostfreiem Stahl werden zunächst entfettet und dann chemisch in einem wäßrigen Bad gebeizt, das sauer oder alkalisch sein kann, vorzugsweise jedoch ein saures Bad mit beispielsweise folgender Zusammensetzung ist:

Salpetersäure

Natriumfluorid

Wasser

0,11
20 g
0,81

Das Werkstück muß in ein Bad mit dieser Zusammensetzung etwa 10 Minuten eingetaucht blei-

ben, wobei das Bad auf einer Temperatur von etwa 25° C gehalten wird. Die Eintauchzeiten können natürlich in Abhängigkeit von dem Säuregehalt des Bades sowie von seiner Temperatur variieren. Die oben angegebenen Zeiten und Temperaturen stellten sich jedoch als besonders geeignet zum Abbeizen unter Industriebedingungen heraus.

Nach Entnahme aus dem Beizbad werden die Werkstücke aus rostfreiem Stahl sofort mit kaltem Wasser gewaschen, d.h. in Wasser mit Raumtempera- tür; anschließend werden sie in eine wäßrige Lösung eines Zink enthaltenden Flußmittels eingetaucht. Ein besonders geeignetes Flußmittel besteht aus einer wäßrigen Lösung, die auf 100 g Wasser folgende Stoffe enthält:

Zinkchlorid

Lithiumchlorid

Natriumchlorid

Kaliumchlorid

Aluminiumfluorid

10g
10g
30 g

41g
9g

Wie bei dem oben beschriebenen Beizbad gestattet eine derartige Zusammensetzung, bei Raumtemperatur zu arbeiten, da diese Flußmittelzusammensetzung ausreichend aktiv ist, um bei einer Temperatur von etwa 20 bis 25° C wirken zu können.

Die Eintauchzeit in dem Flußmittel beträgt etwa 5 Minuten.

Anschließend werden die Werkstücke dem Fiußmittelbad entnommen und so lange abgetropft, bis die auf den Werkstücken verbleibende Flußmittelmenge etwa 60 g/m² bet ragt.

Nach dem Abtropfen werden die Werkstücke in einem Trockenofen getrocknet. Die Temperatur des Trockenofens kann etwa 150⁰C betragen. Auf diese Weise kann auf der gesamten Oberfläche der Werkstükke ein ununterbrochener dichter Film gebildet werden, der weder Blasen noch Knospen aufweist.

Bezüglich der Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen können hauptsächlich zwd Fälle auftreten.

1. Wenn die Werkstücke aus Aluminium zuvor beispielsweise durch Plattieren mit einer Lotschicht aus Aluminium-Silizium beschichtet sind, so werden diese Werkstücke auf die beim Verlöten von Werkstücken aus Aluminium übliche Weise behandelt. Das heißt, sie werden entfettet und gebeizt und anschließend getrocknet, bevor sie mechanisch mit den auf die oben beschriebene Weise behandelten Werkstücken aus rostfreiem Stahl verbunden werden. Anschließend wird die eigentliche Lötung durchgeführt, indem die miteinander verbundenen Werkstücke — die behandelten Werkstücke aus rostfreiem Stahl und die Werkstücke aus Aluminium — vorgewärmt und anschließend in ein flüssiges Salzbad eingetaucht werden.

2. Wenn die Werkstücke aus Aluminium nicht mit Lötlegierungen beschichtet sind, so wird die Lötlegierung in Form von Folien oder in anderer Form gleichzeitig mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl in das wäßrige Flußmittelbad eingetaucht, so daß die Lötlegierung auf dieselbe Weise wie die Werkstücke aus rostfreiem Stahl mit Flußmittel bedeckt werden. Ebenso wie die Werkstücke aus rostfreiem Stahl wird diese Lötlegierung abgetropft und anschließend im Trockenofen getrocknet.

Ferner werden die Werkstücke aus Aluminium entfettet und abgebeizt und wie im ersten Fall mechanisch mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl verbunden, die mit behandelten Lötlegierungseinlagen versehen sind. Die verbundene Einheit wird vorgewärmt und durch Eintauchen in ein flüssiges Salzbad verlötet.

In beiden Fällen kann anstelle der Verlötung in einem flüssigen Salzbad eine Verlötung in einem Heißluftofen vorgenommen werden. In diesem Fall empfiehlt es sich jedoch, die Stärke des die Werkstücke aus rostfreiem Stahl bedeckenden Films etwas zu erhöhen oder die Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierung mit einer dünnen Flußmittelschicht zu versehen.

Es wurde festgestellt, daß die auf die oben beschriebene Weise behandelten Werkstücke aus rostfreiem Stahl erst mehrere Stunden nach ihrer Behandlung den Verlötungsgängen unterzogen werden können, da der auf sie aufgebrachte, Zink enthaltende Flußmittelfilm eine absolut dichte Schutzhaut bildet, welche die Oberfläche der Werkstücke aus rostfreiem Stahl absolut oxidfrei hält.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Durchführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt zahlreiche Änderungen zu. Insbesondere können die gegebenenfalls mit einer Lötlegierungsschicht versehenen Werkstücke aus Aluminium ebenfalls mit einer zinkhaltigen Schicht bedeckt werden, durch welche die Oxidbildung auf ihrer Oberfläche nach dem Abbeizen vermieden wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verlöten von Werkstücken aus rostfreiem Stahl mit Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei die Werkstücke aus rostfreiem Stahl chemisch gereinigt und nach der vollständigen Vorbehandlung durch Berührung mit den Aluminiumwerkstücken und durch Erwärmen verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Reinigen durch Beizen in einem sauren oder alkalischen Bad erfolgt, wonach die Werkstücke aus rostfreiem Stahl gewaschen und in ein wäßriges. Zink enthaltendes Bad getaucht werden, worauf man dieselben abtropfen läßt und anschließend in einem Trockenofen trocknet, und daß eine Aluminium und Silicium enthaltende Lötlegierung zum Verlöten der Aluminiumwerkstükke mit den Werkstücken aus rostfreiem Stahl in gleicher Weise in das wäßrige. Zink enthaltende Flußmittelbad eingetaucht und getrocknet werden, ehe das Verlöten vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke aus rostfreiem Stahl nach ihrer chemischen Abbeizung in ein wäßriges Flußmittelbad eingetaucht werden, das auf 100 g Wasser

10 g Zinkchlorid
10 g L.ithiumchlorid

30 g Natriumchlorid

41 g Kaliumchlorid
9 g Aluminiumfluorid
enthält.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Werkstükken aus rostfreiem Stahl zu verlötenden Werkstücke aus Aluminium vor der mechanischen Verbindung zum Zwecke ihrer Verlötung abgebeizt und mit einem Zink enthaltenden Film bedeckt werden.

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