DE2428492A1

DE2428492A1 - SOLDERING ALLOY

Info

Publication number: DE2428492A1
Application number: DE19742428492
Authority: DE
Inventors: James Alexander Murray
Original assignee: Denso Marston Ltd
Current assignee: Denso Marston Ltd
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1975-01-09
Also published as: GB1407724A; FR2233402A1; JPS5049139A; ES427305A1; FR2233402B1

Description

Die Erfindung betrifft Lötlegierungen, insbesondere Lötlegierungen zum Löten von Aluminium oder seinen Legierungen. The invention relates to solder alloys, in particular solder alloys for soldering aluminum or its alloys.

Beim Löten von Aluminium und seinen Legierungen liegt eine Schwierigkeit in der Entfernung einer Oxydschicht, die sich beim Kontakt des Metalls mit Luft auf dem Metall gebildet hat. Es wurden verschiedene Methoden zur Entfernung der Oxydschicht vorgeschlagen, um in die Lage zu kommen, Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen zu verbinden. Gewöhnlich wird der Oxydfilm durch Verwendung eines Flußmittels entfernt; Flußmittel haben aber die Neigung, korrosiv zu sein,und es treten Schwierigkeiten auf, sie nach dem Lötvorgang zu entfernen. Wegen der Korrosivität des Flußmittelrestes ist es wesentlich, ihnOne difficulty in soldering aluminum and its alloys is removing a layer of oxide that has formed formed on the metal when it came into contact with air. Various methods have been used to remove the oxide layer proposed to be able to join parts made of aluminum or aluminum alloys. Usually the Oxide film removed by using a flux; However, fluxes have a tendency to be corrosive and occur Difficulty removing them after soldering. Because of the corrosiveness of the flux residue, it is essential to remove it

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nach dem Löten zu entfernen. Wenn es sich bei den Metallteilen " um solche eines Wärmeaustauschers handelt, kann das anwesende Flußmittel die durch den Austauscher fließenden Strömungsmittel verunreinigen.remove after soldering. If the metal parts " is that of a heat exchanger, the flux present can be the fluid flowing through the exchanger contaminate.

Die Erfindung betrifft eine Lötlegierung, die es gestattet, Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierung zu verbinden und dabei die mit einem herkömmlichen Flußmittel auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verbindung von Teilen eines Metallgegenstandes, bei dem diese Probleme überwunden werden.The invention relates to a solder alloy which allows parts made of aluminum or aluminum alloy to be connected while overcoming the difficulties encountered with a conventional flux. The invention relates to also provides a method of joining parts of a metal object which overcomes these problems.

Erfindungsgemäß ist eine Lötlegierung vorgesehen, die aus 4,5 bis 13,5 Gew.-% Silizium, 0,2 bis 3 Gew.-% Magnesium, 0 bis 1 Gew.-% Blei, Oibis 1 Gew.-% Wismut und abgesehen von zufälligen Verunreinigungen im übrigen aus Aluminium besteht und dabei entweder Blei oder Wismut oder beide Elemente enthält,According to the invention, a soldering alloy is provided which consists of 4.5 to 13.5% by weight silicon, 0.2 to 3% by weight magnesium, 0 to 1% by weight lead, Oibis 1% by weight bismuth and, apart from incidental impurities, also consists of aluminum and contains either lead or bismuth or both elements,

Der Siliziumgehalt kann in dem Bereich von 9 bis 10,5%, der Magnesiumgehalt in dem Bereich von 1 bis 2 % liegen und das Wismut kann bis zu 1% anwesend sein. Alternativ kann der Siliziumgehalt in dem Bereich von 5 bis 10%, vorzugsweise 6,8 bis 8,2%, der Magnesiumgehalt in dem Bereich von 1 bis 2 %, der Wismutgehalt in dem Gehalt von 0,01 bis 0,4%, vorzugsweise 0,1 bis 0,25% und der Bleigehalt in dem Bereich von 0 bis 0,75% liegen. Insbesondere kann der Siliziumgehalt bei 5%, 7,5% und 9%, der Magnesiumgehalt bei 1% und 2%, der Wismutgehalt bei 0,2% undThe silicon content can be in the range from 9 to 10.5%, the magnesium content in the range from 1 to 2% and that Bismuth can be present up to 1%. Alternatively, the silicon content can be in the range of 5 to 10%, preferably 6.8 to 8.2%, the magnesium content in the range from 1 to 2%, the bismuth content in the range from 0.01 to 0.4%, preferably 0.1 to 0.25% and the lead content is in the range of 0 to 0.75%. In particular, the silicon content can be 5%, 7.5% and 9%, the Magnesium content at 1% and 2%, the bismuth content at 0.2% and

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der Bleigehalt bei 0% liegen. Blei kann in den charakteristischen Fällen zusätzlich in dem Bereich von 0,25 bis 0,75% liegen. the lead content is 0%. In the characteristic cases, lead can additionally be in the range from 0.25 to 0.75%.

Die Erfindung liefert ferner ein Verfahren zur Verbindung eines Metallgegenstandes aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungsteilen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die zu verbindenden Teile in ihre gewünschte relative Lage zueinander bringt, die Teile mit einem Inertgas oder mit Vakuum umgibt und sie mit Hilfe einer Lötlegierung der vorgenannten Art durch Anwendung von Wärme verbindet.The invention also provides a method for joining a metal object from aluminum or aluminum alloy parts, which is characterized in that the parts to be connected are in their desired relative position to one another brings the parts with an inert gas or with a vacuum and they with the help of a soldering alloy of the aforementioned type by application of warmth connects.

Die Legierung kann auf die zu verbindenden Teile aufplattiert sein oder an den Verbindungsstellen Örtlich zugefügt werden. Die zu verbindenden Gegenstände werden in einen. Vakuumofen gebracht, der evakuiert und erhitzt wird, um vor der Vakuumlötung absorbierten Sauerstoff zu entfernen.The alloy can be plated onto the parts to be connected or added locally at the connection points will. The objects to be connected are combined into a. Brought vacuum furnace that is evacuated and heated to prior to vacuum brazing remove absorbed oxygen.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft beschrieben.Embodiments of the invention are described below by way of example.

Das Hartlöten ist eine zur Verbindung von Teilen vielfach benutzte Methode, jedoch treten beim Hartlöten von Aluminium besondere Probleme auf. Aluminium hat auf seiner Oberfläche einen sehr dünnen Oxydfilm, der entfernt werden muß, wenn die Verlötung in befriedigender Weise erfolgen soll. Eine Methode zur Entfernung des Oxydfilms ist die Verwendung einesBrazing is a widely used method of joining parts, but it does occur when brazing aluminum special problems. Aluminum has a very thin oxide film on its surface that must be removed if the soldering is to be carried out in a satisfactory manner. One method of removing the oxide film is to use a

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Flußmittels, jedoch können die Flußmittelrückstände bei dem fertigen Gegenstand Probleme verursachen, insbesondere, wenn es schwierig oder aufwendig ist, die Flußmittelreste vor der Verwendung des Gegenstandes zu entfernen. Die Flußmittel sind normalerweise korrosiv. Wenn sie nicht richtig entfernt werden, können sie daher unerwünschte Korrosion in dem Aluminiumprodukt verursachen.Flux, however, the flux residues can with the finished item cause problems, especially when it is difficult or expensive to remove the flux residues before using the article. The fluxes are usually corrosive. Therefore, if not properly removed, they can cause undesirable corrosion in the aluminum product cause.

Die vorliegende Erfindung liefert eine HartlötlegierungThe present invention provides a braze alloy

für Aluminiumbestandteile die kein Flußmittel benötigt. Die zu verbindenden Aluminiumbestandteile oder -teile werden in ihre gewünschte Lage zueinander gebracht und durch eine geeignete Einspannvorrichtung in der Lage gehalten. Eine Hartlötlegierung aus 7,5% Silizium, 1,5% Magnesium, 0,2% Wismut und im übrigen aus Aluminium wird auf die zu verbindenden Oberflächen gebracht. Die Hartlötlegierung wird zweckmäßigerweise als Beschichtung auf eine der Oberflächen aufgebracht. Alternativ können eine Folie oder örtlich Drähte aus Hartlötlegierung dort vorgesehen, werden, wo die Verlötung erforderlich ist. Die Einspannvorrichtung mit den eingespannten Aluminiumteilen wird dann in eine Atmosphäre mit sehr niedrigem Sauerstoffgehalt gebracht. Die Teile werden dann erhitzt, um die Temperatur der Legierung über ihren Schmelzpunkt zu erhöhen, so daß die Legierung schmilzt und die Teile zusammenlötet. Während der Verlötung verbindet sich das Magnesium der Legierung mit dem Oxyd auf der Aluminiumoberfläche, entfernt dieses und macht eine Be-for aluminum components that do not require flux. The aluminum components or parts to be connected are in their brought the desired position to each other and held in position by a suitable clamping device. A braze alloy of 7.5% silicon, 1.5% magnesium, 0.2% bismuth and the rest of aluminum is applied to the surfaces to be connected. The brazing alloy is expediently applied as a coating to one of the surfaces. Alternatively you can a foil or local braze alloy wires may be provided where the brazing is required. The jig with the clamped aluminum parts is then brought into an atmosphere with a very low oxygen content. The parts are then heated to raise the temperature of the alloy above its melting point, causing the alloy melts and soldered the parts together. During the soldering process, the magnesium in the alloy combines with the oxide on the aluminum surface, removes it and makes a

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Schichtung der Oberflächen mit Lötlegierung möglich, so daß eine Verbindung hergestellt wird. Es wurde gefunden, daß Wismuth ein verbessertes .Fließverhalten der Hartlötlegierung bewirkt und auch als verbessertes Benetzungsmittel wirkt. Die Kombination dieser beiden Materialien gestattet die Herstellung einer guten Verbindung. Die gute Verbindung zeigt sich in Form einer akzeptablen Kehlnaht an der Stoßstelle.Layering of the surfaces with solder alloy possible, so that a connection is established. It has been found that bismuth has an improved flow behavior of the brazing alloy and also acts as an improved wetting agent. The combination of these two materials allows manufacture a good connection. The good connection shows up in the form of an acceptable fillet weld at the joint.

Es können auch andere Zusammensetzungen der Hartlötlegierung verwendet werden, wie sie oben erwähnt sind. Insbesondere kann als Alternative zu Wismut auch Blei in gleichen Mengen Anwendung finden. Während diese Materialien die Benetzung und das Fließverhalten der Legierung verbessern, ist ihre Verwendung auch insofern.zweckmäßig, als sie in der Aluminiumindustrie normalerweise verwendet werden und wieder zurückgeführt werden können, so daß die Legierung sich möglichst wirtschaftlich herstellen läßt.Other braze alloy compositions as mentioned above can also be used. In particular lead can also be used in equal quantities as an alternative to bismuth. While these materials do wetting and that To improve the flow behavior of the alloy, their use is also expedient insofar as they are normally used in the aluminum industry and can be recycled so that the alloy can be produced as economically as possible.

Obgleich ein Vakuum-Hartlötöfen beschrieben wurde, ist es auch möglich, eine Atmosphäre aus sehr reinem Stickstoff zu verwenden, vorausgesetzt, daß Sauerstoff abwesend ist. In der Praxis scheint es jedoch billiger zu sein, einen Vakuum-Lötofen einzusetzen, als große Mengen teuren reinen Stickstoffs vorzusehen .Although a vacuum brazing furnace has been described, it is also possible to use an atmosphere of very pure nitrogen use provided oxygen is absent. In practice, however, it seems cheaper to use a vacuum soldering oven than to provide large amounts of expensive pure nitrogen.

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Claims

PatentansprücheClaims

1. Hartlötlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 4,5 bis 13,5Gew.-% Silizium, 0,2 bis 3 Gew.-% Magnesium, 0 bis 1Gew.-% Blei, 0 bis 1 Gew.-% Wismut und neben zufälligen Verunreinigungen im übrigen aus Aluminium besteht und entweder Blei oder Wismut oder beide Elemente enthält.1. Brazing alloy, characterized in that it from 4.5 to 13.5% by weight silicon, 0.2 to 3% by weight magnesium, 0 to 1% by weight lead, 0 to 1% by weight bismuth and besides incidental The remaining impurities consist of aluminum and contain either lead or bismuth or both elements.

2. Legierung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumgehalt 9 bis 10,5% und der Magnesiumgehalt 1 bis 2% beträgt, Wismut bis zu 1% anwesend ist und der Rest abgesehen von zufälligen Verunreinigungen Aluminium ist.2. Alloy according to claim 1, characterized in that the silicon content 9 to 10.5% and the magnesium content 1 to 2%, bismuth is present up to 1% and the remainder apart from incidental impurities is aluminum.

3. Legierung nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumgehalt in dem Bereich vom 5 bis 10%, vorzugsweise 6,8 bis 8,2%, der Magnesiumgehalt in dem Bereich von 1 bis 2%, der Wismutgehalt in dem Gehalt von 0,01 bis 0,4%, vorzugsweise 0,1 bis 0,25% und der Bleigehalt in dem Bereich von O bis 0,75% liegt.3. Alloy according to claim 1, 'characterized in that that the silicon content in the range from 5 to 10%, preferably 6.8 to 8.2%, the magnesium content in the range from 1 to 2%, the bismuth content in the range of 0.01 to 0.4%, preferably 0.1 to 0.25%, and the lead content in the range of 0 to 0.75%.

4. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumgehalt 5%, 7,5% oder 9%, der Magnesiumgehalt 1% oder 2%, der Wismutgehalt 0,2% und der Bleigehalt 0% beträgt. 4. Alloy according to claim 3, characterized in that the silicon content is 5%, 7.5% or 9%, the magnesium content 1% or 2%, the bismuth content is 0.2% and the lead content is 0%.

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5. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,25 bis 0,75% Blei enthält.5. Alloy according to claim 4, characterized in that it contains 0.25 to 0.75% lead.

6. Verfahren zur Verbindung der Teile eines Metallgegenstandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu verbindenden Teile in die gewünschte relative Lage zueinander bringt, mit einem Inertgas oder mit Vakuum umgibt und mit einer Lötlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Wärmeeinwirkung verbindet.6. A method of joining the parts of a metal object made of aluminum or an aluminum alloy, thereby characterized in that the parts to be connected are brought into the desired relative position to one another with an inert gas or surrounded by vacuum and connected to a solder alloy according to one of claims 1 to 5 by the action of heat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Legierung auf die zu verbindenden Teile aufplattiert oder örtlich den Verbindungsstellen zuführt.7. The method according to claim 6, characterized in that the alloy is plated onto the parts to be connected or locally to the connection points.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu verbindenden Teile in einen Vakuumofen bringt, der vor der Vakuumlötung zur Entfernung des absorbierten Sauerstoffs evakuiert und erhitzt wurde.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that that you bring the parts to be connected in a vacuum furnace, which is used to remove the absorbed prior to vacuum soldering Oxygen was evacuated and heated.

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