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Grundlagen des LötensKa
pilla
rer
Fülld
ruck
[m
bar]
Spaltbreite [mm]
50
00 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
100
150
200
3
Seite 4 1. Einführung
Seite 6 2. Metallkundliche & physikalisch-technische Grundlagen
Seite 10 3. Benetzungsvorgang & Diffusion
Seite 12 4. Lötverfahren
Seite 15 5. Lote
Seite 16 6. Flussmittel
Seite 19 7. Lötbarkeit der Bauteile
Seite 20 8. Anhang
Seite 22 9. Glossar
Grundlagen des LötensVon Dipl.-Ing. Daniel Schnee Technical MaterialsBrazeTec
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1. EinführungIn der Verbindungstechnik wird zwischen kraft-schlüssigen und stoffschlüssigen Verbindungen unterschieden. Kraftschlüssige Verbindungen werden durch einen Niet oder eine Schraube hergestellt. Zu den stoffschlüssigen Verbindungenzählen das Kleben, das Schweißen und das Löten –siehe Bild 1.
Bild 1 | Verbindungsarten
Niet, Schraube Lot
Spannungsverteilung in kraftschlüssigen Verbindungen
Spannungsverteilung in stoffschlüssigen Verbindungen
5
Löten ist ein thermisches Verfahren zumstoffschlüssigen, lösbaren Fügen und Beschichten von Werkstoffen, wobei eineflüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes(Schmelzlöten) oder durch Diffusion an denGrenzflächen (Diffusionslöten) entsteht. DieSolidustemperatur der Grundwerkstoffe wirdnicht erreicht [1].
Daraus folgen einige der wichtigsten Eigenschaften, die ein Lot besitzen muss:
niedrigere Schmelztemperatur als die verwendeten Grundwerkstoffe
gute Benetzungsfähigkeit der Grundwerkstoffe
möglichst hohe Festigkeit und Zähigkeit
Um die Beschreibung dieser Eigenschaftenbesser verstehen zu können, spielt das Verständnis der physikalischen und metall-
kundlichen Grundlagen nicht nur in der Entwicklung neuer Lote, sondern auch für die Anwendung der Vielzahl von Loten einebedeutende Rolle.
Die verwendeten löttechnischen Begriffewerden im Anhang erläutert.
1.1 Abgrenzung Schweißen – LötenBeim Verbindungsverfahren Schweißen können nur artgleiche Werkstoffe miteinan-der verbunden werden, z.B. Stahl mit Stahloder Aluminium mit Aluminium. Der verwen-dete Zusatzwerkstoff ist ähnlich zusammen-gesetzt wie der Grundwerkstoff und damitwerkstoffspezifisch.
Hingegen können beim Löten artgleiche,aber auch nicht artgleiche Werkstoffe mitein-ander verbunden werden, z.B. Stahl mit
Kupfer oder Kupfer mit Messing. Der Zusatz-werkstoff, das Lot, ist in der Regel nichtwerkstoffspezifisch. Die Zusammensetzungder Lote weicht deutlich von der Zusammen-setzung der Grundwerkstoffe ab – siehe Bild 2.
Man unterscheidet
Weichlöten: Löten mit Loten, deren Liqui-dustemperatur unterhalb 450 °C liegt.
Hartlöten: Löten mit Loten, deren Liqui-dustemperatur oberhalb 450 °C liegt.
Hochtemperaturlöten: flussmittelfreies Lötenunter Luftabschluss mit Loten, deren Liqui-dustemperatur oberhalb 900 °C liegt.
Bild 2 | Schematischer Temperaturenvergleich von Schweißen und Löten
Nahezu gleiche Schmelztemperaturen
von Grund (G1)- und Zusatzwerkstoff (Z)
Unterschiedliche Werkstoffe (G1, G2), Lot (L)
schmilzt niedriger als die Grundwerkstoffe
Tem
pera
tur
G1 G1 G1 G2L
TG1TG1 TZ TG1 TG2TL
Z
Tem
pera
tur
Schweißen Löten
6
2. Metallkundliche &physikalisch-technischeGrundlagenFür die Beschreibung der in der Einführung aufgeführten Loteigenschaften werden häufig Begriffe wie Liquidustemperatur, Solidustemperatur, Legierungsbildung, eutektische Legierung, Diffusionszone bzw. Bindezonen verwendet.Zum besseren Verständnis werden im Folgenden einige theoretische Grundlagen vorgestellt.
Bild 3 | Metallgitter mit Kupfer- und Nickelatomen
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2.1 ZustandsdiagrammeDie Kenntnis des Schmelzverhaltens eines Metalls bzw. einer Legierung ist für die Beurtei-lung und den Einsatz als Lot unbedingt notwen-dig. Dabei werden nur wenige reine Metalle(z.B. Kupfer) als Lot eingesetzt. In der Regeltrifft man auf Mischungen von zwei oder mehreren Metallen, die als Legierungen be-zeichnet werden.
Die Messdaten aus Aufheiz- oder Abkühlkurveneiner Legierung werden für die Erstellung dersogenannten Zustandsdiagramme verwendet.Bei einer Legierung aus zwei Metallen sprichtman von einem Zweistoffzustandsdiagramm.Die obere Linie in Bild 4 wird die Liquiduslinie(liquidus = flüssig), die entsprechenden Tempe-raturen die Liquidustemperaturen genannt. Dieuntere Linie heißt Soliduslinie (solidus = fest)bzw. die Temperaturen die Solidustemperaturen.
Oberhalb der Liquiduslinie (L) ist die gesamteLegierung aufgeschmolzen, unterhalb der Soli-duslinie (S) ist die Legierung vollständig erstarrt.Im zigarrenförmigen Bereich liegen geschmol-zene und feste Anteile nebeneinander vor; derZustand ist dementsprechend teigig. Dieser Be-reich wird Schmelz- bzw. bei Abkühlung Erstar-rungsbereich genannt.
In Bild 4 ist das Zustandsdiagramm für die beiden Metalle Kupfer (Cu) und Nickel (Ni) auf-geführt. Beide Metalle sind über den gesamtenKonzentrationsbereich vollständig ineinandermischbar, eine Eigenschaft, die jedoch nur wenige Systeme aufweisen, wie z.B. Ag-Au, Cu-Zn (bis 45 % Zn).
Aus dem Zustandsdiagramm wird deutlich, dass sich durch die Zulegierung eines zweitenMetalls der Schmelzpunkt verändert bzw. einSchmelzbereich erzeugt wird. Es gilt somit dieAussage, dass durch die Zulegierung von Kupfer
Bild 4 | Zweistoffzustandsdiagramm Kupfer-Nickel [2]
Tem
pera
tur
[°C]
Gewichts -% Nickel (Ni) Nickel (Ni)Kupfer (Cu)
Schmelze
α-Mischkristalle
1.500
1.400
1.300
1.200
1.100
1.000
L
1.085 °C
1.455 °C
S
0 20 40 60 80 100
der Schmelzpunkt von Nickel abgesenkt wird.
Metalle besitzen einen geordneten Aufbau, in dem sich die jeweiligen Atome zu einem Metallgitter zusammensetzen – siehe Bild 3.Bei Legierungen setzt sich das Metallgitter ausAtomen der jeweiligen Legierungspartner zu-sammen. Besitzen die Atome der Metalle einerLegierung eine ähnliche Größe wie z.B. Kupfer-und Nickelatome, so ist der Einbau der Fremd-atome kein Problem und die Metalle sind voll-ständig miteinander mischbar.
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Der Einbau sehr großer Atome anstelle der vorhandenen ist nur begrenzt möglich. Darausfolgt der Begriff der begrenzten Löslichkeit. Inihrer Folge treten häufig Veränderungen der Fe-stigkeit und des Schmelzbereiches auf. Unteranderem resultieren hieraus sinkende Schmelz-temperaturen. In Systemen, die eine begrenzteLöslichkeit der Metalle ineinander haben, trifftman oft auf ein Schmelztemperaturminimum(eutektischer Punkt), wie es in Bild 5 für dasSystem Kupfer-Silber zu sehen ist.
Bei einem Cu-Gehalt von 28 % erstarrt die ab-kühlende Schmelze bei 780 °C und verhält sichwährend der Erstarrung wie ein reines Metall.Bei den übrigen Konzentrationen nimmt die Li-quidustemperatur bis zum Schmelzpunkt desreinen Metalls stetig zu.
2.2 Schmelzbereich des LotesDie Breite des Schmelzbereiches eines Lotes istdie Differenz aus Liquidus- und Solidustemperatur.
Der Schmelzbereich bestimmt den Einsatz einesLotes für das Löten und hat Einfluss auf die Erwärmungsdauer und die Lötzeit [3].
Für Ofenlötungen sollten nur Lote mit engemSchmelzbereich ausgewählt werden. Bei einembreiten Bereich kann es zur Ausbildung von Seigerungszonen kommen. Bei Erreichen derSolidustemperatur beginnt das Lot zu schmel-zen. Diese Teilschmelze besteht aus den niedrigschmelzenden Legierungsbestandteilen desLotes. Sie benetzt den Grundwerkstoff undfließt in den Lötspalt. Der verbleibende Rest,der höherschmelzenden Legierungsbestandteile
der Lotlegierung, bildet einen von der Erst-schmelze abweichenden Zustand und bleibt ander Lot-applikationsstelle nicht aufgeschmolzenzurück. Bei Legierungen mit engem Schmelzbe-reich liegen Schmelzbeginn und Schmelzendedes Lotes nah beieinander und die Ausbildungsolcher Rückstände kann somit verhindert werden.
Lote mit breitem Schmelzbereich werden bevorzugt für Handlötungen mit angesetztemLot eingesetzt und ermöglichen so das sichereAuffüllen größerer Lötspalte.
2.3 Niedrig schmelzende HartloteEine der wichtigsten Loteigenschaften ist dieniedrige Schmelztemperatur bzw. ein niedrigliegender Schmelztemperaturbereich, worauseine niedrige Löttemperatur folgt.
Bild 5 | Zweistoffzustandsdiagramm Silber-Kupfer [2]
Tem
pera
tur
[°C]
Gewichts -% Kupfer (Cu) Kupfer (Cu)Silber (Ag)
Schmelze
α + β
α β
Schmelze + αSchmelze + β
1.200
1.000
800
600
400
200
962 °C
780 °C
1.085 °C
0 20 40 60 80 100
eutektischer Punkt
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Ein weiteres Metall neben Silber, mit dem die Schmelztemperatur von Kupfer abgesenkt werden kann, ist das Zink (Zn). Die daraus ent-stehenden Messinglegierungen sollten einenZinkgehalt von 45 % nicht überschreiten, umeine Versprödung der Lotlegierung und damitder Lötstelle zu vermeiden. Andere niedrigschmelzende Metalle machen schon bei relativgeringen Zusätzen Lot und Lötstelle spröde (z.B. Cd, Sn, Al und Mg) oder warmbrüchig (z.B. Pb, Bi, Sb).
Die Edelmetalle Gold (Au) und Silber (Ag) sen-ken die Löttemperatur der Cu-Zn-Legierungen,ohne sie zu verspröden. Dabei wirkt das preis-günstigere Silber noch besser als Gold. Die untere Kurve in Bild 6 lässt erkennen, dass 10 % Silber ebenso wirksam sind wie
45 % Zink (Senkung der Solidustemperatur umetwa 250 °C bis 300 °C) und dass diese Wirkungbei allen Zink-Gehalten bis zu 30 % gleichmäßigist (untere Kurve nahezu parallel zur oberen).
In Bild 7 wird die Formbarkeit eines silberfreienMessinglotes mit etwa 800 °C Liquidustempera-tur*) mit der des Hartlotes BrazeTec 1204 (12 % Ag; Liquidustemperatur 830 °C) vergli-chen. Mit jedem der beiden Lote wurde einStahlstab stumpf zusammengelötet. Währenddas, mit BrazeTec 1204, gelötete Bauteil stark gebogen werden kann, ohne zu reißen, ist diesilberfreie Lötstelle schon nach Biegung umetwa 0,5° spröde gebrochen [4].
Die Hauptkomponenten der niedrig schmelzen-den BrazeTec Hartlote – Silber, Kupfer und Zink –
sind so gewählt, dass eine optimale Verarbei-tung – niedrige Arbeitstemperatur, leichtes Fließen und hohe Festigkeit – gewährleistet ist.Die Lotbestandteile werden innerhalb enger Toleranzen konstant gehalten.
Hartlote für spezielle Verwendungszwecke enthalten noch weitere Komponenten um dieBenetzung der entsprechenden Grundwerk-stoffe zu verbessern. Für Hartmetallwerkzeugewerden Lote mit Nickel und Mangan-Zusatz verwendet. Ihr Mischungsverhältnis wird so gewählt, dass eine optimale Verarbeitung er-zielt wird, ohne die anderen Loteigenschaftenstark zu beeinflussen.
Bild 6 | Senkung der Solidustemperatur – a) durch Zn allein, b) durch Zn + 10 % Ag
Solid
usem
pera
tur
[°C]
Gewichts -% Zink (Zn) Zink (Zn)Kupfer (Cu)
ohne Ag
schlecht verformbar
10 % Ag
1.200
1.100
1.000
900
800
700
6000 10 20 30 40 50
Bild 7| Stahlstäbe gelötet bei ca. 830 °COben: mit silberfreiem Messinglot1), Lötstelle nicht formbarUnten: mit BrazeTec 1204, Lötstelle verformbar
*) Messinglote mit so niedriger Löttemperatur sind wegen ihrer Sprödigkeit in der Praxis nicht brauchbar und werdennicht hergestellt. Das Lot wurde für den Versuch eigens gefertigt.
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3. Benetzungsvorgang & Diffusion
Bild 8 | Unterschiedliche Benetzungswinkel
Benetzungswinkel α < 90° Benetzungswinkel α = 90° Benetzungswinkel α > 90°
α α α
Lottropfen
Grundwerkstoff
Lote benetzen den Grundwerkstoff nur dann, wenn drei wichtige Voraussetzungen erfüllt sind:
Die Lötflächen wie auch das Lot müssen „metallisch“ blank sein.
Die Lötflächen sowie das Lot müssen zumindest die Arbeitstemperatur erreicht haben.
Mindestens ein Legierungsbestandteil des Lotes muss mit dem Grundwerkstoff eine Legierung eingehen können.
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3.1 BenetzenNeben niedrigen Löttemperaturen ist als weiteres Kriterium die Benetzungsfä-higkeit des Grundwerkstoffes durch ein Lotzu prüfen.
Trifft ein Tropfen flüssigen Lotes auf einefeste Metalloberfläche, so wird er diese unterUmständen benetzen und sich mehr oderweniger stark ausbreiten [5]. Voraussetzungfür das Benetzen und Ausbreiten ist einesaubere und oxidfreie Metalloberfläche, aus-reichende Erwärmung des Lotes und Grund-werkstoffes sowie ein niedrigviskoserZustand der Lotschmelze.
Der Benetzungswinkel α ist ein Maß für dieBenetzbarkeit und bezeichnet den Winkel,der sich zwischen einem Lottropfen auf derebenen Grundwerkstoffsoberfläche einstellt – siehe Bild 8.
Bei α = < 90° liegt eine Benetzung desGrundwerkstoffes vor. Als optimal wirdein Benetzungswinkel < 30 ° angesehen. Bei α = 0° liegt eine vollkommene Benet-zung vor, d.h. der Lottropfen breitet sichauf der Metalloberfläche unter Bildungeines dünnen Filmes aus.
Bei α = 90° hat der Lottropfen benetzt, breitet sich aber nicht aus.
Bei α > 90° ist keine Benetzung erfolgt.
3.2 DiffusionBei einer gelungenen Lötung legiert das Loteine dünne Schicht der metallisch blankenGrundwerkstoffoberfläche auf. Die Wande-rung der Atome, die dafür notwendig ist,nennt man Diffusion. Dementsprechend wer-den die sich ausbildenden Verbindungszonenauch als Diffusionszonen bezeichnet – sieheBild 9. Lotbestandteile lassen sich im Grund-werkstoff (DG) nachweisen und umgekehrtsind Bestandteile des Grundwerkstoffes inder Lotschicht zu finden (DL) [6].
Auf der Ausbildung einer Diffusionszone ba-siert die Festigkeit einer Lötstelle. Damitdiese Zonen ausgebildet werden können,müssen sich die Atome der Lotlegierung indas Metallgitter der Atome des Grundwerk-stoffes einpassen. Es ist verständlich, dassdiese Bedingungen der Mischkristallbildungnicht von jedem Metallatom gleichermaßenerfüllt werden kann. Je größer die Unter-schiede in den Atomradien, desto wenigerAtome können eingebaut werden und destolangsamer können sie sich möglicherweisebewegen. Zur Erreichung der optimalen Festigkeit sollte das Lot mindestens 5 bis 10Sekunden flüssig sein, damit eine ausrei-chend tiefe Diffusionszone erreicht wird.
Ein Lot sollte daher immer ein Metall enthal-ten, das Bestandteil bzw. Legierungselement
des zu verbindenden Grundwerkstoffes ist.So erfüllt zum Beispiel das Legierungsele-ment Zink diese Aufgabe bei allen Stählensowie Nickel- und Kupferbasislegierungensehr gut.
3.3 GefügeänderungDas Gefüge von Lötverbindungen weisteinen Zonencharakter auf. An den unbeein-flussten Grundwerkstoff G schließt sich eineWärmeeinflusszone GW an, in der der Grund-werkstoff eine Gefügeänderung durch Kristal-lerholung, Rekristallisation, Anlassen,Ausscheidungsvorgänge oder Gitterumwand-lung usw. erfahren hat [7]. Die Legierungs-schicht D stellt den Übergang zwischenGrundwerkstoff zum Lot dar und besteht ausden Diffusionszonen DG und DL – siehe hierzuKapitel 3.2. Beim Weichlöten kann dieseSchicht so dünn sein, dass sie mikroskopischkaum nachweisbar ist. An sie schließt sichdie Zone des unvermischten Lotes L an –siehe Bild 10.
Die genannten Gefügezonen müssen jedochnicht immer alle vorhanden sein. Das Ausbil-den der Wärmeeinflusszone Gw ist abhängigvon Löttemperatur und Zeit. Die Zone unver-mischten Lotes kann insbesondere bei gerin-gen Lötspaltbreiten und günstigen Diffusions-bedingungen (hohe Löttemperatur, langeLötdauer) verschwinden.
Bild 9 | Hartlötung mit ausgebildeten Diffusionszonen Bild 10 | Gefügeausbildung in Lötverbindungen
L: LotDL: Diffusionszone im Lot – Überschuss an LotlegierungselementenDG: Diffusionszone im GrundwerkstoffG: Grundwerkstoff
G: Grundwerkstoff Gw: Wärmeeinflusszone im Grundwerkstoff L: LotDL: Diffusionszone im Lot DG: Diffusionszone im Grundwerkstoff
L
LDL DLDG DGGw GwG G
G G
DL
DG
G
12
4. Lötverfahren
Bild 12 | Lotfluss einer Spaltlötung mit angelegtem Lot
Ausgangszustand Benetzungsbeginn Zwischenstadium Endzustand
Lottropfen
Grundwerkstoff
0,1 mm
In der Löttechnik gibt es verschiedene MöglichkeitenLötverfahren zu kategorisieren wie z.B. Liquidus -temperatur der Lote, Art der Lotzuführung oder Erwärmungsmethoden. In diesem Kapitel wird dieEinteilung nach Form der Lötstelle vorgenommen.
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4.1 FugenlötenUnter Fugenlöten ist ein Lötverfahren zu verstehen, bei dem die Form der Lötstelle –bzw. die miteinander zu verbindenden Flächen – einen größeren Abstand als 0,5 mmvoneinander haben. Aufgrund der großenSpalte sollten die verwendeten Lot legierungeneine in Bezug auf den Grundwerkstoff höhereFestigkeit aufweisen, um eine entsprechendeFestigkeit der Lötstelle zu erreichen [8]. Die Li-quidustemperatur des Lotes darf beim Fugen-löten nicht wesentlich überschritten werden,um ein Herauslaufen des Lotes zu vermeiden.
Beim Fugenlöten sind die Nahtvorbereitungund Arbeitstechnik ähnlich dem Gasschmelz-schweißen. Es wird daher auch als Schweißlö-ten oder Lotschweißen bezeichnet.
Wichtigstes Anwendungsgebiet ist das Fugen-löten verzinkter Stahlrohre – siehe Bild 11.
4.2 SpaltlötenBeim Spaltlöten werden die Werkstücke so vorbereitet, dass die Verbindungsstelleneine enge Kapillarspalte bilden. Sie werdenüber die ganze Länge des Spaltes gleichmäßigauf Löttemperatur erwärmt. Das flüssige Lotwird durch den „kapillaren Fülldruck“ in denSpalt gedrückt – siehe Bild 12. Der überwie-gende Teil aller Lötaufgaben wird im Spaltlöt-verfahren ausgeführt.
Wird an der Atmosphäre unter Verwendungeines Flussmittels gelötet, so muss das in denLötspalt eindringende Lot die Möglichkeithaben, das Flussmittel aus dem Spalt hinaus-zuschieben.
Beim Spaltlöten kann die Liquidustemperaturdes Lotes um 20 bis 50 °C überschritten wer-den, um ein gleichmäßiges Spaltfüllen sicherzu stellen.
4.2.1 KapillareffektDie Kraft, die das flüssige Lot in den Spalttreibt, wird als "Kapillareffekt“ bzw. kapillarerFülldruck bezeichnet. Je enger der Lötspalt,umso höher ist der kapillare Fülldruck.
Bei 0,1 mm Parallelspalt erreicht der kapillareFülldruck ca. 100 mbar (10 kPa). Dies wie-derum entspricht einer Lotsteighöhe (Dichtedes Lotes = 10 g/cm3) von 10 cm – siehe Bild 13. Die berechneten Steighöhen wurdenin praktischen Versuchen bestätigt [9].
Die richtige Bemessung des Lötspaltes (Spalt-breite) und die Sauberkeit der Lötflächen be-stimmen maßgeblich die Kapillarwirkung [10].Zu große Spaltbreiten und nicht genügend ge-säuberte Oberflächen setzen die Kapillarwir-kung herab und führen zu einem nur teilweisegefüllten Lötspalt.
Bild 13 | Kapillarer Fülldruck in Abhängigkeit der Spaltbreite
Kapi
llare
r Fü
lldru
ck [
mba
r]
Spaltbreite [mm]
50
00 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
100
150
200
Bild 11 | Fugenlötung verzinktes Stahlrohr (BrazeTec 60/40)
14
Bild 14 | Spaltbreitenbereiche unterschiedlicher Lötprozessen
Spaltbreite [mm]
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,30 0,40 0,50
Vakuumlöten
Löten in Schutzgasatmospäre
Flussmittellöten,automatisiert
Flussmittellöten, manuell
Flussmittellöten, manuell
Spaltlöten
Fugenlöten
Bild 15 | Kapillarer Fülldruck in Abhängigkeit der Spaltgeometrie
Kapi
llare
r Fü
lldru
ck [
mba
r]
0
100
200
300
400
500
Der hohe kapillare Fülldruck bei Spalten kleiner0,05 mm wird für Lötungen unter Schutzgasoder Vakuum genutzt. Für mechanisierte Lö-tungen unter Anwendung von Flussmittel wirdim Bereich von 0,05 bis 0,2 mm gearbeitet. Bis 0,2 mm ist der kapillare Fülldruck großgenug, um ein sicheres Eindringen und Füllendes Spaltes durch das Lot zu gewährleisten.Noch breitere Spalten sind schwierig zu füllenund daher für das mechanisierte Löten nichtmehr geeignet. Für die Handlötungen kannaber der Bereich bis 0,5 mm noch genutztwerden [11]. Bei Spaltbreiten größer 0,5 mmist auf Grund des geringen kapillaren Füll-drucks ein sicheres und gleichmäßiges Auffül-len der Lötspalts nicht mehr gewährleistet.
Der Mindestspalt beim Flussmittellöten ergibtsich durch die Notwendigkeit, genügend Fluss-mittel im Spalt unterzubringen, damit alleeventuell auf der Oberfläche befindlichenOxide gelöst werden können.
Die Spaltbreitenbereiche für die unterschiedli-chen Lötprozesse sind in Bild 14 zusammen-gestellt.
Neben der Breite des Lötspalts haben auch die Spaltgeometrie einen Einfluss auf den Füll-druck und damit auf das Lötergebnis. Eine of-fene Hohlkehle hat einen 4,5-fach höherenkapillaren Fülldruck als ein paralleler Flächen-spalt – siehe Bild 15.
4.3 AuftraglötenBeim Auftraglöten werden keine Teile durchdie Lotlegierung verbunden, sondern das Lotwird teilweise mit Zusatzmaterial auf demGrundwerkstoff aufgetragen und dient zurSteigerung von Härte, Verschleißfestigkeit oder Korrosionsbeständigkeit.
Beim BrazeCoat-Verfahren® [12] werden dieOberflächen hoch beanspruchter Bauteile vor Verschleiß geschützt, indem ein
Hartstoff-Hartlot-Vlies aufgebracht und an-schließend in einem Ofenprozess einge-schmolzen wird. Die erstellten Schichten sinddicht, glatt und nahezu porenfrei und dienenzum Schutz von Lüfterrädern, Mühlengehäu-sen, hoch beanspruchten Transportpumpensowie Zylindern, Kolben und Kolbenstangen inHydraulik und Pneumatik.
15
5. LoteNach DIN ISO 857-2 sind Lote mit einer Liquidustemperatur unter 450 °C Weichlote und über 450 °C Hartlote.
Der Löttemperaturbereich des Lotes wird nachunten durch den Schmelzbereich und nachoben durch folgende Parameter begrenzt:
die Flussmittel (sättigen sich bei zu hoher Temperatur mit Oxiden)
das Lot (einzelne Legierungsbestandteilekönnen verdampfen)
die Wirtschaftlichkeit (unnötig hohe Temperaturen kosten wertvolle Zeit und Energie)
den Grundwerkstoff (Gefügeum-wandlung, Festigkeitsverlust)
5.1 Weichlote Weichlote sind in der EN ISO 9453 zusammen-gefasst und werden in bleihaltige und bleifreieLegierungen aufgeteilt [13].
Die bleihaltigen Weichlotlegierungen (Zinn-Blei, Blei-Zinn, Zinn-Blei-Antimon, Zinn-Blei-Bismut, Zinn-Blei-Cadmium,
Zinn-Blei-Kupfer, Zinn-Blei-Silber und Blei-Silber) haben einen Schmelzbereich von 145 °C bis 370 °C.
Die bleifreien Weichlotlegierungen (Zinn-Antimon, Zinn-Bismut, Zinn-Kupfer, Zinn-Indium, Zinn-Silber und komplexere Zusammensetzungen) haben einen Schmelz-bereich von 118 °C bis 380 °C.
Blei gilt als krebserregend und wird daher ineinigen Industriebereichen, insbesondere inder Gas-Wasser-Installation und in der Elektro-industrie nicht mehr als Weichlot verwendet.
5.2 HartloteDie Hartlote sind nach DIN EN ISO 17672 genormt und werden darin in 7 Gruppen nachHauptlegierungselement zusammengefasst –siehe Bild 16 [14].
Neben den genormten Hartloten werden in industriellen Fertigungsprozessen weitere Legierungsgruppen eingesetzt:
CuPSnNi-Legierungen mit einem Schmelzbe-reich 590 °C bis 620 °C für das Hartlöten von Kupfer-Messing-Kühlern im sogenannten CuproBraze®-Verfahren [15].
Aktivlote – Silber-Titanbasis mit Zusätzen vonKupfer und Indium zum Löten von kerami-schen Werkstoffen bei Temperaturen von 850°C bis 1050 °C [16].
CuMnCo-Legierungen mit einem Schmelzbe-reich 980°C bis 1030 °C für das Hartlöten vonHartmetallen auf Stahlkörper unter Schutzgas.
Seit Dezember 2011 ist die Verwendung und das in den Verkehrbringen von cadmium-haltigen Hartloten in der EU verboten. Sie dürfen nur aus Sicherheitsgründen und fürVerteidigungs- sowie Luft- und Raumfahrtan-wendungen eingesetzt werden [17].
Bild 16 | Schmelztemperaturbereiche der Lotgruppen nach DIN EN ISO 17672
Schmelztemperatur [°C]
1.0501.000450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1.100 1.150 1.200
Aluminium-&Magnesiumhartlote
Silberhartlote
Kupfer-Phosphorhartlote
Kupferhartlote
Nickel- & Kobalthartlote
Palladiumhaltige Hartlote
Goldhaltige Hartlote
16
Die Wirkung von Flussmittel beruht darauf,dass es die Metalloxide benetzt, auflöst undvon der Metalloberfläche abtransportiert. Wei-terhin muss es die Metalloberfläche vor Luftzu-tritt schützen und sich bei Löttemperatur vonder Lotschmelze vollständig von der Metall-oberfläche verdrängen lassen. Diese Aufgabenkann das Flussmittel nur erfüllen, wenn es
mindestens 50 °C tiefer schmilzt als daseingesetzte Lot und bei dieser Temperaturauch voll wirksam ist und
einen dichten, gleichmäßigen Überzug bil-det, der bei der erforderlichen Löttempera-tur und während der Lötzeit erhalten bleibt.
Die Flussmittel müssen mit ihrem Wirktempe-raturbereich auf die Löttemperatur des jeweili-gen Lotes abgestimmt sein. Demnach kanngrob zwischen Flussmitteln für das Weichlötenund Flussmitteln für das Hartlöten unterschie-den werden. Innerhalb dieser beiden Klassengibt es weitere Temperaturintervalle, die mitden eingesetzten Loten abgestimmt werdenmüssen [18].
Darüber hinaus müssen die Flussmittel auf dieunterschiedlichen chemischen Bedingungender zu lösenden Oxide eingestellt werden, so-dass es kein Universalflussmittel gibt [19].
6. FlussmittelNach DIN ISO 857-2 sind Fluss -mittel nichtmetallische Stoffe, die vorwiegend die Aufgabehaben, vorhandene Oxide von den Lötflächen zu beseitigen und ihre Neubildung zu verhindern.
Tabelle 1 | Flussmittelgruppen zum Hartlöten metallischer Werkstoffe nach DIN EN 1045
Typ Flussmittelbasis Wirktemperaturbereich Anwendung Verhalten derFlussmittelrückstände
FH10 Borverbindungen; Fluoride 550 °C – ca. 800 °C Vielzweckflussmittel korrosiv
FH11 Borverbindungen; Fluoride; Chloride 550 °C – ca. 800 °C Cu-Al-Werkstoffe korrosiv
FH12 Borverbindungen; Fluoride; Bor 550 °C – ca. 850 °C Rostfreie und hochlegierte Stähle, HM korrosiv
FH20 Borverbindungen 700 °C – ca. 1.000 °C Vielzweckflussmittel korrosiv
FH21 Borverbindungen 750 °C – ca. 1.100 °C Vielzweckflussmittel Nicht korrosiv
FH30 Bor- und Siliziumverbindungen; Phosphate >1.000 °C Cu- oder Ni-Lote Nicht korrosiv
FH40 Chloride; Fluoride, Borfrei 600 – ca. 1.000 °C Borfreie Anwendungen korrosiv
FL10 Chloride; Fluoride, Lithiumverbindungen > 550 °C Leichtmetalle korrosiv
FL20 Fluoride > 550 °C Leichtmetalle Nicht korrosiv
17
6.1 WeichlötflussmittelFlussmittel zum Weichlöten sind in der Norm DIN EN 29454-1 zusammengefasst –siehe Anhang Tabelle 3 [20].
Die Wirkungsweise von Weichlötflussmittelnsoll am Beispiel Kupfer mit dem wässrigenFlussmittel des Typs 3.1.2 A mit Zinkchloriddargestellt werden. Beim Erwärmen kommt eszu folgender Reaktion:
ZnCl2 + H2O Zn(OH)Cl + HCl
Die freiwerdende Salzsäure reduziert das Kup-feroxid auf der Bauteiloberfläche zu Kupfer-chlorid. Dieses ist wasserlöslich und kann leichtvon der Oberfläche entfernt werden.
CuO + 2 HCl CuCl2 + H2O
6.2 HartlötflussmittelFlussmittel zum Hartlöten sind in der NormDIN EN 1045 zusammengefasst [21]. Auszügeaus der Norm mit wichtigen Flussmitteltypenmit Flussmittelbasisstoffen sind in der Tabelle 1 zu finden.
Das Lösevermögen der Flussmittel ist nicht für alle Oxide gleich. Für das Flussmittel Braze-Tec h wurde das Lösevermögen für die häufig
vorkommenden Schwermetalloxide bei ver-schiedenen Temperaturen gemessen. Es kannim Temperaturbereich von 650 °C bis 750 °Cetwa 1 (Cr2O3) bis 5 (ZnO) Gew.-% Metalloxidlösen. Ist das Flussmittel mit Metalloxid gesättigt, verliert es seine Wirksamkeit. Daher ist die Lötzeit beim Löten mit Flussmittelan Luft begrenzt.
Dies bedeutet aber auch, dass im Verhältniszum angebotenen Oxid eine entsprechendgroße Menge Flussmittel im geschmolzenenZustand zur Verfügung stehen muss, sonstkommt keine einwandfreie Lötung zustande.Extrem enge Spalten, z.B. unter 0,05 mm, machen deshalb Schwierigkeiten, weil imSpalt nicht genügend Flussmittel zur Verfügungsteht. Dies hat selbstverständlich einen großenEinfluss auf die lötgerechte Konstruktion.
Mehr als 5 Minuten Standzeit ist von einemFlussmittel nicht zu erwarten. In der Praxis istdie Standzeit oft deutlich geringer.
Vielfach erkennt man am Schwarzwerden desFlussmittels, dass dieses verbraucht ist – sieheBild 17. Ist die Lötung bis zu diesem Momentnicht erfolgt, kann sie nun nicht mehr stattfin-den. Auch eine Zugabe von frischem Flussmit-tel ist zu diesem Zeitpunkt nicht mehr möglich.
Bild 17 | Schematische Darstellung der Flussmittelreaktionen beim Hartlöten
Flussmittel
Luftsauerstoff
Sauerstoff, Oxid
Oxid
Grundwerkstoff
Flussmittel
Grundwerkstoff
Flussmittel
Grundwerkstoff
Flussmittel
Oxid
Grundwerkstoff
0 Minuten 0 bis 0,5 Minuten bis zu 4 Minuten ab ca. 5 Minuten
Um zu einem guten Löterfolg zu gelangen,muss Folgendes geschehen: Das Bauteil mussabkühlen und gesäubert werden. Das Flussmit-tel wird neu aufgebracht, und dann erfolgteine erneute Erwärmung. Hierbei muss nunmit einem stärkeren Brenner oder mit höhererinduktiver Leistung gearbeitet werden, umeine raschere Erwärmung des Bauteils zu er-reichen. Schwere, massive Bauteile lassen sichaber auf diese Art und Weise oft nicht schnellgenug auf die notwendige Löttemperatur brin-gen. In diesen Fällen muss die Erwärmungunter Schutzgasabdeckung im Ofen erfolgen.
Die Rückstände der hygroskopischen Flussmit-tel müssen entfernt werden, da sie korrosivwirken können. Dies geschieht durch Abko-chen in Wasser oder durch Beizen in an dieGrundwerkstoffe angepassten Beizbädern. Ultraschall fördert die Entfernung dieser Flussmittelreste.
Die Rückstände der nicht hygroskopischenFlussmittelreste brauchen aus Korrosionsgrün-den nicht entfernt zu werden. Ist ihre Beseiti-gung aus anderen Gründen (z.B. Lackieren derBauteile) notwendig, so werden sie meistensmechanisch (z.B. Sandstrahlen) entfernt.
18
6.3 Gasförmiges FlussmittelFugenlötungen (V-Nähte und Kehlnähte) können unter Einsatz gasförmiger Flussmittelgelötet werden. Für Spaltlötungen – besondersbei größeren Spalttiefen und geringen Spalt-breiten – ist der Einsatz gasförmiger Flussmittelallein nicht zu empfehlen, weil die Flammenicht in den Kapillarspalt eindringt. Ungenü-gend wirksam sind diese Flussmittel beiChromnickelstählen. Gegebenenfalls kann gas-förmiges Flussmittel ergänzend zu anderenFlussmitteln eingesetzt werden, mit dem Ziel,die Oberfläche gegen Oxidation zu schützen.
Zu beachten ist, dass bei der Verarbeitung inder Brennerflamme Borsäure entsteht, die sichauf dem Werkstück und im Arbeitsbereich nie-derschlägt. Seit Dezember 2010 ist Borsäure inder EU als fortpflanzungsgefährdend eingestuft[22] und der Löter muss daher vor dem ent-stehenden Borsäurestaub geschützt werden.
Die Wirktemperatur gasförmiger Flussmittelreicht von etwa 750 °C bis 1100 °C.
6.4 Löten mit flussmittelbilden-den Lötstäben – BrazeTec Silfos-HartoteKupfer-, Kupfer-Zinn-Legierungen sowie Silberkönnen mit phosphorhaltigen Hartloten ohneZusatz von Flussmittel gelötet werden. Der Selbstfließeffekt dieser Lote lässt sich wie folgt erklären:
Der im Silfos-Hartlot einlegierte Phosphor rea-giert beim Schmelzen des Lotes mit Luftsauer-stoff zu Phosphorpentoxid, das sich mit demauf der Kupferoberfläche gebildeten Kupfer-oxid zu Kupfermetaphosphat umsetzt, dasFlussmittelwirkung besitzt. Kupfermetaphos-phat bildet einen dunklen, nicht wasserlösli-chen Film, der korrosionschemischunbedenklich ist – siehe Bild 18. Die Lötstellenbrauchen daher nicht nachbehandelt zu wer-den. Gegebenenfalls kann Kupfermetaphos-phat durch Behandeln in verdünnterSchwefelsäure entfernt werden.
Auch beim Löten mit den BrazeTec Silfos-Lotensollte die Lötzeit nicht länger als etwa 3 bis 4 Minuten sein.
Bild 18 | Typisches Erscheinungsbild einer Silfoslötung
19
Die Lötbarkeit eines Bauteils (siehe Seite 24) ist vorhanden, wenn:
a) der vorgesehene Grundwerkstoff zumLöten geeignet ist, d.h., wenn Löteignungbesteht,
b) die Anwendbarkeit eines oder mehrererLötverfahren möglich ist, d.h., wennLötmöglichkeit besteht,
c) die Lötteile lötgerecht und hinsichtlichder zu erwartenden Betriebsbedingungenso konstruiert sind, dass die Sicherheitdes gelöteten Bauteils sichergestellt ist,d.h. Lötsicherheit besteht.
Jede der drei Eigenschaften Löteignung, Lötmöglichkeit, Lötsicherheit hängt von den Einflussgrößen Werkstoff, Fertigung, Konstruktion ab, wobei der Grad der Abhän-gigkeit von der jeweiligen Lötaufgabe be-stimmt wird.
Die Löteignung verschiedener Werkstoffe ist in Tabelle 2 dargestellt.
Vorschläge, wie die in Tabelle 2 aufgeführ-ten Werkstoffe gelötet werden können, sind im Anhang in Tabelle 6 zu finden.Damit ist noch nicht gesagt, dass die so gelöteten Bauteile allen Betriebsbelastungenstandhalten. Um dies zu gewährleisten,
müssen vor der Auswahl der Lötparameterdie Betriebsbedingungen der Verbindungs-stellen bekannt sein. Diese sind werkstück-spezifisch und von Fall zu Fall verschieden. In besonderen Fällen – mit relativ hohemSchadensrisiko – empfehlen wir, wegen deroptimalen Auswahl der Lötparameter mit uns Rücksprache zu nehmen.
Die Löttechnik bietet den großen Vorteil, dass fast alle lötgeeigneten Werkstoffe na-hezu beliebig miteinander kombiniert wer-den können. Selbstverständlich müssen dieLötparameter immer nach dem löttechnischschwierigeren Werkstoff ausgewählt werden.
7. Lötbarkeit der BauteileNach DIN 8514 ist die Lötbarkeit die Eigenschaft eines Bauteils, durch Lötenderart hergestellt werden zu können,dass es die gestellten Anforderungen erfüllt [23].
Tabelle 2 | Löteignung der Werkstoffe
Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3
Werkstoffe, die mit Universalloten und -flussmitteln sowie allen üblichen Verfahrengelötet werden können.
Werkstoffe, die Speziallote und/oder -flussmittel, jedoch keine speziellen Verfahrenerfordern.
Werkstoffe, die nur unter Verwendung spezieller Lote und spezieller Verfahren gelötet werden können.
Beispiele:• Kupfer und Kupferlegierungen• Nickel und Nickellegierungen• Eisenwerkstoffe• Beliebige Stähle• Kobalt• Edelmetalle
Beispiele:• Aluminium und
Aluminiumlegierungen• Hartmetalle, Stellite• Chrom, Molybdän, Wolfram,
Tantal, Niob• Weichlotähnliche Werkstoffe
Beispiele:• Titan• Zirkonium• Beryllium • Keramiken
20
Gruppenbezeichnung Löttemp.-Bereich
Typische Lote dieserGruppe Bezeichnung
BrazeTec-Bezeichnung
Solidus-Temp.
Liquidus-Temp.
Max. zul. Dauerbetriebs-
Temp. 1)
WichtigsteAnwendungsgebiete
°C °C °C °C
Zinn-Antimon-WeichloteEN DIN EN ISO 9453& ISO 3677
250 201 Sn95Sb5 Soldamoll 235 235 240 110 Kältetechnik
Zinn-Kupfer-WeichloteEN DIN EN ISO 9453& ISO 3677
230 – 320 402 Sn97Cu3 Soldamoll 230 (BrazeTec 3) 227 310 110 Kupferrohr-Installation
für Warm- und Kaltwasser
Zinn-Silber-WeichloteDIN EN ISO 9453& ISO 3677
220 – 260703 Sn96Ag4 Soldamoll 220 221 – 110
Nahrungsmittelindustrie702 Sn96Ag3 BrazeTec 4 221 224 –
SilberlhartloteDIN EN ISO 17672
650 – 1.100
Ag 156 BrazeTec 5600 620 655 200 Elektroindustrie
Ag 145 BrazeTec 4576 640 680 200 Gas- und Wasserinstallation
Ag 134 BrazeTec 3476 630 730 200 Gas- und Wasserinstallation
Ag 244 BrazeTec 4404 675 735 200Elektrotechnik
Ag 212 BrazeTec 1204 800 830 300
Manganhaltige Spezialhartlote DIN EN ISO 17672
690 – 1.020 Ag 449BrazeTec 4900 680 705 400
Hartmetall-WerkzeugeBrazeTec 21/68 980 1.030 600
Phosphorhaltige Hartlote für Kupferwerkstoffe DIN EN ISO 17672
650 – 800
CuP 284 BrazeTec Silfos 15 645 800 150 Elektroindustrie
CuP 279 BrazeTec Silfos 2 645 825 150 Kupferrohrinstallation
CuP 179 BrazeTec Silfos 94 710 890 150 für Stadtgas/Erdgas
Spezialhartlote für Sonderfälle DIN EN ISO 17672
730 – 960Ag 272 BrazeTec 7200 780 780 300 Vakuumtechnik
Ag 160 BrazeTec 6009 600 720 200 Nichtrostender Stahl
MessinghartloteDIN EN ISO 17672
900 – 910Cu 680 BrazeTec 60/40 870 900 300 Verzinkte Stahlrohre
Cu 773 BrazeTec 48/10 890 920 300 Fahrzeugbau
Hochtemperaturlote auf Nickelbasis DIN EN ISO 17672
900 – 1.200
Ni 710 BrazeTec 897 890 890 – Heizelemente
Ni 650 BrazeTec 1135 1.080 1.135 – AGR-Kühler
Ni 620 BrazeTec 1002 970 1.000 – AGR-Kühler
Hochtemperaturlote auf Kupferbasis DIN EN ISO 17672
1.040 –1.120
Cu 110 BrazeTec 801 1085 1.085 – Nichtrostender Stahl
Cu 922 BrazeTec 802 910 1.040 – Nichtrostender Stahl
Cu 925 BrazeTec 803 825 990 – Kupfer oder Stahl
Aluminiumhartlote DIN EN ISO 17672
560 – 600 Al 112 BrazeTec 88/12 575 590 200 Wärmetauscher
Tabelle 3 | Weichlötflussmittel nach ihren Hauptbestandteilen nach DIN EN 29454-1
Tabelle 4 | Lotgruppen zum Löten metallischer Werkstoffe
1) nicht genormte
8. Anhang
nach DIN EN ISO 9453oder DIN EN 1044
Flussmitteltyp Flussmittelbasis Flussmittelaktivator Flussmittelart
1 Harz1 Kolophonium (Harz)2 ohne Kolophonium (Harz) 1 ohne Aktivator
2 mit Halogenen aktiviert3 ohne Halogenen aktiviert
A flüssig
B fest
C Paste
2 organisch1 wasserlösslich2 nicht wasserlösslich
3 anorganisch
1 Salze1 mit Ammoniumchlorid2 ohne Ammoniumchlorid
2 Säuren1 Phosphorsäure 2 andere Säuren
3 alkalisch 1 Amine und/oder Ammoniak
21
Werkstoffe BrazeTec Hartlot
BrazeTec Flussmittel
Verfahren 1) BrazeTec Weichlot
BrazeTecFlussmittel
Verfahren 1)
CuBrazeTec Silfos 2
–
FL / IN BrazeTec 3 BrazeTec 7000 FL / EL
BrazeTec Silfos 94
Cu-Leg.
BrazeTec Silfos 2
BrazeTec hBrazeTec 5600
BrazeTec 4404
Ni + Ni-Leg. beliebige Stähle BrazeTec 5600BrazeTec h
FL / IN / EL / AO BrazeTec 3 BrazeTec KFL / EL / INEisen-Werkstoffe
beliebige StähleBrazeTec 4404 SO / VO Soldamoll 220 BrazeTec K
Kobalt
BrazeTec 60/40BrazeTec s
FL / IN / EL / AO
– – –BrazeTec 48/10SO / VO
BrazeTec 801 –
Cr- u. Cr/Ni-Stähle
BrazeTec 6009 BrazeTec Special h FL / IN / EL
Soldamoll 220 BrazeTec Z
FL / EL / KB
BrazeTec 897/1002/1135
– SO / VO HL / AOBrazeTec 7200
BrazeTec 801
EdelmetalleBrazeTec 5600
BrazeTec h FL / ID
Soldamoll 220 BrazeTec K –BrazeTec 7200 AO
Al u. Al-Leg. BrazeTec L88/12 BrazeTec F30/70
FL – – –
(mit Mg- und/oder Si-Gehalten ≤ 2%) AO
Hartmetalle
BrazeTec 4900BrazeTec Special h FL
– – –
BrazeTec 49/Cu
BrazeTec 4900BrazeTec Special s IN
StelliteBrazeTec 48/10
BrazeTec Cu/NiN SO / VO
Chrom,BrazeTec 4900 BrazeTec Special h
FL / IN
– – –Molybdän,AO / SO
Wolfram, Tantal, Niob BrazeTec 21/68 BrazeTec Special s
Zink – – – Soldamoll 220 BrazeTec K
FL / EL
Antimon KB / HL
TitanBrazeTec 7200
–SO (Argon)
– – –BrazeTec SCP 2 VO
ZirkoniumBrazeTec SCP 2 –
SO (Argon)– – –
Beryllium VOGraphit
BrazeTec CB 4 –SO (Argon)
– –Metalloxid-Keramiken VO
Tabelle 5 | Flussmittelgruppen zum Weichlöten metallischer Werkstoffe DIN EN 29454-1
Tabelle 6 | Vorschläge zur Lot-, Flussmittel- und Verfahrensauswahl
1) FL=Flamme; EL=Elektrischer Widerstand.; SO=Schutzgasofen; KB=Kolben; IN=Induktiv; AO=Atmosph.-Ofen; VO=Vakuumofen; HL=Heißluftgebläse
Flussmittel-gruppe
Fluss-mitteltyp
Flussmittelbasis Wichtigste Anwendungsgebiete
Verhalten derFlussmittelrückstände
Flussmittel zumWeichlöten vonSchwermetallen
3.2.2. Zink- und/oder Ammoniumchlorid und freie Säuren Chromhaltige Stähle; stark oxidierte Werkstücke
korrosiv3.1.1. Zink- und/oder Ammoniumchlorid Chromfreie Stähle und NE-Metalle,
wenn Abwaschen der Rückstände möglich
3.1.1. Zink- und Ammoniumchlorid in organischer Zubereitung
Chromfreie Stähle und NE-Metalle, wenn Abwaschen der Flussmittelrück-stände nicht möglich
bedingt korrosiv2.1.3. Organische Säuren
2.1.1. Amine, Diamine, Harnstoff
2.1.2. Organische Halogenverbindungen
1.1.2. Harze mit halogenhaltigen Aktivatoren
Kupfernicht korrosiv
1.1.1. Harze ohne Zusatz
1.1.3. Harze mit halogenfreien Zusätzen
Flussmittel zumWeichlöten vonLeichtmetallen
3.1.1. Lotbildende Zink- und/oder Zinnchloride; auch mit ZusätzenWerkstücke, die gewaschen werden können korrosiv2.1.3. Organische Verbindungen
2.1.2. Organische Halogenverbindungen
Abkühlzeit [1]
Zeit, in der die Verbindung von der Löt-temperatur auf Umgebungstemperaturabgekühlt wird. Sie kann Zeit für die be-nötigte nachfolgende Wärmebehand-lung der weich- oder hartgelöteten Teileenthalten.
Siehe Temperatur-Zeit-Schema.
Aktivlöten [24]
Unter Aktivlöten wird das direkte Lötenvon Keramik-Keramik- und Keramik-Me-tall-Verbindungen verstanden. Die zumAktivlöten erforderlichen Aktivlote ent-halten Komponenten wie Titan, Zirko-nium oder Hafnium, die durch eineReaktion an der Grenzfläche Lot-Keramikdie Benetzung ermöglicht.
Anlegieren [24]
Unter Anlegieren wird eine starke Diffu-sion der Lotbestandteile in den Grund-werkstoff verstanden. Da die Diffusionzeit- und temperaturabhängig ist, solltedie Verweildauer auf Löttemperatur vorallem bei den Hochtemperaturlotenmöglichst kurz sein, um ein zu starkesAnlegieren des Grundwerkstoffes (Ero-sion) und ggf. die Bildung spröder Pha-sen in den Übergangszonen zuvermeiden.
Arbeitstemperatur [25]
Die Arbeitstemperatur ist die niedrigsteOberflächentemperatur an der Lötstelle,bei der das Lot benetzt oder sich durchGrenzflächendiffusion eine flüssigePhase bildet. Die Arbeitstemperatur istseit Veröffentlichung der Norm ISO 857-2nicht mehr definiert.
Aufwärmzeit [1]
Zeit, in der die Löttemperatur erreichtwird. Sie umfasst die Durchwärmzeit undkann auch andere Zeiten enthalten, z.B.Entgasung.
Siehe Temperatur-Zeit-Schema.
Auftraglöten [24]
Unter Auftraglöten wird das Beschichtendurch Löten verstanden. Die Beschich-tungen können als Verschleißschutz undauch als Korrosionsschutz dienen.
Ausglühen [24]
Ein großer Teil der technischen Ge-brauchsmetalle, z.B. Kupfer, Messing,Tiefziehstahl, wird bekanntlich durch
A
Kaltverformen (auftiefen, pressen, zie-hen, walzen usw.) verfestigt. Durch Aus-glühen kann der weiche und wenigerfeste Ausgangszustand wieder herge-stellt werden. Bei anderen Werkstoffen,den härtbaren Stählen oder Kupfer-Be-ryllium kann durch ausgeklügelte Wär-mebehandlungen Härte und Festigkeiterhöht werden. Es empfiehlt sich, dasLöten dieser beiden Stoffgruppen ge-trennt zu betrachten.
Automatisiertes Löten [1]
Weich- oder Hartlöten, bei dem alle Vor-gänge einschließlich aller Hilfsvorgänge,wie das Wenden des Bauteils, automa-tisch durchgeführt werden.
Benetzen
Ausbreiten und Haften einer durchge-henden dünnen Schicht aus geschmolze-nem Lot auf der Oberfläche des zufügenden Bauteils [1].
Lote benetzen den Grundwerkstoff nurdann, wenn die zu lötenden Flächen unddas Lot metallisch blank sind. Des Wei-teren müssen die Lötflächen und das Lotzumindest die Arbeitstemperatur desverwendeten Lotes erreicht haben undmindestens ein Bestandteil des Lotesmuss mit dem zu lötenden Grundwerk-stoff freiwillig eine Legierung eingehenkönnen [23].
Benetzungswinkel
Siehe 3.1, Seite 8
Betriebstemperatur [24]
Erhöhte Betriebstemperaturen führenfast immer zu einem erheblichen Festig-keitsrückgang in den Lötverbindungen.Die in technischen Datenblättern oderLieferprogrammen angegebenen maxi-malen Betriebstemperaturen sollten beiDauerbelastung nicht überschritten wer-den. Kurzzeitige Überschreitungen sindin der Regel zulässig, wenn bei erhöhterTemperatur keine nennenswerten Bela-stungen der Lötverbindungen vorliegen.
Bindeprozess [1]
Prozess, bei dem eine Verbindung zwi-schen der flüssigen Phase des Lotes unddem festen Grundwerkstoff aufgrund
B
einer metallurgischen Reaktion herge-stellt wird.
Binder
Substanz, mit der Lote und Flussmittelals Pulver zusammengehalten werden,sodass sie als Paste an die Verbindungangebracht werden kann.
Blank, metallisch blank [24]
Sichtbare Oxidschichten (Rost und Zun-der) sowie Fett- und Schmutzschichtenmüssen vor dem Löten entfernt werden.Dünne Oxidschichten (z.B. Anlauffarben)dürfen auf den Werkstücken verbleiben,wenn unter Anwendung von Flussmittelgelötet wird.
Brennbare Gase [24]
Für Leitungen, in denen Gase der öffent-lichen und privaten Gasversorgungsun-ternehmen transportiert werden, ist inder Bundesrepublik nur Hartlöten zuge-lassen. Zugelassen sind hier nach DVGW(Deutscher Verband des Gas- und Was-serfaches e.V.) Arbeitsblatt GW2 die Sil-berhartlote BrazeTec 4576, 3476 und4404 sowie die phosphorhaltigen Hart-lote BrazeTec Silfos 94 und Silfos 2. Kön-nen schwefelhaltige Medien (z.B.Motorenöle, Stallatmosphären etc.) andie Lötstelle gelangen, scheiden phos-phorhaltige Lote aus. Azetylenleitungenmüssen nach DIN EN ISO 9539,[25] mitLoten gelötet werden, die nicht mehr als46 % Ag und nicht mehr als 36 % Cuenthalten (BrazeTec 4576 bzw. 4404).
Brenner [24]
Instrumente zum Erwärmen der Bauteilean Atmosphäre. Brenner gibt es für un-terschiedliche Gasarten: Azetylen-Sauer-stoff; Azetylen-Ansaugluft; Propan-Sauerstoff; Propan-Ansaugluft; Erdgas-Sauerstoff-Erdgas-Pressluft oder auchWasserstoffbrenner. Die gewählte Gasartsowie die Größe der Brennerspitze ent-scheiden über die Lötzeit.
Dampfdruck [27]
Der Dampfdruck ist ein stoff- und tem-peraturabhängiger Gasdruck. Anschau-lich gesprochen ist der Dampfdruck derUmgebungsdruck, unterhalb dessen eineFlüssigkeit – bei konstanter Temperatur –beginnt in den gasförmigen Zustandüberzugehen. Befinden sich verschie-dene Stoffe im betrachteten System, sosetzt sich der gemessene Druck der Gas-phase aus den Partialdrücken der ver-schiedenen Stoffe zusammen.
D
22
9. Glossar
α
Diffusion [24]
Unter Diffusion wird im Allgemeinen einmakroskopischer Massetransport ver-standen, der durch Wanderung einzelnerAtome um Wege, die größer als einAtomabstand sind, bewirkt wird.
Diffusionsphase [1]
Schicht von Phasen, die während des Lö-tens gebildet wird und deren chemischeZusammensetzung sich von Grundwerk-stoff und Lötgut unterscheidet.
Durchwärmtemperatur [1]
Temperatur, bei der die zu lötenden Bau-teile gehalten werden, sodass sie ein-heitlich durchgewärmt werden. Sie istgeringer als die Solidustemperatur desLotes. Siehe Temperatur-Zeit-Schema.
Durchwärmzeit [1]
Zeit, in der die zu lötenden Bauteile aufDurchwärm-/Vorwärmtemperatur ge-halten werden.
Siehe Temperatur-Zeit-Schema.
Elektronenstrahllöten [1]
Die Hartlötverbindung wird durch Ab-sorption eines gebündelten Elektronen-strahls erwärmt. Dies geschiehtüblicherweise im Vakuum.
Entnetzen [1]
Beseitigung von festem Lot, welches,obwohl es über die Oberfläche der zu fü-genden Bauteile verteilt wurde, es nichtbinden konnte, z.B. auf Grund von man-gelhaftem Säubern oder mangelhafterFlussmittelzugabe.
Eutektische Legierungen [24]
Eutektische Legierungen besitzen wiereine Metalle einen Schmelzpunkt statteines Schmelzbereiches. Das in der Löt-technik bekannteste Beispiel für eine eu-tektische Legierung ist das Lot BrazeTec7200, das aus 72 % Silber und 28 % Kup-fer besteht und einen Schmelzpunkt von780 °C aufweist.
Festigkeit [28]
Die Festigkeit von Lötverbindungen istabhängig vom Lot, der konstruktiven Gestaltung, Lötspalt, Überlappung, vomGrundwerkstoff sowie der Vorbehand-lung. Die Qualität und damit auch die Fe-stigkeit von Lötverbindungen sindverfahrensabhängig. Es ist eine Scherbe-lastung anzustreben. Festigkeitswertesollen bauteilbezogen ermittelt werden.Anhaltswerte können den Herstelleran-
E
F
gaben entnommen werden.
Flammlöten [1]
Ein mit Gas betriebener Brenner wird alsWärmequelle genutzt. Der Brenner wirdso eingestellt, dass eine neutrale oderleicht reduzierte Flamme entsteht.
Fließweg [1]
Strecke, die das geschmolzene Lot in derFügestelle entlang fließt.
Flussmittel
Nicht-metallischer Stoff, der, wenn ge-schmolzen, das Benetzen unterstützt,indem vorhandene Oxide oder schädli-che Beläge von den zu fügenden Ober-flächen entfernt werden und ihreNeubildung während des Fügevorgangsverhindert wird [1].
Zur Herstellung von Hartlöt-Flussmittelnwerden Salzgemische verwendet, die inder Lage sind, Metalloxide zu lösen. Sieenthalten in der Regel Bor-Verbindungenals Grundlage. Das Flussmittel muss tie-fer schmelzen als das eingesetzte Lot. Eswird vor dem Löten als dünne Schicht aufdie Lötstellen aufgestrichen und löst, so-bald die Temperatur der zu lötendenBauteile den Wirktemperaturbereich desFlussmittels erreicht hat, die Oxidschicht[24].
Flussmittelauswahl [24]
Hartlotflussmittel werden anhand der zuerwartenden Löttemperatur und den zulötenden Grundwerkstoffen ausgewählt.Hinweise enthält das BrazeTec-Lieferpro-gramm.
Flussmitteldämpfe [24]
Die beim Löten mit Flussmitteln entste-henden Dämpfe sind reizend bis ätzend.Daher ist eine Absaugung immer zuempfehlen. Werden die jeweils gültigenAGW-Werte (Arbeitsplatzgrenzwert)überschritten, muss unter Absaugunggearbeitet werden.
Füllgrad [29]
Prozentualer Anteil des mit Lot gefülltenLötnahtvolumens
Fugenlöten [24]
Sind die zu verbindenden Flächen der zulötenden Werkstücke mehr als 0,5 mmvoneinander entfernt, spricht man voneiner (Löt-)Fuge (weniger Abstand = Löt-spalt) – siehe Bild 11, Seite 10. Arbeits-weise und Temperaturverteilung beimFugenlöten sind mit dem Gasschmelz-schweißen zu vergleichen. Beim Fugen-löten werden relativ große Lotmengenbenötigt. Daher setzt man hierfür fastausschließlich die silberfreien HartloteBrazeTec 60/40 und BrazeTec 48/10 ein.
Verträgt ein Bauteil mit Lötspalt keinegleichmäßige Erwärmung über die Ge-samtlänge der Lötstelle, kann ebenfallsnach dem Fugenlötverfahren gearbeitetwerden.
Galvanisieren [24]
Wenn die Oberfläche der zu lötendenBauteile nach dem Löten galvanisch be-schichtet werden soll, sind niedrig-schmelzende Silberhartlote zubevorzugen, da bei diesen die Flussmit-telreste leicht entfernbar sind. Cadmium-freie Lote bilden in der Regel glättereHohlkehlen. In speziellen Fällen sind si-liziumhaltige Silberhartlote empfehlens-wert. Bei Anwendung höher-schmelzender Lote wie BrazeTec 60/40oder BrazeTec 48/10 müssen die Fluss-mittelreste mechanisch entfernt werden.Oftmals kann auch mit gasförmigenFlussmittel gearbeitet werden.
Gasförmige Flussmittel [24]
Gasförmige Flussmittel bestehen ausBorsäureestern und einem leicht ver-dampfenden Lösungsmittel als Träger-medium. Sie werden nur beimFlammlöten eingesetzt. Der Brenngas-strom wird bei diesem Verfahren durchdas Flüssigkeitsgemisch geleitet und rei-chert sich dabei mit Flussmittel an. DasFlussmittel wird dann über die Flammeauf das zu lötende Bauteil befördert undentfernt dort die Oxide. Zu beachten ist,dass bei der Verarbeitung in der Brenner-flamme Borsäure entsteht, die sich aufdem Werkstück und im Arbeitsbereichniederschlägt. Seit Dezember 2010 istBorsäure in der EU als fortpflanzungsge-fährdend eingestuft [21] und der Lötermuss daher vor dem entstehenden Bor-säurestaub geschützt werden. Nachteiligbei der Verwendung von gasförmigenFlussmitteln ist, dass sie erst ab ca. 750 °C wirkt und nicht in enge Spalteneindringt, wodurch das Durchlöten ver-hindert wird.
Gesamtzeit [1]
Zeit, die die Aufwärmzeit, die Haltezeitund die Abkühlzeit umfasst.
Siehe Temperatur-Zeit-Schema.
Grundwerkstoff [1]
Werkstoff, der weich-/hartgelötet werden soll.
Haltezeit [1]
Zeit, in der die Verbindung auf Löttem-
G
H
23
24
peratur gehalten wird. Siehe Tempera-tur-Zeit-Schema.
Hartlöten [1]
Fügeprozess mit Loten, deren Liquidus-temperatur oberhalb 450 °C liegt.
Hartmetalle [24]
Hartmetalle (HM) sind pulvermetallur-gisch – ausgehend von Pulvergemischenauf dem Sinterwege – hergestellte na-turharte Werkstoffe, die einen hohen An-teil an Metallkarbiden enthalten, unterdenen Wolframkarbid (WC) eine heraus-ragende Stellung einnimmt. Als Binde-metall wird hauptsächlich Cobalt mitGehalten zwischen 5–13 Gew.-% ver-wendet. In Ausnahmefällen ist der Co-baltgehalt auch höher.
Hochtemperaturlöten [4]
Fügeprozess im Vakuum oder unterSchutzgas mit Loten, deren Liquidustem-peratur oberhalb 900 °C liegt.
Induktionslöten [1]
Beim Induktionslöten wird das Bauteildurch einen induzierten Strom erwärmt.Zur Induktion wird das Bauteil berüh-rungslos in eine Spule gestellt, durch dieein elektrischer Strom fließt. Je nach Fre-quenz des Stromes unterscheidet manHochfrequenz- (100 kHz bis einige MHz)bzw. Mittelfrequenzlöten (1 kHz bis 50kHz). In der Regel wird an der Luft mitLot und Flussmittel gelötet.
Inerte Schutzgasatmosphäre [1]
Gas, das während des Weich- oder Hart-lötprozesses die Bildung von Oxiden aus-reichend verhindert und nicht mit denverwendeten Grundwerkstoffen oderLotbestandteilen reagiert.
Interkristalline Diffusion [27]
Lotdiffusion entlang der Korngrenzen desGrundwerkstoffes.
Kapillareffekt [1]
Kraft, ausgelöst durch Oberflächenspan-nung, die das geschmolzene Lot in denSpalt zwischen die zu fügenden Bauteilehineinzieht, auch entgegen der Schwer-kraft. Sie ist abhängig von der Lötspalt-breite und der Geometrie. Allgemein gilt,dass der Kapillareffekt (kapillarer Füll-druck pk) mit enger werdendem Lötspaltzunimmt.
Keramik
Löten von Keramik – siehe Aktivlöten
I
K
Kolbenlöten [1]
Kolbenlöten ist das Erwärmen der Löt-stelle und das Abschmelzen des Lotesmit einem von Hand oder maschinell ge-führten Lötkolben. Wärmekapazität undForm des Kolbens sowie der Lötspitzemüssen der Lötstelle angepasst sein.Unter Zuhilfenahme von Flussmittel wer-den beide Verbindungspartner mit demLot auf Arbeitstemperatur gebracht,bevor der eigentliche Lötvorgang begin-nen kann.
Laserstrahllöten [1]
Beim Laserlöten werden die zu lötendenBauteile mit einem Laser erwärmt. DieLaserlötungen erfolgen in der Regelflussmittelfrei.
Legierung [24]
Verbindungen von zwei oder mehrerenMetallen werden als Legierung bezeichnet.
Lichtbogenlöten [1]
Metall-Lichtbogenhartlötverfahren kannin Metall-Schutzgaslöten (bekannt alsGas-Metall-Lichtbogenhartlöten) undWolfram-Schutzgashartlöten unterteiltwerden. Das Prinzip des Metall-Lichtbo-genhartlötens ist nahezu identisch mitdem des Metall-Lichtbogenschweißens.Die am häufigsten gebrauchtenSchweißdrähte sind Kupferlegierungen.Die Schmelzbereiche dieser Lote sindniedriger als die der Grundwerkstoffe.Metall-Lichtbogenhartlötverfahren wer-den üblicherweise mit dünnen Stahlble-chen genutzt, die beschichtet oderunbeschichtet sind. Der Grundwerkstoffwird nicht aufgeschmolzen. Normaler-weise wird kein Flussmittel benötigt.
Liquidustemperatur [1]
(oberer Schmelzpunkt) Die Liquidustem-peratur ist die obere Temperaturgrenzedes Schmelzbereiches bzw. des Schmelz-intervalls. Oberhalb dieser Temperatur istdas Lot vollständig flüssig.
Lötbarkeit [23]
Die Lötbarkeit eines Bauteils ist vorhan-den, wenn der vorgesehene Grundwerk-stoff zum Löten geeignet ist, dieAnwendbarkeit eines oder mehrerer Löt-verfahren möglich ist und die Lötteile löt-gerecht und hinsichtlich der zuerwartenden Betriebsbedingungen sokonstruiert sind, dass die Sicherheit desgelöteten Bauteils sichergestellt ist.
L
Lötkolben [1]
Lötkolben werden ausschließlich zumWeichlöten verwendet. Sie bestehen auseinem Metallstück (Kupfer), das z.B. miteinem Brenner oder auch elektrisch er-wärmt wird. Durch Kontakt mit demBauteil wird die Wärme, aber auch ab-geschmolzenes Lot übertragen unddamit eine Lötung erzielt.
Lötgut [1]
Metall, das durch den Lötprozess gebil-det wird. Da das Lot geschmolzen ist,kann sich seine chemische Zusammen-setzung aufgrund von Reaktionen mitdem Grundwerkstoff ändern.
Lötspalt [1]
Als Lötspalt wird der Spalt zwischen denzu lötenden Bauteilen bei Löttemperaturbezeichnet. Aufgrund der thermischenAusdehnung der Grundwerkstoffe kannsich der Lötspalt vom Montagespalt un-terscheiden.
Löt-Stoppmittel [1]
Substanz, die eingesetzt wird, um einunerwünschtes Ausbreiten des ge-schmolzenen Lotes zu verhindern.
Löttemperatur [1]
Temperatur an der Fügestelle, bei derdas Lot die Oberfläche benetzt oder beider eine flüssige Phase aufgrund vonGrenzflächendiffusion gebildet wird undgenügend Werkstofffluss eintritt. Bei ei-nigen Loten findet dies unterhalb der Li-quidustemperatur statt.
Siehe Temperatur-Zeit-Schema.
Lötvorrichtung [28]
Vorrichtungen werden eingesetzt, umLötteile zu fixieren und die Maßhaltigkeitzu erreichen. Lötvorrichtungen sind imbesonderen Maße auf das Lötverfahrenund deren Anforderungen abzustimmen.
Lötzeit [1]
Dauer des Lötzyklus. Zeitraum vom Be-ginn der Erwärmung bis zur vollständi-gen Erstarrung des Lotes. Sie sollte ander Luft maximal 5 Minuten betragen,damit die oxidlösende Wirkung desFlussmittels erhalten bleibt. Siehe Tem-peratur-Zeit-Schema.
Lötbarkeit des
Bauteils
Werkstoff Löteignung
LötsicherheitKonstruktion
LötmöglichkeitFertigung
25
Lotbadlöten [1]
Beim Lotbadlöten werden die zu verbin-denden Teile in ein Bad aus flüssigemLot getaucht und so der Lötvorgang voll-zogen. Vor dem Eintauchen werden dieTeile mit Flussmittel benetzt. Die Ein-tauchgeschwindigkeit sollte nur so hochgewählt werden, dass die Löttemperaturin jeder Tauchphase am Werkstück er-reicht wird. Ein sichtbares Zeichen dafürist ein positiver Meniskus an der Grenz-fläche von Lotoberfläche und Bauteil.
Lot [1]
Für Lötverbindungen notwendiger Zu-satzwerkstoff, der als Draht, Stab, Form-teil, Einlage, Pulver, Pasten usw.vorliegen kann.
Lotfolie [1]
Lotlegierung- oder Legierungspulver inFolienform, mit oder ohne Binder.
Lotformteile [24]
Als Lotformteile werden Drahtabschnitte,Drahtringe, Drahtbiegeteile, Scheiben,Lochscheiben, quadratische oder recht-eckige Blechabschnitte sowie Blech-stanzteile verwendet. In besonderenFällen, z.B. bei Flächenlötungen, mussmit Lotformteilen gelötet werden, da dieFließgeschwindigkeit des Lotes im In-nern von engen Flächenspalten bedeu-tend kleiner ist als in der freienHohlkehle.
Manuelles Löten [1]
Weich- oder Hartlöten, bei dem alle Tä-tigkeiten manuell ausgeführt werden.
Maximale Löttemperatur [24]
Als maximale Löttemperatur wird dieTemperatur verstanden, bis zu der derGrundwerkstoff und das Lot nicht ge-schädigt werden, d.h. die Wärmequellenmüssen so gewählt werden, dass geeig-nete Temperatur-Zeit-Kurven im Werk-stück entstehen.
Mechanisiertes Löten [1]
Weich- oder Hartlöten, bei dem alle we-sentlichen Tätigkeiten, mit Ausnahmeder Handhabung der Werkstücke, me-chanisch ausgeführt werden.
Messerschnittkorrosion [24]
Bei der Messerschnittkorrosion handeltes sich um eine Grenzflächenkorrosion.Diese tritt z.B. bei mit zinkhaltigen Lotenhartgelöteten Bauteilen aus nichtrosten-den Stahl auf, die mit chloridhaltigen,wässrigen Medien in Kontakt kommen.Meist wird die Stahloberfläche am Rand
M
und unter der Lötstelle deutlich angegrif-fen. Verringert wird die Korrosionsgefahrdurch Löten mit Zn-freien Loten wie Bra-zeTec 6009 (Ag 60 %, Cu 30 %, Sn 10 %)und Flussmittel. Bei Ofenlötungen (ohneFlussmittel), z.B. mit Kupfer als Lot, sindbisher noch keine Messerschnittkorrosi-onsfälle bekannt geworden.
Montagespalt [1]
Als Montagespalt wird der Spalt zwi-schen den zu lötenden Bauteilen beiRaumtemperatur bezeichnet.
Nacharbeit [28]
Je nach Lötverfahren und eingesetztenStoffen sind Nacharbeiten erfoderlich.Rückstände von Flussmittel, Lötstoppmit-tel und Bindermittel sind durch Spülen,Beizen und/oder mechanische Mittel zuentfernen. Die Lötverbindung muss sokonstruiert sein, dass ein erforderlichesNacharbeiten möglich ist und Rück-stände leicht zu beseitigen sind.
Ofenlöten [1]
Die zu lötenden Bauteile werden durchWärmestrahlung und/oder Konvektionder heißen Ofengase erwärmt. Die Bau-teile müssen gegenseitig fixiert werden.Das Lot wird vor dem Erwärmen einge-legt. Üblicherweise wird der Prozessohne Flussmittel in reduzierendemSchutzgas oder Vakuum durchgeführt. Ineinigen Fällen kann auch eine Inert-Schutzgasatmosphäre und/oder Fluss-mittel, z.B. für Aluminiumlegierungen,genutzt werden.
Partialdruck [27]
Der Partialdruck ist der Druck, der ineinem Gasgemisch wie z.B. Luft, einembestimmten Gas zugeordnet werdenkann. Der Partialdruck entspricht dabeidem Gesamtdruck, den die Komponentebeim alleinigen Ausfüllen des gesamtenVolumens ausüben würde. Beim Vaku-umlöten wird der Vakuumatmosphäreein Gas zugesetzt, um das Verdampfenvon Legierungsbestandteilen des Lotesoder der Grundwerkstoffe zu verhindern.
Reduzierende Schutzgasatmosphäre [1]
Gas, das Metalloxide aufgrund seinerhohen Affinität zu Sauerstoff reduziert.
Oxidationsempfindliche Werkstoffe, wie
N
O
P
R
Legierungen mit über 0,5 % Aluminium,Titan oder Zirkon können auch in redu-zierenden Schutzgasen nicht ohne Fluss-mittel gelötet werden [29].Schutzgasgelötete Teile sind blank undbedürfen keiner Nacharbeit.
Salzbadlöten [1]
Die Bauteile werden erwärmt, indem siein ein Bad, das eine Mischung von ver-schiedenen Salzen enthält, getauchtwerden. Viele Salzmischungen besitzenebenfalls Flussmittelwirkung. Hartlot-formteile werden in die unmittelbareNähe des Verbindungsbereiches vor demEintauchen platziert.
Sauerstoffgehalt
Sauerstoffgehalt von angelieferten iner-ten Schutzgasen oder deren Ofenatmo-sphären wird in vpm oder ppm (1Volumenanteil pro Millionen) angege-ben.
Schichtlote [24]
Schichtlote bestehen aus einer Kupfer-schicht oder einem Nickelnetz, welcheauf beiden Seiten mit Lot plattiert wer-den. Sie werden für das Löten von Hart-metallen eingesetzt, um die aufgrundunterschiedlicher thermischer Ausdeh-nungskoeffizienten entstehenden inne-ren Spannungen zu kompensieren.
Schmelzpunkt [25]
Als Schmelzpunkt bezeichnet man dieTemperatur, bei der ein Stoff schmilzt,das heißt vom festen in den flüssigenAggregatzustand übergeht.
Schmelztemperaturbereich des Lotes [1]
Temperaturbereich, der vom Beginn desSchmelzens (Solidustemperatur) bis zumvollständigen Aufschmelzen (Liquidus-temperatur) reicht.
Schutzgasatmosphäre zum Löten [1]
Gasatmosphäre oder Vakuumhülle umein Bauteil herum, um die Oxide oderandere schädliche Beläge auf der Ober-fläche zu beseitigen oder die Neubildungsolch eines Belages auf Oberflächen, dievorher gesäubert wurden, zu verhindern.
S
Lotschicht
Zwischenschicht (Kupfer)
Lotschicht
26
Schweißlöten
Siehe Fugenlöten
Siedepunkt [27]
Der Siedepunkt stellt die Bedingungender beiden Größen Druck und Tempera-tur dar, welche beim Phasenübergangeines Stoffes von der flüssigen in diegasförmige Phase vorliegen, was als Sie-den oder Verdampfen bezeichnet wird.
Solidustemperatur [24]
Die Solidustemperatur ist die untereTemperatur des Schmelzbereiches oderSchmelzintervalls. Unterhalb dieser Tem-peratur ist das Lot vollständig erstarrt.
Spaltlöten [24]
Spaltlöten ist Fügen von Teilen, wobeiein konstruktiv zwischen den Teilen be-findlicher enger Spalt vorzugsweisedurch kapillaren Fülldruck mit Lot gefülltwird. Werkstücke mit Lötstellenbreitenunter 0,5 mm werden im Spaltlötverfah-ren gelötet.
Stufenlöten [29]
Löten nachfolgender Verbindungsstelleneines Bauteils mit einem Lot mit niedrige-rer Löttemperatur zum Vervollständigender Lötaufgabe, ohne die Erstverbindungs-stellen zu beeinträchtigen.
Stumpfer Lötstoß [31]
Lötverbindung zweier Grundwerkstoffeohne Überlappung.
T-Stoß [31]
Die Teile stoßen rechwinklig (T-förmig)aufeinander
Taupunkt oder Taupunkttemperatur [27]
Bei der Taupunkttemperatur handelt sichum diejenige Temperatur der feuchtenLuft oder Atmosphäre, bei der diese was-serdampfgesättigt wäre sowie bei einerzunehmenden Temperatursenkung kon-densieren würde.
Thermoelement [27]
Ein Thermoelement ist ein Bauteil auszwei unterschiedlichen und an einemEnde miteinander verbundenen Metal-len. Thermoelemente dienen zur Tempe-raturmessung am Bauteil und/oder derAtmosphäre.
T
Übergangsphase
Siehe Diffusionsphase
Überlappender Lötstoß [31]
Die Teile liegen parallel aufeinander undüberlappen teilweise oder vollständig(Flächenlötung)
Vakuum, Vakuumlöten [1]
Ausreichender Druck unterhalb des At-mosphären-Druckes, sodass aufgrunddes niedrigen Partialdruckes des verblei-benden Gases die Bildung von Oxiden ineinem für das Weich- oder Hartlöten aus-reichenden Maß verhindert wird.
Vakuumhartlote [24]
Als Vakuumhartlote scheiden sämtlicheHartlote aus, deren Legierungskompo-nenten bei der Löttemperatur einenhohen Dampfdruck haben, beispiels-weise alle Lote, die leichtflüchtige Ele-mente wie Cadmium und Zink enthalten.Beim Löten in Vakuum handelt es sich inder Regel um eine Ofenlötung, wobeivorwiegend widerstands- bzw. indukti-onsbeheizte Vakuumöfen verwendetwerden.
Während beim Löten an der AtmosphäreFlussmittel und Gase im Lötspalt einge-schlossen werden können, ist das beimLöten im Vakuum praktisch nicht der Fall,sodass Lötverbindungen mit gutem Füll-grad und hoher Festigkeit entstehen.
Vorwärmtemperatur
Siehe Durchwärmtemperatur
Vorwärmzeit
Siehe Durchwärmzeit
V
U
Wärmeeinflusszone [1]
Bereich, der Grundwerkstoffe, der vomLötprozess betroffen ist.
Weichlöten [1]
Fügeprozess mit Loten, deren Liquidus-temperatur bei 450 °C oder darunterliegt.
Widerstandslöten [1]
Beim Widerstandslöten werden Elektro-den aus Metall oder Kohle am Bauteilangelegt. Durch diese Elektroden unddurch das Bauteil wird ein elektrischerStrom geleitet. Wie jeder elektrische Lei-ter erwärmt sich das Bauteil infolge sei-nes elektrischen Widerstandes durch denStromfluss und wird so bis auf Löttem-peratur erwärmt. Bei Verwendung vonKohleelektroden erwärmen sich dieseaufgrund des höheren elektrischen Wi-derstandes im Vergleich zum Bauteil-werkstoff (in der Regel Kupfer). DieErwärmung des Bauteiles erfolgt daherüber Wärmeleitung. Das Widerstandslö-ten wird vorwiegend zum Weichlöteneingesetzt, aber in speziellen Fällen wirdauch erfolgreich hartgelötet.
Wirktemperaturbereich [24]
Temperaturbereich, in dem die Flussmit-tel oder Schutzgasatmosphären wirken.
Wirkzeit [1]
Zeit, in der das Flussmittel während desLötens wirksam bleibt.
W
Temperatur-Zeit-Schema von Lötprozessen [31]
Löttemperatur
Durchwärmtemperatur
Durchwärmzeit
Aufwärmzeit Haltezeit Abkühlzeit
Zeit
Tem
pera
tur
LötzeitGesamtzeit
27
[1] DIN ISO 857-2:2007-05: Schweißen und verwandte Prozesse – Begriffe – Teil 2: Weichlöten, Hartlöten und verwandte Begriffe
[2] Massalski, T.B.: Binary Alloy Phase Diagrams, ASM International (1996)
[3] Zeramba, P.: Hart- und Temperaturlöten, S. 10, DVS Verlag (1988)
[4] N.N.: Technik, die verbindet, Band 1, S. 3–4, Degussa AG (1987)
[5] Dorn, L.: Hartlöten und Hochtemperaturlöten, S. 11, expert Verlag (2007)
[6] Zeramba, P.: Hart- und Temperaturlöten, S. 8, DVS Verlag (1988)
[7] Dorn, L.: Hartlöten und Hochtemperaturlöten, S. 21, expert Verlag (2007)
[8] Wuich, W.: Löten, S. 55, Vogel-Verlag (1972)
[9] Zimmermann, K.: Technik, die verbindet, Band 4, S. 28, Degussa AG (1990)
[10] Beckert, M.: Grundlagen der Schweißtechnik – Löten, S. 32, VEB Verlag Technik Berlin (1973)
[11] N.N.: Grundlagen des Lötens (L), Degussa AG (1996)
[12] www.innobraze.com/
[13] DIN EN ISO 9453:2006-12: Weichlote – Chemische Zusammensetzung und Lieferform
[14] DIN EN DIN EN ISO 17672:2010-11: Hartlöten – Lote
[15] http://www.cuprobraze.com
[16} Weise, W., Malikowski W., Krappitz, H.: Verbinden von Keramik mit Keramik oder Metall durch Aktivlöten unter Argon oder Vakuum, Dagussa-Hüls AG (1999)
[17] Verordnung (EG) Nr. 494/2011 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) hinsichtlich Anhang XVII (Cadmium).
[18] Wuich, W.: Löten, S. 97, Vogel-Verlag (1972)
[19] Müller, W.: Löttechnik, S. 61, DVS Verlag (1995)
[20] DIN EN 29454-1:1994-02: Flussmittel zum Weichlöten – Einteilung und Anforderung – Teil 1: Einteilung, Kennzeichnung und Verpackung
[21] DIN EN 1045:1997-08: Hartlöten – Flussmittel zum Hartlöten – Einteilung und techni-sche Lieferbedingungen
[22] Verordnung (EG) Nr. 790/2009 der Kommission vom 10. August 2009 zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Ge-mischen zwecks Anpassung an den technischen und wissenschaftlichen Fortschritt
[23] DIN 8514:2006-05: Lötbarkeit
[24] http://www.saxonia-tm.de
[25] DIN 8505-1:1979-05: Löten; Allgemeines, Begriffe
[26] DIN EN ISO 9539:2010-05; Werkstoffe für Geräte für Gasschweißen, Schneiden und verwandte Prozesse
[27] Wikipedia.org/wiki
[28] DIN 65169:1986-10; Luft- und Raumfahrt, Hart- und hochtemperatur gelötete Bau-teile, Konstruktionsrichtlinien
[29] Müller, W.: Löttechnik, S. 2f, DVS Verlag (1995)
[30] Wuich, W.: Löten, S. 52, Vogel-Verlag (1972)
[31] DIN 1912-4:1981-05; Zeichnerische Dartstellung Schweißen, Löten
[32] Prozesskontrolle beim Hochtemperaturlöten, DVS Merkblatt 2607 (2008)
Literatur
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