Porosität beim Hartlöten wird in erster Linie durch das Vorhandensein von Oxidationsmitteln, Feuchtigkeit und bestimmten flüchtigen Elementen in der Hartlötumgebung verursacht. Hier ist eine detaillierte Erklärung der einzelnen Faktoren:
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Vorhandensein von Oxidationsmitteln und Feuchtigkeit: Das Hartlöten erfordert eine kontrollierte Atmosphäre, die frei von Oxidationsmitteln wie Sauerstoff und Wasser ist. Das Vorhandensein dieser Elemente kann zur Bildung von Oxidschichten auf den Metalloberflächen führen. Diese Oxidschichten verhindern, dass sich das Hartlot effektiv mit dem Grundmetall verbindet, was zu schwachen Verbindungen und möglicher Porosität führt. Die Lötatmosphäre sollte idealerweise neutrales Gas (z. B. reinen Stickstoff) mit einem Sauerstoffgehalt von unter 100 ppm und einer Luftfeuchtigkeit, die dem Taupunkt von -40 °C entspricht, enthalten, um das Risiko der Oxidbildung zu minimieren.
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Flüchtige Elemente in Basismetallen und Hartloten (BFM): Die chemische Zusammensetzung der beim Hartlöten verwendeten Metalle kann ebenfalls zur Porosität beitragen. Metalle, die Elemente wie Cadmium, Zink oder Blei enthalten, können beim Erhitzen auf Löttemperaturen ausgasen. Diese Gase können den Lötofen verunreinigen und Blasen im flüssigen Hartlot bilden, was zu Hohlräumen in der Lötverbindung führt. Besonders problematisch ist dies beim Vakuumlöten, wo die Gase das gesamte Absaugsystem und die Qualität der Lötverbindungen beeinträchtigen können.
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Unzureichende Lötzyklen und Atmosphärensteuerung: Der Lötprozess erfordert eine genaue Kontrolle von Temperatur und Atmosphäre. Eine unzureichende Kontrolle während der anfänglichen Abpumpphase, in der Wasserdampf und andere Gase aus dem Ofen entfernt werden, kann zu Restfeuchte oder Gasen führen, die zur Porosität beitragen. Ebenso können ungeeignete Erwärmungsraten zu Problemen wie dem Abplatzen der Lötlegierung oder dem Verziehen der Baugruppe führen, was sich indirekt auf die Bildung von Porosität auswirkt.
Um Porosität zu vermeiden, ist es wichtig, während des Lötens eine saubere, kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, geeignete Grund- und Zusatzwerkstoffe zu verwenden, die keine schädlichen Elemente ausgasen, und eine genaue Kontrolle über die Parameter des Lötzyklus sicherzustellen. Dazu gehört eine sorgfältige Steuerung der Ofenatmosphäre, der Heizraten und der Eintauchzeiten, um eine gleichmäßige Erwärmung und eine effektive Verbindung des Lotes mit dem Grundwerkstoff zu gewährleisten.
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