Die beste Aluminiumlegierung zum Hartlöten ist in der Regel eine Legierung auf Basis des Al-Si-Systems mit einem Siliziumgehalt von etwa 11,7 %, das ein eutektisches System mit einer eutektischen Temperatur von 577 °C bildet. Diese Zusammensetzung wird aufgrund ihrer hervorragenden Lötbarkeit, Festigkeit, Farbkonsistenz und Korrosionsbeständigkeit häufig verwendet. Sie eignet sich zum Hartlöten einer Vielzahl von Aluminiumlegierungen mit relativ hohen Schmelzpunkten, wie z. B. 3A21.
Ausführliche Erläuterung:
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Zusammensetzung und Eigenschaften von Al-Si-Hartloten:
- Das Al-Si-System mit einem Siliziumgehalt von 11,7 % ist ein eutektisches System, d. h. es hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als andere Zusammensetzungen innerhalb desselben Systems. Diese eutektische Temperatur von 577 °C ist für das Hartlöten von Vorteil, da sie das Risiko einer Beschädigung des Grundmaterials während des Erhitzungsprozesses verringert.
- Diese Legierungen sind für ihre hervorragende Hartlötbarkeit bekannt, d. h. für die Fähigkeit des Zusatzwerkstoffs, mit dem Grundwerkstoff zu fließen und sich mit ihm zu verbinden. Die eutektische Zusammensetzung gewährleistet ein gutes Fließen und eine gute Benetzung des Grundwerkstoffs, was zu starken und dauerhaften Verbindungen führt.
- Die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Lötverbindung wird auch durch den Verdichtungsprozess verbessert, der auf diese Legierungen angewendet werden kann, wodurch sich ihre Zähigkeit und Biegefestigkeit erhöht.
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Zusatz von Magnesium und anderen Elementen:
- Die Zugabe von Magnesium und anderen Elementen zu den Al-Si-Lötlegierungen kann deren Eigenschaften weiter verbessern. So erleichtern beispielsweise Legierungen wie 4004 und 4104, die einen hohen Magnesiumgehalt aufweisen, den Abbau der Oxidschicht durch den "Getter"-Effekt, obwohl sie die Benetzbarkeit der Oberfläche leicht verringern können. Diese Sorten werden üblicherweise beim Vakuumlöten ohne Flussmittel verwendet.
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Lötverfahren und -techniken:
- Vakuumlöten und Löten mit nicht korrosiven Flussmitteln in einer inerten Atmosphäre sind die bevorzugten Verfahren für Aluminiumlegierungen. Diese Verfahren vermeiden die Nachteile, die mit korrosiven Flussmitteln verbunden sind, und ermöglichen eine präzise Steuerung der Löttemperatur und der Umgebung.
- Ausscheidungsgehärtete Legierungen, wie die der 6xxx-Serie (Al-Si-Mg), können nach dem Löten thermisch bearbeitet werden, um ihre mechanischen Eigenschaften wiederherzustellen oder zu verbessern. Dies ist besonders nützlich für Legierungen, die während des Lötvorgangs thermische Veränderungen erfahren.
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Herausforderungen beim Hartlöten von Aluminiumlegierungen:
- Aluminium ist in hohem Maße oxidierbar und bildet eine stabile Aluminiumoxidschicht, die die Benetzung durch das Zusatzmetall behindert. Um diese Oxidschicht zu unterdrücken, werden Techniken wie chemische Maßnahmen (z. B. korrosives Flussmittel, Basen- oder Säureangriff, Verwendung von Magnesium) oder mechanische Maßnahmen (z. B. Schleifen) eingesetzt.
- Die nahe beieinander liegenden Schmelzbereiche von Grund- und Zusatzwerkstoff beim Aluminiumlöten erfordern eine präzise Temperaturkontrolle und eine gleichmäßige Wärmeverteilung, um ein erfolgreiches Löten zu gewährleisten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die eutektische Al-Si-Legierung mit einem Siliziumgehalt von 11,7 % aufgrund ihres optimalen Schmelzpunkts, ihrer ausgezeichneten Lötbarkeit und ihrer Fähigkeit, starke, korrosionsbeständige Verbindungen zu bilden, die beste Wahl für das Löten von Aluminiumlegierungen ist. Der Zusatz von Elementen wie Magnesium kann die spezifischen Eigenschaften weiter verbessern und macht diese Legierungen vielseitig für verschiedene Lötanwendungen einsetzbar.
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