FAQ Löten von Aluminium und Aluminium-Legierungen

Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Beim Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen sind eine Reihe von Besonderheiten zu beachten.

Diese Leichtmetalle sind im Hinblick auf ihre Löteignung wegen der sehr stabilen und schlecht zu entfernenden Oxidhaut, die sich auf der Werkstoffoberfläche befindet, kritischer wie die aus Schwermetallen wie Stähle, Kupfer, Bronze und Messing.   

Der Schmelzpunkt des reinen Aluminiums liegt bei 660°C, der der gängigen Aluminiumknet- und -gußlegierungen liegt im Bereich von 500 bis 640 °C. Der Schmelzpunkt liegt so niedrig, das zum Hartlöten von reinem Aluminium und einem Teil der Aluminiumlegierungen von den bekannten Silberhartloten nur das niedrigschmelzende Hartlot Ögussa 4003 (AT - Arbeitstemperatur 610 °C) in Frage käme, wenn es aus Gründen der Korrosionssicherheit angewendet werden dürfte.

Die Übergangszone solcher Lötverbindungen Leichtmetalle und Schwermetalle sind bei Zutritt von Feuchtigkeit durch Elementbildung und damit Kontaktkorrosion gefährdet.

Tatsächlich zwingt jedoch das Korrosionsverhalten von Hartlötverbindungen, solche Lote zu benutzen, die keine oder nur wenig Schwermetalle enthalten und mindestens zu 70 % aus Aluminium bestehen. Nur so läßt sich die Mindestanforderung an die Korrosionsbeständigkeit der Lötungen erfüllen und gewährleisten, daß die Lötstellen gegen atmosphärische Einflüsse, Wasser, schwache Salzlösungen usw. genauso beständig sind wie die Aluminium-Grundwerkstoffe.

Hierin liegt die Begründung warum die AT des geeigneten Aluminiumhartlotes SL-AlSi12 (Silox S 6 S), das auf der Basis Aluminium-Silizium aufgebaut ist, nur wenig unterhalb des Schmelzpunktes von Aluminium liegt.

Beim Löten muß deshalb vorallem darauf geachtet werden, daß der Grundwerkstoff nicht angeschmolzen wird. Erschwerend kommt hinzu, daß Aluminium keine Glühfarben zeigt. Für ein lötgerechtes Erwärmen der Verbindungsstellen ist daher mehr Erfahrung und Übung erforderlich als beim Löten von Schwermetallen.

Hartgelötet werden Reinaluminium sowie einige Aluminiumlegierungen mit härtenden Zusätzen von Cu, Mg, Si, Mn, Zn. Die Legierungen haben höhere Festigkeitswerte als Reinaluminium und können zum Teil zusätzlich ausgehärtet werden. Werkstoffe mit Zusätzen von mehr als 2% Mg sind nur schlecht benetzbar und damit nicht lötgeeignet.

Zum Hartlöten mit dem bekannten Aluminium-Hartlot Silox S 6 S und Hartlot-Flußmittel Silox F 6 S sind also praktisch nur Reinaluminium und einige höherschmelzende Aluminiumknetlegierungen geeignet.

Zum Hartlöten von Al werden bisher hauptsächlich Lote auf Basis Al-Si-Legierungen verwendet mit Si-Gehalt von 7 bis 13%. Diese Legierungen haben Schmelzintervalle im Temperaturbereich von 530 bis 600 °C.

Aus dieser Gruppe wurde als Normlot eine Legierung mit 11 bis 13% Si und einer Arbeitstemperatur von 590 °C ausgewählt. Das Hartlot Silox S 6 S entspricht der Qualität SL-AlSi12.

Die Standardform sind Stäbe. Als Sonderform ist es auch als Kornlot lieferbar.

Hartlot (ÖNORM M7825)
Stäbe in 2,  3,2 und 4,0 mm

Zum Entfernen der chemisch stabilen Aluminiumoxidhäute sind aggressive Hartlötflussmittel auf Basis Chlorid und Fluorid erforderlich. Reste dieser Flussmittel sind hygroskopisch und verursachen - wenn sie nicht entfernt werden - Korrosionen. Es ist daher unbedingt erforderlich, diese vollständig von den Lötstellen zu entfernen. Die Reste müssen mit verdünnter 10%iger Salpetersäure und/oder heißem Wasser abgewaschen werden. Bei vollständiger Entfernung der Flussmittelreste haben Hartlötverbindungen eine ausreichend gute Korrosionsbeständigkeit.

Das Aluminiumhartlötflussmittel Silox F 6 S ist ein weißes Flussmittelpulver, das vor der Verarbeitung mit Wasser zu einer weißen Paste angerührt wird. Die Flussmitteldose muß nach Gebrauch gut verschlossen werden, da das Pulver hygroskopisch ist. Die Standzeit der Flussmittelpaste beträgt einen Arbeitstag. Wenn sich die Flussmittelpaste rosa färbt, ist das Flussmittel nicht mehr zu verwenden und muß entsorgt werden.

Das Flussmittel entspricht der Type FL-20 nach DIN EN 1045. Dieses Flussmittel beginnt bei 500 °C zu wirken und hat damit für das Aluminium-Hartlot Silox S 6 S einen ausreichend tiefen Wirktemperaturbereich.
 

Die Werkstückvorbereitung ist praktisch die gleiche wie beim Löten von Schwermetallen. Die Lötflächen sind mechanisch zu säubern und fettfrei zu machen. Die Einzelteile sind provisorisch zu fixieren. Die optimale Lötspaltbreite liegt im Bereich von 0,10 und 0,20 mm. Die Verbindungsstellen werden vor dem Zusammenbau mit Flussmittelpaste eingestrichen.
 

Auch der eigentliche Lötvorgang läuft wie beim Löten von Schwermetallen ab. Als Wärmequelle werden - mit Ausnahme beim Ofenlöten - meistens Brenner verwendet. Auf die richtige Wärmeführung ist streng zu achten. Schon geringfügige Überhitzungen führen zu Anschmelzungen im Grundwerkstoff. Zur Temperaturkontrolle können ähnlich wie beim Hartlöten von Schwermetallen das Schmelzen des Flussmittels herangezogen werden.

Das Weichlöten von Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie von Werkstoffkombinationen dieser Leichtmetalle wird in der Praxis vergleichsweise, von wenigen Ausnahmen abgesehen, nur selten angewendet.

Die Gründe hierfür liegen in der relativ schlechten Weichlöteignung der Leichtmetalle wegen ihrer stabilen Oxidhaut und in der geringen Korrosionsbeständigkeit der weichgelöteten Verbindung.

Die Weichlötverfahren arbeiten bei Temperaturen unter 500 °C. Bei diesen niedrigen Temperaturen ist die Entfernung der Oberflächenoxide von Aluminium und Al-Leg. noch schwieriger als beim Hartlöten. Es besteht heute die Möglichkeit, die Oxidhaut unter einer aufgetragenen Schicht geschmolzenen Lotes entweder mechanisch oder durch die Anwendung eines Spezialweichlöt-flußmittels zu zerstören und so das Lot auf diesem Leichtmetall zum Benetzen zu bringen. Das mechanische Zerstören der Oxidhaut erfolgt dabei entweder durch Reiblöten oder durch die Anwendung von Ultraschall. Beim Reiblöten wird das Lot auf dem auf Arbeitstemperatur erwärmten Werkstück auf die Lötfläche aufgerieben. Dabei bildet sich eine dünne Schicht aus geschmolzenem Lot, durch die hindurch die Oxidschicht durch das Reiben mit dem Lotstab oder die zusätzliche Verwendung einer Drahtbürste oder Schabers zerstört wird. Wegen der umständlichen Arbeitsweise wird das Reiblöten nur für Reparaturlötungen angewendet. Die Erwärmung erfolgt meist mit einem Brenner. Für kleine Teile ist jedoch auch das Kolbenlöten anwendbar.

Geeignete Aluminiumsorten sind Reinaluminium (Al99,5 und Al99,5Ti) sowie die Legierungen AlSi5. Magnesiumhaltige Legierungen sollten vermieden werden, da es Probleme gibt, die Oxidschicht zu entfernen.

Als Lotzusatzwerkstoff für die Verbindungslötung wird das Weichlot L-CdZn20 (Silox S 7 A) Arbeitstemperatur 300°C und das Flußmittel Type 2.1.3. nach DIN EN 29454-1 (Silox F 7 A) verwendet. Das Flußmittel darf nicht mit einer offenen Flamme in Berührung kommen, da es organische Komponenten enthält, welche verbrennen. Geeignete Wärmequellen sind Lötkolben (elektrisch oder gasförmig beheizt) Heizplatten oder Heizluftpistolen. Für die Auftragslötung (Reiblötung) kommt das Lot L-SnZn40 (Silox S 7) zum Einsatz.

Weichlote nach ÖNORM M 7825
Silox S 7    in Gussstangen
Silox S 7A  in 2 und 3mm Ø  Stäbe

Flussmittel nach DIN EN 29454-1

Die Werkstückvorbereitung ist praktisch die gleiche wie beim Hartlöten. Die Lötflächen sind mechanisch zu säubern und fettfrei zu machen. Flussmittelreste sollen möglichst vollständig mit Wasser entfernt werden.