Lithium containing filler metals for fluxless brazing of aluminium alloys in the silane-doped shielding gas furnace process

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Das flussmittelfreie Ofenlöten von Aluminiumwerkstoffen ist bislang nur in anlagen- sowie verfahrenstechnisch aufwändigen Hochvakuumprozessen möglich und aufgrund der hierfür verwendeten Hartlote auf AlSi-Basis nur für wenige Legierungstypen mit für Aluminiumlegierungen vergleichsweise hohen Schmelzbereichen einsetzbar. Die notwendige Bauteilaktivierung wird durch den Zusatz von Magnesium zu den hierfür eingesetzten AlSi-Loten erzielt. Der weitaus größere Teil der Aluminiumkonstruktionswerkstoffe wird in Schutzgasprozessen gelötet, wobei insbesondere die höherlegierten, z. T. aushärtbaren Werkstoffgruppen unter Verwendung von Zinkbasisloten gefügt werden. Das industrielle Aluminiumlöten in Schutzgasöfen ist gegenwärtig mit dem Einsatz von Flussmitteln zur Bauteilaktivierung verbunden, welches in einem dem Lötprozess vorgeschalteten Arbeitsschritt aufzubringen ist. Das hierfür gängige Verfahren ist der so genannte „NOCOLOK“-Prozess, bei dem AlSi-Basislote in Kombination mit Fluoroaluminaten als Flussmittel verarbeitet werden Gegenstand des vorliegenden Projektantrags ist die Entwicklung von Aluminiumhartloten mit Lithium als den Lotfluss aktivierendem Legierungszusatz. Es sollen Aluminiumbasis-Lotlegierungen aus den binären AlSi- sowie den niedriger schmelzenden ternären AlZnSi-Systemen mit Lithium modifiziert werden und hinsichtlich ihrer Anwendung zum Löten von relevanten Aluminiumwerkstoffen untersucht und optimiert werden. Neben der Ermittlung der hierfür notwendigen thermophysikalischen Eigenschaften sowie der für das Lötergebnis relevanten physikalisch-technologischen Eigenschaften (Benetzungs- und Fließverhalten, Festigkeit der Lötverbindung, Korrosionsverhalten im Lötverbund etc.) als Funktion der Zusammensetzung, wird besonderer Fokus auf die umformtechnische Verarbeitbarkeit der Lotsysteme gelegt, da im Hinblick auf eine industrielle Verwertbarkeit die Herstellbarkeit von Drähten, Folien oder Walzplattierungen aus den Lotlegierungen von erheblicher Relevanz ist. Neben der Entwicklung und Charakterisierung der Lotwerkstoffe hinsichtlich ihrer löttechnischen Eigenschaften ist die Entwicklung des Ofenlötprozesses, hierbei insbesondere das T-t-Regime und die Prozessatmosphäre, eine wesentliche Aufgabe dieses Projektes. Das Fließ- und Benetzungsverhalten der Lote ist beim flussmittelfreien Löten äußerst sensibel von den Prozessparametern abhängig. Die Erfahrung zeigt, dass insbesondere beim Aluminiumlöten enge Parameterfenster einzuhalten sind, um prozesssichere Lötergebnisse zu erzielen.