Das Vakuum-Aluminiumlöten bietet viele Vorteile gegenüber anderen Metallverbindungsverfahren (Festigkeit, engere Kontrolle, Reinheit der Verbindungsstellen usw.), aber man muss auch wissen, wie man seine Teile richtig lötet.
1. Stellen Sie sicher, dass Ihre Teile sauber sind
Zunächst müssen Sie sicherstellen, dass Ihre Teile sauber und frei von Stanz- und Schneidölen sind. Dies wird in der Regel entweder durch chemische oder mechanische Reinigung erreicht. Bei der mechanischen Reinigung ist allerdings darauf zu achten, dass die richtige Oberflächenrauheit erhalten bleibt, was zu einer soliden Lötung beiträgt. Danach kommt es nur noch auf Zeit und Temperatur an.
2. Kennen Sie Ihren Prozesszyklus
Ein typischer Vakuum-Aluminiumlötzyklus ist aufgrund der schnellen Pump- und Erwärmungseigenschaften des Vakuumofens sowie der hohen Wärmeleitfähigkeit der zu lötenden Aluminiumteile relativ kurz.
Typischer Lötprozesszyklus:
3. Gewährleistung einer schnellen Abpumpzeit
Die Vakuumpumpenkapazität muss angemessen bemessen sein, um die Abpumpzeit einer neuen Ladung auf ein tiefes Vakuumniveau zu minimieren. Dies trägt dazu bei, den Heizzyklus einzuleiten und einen angemessenen Durchsatz zu erzeugen, der sicherstellt, dass Sie mit der erheblichen Ausgasung Schritt halten, die während des Heizzyklus aufgrund der Magnesiumverdampfung stattfindet. Das tiefe Vakuumniveau ist ein kritischer Prozessparameter, da es eine reine Umgebung für das Löten gewährleistet.
Änderungen des Reinheitsgrades in Abhängigkeit von verschiedenen Vakuumgraden:
| PDruck in mbar | Insgesamt Band -% | O2 Band -% | N2 Band -% | O2 ppm | N2 ppm |
| 1013 | 100 | 20 | 79 | 200*103 | 790*103 |
| 1 | 0.1 | 0.026 | 0.1 | 264 | 1040 |
| 10-1 | 0.01 | 0.0026 | 0.01 | 26.4 | 104 |
| 10-2 | 0.001 | 0.00026 | 0.001 | 2.64 | 10.4 |
| 10-3 | 0.0001 | 0.000026 | 0.0001 | 0.264 | 1.04 |
| 10-4 | 0.00001 | 0.0000026 | 0.00001 | 0.026 | 0.1 |
4. Magnesium verwenden
Die Verwendung von Magnesium als Zusatz zum Schweißzusatzwerkstoff und/oder zum Grundwerkstoff der Teile ist aus den folgenden Gründen erforderlich:
- Magnesium beginnt bei etwa 570 °C (1.058 °F) zu verdampfen und wirkt dann als Getter" für Sauerstoff und Wasserdampf, wodurch die Reinheit des Lötvakuums verbessert wird.
- Magnesium reduziert das auf der Aluminiumoberfläche vorhandene Aluminiumoxid, um eine gleichmäßig beschleunigte Benetzung der Fugenoberflächen zu fördern.
Die folgenden Reaktionen treten während des Vakuumlötprozesses auf:
Mg + H2O → MgO +H2
Mg + O2 → 2 MgO
3Mg + Al2O3 → 3MgO + 2Al
Mg + N2 → Mg3N2
Die Verdampfung des Magnesiums in einer Vakuumumgebung, die auch als "Mag Burst" bezeichnet wird, erzeugt für kurze Zeit starke Ausgasungen. Je langsamer jedoch die Aufheizrate ist, desto geringer ist die Magnesiumverdampfungsrate. Aufgrund dieser Gasbelastung müssen die Vakuumpumpen ausreichend dimensioniert sein, um ein gutes Arbeitsvakuum aufrechtzuerhalten (10-4 bis 10-5 Torr-Bereich).
5. Aufrechterhaltung der Temperaturgleichmäßigkeit
Neben einem tiefen Vakuum sind auch eine präzise Temperaturkontrolle und -gleichmäßigkeit für ein erfolgreiches Löten erforderlich. Eine akzeptable Temperaturgleichmäßigkeit während eines Hartlötzyklus liegt bei ±5 °F (3 °C) des Sollwerts. Beim Aluminiumlöten gibt es ein sehr enges Fenster akzeptabler Löttemperaturen, da sich das Zusatzmetall verflüssigen muss, bevor das Grundmetall seine Solidustemperatur erreicht. Dieser Temperaturunterschied kann bis zu ±10-18 °F (6-10 °C) betragen.
Daher ist es notwendig, einen Aufheizschritt mit einer Eintauchtemperatur knapp unter dem Soliduspunkt des Lotes durchzuführen, um sicherzustellen, dass alle zu lötenden Teile und Verbindungen die richtige Temperatur etwa zur gleichen Zeit erreichen. Zu diesem Zeitpunkt sollte die Rampe auf die Löttemperatur beginnen, damit das Lot zu schmelzen beginnt und eine Kapillarbenetzung der Lötstellen stattfindet.
Die Zeitdauer bei Löttemperatur muss so kurz wie möglich gehalten werden, da das geschmolzene Lot in dem tiefen Vakuum verdampft und versucht, die Lötstellen zu benetzen. Ein zu großer Verlust an Lot durch Verdampfung führt zu einer schlechten Benetzung der Lötstellen und damit zu einem Verlust an Festigkeit und Dichtigkeit der Verbindung.
Nach dem Eintauchen in die Löttemperatur folgt ein sofortiger Vakuumabkühlungszyklus, der das Lot in den Lötstellen verfestigt und die Verdampfung des Materials stoppt.