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DE202012003090U1 - solder powder - Google Patents

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Abstract

Lotpulver zum Verbinden von Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Hartlöten, aus Pulverpartikeln auf Aluminium-Silizium-Basis mit einem Gewichtsanteil von mehr als 12 Gew% Silizium, dadurch gekennzeichnet, dass die durch eine schnelle Erstarrung erzeugten Pulverpartikel gleichmäßig verteilte Silizium-Primärkristallausscheidungen in dem eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungsgefüge enthalten.Solder powder for joining components made of aluminum or aluminum alloys by brazing, made of aluminum-silicon-based powder particles with a weight fraction of more than 12% by weight of silicon, characterized in that the powder particles produced by rapid solidification produce evenly distributed silicon primary crystal precipitates in the eutectic Aluminum-silicon alloy structure included.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lotpulver zum Verbinden von Bauteilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Hartlöten, insbesondere ein Hartlotpulver zum Verbinden von Wärmetauscher-Bauteilen.The invention relates to a solder powder for joining components made of aluminum or aluminum alloys by brazing, in particular a brazing powder for connecting heat exchanger components.

Bauteile für Wärmetauscher, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen werden vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, da solche Wärmetauscher ein vergleichsweise geringes Gewicht besitzen und das Aluminiummaterial eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Bekannte Wärmetauscher sind aus stranggepressten Flachrohrprofilen aufgebaut, welche parallel zueinander angeordnet sind und an ihren beiden Enden an je einem Sammelrohr angeschlossen sind. Hierbei ist zwischen benachbarten Seiten zweier Flachrohrprofile an diesen jeweils eine Lamelle befestigt, siehe EP 1 179 167 B1 . Die Verbindung zwischen den Profilrohren und den Lamellen sowie zwischen den Profilrohren und den Sammelrohren erfolgt durch eine Hartlötverbindung. Für den Hartlötvorgang ist ein Lot notwendig, welches die stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Aluminium-Grundwerkstoffen der zu verbindenden Aluminiumbauteile herstellt sowie ein Flussmittel, welches zur Entfernung der auf den Aluminiumbauteilen befindlichen Oxidhaut dient. Zumindest ein Verbindungspartner wird vor dem Lötvorgang mit dem Lot und Flussmittel beschichtet. Abhängig von der Beschichtungsvariante wird eine Mischung aus Lot, Flussmittel und Bindermittel auf die Oberfläche eines der zu verlötenden Aluminiumbauteile aufgetragen, siehe Anspruch 9 bzw. 10 von DE 197 44 734 A1 sowie Anspruch 22 von DE 198 59 735 A1 . Die Auswahl an geeigneten Hartloten für die Verbindung der Wärmetauscher-Bauteile ist beschränkt, da der Grundwerkstoff der Bauteile aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. So muss das Hartlot ein niedrigeres Schmelzintervall aufweisen als die Grundwerkstoffe der Aluminiumbauteile. Für Aluminiumbauteile werden in der Regel Aluminium oder Aluminiumlegierungen eingesetzt, die im Bereich > 600°C schmelzen. Zur Verbindung dieser Aluminiumbauteile sind Hartlote auf Aluminium-Silizium-Basis geeignet, vorzugsweise AlSi(7-13)-Legierungen mit einem Schmelzintervall von 575°C bis 615°C.Components for heat exchangers, in particular for use in motor vehicles, are preferably made of aluminum or an aluminum alloy, since such heat exchangers have a comparatively low weight and the aluminum material has a high corrosion resistance. Known heat exchangers are constructed of extruded flat tube profiles, which are arranged parallel to each other and are connected at their two ends to a respective collecting pipe. In this case, a lamella is attached between adjacent sides of two flat tube profiles, see EP 1 179 167 B1 , The connection between the profile tubes and the slats as well as between the profile tubes and the headers is made by a braze joint. For the brazing process, a solder is necessary, which produces the cohesive connection between the two aluminum base materials of the aluminum components to be joined, and a flux which serves to remove the oxide skin located on the aluminum components. At least one connection partner is coated with the solder and flux before the soldering process. Depending on the coating variant, a mixture of solder, flux and binder agent is applied to the surface of one of the aluminum components to be soldered, see claim 9 or 10 of DE 197 44 734 A1 and claim 22 of DE 198 59 735 A1 , The choice of suitable brazing alloys for the connection of the heat exchanger components is limited because the base material of the components consists of aluminum or an aluminum alloy. Thus, the brazing alloy must have a lower melting interval than the base materials of the aluminum components. For aluminum components, as a rule, aluminum or aluminum alloys are used, which melt in the range> 600 ° C. Alumina (7-13) alloys having a melting interval of 575 ° C to 615 ° C are suitable for bonding these aluminum components.

Die Verwendung solcher AlSi(7-13)-Legierungslote ist beispielsweise in dem Dokument EP 292 565 B1 offenbart. Bei den dort beschriebenen Wärmetauschern werden die eingesetzten Lamellen aus einer 3003-Aluminiumlegierung hergestellt, die mit einer 4343-Aluminiumlegierung plattiert ist, d. h. mit einer AlSi(7-8)-Lotlegierungsplattierung. Das verwendete Flachhohlprofil besteht aus einer 1050-Aluminiumlegierung. Das Hartlöten erfolgt in einem Ofen unter Inertgasatmosphäre, wobei das Lamellenmaterial an den Berührungsstelen mit dem Flachrohrprofil verbunden wird. Durch die Lotplattierung der Lamellen wird zwar eine gleichmäßige Lotbeschichtung gewährleistet. Nachteilig ist jedoch, dass die zusätzliche Plattierung eine relativ große Schichtdicke aufweist. Darüber hinaus wird durch die Plattierung mehr Lot aufgebracht als für das Hartlöten erforderlich ist, da ausschließlich an den Berührungsstellen zwischen Lamelle und Mehrkammerhohlprofil das Lot für die Hartlötverbindung benötigt wird.The use of such AlSi (7-13) alloy solders is, for example, in the document EP 292 565 B1 disclosed. In the heat exchangers described therein, the blades used are made of a 3003 aluminum alloy plated with a 4343 aluminum alloy, ie, AlSi (7-8) solder alloy plating. The flat hollow profile used consists of a 1050 aluminum alloy. The brazing is carried out in an oven under inert gas atmosphere, wherein the fin material is connected to the contact steles with the flat tube profile. By Lotplattierung the slats, although a uniform solder coating is guaranteed. The disadvantage, however, is that the additional plating has a relatively large layer thickness. In addition, more solder is applied by the plating than is required for the brazing, since only at the points of contact between the lamella and multi-chamber hollow profile, the solder is required for the brazing.

Eine andere Möglichkeit zeigt das Dokument DE 197 44 734 A1 . Hier wird eine AlSi(7.5)-Lotlegierung zusammen mit Flussmittelpulver und Binderpulver auf die Oberfläche der Flachrohre aufgetragen. Obwohl im Vergleich zur Lotplattierung der Lamellen bei der Beschichtung der Flachrohre insgesamt weniger AlSi-Lot eingesetzt wird, werden auch bei dieser pulverförmigen Beschichtung mit einer AlSi(7-12)-Legierung aufgrund der Gewichtsanteile an Aluminium im Lot, nämlich 88 Gew% bis 93 Gew%, vergleichsweise große Mengen an für die Lötverbindung nicht notwendigem Aluminium auf das Bauteil aufgetragen. Für die stoffschlüssige Verbindung sind jedoch insbesondere die Silizium-Anteile von Bedeutung.Another possibility shows the document DE 197 44 734 A1 , Here, an AlSi (7.5) solder alloy is applied to the surface of the flat tubes along with flux powder and binder powder. Although in total less AlSi solder is used in the coating of the flat tubes compared to the solder plating of the lamellae, this powdered coating also has an AlSi (7-12) alloy because of the weight proportions of aluminum in the solder, namely 88% by weight to 93% % By weight, comparatively large amounts of aluminum, which is not necessary for the soldered connection, are applied to the component. For the cohesive connection, however, in particular the silicon components are of importance.

Ein besseres Verhältnis von Aluminium zu Silizium in einer aufgetragenen Beschichtung wird im Dokument US 5 232 788 offenbart. Die Lotbeschichtung besteht aus einer wässrigen Aufschlämmung in der vorzugsweise Nocolok-Flussmittelpartikel und Siliziumpulverpartikel enthalten sind. Die Verwendung von Siliziumpulverpartikel anstatt der AlSi(7-12)-Legierungspartikel erhöht den Gewichtsanteil an Silizium für die Hartverlötung. Nachteilig ist jedoch, dass die Siliziumpulverpartikel beim Aufschmelzen des Lotes zur Herstellung der Lotverbindung in den Aluminiumgrundwerkstoff hinein diffundieren um eine Aluminium-Silizium-Legierung bilden, d. h. Grundwerkstoff konsumieren. Hierdurch verändert sich lokal die Wandstärke, was insbesondere bei dünnwandigen Mehrkammerhohlprofilen problematisch ist. Eine gewünschte Materialdickenreduzierung ist nicht mehr möglich. Darüber hinaus ist es notwendig, dass die maximale Siliziumpartikelgröße einen Wert von 30 μm nicht überschreitet, da große Siliziumpartikel in einer entsprechend dicken Binderschicht eingebunden werden müssen, was zu einer ungewünschten hohen Schichtdicke der Lotbeschichtung führen würde. Für die Einbindung der unterschiedlich großen Pulverpartikel, insbesondere der großen Pulverpartikel, ist eine relative hohe Binder-Schichtdicke notwendig. Wird das Lot-Flussmittel-Bindergemisch in einer Nassbeschichtung aufgetragen, ist darüber hinaus nachteilig, dass aufgrund der hohen Schichtdicke eine entsprechend hohe Ofenleistung zum Abdampfen des Lösungsmittels oder zur Trocknung der aufgetragenen Nassbeschichtung erforderlich ist.A better ratio of aluminum to silicon in a coated coating is in the document US 5,232,788 disclosed. The solder coating consists of an aqueous slurry in which preferably Nocolok flux particles and silicon powder particles are contained. The use of silicon powder particles instead of AlSi (7-12) alloy particles increases the weight fraction of silicon for brazing. The disadvantage, however, is that the silicon powder particles diffuse during the melting of the solder for producing the soldered compound into the aluminum base material to form an aluminum-silicon alloy, ie consume base material. This locally changes the wall thickness, which is particularly problematic in thin-walled multi-chamber hollow profiles. A desired material thickness reduction is no longer possible. In addition, it is necessary that the maximum silicon particle size does not exceed a value of 30 microns, since large silicon particles must be incorporated in a correspondingly thick binder layer, which would lead to an undesirable high layer thickness of the solder coating. For the integration of different sized powder particles, especially the large powder particles, a relatively high binder layer thickness is necessary. If the solder flux binder mixture applied in a wet coating, it is also disadvantageous that due to the high layer thickness, a correspondingly high furnace performance for evaporating the solvent or for drying the applied wet coating is required.

Eine andere Möglichkeit, den Gewichtsanteil von Silizium in der Lotbeschichtung zu erhöhen, besteht darin, eine übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung für das Hartlot vorzusehen, d. h. AlSi-Legierungen mit einem Gewichtsanteil an Silizium von mehr als 12%. Der Einsatz solcher übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierungen für die Hartverlötung führte jedoch zu schlechteren Lotergebnissen als der Einsatz von eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen bzw. dem Einsatz von Siliziumpulver als Lot. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die primär erstarrenden Siliziumausscheidungen in den übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen zum einen unterschiedliche Korngrößen aufweisen und zum anderen nicht homogen im Aluminium-Silizium-Legierungsgefüge verteilt vorliegen. Insbesondere liegen die primär erstarrten Si-Partikel sehr grob vor, was zu einer Löterosion und somit zu einer Vorschädigung der Rohrwandung führen kann. Another way to increase the weight fraction of silicon in the solder coating is to provide a hypereutectic aluminum-silicon alloy for the brazing alloy, ie AlSi alloys with a weight fraction of silicon of more than 12%. However, the use of such hypereutectic aluminum-silicon alloys for brazing led to poorer solder results than the use of eutectic aluminum-silicon alloys or the use of silicon powder as solder. This is attributed to the fact that the primary solidifying silicon precipitates in the hypereutectic aluminum-silicon alloys, on the one hand, have different particle sizes and, on the other hand, are not homogeneously distributed in the aluminum-silicon alloy structure. In particular, the primary solidified Si particles are very coarse, which can lead to a Löterosion and thus to a pre-damage of the pipe wall.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für die Hartlötung von Aluminiumbauteilen, insbesondere von Wärmetauscher-Bauteilen ein verbessertes Lot zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide an improved solder for the brazing of aluminum components, in particular of heat exchanger components.

Diese Aufgabe wird mit einem Lotpulver mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses Lotpulver zum Verbinden von Bauteilen aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen durch Hartlöten besteht aus Pulverpartikeln auf Aluminium-Silizium-Basis, wobei der Gewichtsanteil an Silizium mehr als 12 Gew% beträgt, vorzugsweise zwischen 12 Gew% und 40 Gew% Silizium, besonders bevorzugt 30 Gew% bis 36 Gew% Silizium. Durch den hohen Gewichtsanteil an Silizium in diesem Lotpulver auf Aluminium-Silizium-Basis verringert sich entsprechend der Anteil an Aluminium in diesem Lotpulver. Es wird damit weniger unnötiges Aluminium für die Lotbeschichtung verwendet, was aufgrund des hohen Aluminiumpreises vorteilhaft ist. Da die Pulverpartikel des Lotpulvers durch eine schnelle Erstarrung (Rapid solidification process) erzeugt wurden, weist jedes Pulverpartikel Silizium-Primärkristallausscheidungen in dem eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungsgefüge auf, wodurch die Silizium-Primärkristallausscheidungen gleichmäßig und fein verteilt im Lotpulver vorliegen. Damit führt die Beschichtung mit einem derartigen Lotpulver zu einer gleichmäßigen Verteilung des Siliziums auf der Oberfläche des mit Lotpulver beschichteten Bauteils und damit zu gleich guten Lötergebnissen. Anders ist dies bei Pulverbeschichtungen oder Lötplattierungen aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, die in herkömmlicher Weise durch Gießen hergestellt wird und grobe Siliziumausscheidungen enthalten kann sowie darüber hinaus keine gleichmäßig Verteilung der Silizium-Ausscheidungen zeigt, so dass insbesondere die Gefahr von Löterosion besteht.This object is achieved with a solder powder having the features of claim 1. This solder powder for joining components made of aluminum or aluminum alloys by brazing consists of aluminum-silicon-based powder particles, the weight fraction of silicon being more than 12% by weight, preferably between 12% by weight and 40% by weight silicon, particularly preferably 30 % By weight to 36% by weight of silicon. Due to the high proportion by weight of silicon in this aluminum-silicon-based solder powder, the proportion of aluminum in this solder powder is correspondingly reduced. It is thus less unnecessary aluminum used for the solder coating, which is advantageous due to the high aluminum price. Since the powder particles of the solder powder were produced by a rapid solidification process, each powder particle has silicon primary crystal precipitates in the eutectic aluminum-silicon alloy structure, whereby the silicon primary crystal precipitates are uniformly and finely dispersed in the solder powder. Thus, the coating with such a solder powder leads to a uniform distribution of the silicon on the surface of the solder powder-coated component and thus to equally good soldering results. This is different with powder coatings or brazing clinkers of a hypereutectic aluminum-silicon alloy, which is produced in a conventional manner by casting and may contain coarse silicon precipitates and moreover shows no uniform distribution of silicon precipitates, so that there is a particular risk of solder erosion.

Das neue erfindungsgemäße Lotpulver wird durch schnelle Erstarrung einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungsschmelze erzielt. Beispielsweise lässt sich aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium Legierungsschmelze, deren Gehalt an Silizium durch Zugabe von Silizium-Pulver auf den gewünschten Gewichtsanteil an Silizium eingestellt werden kann, durch Zerstäuben bei hohen Abkühlgeschwindigkeiten von 103 bis 107 K/s ein solches Lotpulver erhalten. Hierzu wird die Aluminium-Silizium-Legierung-Schmelze einer Düse zugeführt und mit Hilfe eines inerten Prozessgases der Schmelzestrahl verdüst. Die hierbei entstehenden Metallschmelzetröpfchen werden durch das Prozessgas bis zur Erstarrung abgekühlt. Durch das schnelle Abschrecken der Schmelzetröpfchen wird der in der Schmelze vorliegende Zustand quasi eingefroren. Die erzielten Pulverpartikel weisen im Gefüge keine groben Phasen auf. Die Struktur ist homogen und feindispers. Die Silizium-Primär-Ausscheidungen sind homogen in jedem Pulverpartikel verteilt. Es entsteht eine ultrafeine Mikrostruktur. Ein anderes Verfahren zur Herstellung schnell erstarrter Pulverpartikel ist die sogenannte Melt-Spinning-Technologie.The novel solder powder according to the invention is achieved by rapid solidification of a hypereutectic aluminum-silicon alloy melt. For example, from a hypereutectic aluminum-silicon alloy melt whose content of silicon can be adjusted by the addition of silicon powder to the desired weight fraction of silicon, obtained by sputtering at high cooling rates of 10 3 to 10 7 K / s such a solder powder. For this purpose, the aluminum-silicon alloy melt is fed to a nozzle and sprayed with the aid of an inert process gas, the melt jet. The resulting metal melt droplets are cooled by the process gas to solidification. Due to the rapid quenching of the melt droplets, the state present in the melt is virtually frozen. The powder particles obtained have no coarse phases in the microstructure. The structure is homogeneous and finely dispersed. The silicon primary precipitates are homogeneously distributed in each powder particle. The result is an ultrafine microstructure. Another method for producing rapidly solidified powder particles is the so-called melt-spinning technology.

In vorteilhafter Weise kann auch Overspray von Prozessen der schnellen Erstarrung, wie beispielsweise von Melt-Spinning-Prozessen oder von Sprühkompaktier-Verfahren, die bei der Herstellung anderer Produkte anfallen, als Lotpulver eingesetzt werden. Um ein solches Overspray als Lotpulver einsetzen zu können, sollte das Pulver jedoch weniger als 0,1 Gew% Kupfer, weniger als 0,3 Gew% Eisen und weniger als 5 Gew% Seltene Erden enthalten.Advantageously, overspray of fast solidification processes, such as melt-spinning processes or spray-compacting processes used in the manufacture of other products, can also be used as solder powder. However, in order to use such an overspray as solder powder, the powder should contain less than 0.1% by weight of copper, less than 0.3% by weight of iron and less than 5% by weight of rare earths.

Bei bekannten Hartlotbeschichtungen wird neben dem Lot und Flussmittel zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumbauteile auch eine Zinkbeschichtung vorgesehen. Ein Zink-Anteil kann auch bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Lotpulvers zur Beschichtung eines Aluminiumbauteils vorgesehen werden, wobei der Zink-Anteil zum einen als Bestandteil des Flussmittels, wie beispielsweise Kaliumfluorzinkat, vorgesehen werden kann oder das Zink ist ein Lotpulverbestandteil. In diesem Fall werden vorzugsweise bis 10 Gew% Zink der Aluminium-Silizium-Legierungsschmelze zugeführt, bevor der Prozess der schnellen Erstarrung beginnt. Im erhaltenen Lotpulver ist das Zink dann vorzugsweise gelöst enthalten.In known braze coatings, a zinc coating is provided in addition to the solder and flux to increase the corrosion resistance of the aluminum components. A zinc content may also be provided when using a solder powder according to the invention for coating an aluminum component, wherein the zinc content may be provided as part of the flux, such as potassium fluorozincate, or the zinc is a solder powder component. In this case, preferably up to 10% by weight of zinc is supplied to the aluminum-silicon alloy melt before the process of rapid solidification begins. In the resulting solder powder, the zinc is then preferably contained dissolved.

In gleicher Weise können weitere Legierungsbestandteile als Einzelelemente oder als Vorlegierungen der Aluminium-Silizium-Legierungsschmelze vor dem Erstarrungsprozess zugegeben werden, wie beispielsweise für Hydridbildner, die beim Erstarrungsprozess vorhandenen Wasserstoff binden. Hierfür kommen Erdalkalimetalle oder Übergangsmetalle, wie beispielsweise Kalzium, Strontium, Barium, Zirkon oder Titan in Frage. Des Weiteren können der Aluminium-Silizium-Legierung Komponenten zugefügt werden, die zur Kornverfeinerung beitragen, wie beispielsweise Natrium, Phosphor, Germanium, Indium, Wismut, Antimon oder Beryllium. Von diesen Komponenten werden bevorzugt nicht mehr als 0,2 Gew% je Einzelkomponente und nicht mehr als 0,5 Gew% insgesamt vorgesehen.In the same way, further alloy constituents may be added as individual elements or as master alloys of the aluminum-silicon alloy melt prior to the solidification process, such as, for example, for hydride formers which bind hydrogen present during the solidification process. For this come alkaline earth metals or transition metals, such as calcium, Strontium, barium, zirconium or titanium in question. Further, to the aluminum-silicon alloy components may be added, which contribute to grain refinement, such as sodium, phosphorus, germanium, indium, bismuth, antimony or beryllium. Of these components, preferably not more than 0.2% by weight per single component and not more than 0.5% by weight are provided in total.

Ein weiterer Vorteil der Herstellungsmethode für das Lotpulvers besteht darin, dass Pulverpartikel einer verhältnismäßig einheitlichen Pulverpartikelgröße erhalten werden können. Zur Anwendung der schnell erstarrten Pulverpartikel als Lotpulver wird die Partikelgröße begrenzt. Die Partikel sollten maximal 80 μm groß sein. Bevorzugt wird eine Partikelgrößenverteilung mit einer mittleren Partikelgröße zwischen 5 und 30 μm, wobei vorzugsweise die mittlere Partikelgröße zwischen 10 und 20 μm liegt. Um eine solche Partikelgrößenverteilung zu erhalten, sind die Pulverpartikel ggf. nach der schnellen Erstarrung ein oder mehreren Sieb- und/oder Sichtvorgängen zuzuführen.Another advantage of the production method for the solder powder is that powder particles of a relatively uniform powder particle size can be obtained. To use the rapidly solidified powder particles as solder powder, the particle size is limited. The particles should be 80 μm maximum. Preference is given to a particle size distribution having an average particle size between 5 and 30 .mu.m, wherein preferably the mean particle size is between 10 and 20 .mu.m. In order to obtain such a particle size distribution, the powder particles are optionally after the rapid solidification one or more sieving and / or visual operations supplied.

Ein solches erfindungsgemäßes Lotpulver wird insbesondere zur Beschichtung von Wärmetauscher-Bauteilen verwendet, vorzugsweise zur Beschichtung der stranggepressten Flachrohrprofile des Wärmetauschers, so dass diese mittels einer Hartlotverbindung mit den Sammlerprofilen und den zwischen den Flachrohrprofilen angeordneten Lamellen verbunden werden können. Die Flachrohrprofile sind vorzugsweise stranggepresste Hohlprofile. Für die Anwendung als Wärmetauscher werden Multikammerhohlprofile (MP-Profile) oder besonders bevorzugt Mikromulti-Kammerhohlprofile (MMP-Profile) eingesetzt. Die Beschichtung der stranggepressten Flachrohrprofile kann unmittelbar nach dem Strangpressprozess erfolgen, d. h. inline mit dem Strangpressverfahren. Vorteilhaft ist es, wenn die zum Hartlöten notwendige Beschichtung auf den noch warmen stranggepressten Flachrohrprofilstrang aufgebracht wird. Eine Beschichtung kann jedoch auch in einem separaten Prozessschritt erfolgen.Such a solder powder according to the invention is used in particular for coating heat exchanger components, preferably for coating the extruded flat tube profiles of the heat exchanger, so that they can be connected by means of a brazed joint to the collector profiles and the lamellae arranged between the flat tube profiles. The flat tube profiles are preferably extruded hollow profiles. For use as a heat exchanger, multi-chamber hollow profiles (MP profiles) or particularly preferably micro-multi-chamber hollow profiles (MMP profiles) are used. The coating of the extruded flat tube profiles can be done immediately after the extrusion process, d. H. inline with the extrusion process. It is advantageous if the necessary for brazing coating is applied to the still hot extruded flat tube profile strand. However, a coating can also take place in a separate process step.

Zusammen mit dem Lotpulver wird bei der Beschichtung der Aluminium-Bauteile, insbesondere der stranggepressten Flachrohrprofile eines Wärmetauschers, vorzugsweise gleichzeitig ein Flussmittel aufgetragen. Es kommen verschiedene Flussmittel in Frage. Die Auswahl erfolgt nach dem gewünschten Lötprozess. Für eine Ofenlötung unter Schutzgasatmosphäre wird beispielsweise ein bekanntes Nocolok-Flussmittel eingesetzt, nämlich ein Kaliumfluoraluminat ggf. mit Zusätzen an Zink, d. h. mit Kaliumfluorzinkat. Neuere Nocolok-Flussmittel enthalten zusätzlich Lithiumfluoraluminat. Das Gemisch aus Lotpulver und Flussmittel kann darüber hinaus auch Anteile an Cäsiumfluormetallaten enthalten. Diese Flussmittelanteile sind insbesondere vorteilhaft, wenn der Grundwerkstoff des Flachrohrprofils eine Aluminiumlegierung mit einem Magnesiumsanteil ist. Die Anteile an Cäsiumfluormetallat im Flussmittel führen dann zu einer Schmelzpunktreduzierung, was das Flussmittel besser verträglich gegenüber solchen Aluminium-Legierungen macht. Das erfindungsgemäße Lotpulver und das Flussmittel können als trockenes Lot-Flussmittel-Gemisch auf die Flachrohrprofile aufgebracht werden, wobei das Flussmittel vorzugsweise eine Mischung aus Kaliumfluormetallat sowie einem Zusatz von 1 Gew% bis 10 Gew% Lithiumfluormetallat ist oder wobei das Flussmittel zusätzlich Cäsiumfluormetallat enthält, vorzugsweise 1 Gew% bis 40 Gew% Cäsiumfluormetallat bezogen auf die Menge an Flussmittel. Eine trockene Aufbringung (Dry-Fluxing) hat den Vorteil gegenüber einer als Paste und wässerige Suspension hergestellten Lot-Flussmittel-Mischung, d. h. gegenüber einer Nassbeschichtung, dass ein nachfolgendes Trocknen der Bauteile entfällt. Darüber hinaus hat eine Nassbeschichtung den Nachteil, dass die im Kreislauf geführten Aufschlämmungen Verunreinigungen aufnehmen können. Bei einem Dry-Fluxing-Verfahren wird das trockene Pulvergemisch, beispielsweise elektrostatisch oder mittels Plasmabeschichtung, auf die Bauteile aufgebracht und zwar weniger als 20 g/qm Pulverpartikel bezogen auf die Oberfläche der Fachrohrprofile, bevorzugt 10 bis 16 g/qm. Der Anteil an Flussmitteln auf der Oberfläche der Flachrohrprofile soll dabei 2 bis 15 g/qm, vorzugsweise 3 bis 7 g/qm betragen.Together with the solder powder, a flux is preferably applied simultaneously during the coating of the aluminum components, in particular the extruded flat tube profiles of a heat exchanger. There are different fluxes in question. The selection is made according to the desired soldering process. For example, a known Nocolok flux is used for a furnace soldering under a protective gas atmosphere, namely a potassium fluoroaluminate optionally with additions of zinc, ie. H. with potassium fluorozincate. Newer Nocolok fluxes additionally contain lithium fluoroaluminate. In addition, the mixture of solder powder and flux may also contain fractions of cesium fluoride metalates. These flux components are particularly advantageous when the base material of the flat tube profile is an aluminum alloy with a magnesium content. The levels of cesium fluorine metalate in the flux then result in a melting point reduction, making the flux more compatible with such aluminum alloys. The solder powder according to the invention and the flux can be applied to the flat tube profiles as a dry solder-flux mixture, wherein the flux is preferably a mixture of potassium fluorometallate and an addition of 1% by weight to 10% by weight lithium fluorometallate or wherein the flux additionally contains cesium fluorometalate, preferably 1% by weight to 40% by weight of cesium fluorometalate, based on the amount of flux. Dry-Fluxing has the advantage over a solder-flux mixture prepared as a paste and aqueous suspension, i. H. compared to a wet coating, that a subsequent drying of the components is eliminated. In addition, a wet coating has the disadvantage that the circulated slurries can pick up impurities. In a dry fluxing process, the dry powder mixture, for example, electrostatically or by plasma coating, applied to the components and less than 20 g / qm powder particles based on the surface of the specialist pipe profiles, preferably 10 to 16 g / qm. The proportion of flux on the surface of the flat tube profiles should be 2 to 15 g / m 2, preferably 3 to 7 g / m 2.

Für eine bessere Haftung der Lotpulverpartikel und Flussmittelpulverpartikel kann die Beschichtungsmischung für die Flachrohrprofile in bekannter Weise auch ein Binderpulver enthalten. Eine trockene Mischung zur Beschichtung von Wärmetauscher-Bauteilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen für die Hartverlötung enthält in einer bevorzugten Ausführungsform das erfindungsgemäße Lotpulver zusammen mit einem Flussmittelpulver und einem Binderpulver, wobei in der Mischung vorzugsweise 20 bis 40 Gew% Lotpulver, 25 bis 60 Gew% Flussmittelpulver und 4 bis 20 Gew% Binderpulver enthalten sind. Als Binderpulverpartikel werden Pulverpartikel von Ethylcellulosen, Polyurethanen, Polyacrylaten, Poly(meth)acrylaten, Polyaminen, Polyvinylalkoholen und Verdickern wie Gelatine, Polyethylenglykolen oder Pinienharzen eingesetzt, vorzugsweise weniger als 20 Gew.For better adhesion of the solder powder particles and flux powder particles, the coating mixture for the flat tube profiles may also contain a binder powder in a known manner. A dry mixture for coating heat exchanger components made of aluminum or aluminum alloys for brazing contains in a preferred embodiment the solder powder according to the invention together with a flux powder and a binder powder, wherein in the mixture preferably 20 to 40 wt% solder powder, 25 to 60 wt% flux powder and 4 to 20% by weight of binder powder are contained. As binder powder particles are powder particles of ethylcelluloses, polyurethanes, polyacrylates, poly (meth) acrylates, polyamines, polyvinyl alcohols and thickeners such as gelatin, polyethylene glycols or pine resins used, preferably less than 20 wt.

Bei einer nassen Beschichtung der Flachrohrprofile wird diese Mischung aus Lotpulver, Flussmittelpulver und Binderpulver gleichmäßig in einem Lösungsmittel dispergiert. Diese Aufschlämmung wird auf die Oberfläche der Flachrohrprofile aufgesprüht oder mittels Walzen auf die Flachrohrprofile aufgebracht.With a wet coating of the flat tube profiles, this mixture of solder powder, flux powder and binder powder is uniformly dispersed in a solvent. This slurry is sprayed onto the surface of the flat tube profiles or applied to the flat tube profiles by means of rolling.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Lotpulver enthält Pulverpartikel, die durch eine schnelle Erstarrung aus einer AlSi(34)-Legierungsschmelze erhalten wurden. Die Si-Ausscheidungen haben eine Größe von 0,8 bis 6,4 μm. Die Silizium-Primärkristallausscheidungen heben sich im nicht gezeigten Schliffbild dunkelgrau von dem hellen eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungsgefüge ab. Sichtbar wird, dass in jedem Pulverpartikel gleichmäßig verteilt Silizium-Primärkristallausscheidungen vorliegen. The invention will be described with reference to an embodiment. The solder powder contains powder particles obtained by rapid solidification from an AlSi (34) alloy melt. The Si precipitates have a size of 0.8 to 6.4 microns. The silicon primary crystal precipitates stand out in dark gray from the bright eutectic aluminum-silicon alloy structure in the microsection (not shown). It can be seen that evenly distributed silicon primary crystal precipitations are present in each powder particle.

Beim Vergleich zeigt eine auf klassischem Wege hergestellte übereutektische AlSi18-Legierung keine derartig gute Verteilung der Silizium-Primärkristalle.In comparison, a conventionally produced hypereutectic AlSi18 alloy does not show such a good distribution of the silicon primary crystals.

Das Lotpulver wurde mit der doppelten Menge eines Flussmittelpulvers gemischt, wobei das Flussmittelpulver 90% Kaliumfluoraluminat und 10% Lithiumfluoraluminat enthält. Diese Pulverbestandteile werden in einem trockenen Plasmaauftragungsverfahren auf die Oberfläche eines Flachrohrprofils aufgebracht und zwar in einer Menge von 12 g/qm. Die so vorbereiteten Aluminium-Flachrohrprofile werden unter Schutzgasatmosphäre in einem Ofen bei gleichmäßiger Temperatur verlötet. Dieser Versuch wurde mehrfach wiederholt. Es traten keine Löterosionen auf.The solder powder was mixed with twice the amount of a flux powder, the flux powder containing 90% potassium fluoroaluminate and 10% lithium fluoroaluminate. These powder components are applied in a dry plasma application process on the surface of a flat tube profile and in an amount of 12 g / qm. The aluminum flat tube profiles prepared in this way are soldered under protective gas atmosphere in a furnace at a uniform temperature. This experiment was repeated several times. There were no solder erosions.

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Claims (16)

Lotpulver zum Verbinden von Bauteile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Hartlöten, aus Pulverpartikeln auf Aluminium-Silizium-Basis mit einem Gewichtsanteil von mehr als 12 Gew% Silizium, dadurch gekennzeichnet, dass die durch eine schnelle Erstarrung erzeugten Pulverpartikel gleichmäßig verteilte Silizium-Primärkristallausscheidungen in dem eutektischen Aluminium-Silizium-Legierungsgefüge enthalten.Brazing powder for joining components made of aluminum or aluminum alloys by brazing, made of aluminum-silicon-based powder particles with a weight fraction of more than 12 wt% silicon, characterized in that the powder particles produced by rapid solidification in the eutectic uniformly distributed silicon primary crystal Aluminum-silicon alloy structure included. Lotpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel eine maximale Partikelgröße von 80 μm haben, die Partikelgrößenverteilung Partikel mit einer Partikelgröße von 5 bis 30 μm zeigt, wobei vorzugsweise die mittlere Partikelgröße zwischen 10 und 20 μm liegt.Solder powder according to claim 1, characterized in that the powder particles have a maximum particle size of 80 microns, the particle size distribution shows particles having a particle size of 5 to 30 microns, preferably the average particle size is between 10 and 20 microns. Lotpulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel durch Zerstäuben einer Schmelze auf Aluminium-Silizium-Basis bei hohen Abkühlgeschwindigkeiten von 103 bis 107 K/s erzeugt worden sind und die gewünschte Partikelverteilung gegebenenfalls durch anschließende Siebvorgänge erhalten wurde.Solder powder according to claim 1 or 2, characterized in that the powder particles have been produced by atomizing a melt based on aluminum-silicon at high cooling rates of 10 3 to 10 7 K / s and the desired particle distribution was optionally obtained by subsequent sieving. Lotpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel auf Aluminium-Silizium-Basis 12 bis 40 Gew% Silizium, vorzugsweise 30 bis 36 Gew% Silizium, enthalten.Solder powder according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the aluminum-silicon-based powder particles contain 12 to 40% by weight of silicon, preferably 30 to 36% by weight of silicon. Lotpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel auf Aluminium-Silizium-Basis bis 10 Gew% Zink enthalten.Solder powder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the powder particles contain aluminum-silicon-based up to 10% by weight of zinc. Lotpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel auf Aluminium-Silizium-Basis 12 bis 40 Gew% Silizium, maximal 10 Gew% Zink, maximal 0,1 Gew% Kupfer, maximal 0,3 Gew% Eisen, maximal 5 Gew% Seltene Erden, maximal 0.2 Gew% einer oder mehrerer weiterer Legierungskomponenten einzeln bzw. maximal 5 Gew% einer oder mehrerer weiterer Legierungskomponenten insgesamt, Rest Aluminium enthalten.Solder powder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the powder particles based on aluminum-silicon 12 to 40% by weight of silicon, not more than 10% by weight of zinc, not more than 0.1% by weight of copper, at most 0.3% by weight of iron, maximum 5% by weight of rare earths, not more than 0.2% by weight of one or more other alloying components individually or not more than 5% by weight of one or more other alloying components in total, Remaining aluminum included. Wärmetauscher aus Bauteilen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, nämlich aus stranggepressten Flachrohrprofilen, aus Lamellen, welche zwischen den Flachrohrprofilen angeordnet sind und aus Sammlerprofilen, in welche die Flachrohrprofile endseitig eingeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrprofile mit einem Lotpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 6 beschichtet sind.Heat exchanger of components made of aluminum or an aluminum alloy, namely extruded flat tube profiles, lamellae, which are arranged between the flat tube profiles and collector profiles, in which the flat tube profiles are inserted end, characterized in that the flat tube profiles with a solder powder according to one of claims 1 to 6 are coated. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrprofile mit einem Gemisch aus dem Lotpulver und einem Flussmittelpulver beschichtet sind, wobei das Flussmittel eine Mischung aus Kaliumfluormetallat sowie einem Zusatz von 1 Gew% bis 10 Gew% Lithiumfluormetallat ist.Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the flat tube profiles are coated with a mixture of the solder powder and a flux powder, wherein the flux is a mixture of potassium fluorine metalate and an addition of 1 wt% to 10 wt% lithium fluorine metalate. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrprofile mit einem Gemisch aus dem Lotpulver und einem Flussmittel beschichtet sind, wobei das Flussmittel zusätzlich Cäsiumfluormetallat enthält, vorzugsweise 1 Gew% bis 40 Gew% Cäsiumfluormetallat bezogen auf die Menge an Flussmittel.Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the flat tube profiles are coated with a mixture of the solder powder and a flux, wherein the flux additionally contains cesium fluorine metalate, preferably 1 wt% to 40 wt% cesium fluorine metalate based on the amount of flux. Wärmetauscher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Flachrohrprofile weniger als 20 g/qm des Gemischs aus dem Lotpulver und dem Flussmittel aufgebracht sind, vorzugsweise 10 bis 16 g/qm.Heat exchanger according to claim 8 or 9, characterized in that on the surface of the flat tube profiles less than 20 g / qm of the mixture of the solder powder and the flux are applied, preferably 10 to 16 g / qm. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Zink im Gemisch aus dem Lotpulver und dem Flussmittel als Lotpulverbestandteil und/oder als Kaliumfluorzinkat enthalten ist.Heat exchanger according to one of claims 7 to 10, characterized in that zinc is contained in the mixture of the solder powder and the flux as solder powder component and / or as potassium fluorozincate. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrprofile mit einer Mischung aus dem Lotpulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Flussmittelpulver und zusätzlich mit 4 Gew% bis 20 Gew% eines Binderpulver beschichtet sind.Heat exchanger according to one of claims 7 to 11, characterized in that the flat tube profiles are coated with a mixture of the solder powder according to one of claims 1 to 6 and a flux powder and additionally with 4 wt% to 20 wt% of a binder powder. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die trockenen Pulverpartikel durch elektrostatische Beschichtung oder Plasmabeschichtung auf die Flachrohrprofile aufgebracht sind.Heat exchanger according to one of claims 7 to 12, characterized in that the dry powder particles are applied by electrostatic coating or plasma coating on the flat tube profiles. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverpartikel als nasse Aufschlämmung durch Aufspühen oder Walzbeschichtung auf die Flachrohrprofile aufgebracht sind.Heat exchanger according to one of claims 7 to 12, characterized in that the powder particles are applied as a wet slurry by spraying or roll coating on the flat tube profiles. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrprofile stranggepresste Hohlprofile, vorzugsweise Multikammerhohlprofile (MP-Profile), besonders bevorzugt Micro-Multikammerhohlprofile (MMP-Profile) sind.Heat exchanger according to one of claims 7 to 14, characterized in that the flat tube profiles extruded hollow profiles, preferably multi-chamber hollow profiles (MP profiles), more preferably micro-Multikammerhohlprofile (MMP profiles) are. Trockene Mischung zur Beschichtung von Wärmetauscher-Komponenten aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen für die Hartverlötung enthaltend eine Mischung aus Lotpulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aus einem Flussmittelpulver und gegebenenfalls einem Binderpulver, wobei in der Mischung vorzugsweise 20 bis 40 Gew% Lotpulver, 25 bis 60 Gew% Flussmittelpulver und bis 20 Gew% Binderpulver enthalten sind.A dry mixture for coating heat exchanger components of aluminum or aluminum alloys for brazing comprising a mixture of solder powder according to one of claims 1 to 6, a flux powder and optionally a binder powder, wherein in the Mixture is preferably 20 to 40% by weight of solder powder, 25 to 60% by weight of flux powder and up to 20% by weight of binder powder.
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