Lote und Flussmittel

Hartlote

Für das Verbinden von Kontaktmaterial mit Trägerteilen werden ausschließlich Hartlote eingesetzt, deren Arbeitstemperatur oberhalb 600°C liegt. Die Arbeitstemperatur stellt dabei die niedrigste Oberflächentemperatur dar, bei der das Lot die zu verbindenden Werkstoffe benetzt. Sie liegt innerhalb des Schmelzbereiches des Lotes zwischen der Temperatur des Schmelzbeginns (Solidustemperatur) und der vollständigen Verflüssigung (Liquidustemperatur). Silberhartlote weisen eine gute elektrische Leitfähigkeit sowie ausreichende mechanische Festigkeit auf und ermöglichen ein gefügeschonendes Verbinden.

In der Kontakttechnik kommen überwiegend niedrigschmelzende Hartlote mit min. 20 Massen-% Silber zum Einsatz, die zur Erniedrigung des Schmelzpunktes Zusätze von Cadmium, Zink oder Zinn enthalten (). Wegen ihrer toxischen Wirkung werden cadmiumhaltige Lote vielfach durch zink- bzw. zinkund zinnhaltige Lote ersetzt. Bei erhöhten Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit oder zur besseren Benetzung bei rostfreiem Stahl werden nickelund manganhaltige Lote verwendet. Lötungen an Luft sind mit diesen Loten nur unter Verwendung von Flussmittel möglich.

Für Hochtemperaturlötungen im Vakuum oder unter Schutzgas kommt überwiegend die unter Vakuum erschmolzene eutektische Silber-Kupfer-Legierung zum Einsatz, die eine gute Verformbarkeit aufweist. Zum Löten von Kontaktauflagen mit Silber-Unterseite auf Kupferträger werden häufig phosphorhaltige Lote verwendet, bei denen der Zusatz von Flussmittel entfällt. Das Lot wird meist in Form von Drahtabschnitten, Folien, Drahtringen oder Scheiben, bzw. als Pulver oder Paste hinzugegeben. Bei großen Stückzahlen hat sich für einen wirtschaftlichen Verbindungsprozess die Beschichtung der lötbaren Kontaktunterseite mit einer dünnen Lotschicht (≤ 100 µm) bewährt.

Table 1: Gebräuchliche Hartlote zum Löten elektrischer Kontakte

Bezeichnung DIN EN 1044	US Bezeichnung	Bezeichnung nach DIN EN ISO 3677	Zusammensetzung Gew. %	Schmelzbereich (fest) [°C]	Schmelzbereich (flüssig) [°C]	Arbeitstemperatur [°C]	Elektrische Leitfähigkeit [MS/m]	Dichte [g/m3]	Anwendung
AG304[i]	BAg-1	B-Ag40ZnCdCu 595/630	Ag39 - 41 Cd18 - 22 Cu18 - 20 Zn19 - 23	595	630	610	14,0	9,3	Cu, Cu-Legierungen, Ag Fe, Ni
AG306[i]	BAg-2a	B-Ag30CuCdZn 600/765	Ag30 - 32 Cu28 - 30 Cd21 - 25 Zn21 - 25	600	765	680	13,0	9,2	Cu, Cu-Legierungen, Ag Fe, Ni
AG309[i]		B-Ag20CuZnCd 605/765	Ag20 - 22 Cu40 - 42 Zn25 - 29 Cd15 - 19	605	765	750	12,0	8,8	Cu, Cu-Legierungen, Ag Fe, Ni
AG103	BAg-7	B-Ag55ZnCuSn 630/660	Ag54 - 56 Cu20 - 23 Zn20 - 24 Sn1,5 - 2,5	630	660	650	8,4	9,6	Cu, Cu-Legierungen, Ag Fe, Ni
Ag502	BAg-22	B-Ag49ZnCuMnNi 680/705	Ag48 - 50 Zn21 - 25 Cu15 - 17 Mn6,5 - 8,5 Ni4 - 5	680	705	690	4,0	8,9	W, Mo, Hartmetallstahl Fe, Ni
Ag401	BAg-8	B-Ag72 780	Ag71 - 73 Cu Rest	780	780	780	46,1	10,0	Cu, Cu-Legierungen, Ag Vakuumlöten
CP 102	BCuP-5	B-Cu80AgP 645/800	Ag14,5 - 15,5 P4,7 - 5,3 Cu Rest	645	800	710	7,0	8,4	Cu, Cu-Legierungen, Ag

[i] Die Herstellung oder Verwendung von cadmiumhaltigen Hartloten ist in der Europäischen Union seit Dezember 2011 verboten

Flussmittel

Flussmittel zum Hartlöten bestehen aus nichtmetallischen Stoffen, meist Salzmischungen aus Bor- und Halogen-Verbindungen (Table 2). Ihre Aufgabe ist es, auf Metalloberflächen vorhandene Oxide von der Lötfläche zu beseitigen und ihre Neubildung zu verhindern, so dass das Lot die zu verbindenden Werkstoffe gut benetzen kann. Flussmittel müssen schon unterhalb der Arbeitstemperatur des Lotes wirksam werden. Die verschiedenen Typen von Flussmitteln werden vor allem nach der Arbeitstemperatur des vorgesehenen Lotes und der Art der zu lötenden Grundwerkstoffe ausgewählt.

Da Flussmittelreste hygroskopisch sind und Korrosion verursachen können, müssen sie nach dem Lötvorgang durch Abkochen in Wasser oder Abbeizen vollständig entfernt werden.

Table 2: Flussmittel zum Hartlöten von Schwermetallen

Bezeichnung nach DIN EN 1045	Bezeichnung nach US (ähnlich)	Wirktemperatur [°C]	Chemische Bestandteile	Grundwerkstoffe
TYP FH 10	FB 3-A	550 - 800	Borverbindungen, Fluoride	Alle Metalle und Legierungen außer Leichtmetallen, legierte Stähle, Hartmetalle
TYP FH 11	FB 4-A	550 - 800	Borverbindungen, Fluoride, Chloride	Kupfer, Aluminiumbronze
TYP FH 12	FB 3-C	550 - 850	Bor, Borverbindungen, Fluoride	Sondermessing, Beliebige Stähle, Hartmetalle
TYP FH 21	FB 3-I	750 - 1100	Borverbindungen, Chloride	Alle Metalle und Legierungen außer Leichtmetalle

Referenzen

DIN 8514 Löten metallischer Werkstoffe. Begriffe, Benennungen

DIN EN 1044 Hartlöten, Lötzusätze

DIN EN 1045 Flussmittel zum Hartlöten

ASM Metals, Handbook: Vol 6 Welding, Brazing, and Soldering, ASM, Cleveland, OH, 1993

Dorn, L.: Hartlöten, Grundlagen und Anwendungen. Expert-Verlag, Band 146 (1985)

Krell, A.: Flussmittel und Lötfehler beim Hartlöten. Schweißtechnik, Berlin, 38 (1988)

DVS-Taschenbuch 196: Beuth-Verlag. Berlin, 1997

Müller, W.: Metallische Lotwerkstoffe. Dt. Verlag für Schweißtechnik, Düsseldorf 1990