DE202022101184U1

DE202022101184U1 - Lot mit Füllkern

Info

Publication number: DE202022101184U1
Application number: DE202022101184.2U
Authority: DE
Original assignee: Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering Co Ltd; Zhengzhou University of Aeronautics
Current assignee: Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering Co Ltd; Zhengzhou University of Aeronautics
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2022-03-09
Anticipated expiration: 2032-03-04
Also published as: CN215658547U

Abstract

Lot mit Füllkern, dadurch gekennzeichnet, das Folgendes umfasst:einen Lotlegierungsmantel;einen Füllkern, der in dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist und einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht und ein Zwischenflussmittel, das um den niedrigschmelzenden Füllkerndraht herum gefüllt ist, umfasst, wobei das Zwischenflussmittel ein Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist;wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Lotmantel und einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern, der von dem niedrigschmelzenden Lotmantel umhüllt ist, umfasst, wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern ein Flussmittel für den niedrigschmelzenden Lotmantel ist;wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der niedrigschmelzende Lotmantel, und der niedrigschmelzende Lotmantel einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der Lotlegierungsmantel.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung gehört zum Bereich der Lötmaterialien und bezieht sich insbesondere auf ein Lot mit Füllkern mit ausgezeichneter Nahtfüllleistung.
Stand der Technik
Beim Löten schmilzt das Lot in einen flüssigen Zustand, während das Grundmaterial im festen Zustand bleibt. Das flüssige Lot benetzt, kapillar fließt, füllt, breitet sich aus, interagiert mit dem Grundmetall (löst, diffundiert oder erzeugt intermetallische Verbindungen) in dem Spalt oder der Oberfläche des Grundmetalls, kühlt ab und verfestigt sich, um eine feste Verbindungsstelle zu bilden.
Neben dem Benetzen und Ausbreiten des Lotes auf dem Grundmaterial sind auch das Fließen des Lotes und der Prozess der Kapillarfüllung entscheidende Komponenten beim Löten. Da sich die Lötbauteile immer weiter in Richtung Präzision entwickeln, ist der vorbehaltene Lötfugenspalt immer kleiner. Dies stellt immer höhere Anforderungen an die Nahtfüllleistung des Lotes. Hochleistungsfähige Lötmaterialien können dazu beitragen, die Abmessungen der gesamten Lötbauteile genau zu steuern, die Qualität der Lötverbindungsstellen zu optimieren und Produktunterstützung für die Durchführbarkeit von Verbindungen neuer Materialien zu bieten.
Die wichtigsten Faktoren, die Nahtfüllung des Lotes beeinflussen, sind die Temperatur, der vorbehaltene Spalt, die Benetzbarkeit zwischen dem flüssigen Lot und dem festen Lötmetall und so weiter. Beim Löten besteht die Anforderung an das flüssige Lot vor allem nicht in der freien Ausbreitung entlang der Oberfläche des festen Grundmaterials, sondern in der Ausfüllung aller Spalte in der Lötfuge. Das flüssige Lot fließt im Lötfugenspalt aufgrund der Kapillarwirkung. Ob die Spalte vollständig ausgefüllt sind oder nicht, wirkt dies sich direkt auf das Verhalten der Lötverbindungsstelle aus.
Um die Nahtfüllleistung des Lotes zu verbessern, werden in der Regel den herkömmlichen Loten auf Kupfer- oder Silberbasis, die durch Schmelzen, Gießen, Walzen, Strangpressen, Ziehen und andere Verfahren hergestellt werden, Elemente mit niedrigem Schmelzpunkt wie Sn und In zugesetzt. Die Menge dieser niedrigschmelzenden Elemente muss während der Herstellung kontrolliert werden, um einen übermäßigen Gehalt an niedrigschmelzenden Elementen zu vermeiden, da sonst die Plastizität des Materials erheblich verringert wird und es leicht spröde wird, was seine Formgebung durch herkömmliche Verarbeitungsmethoden erschwert. Unter der Voraussetzung, dass die Produktionsanforderungen erfüllt werden, muss die Zugabemenge von Elementen mit niedrigem Schmelzpunkt in der Regel auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, was weitere Verbesserungen der Nahtfüllleistung bestehender Loten begrenzt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lot mit Füllkern zur Verfügung zu stellen, um die Nahtfüllleistung des Lotes weiter zu verbessern.
Um dies zu erreichen, sieht die technische Lösung des Lotes mit Füllkern der vorliegenden Erfindung wie folgt aus:
Lot mit Füllkern, umfassend:
einen Lotlegierungsmantel;
einen Füllkern, der in dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist und einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht und ein Zwischenflussmittel, das um den niedrigschmelzenden Füllkerndraht herum gefüllt ist, umfasst, wobei das Zwischenflussmittel ein Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist;
wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Lotmantel und einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern, der von dem niedrigschmelzenden Lotmantel umhüllt ist, umfasst, wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern ein Flussmittel für den niedrigschmelzenden Lotmantel ist;
wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der niedrigschmelzende Lotmantel, und der niedrigschmelzende Lotmantel einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der Lotlegierungsmantel.
Beim Lot mit Füllkern gemäß der Erfindung schmilzt zunächst der Flussmittelinnenkern innerhalb des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes, um die Oxidschicht von der Oberfläche des Grundmaterials zu entfernen. Der niedrigschmelzende Füllkerndraht schmilzt dann und füllt die Naht. Mit der Erhöhung der Löttemperatur schmilzt die Flussmittelschicht, die von dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist. Dadurch wird die Überhitzung des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes erhöht und die Nahtfüllleistung verbessert sich. Der Lotlegierungsmantel schmilzt, und es kommt zu einer Mischkristallbildung mit dem niedrigschmelzenden Lotmantel, so dass unter der Bedingung der Gewährleistung der Nahtfüllleistung Lötverbindungsstellen mit großer Länge der Nahtfüllung erhalten werden.
Vorzugsweise ist der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Silberbasis oder ein Lot auf Kupferbasis. Das Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist ein auf die entsprechende Sorte des Lotes abgestimmtes Flussmittel. Beispielsweise wenn der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Silberbasis ist, kann für das Flussmittel ein Silberflussmittel verwendet werden, das zu dem Lot auf Silberbasis passt.
Vorzugsweise beträgt die Dicke des Lotlegierungsmantels 0,1 bis 1 mm. Weiter bevorzugter ist es, wenn das Zwischenflussmittel eine Füllschicht bildet, die zwischen dem Lotlegierungsmantel und dem niedrigschmelzenden Füllkerndraht gefüllt ist, wobei die Füllschicht eine Dicke größer oder gleich dem 1,5-fachen der Dicke des Lotlegierungsmantels aufweist.
Vorzugsweise ist das Zwischenflussmittel ein Flussmittelpulver.
Vorzugsweise ist der niedrigschmelzende Lotmantel ein Lot auf Zinnbasis. Das Lot auf Zinnbasis weist die Vorteile eines niedrigen Schmelzpunkts, einer guten Fließfähigkeit nach dem Schmelzen auf und kann eine gute Mischkristallbildung mit den wichtigsten Lotarten wie Loten auf Silber- und Kupferbasis eingehen. Bei dieser Bauweise ist der Gehalt an niedrigschmelzenden Elementen relativ hoch und kann genau kontrolliert werden.
Vorzugsweise weist der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen Durchmesser von 0,5 bis 3,0 mm auf. Weiter bevorzugter weist der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen Durchmesser von 0,3 bis 2,5 mm auf.
Um die Formgebung und Verarbeitung des Lotes mit Füllkern zu erleichtern, ist der Lotlegierungsmantel vorzugsweise in einer durch ein Lotlegierungsband einwärts gerollten röhrenförmigen Struktur geformt, wobei die zwei gegenüberliegenden Seiten des Lotlegierungsbandes sich überlappen, um die Umhüllung des Füllkerns zu erreichen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus des Lotes mit Füllkern gemäß der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Nachfolgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Lot mit Füllkern, wie in 1 gezeigt, einen Lotlegierungsmantel 1 und einen Füllkern, der von dem Lotlegierungsmantel 1 umhüllt ist.
Der Füllkern umfasst einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht, wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern 2 und einen niedrigschmelzenden Lotmantel 3, der den Flussmittelinnenkern 2 umhüllt, umfasst. Der niedrigschmelzende Füllkerndraht befindet sich in der Mitte des Lotes mit Füllkern. Zwischen dem niedrigschmelzenden Füllkerndraht und dem Lotlegierungsmantel wird ein ringförmiger Raum gebildet. Der Füllkern umfasst ferner ein Zwischenflussmittel 4, das in dem ringförmigen Raum gefüllt ist.
Der Lotlegierungsmantel 1 ist in einer durch ein Lotlegierungsband einwärts gerollten röhrenförmigen Struktur geformt, wobei die röhrenförmige Struktur eine Überlappungsstruktur aufweist, die durch die Überlappung der zwei gegenüberliegenden Seiten des Lotlegierungsbandes gebildet wird und durch die der Füllkern von dem Lotlegierungsmantel umhüllt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke des Lotlegierungsmantels 0,2 mm. Dafür wird die Legierung BAg25CuZn gewählt, und als passendes Flussmittel wird QJ308 verwendet. Der Mantel des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes ist Sn99.3Cu0.7 mit einem Durchmesser von 1,0 mm, und das passende Flussmittel des Füllkerns ist Kolophonium mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Der Durchmesser des fertigen Lot mit Füllkernes beträgt 2,5 mm.
Das Verfahren zur Herstellung des Lotes mit Füllkern des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist wie folgt: BAg25CuZn-Lotlegierungsband wird in mehreren Durchgängen gewalzt, um eine U-förmige Öffnung zu bilden. In der Mitte der U-förmigen Öffnung wird ein niedrigschmelzender Lotdraht Sn99.3Cu0.7 (ein niedrigschmelzender Füllkerndraht) für nahtlosen Füllkern eingelegt. Und ein Lot mit Füllkern mit einem Durchmesser von 2,5 mm wird durch Zugabe des Flussmittelpulvers QJ308, Öffnungsschließen und Ziehen geformt. Diese Probe dient als Testprobe.
Das Verfahren zur Herstellung einer Vergleichsprobe ist wie folgt: BAg25CuZn-Lotlegierungsband wird in mehreren Durchgängen gewalzt, um eine U-förmige Öffnung zu bilden. Und ein Lot mit Füllkern mit einem Durchmesser von 2,5 mm wird durch Zugabe des Flussmittelpulvers QJ308, Öffnungsschließen und Ziehen geformt. Diese Probe dient als Vergleichsprobe.
Der Bundy-Rohrtest für Induktionslöten wird an den beiden Proben mit dem gleichen Induktionslötverfahren und automatischer Drahtvorschubgeschwindigkeit durchgeführt. Als Grundmaterial werden ein steckbares Bundy-Rohre mit einem Durchmesser von 6,0 mm, einer Einstecktiefe von 20 mm und einem Einsteckspalt von 0,2 mm verwendet. Die Rohrverbindung wird beim Löten durch Induktionserwärmung erhitzt, und wenn die Temperatur der Rohrverbindung um 30-80□ höher als die Liquidustemperatur des Lotlegierungsmantels liegt, wird der Draht zugeführt, um den Spalt zu füllen. Der Lotdraht schmilzt, und den Spalt der Rohrverbindung füllt, um die Lötverbindungsstelle zu bilden. Nach dem Induktionslöten wird die Tiefe der Schweißnaht durch Schneiden der Längsfläche gemessen und die Nahtfüllleistung geprüft. Für jede Probe werden fünf Lötverbindungsstellen gewählt, und es wird der Durchschnittswert genommen. Die Tiefe der Nahtfüllung der Testproben liegt bei 16,5 mm und die Nahtfüllung der Vergleichsproben bei 12,7 mm, was darauf hindeutet, dass die Nahtfüllleistung der Testproben besser ist als die der Vergleichsproben, d.h. dieses Lot mit Füllkern hat eine ausgezeichnete Nahtfüllleistung.
In anderen Ausführungsbeispielen des Lotes mit Füllkern gemäß der Erfindung kann der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Kupferbasis sein, und für das Flussmittelpulver wird das an das Lot auf Kupferbasis angepasste Flussmitteltyp ausgewählt. Die Dicke des Lotlegierungsmantels kann etwa 0,1, 0,5, 0,8, 1,0 mm betragen, je nach Spalt und Festigkeit der Lötverbindungsstelle, Benetzbarkeit des Lötmaterials und Lötverarbeitbarkeit und anderen Faktoren. Der Durchmesser des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes kann etwa 0,5, 1,0, 2,0, 3,0 mm betragen, und der Durchmesser des niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkerns kann entsprechend etwa 0,3, 0,8, 1,8, 2,8 mm betragen.
Bezugszeichenliste

1.: Lotlegierungsmantel
2.: niedrigschmelzender Flussmittelinnenkern
3.: niedrigschmelzender Lotmantel
4.: Zwischenflussmittel

Claims

Lot mit Füllkern, dadurch gekennzeichnet, das Folgendes umfasst: einen Lotlegierungsmantel; einen Füllkern, der in dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist und einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht und ein Zwischenflussmittel, das um den niedrigschmelzenden Füllkerndraht herum gefüllt ist, umfasst, wobei das Zwischenflussmittel ein Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist; wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Lotmantel und einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern, der von dem niedrigschmelzenden Lotmantel umhüllt ist, umfasst, wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern ein Flussmittel für den niedrigschmelzenden Lotmantel ist; wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der niedrigschmelzende Lotmantel, und der niedrigschmelzende Lotmantel einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der Lotlegierungsmantel.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Silberbasis oder ein Lot auf Kupferbasis ist.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Lotlegierungsmantels 0.1∼1 mm beträgt.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenflussmittel eine Füllschicht bildet, die zwischen dem Lotlegierungsmantel und dem niedrigschmelzenden Füllkerndraht gefüllt ist, wobei die Füllschicht eine Dicke größer oder gleich dem 1,5-fachen der Dicke des Lotlegierungsmantels aufweist.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrigschmelzende Lotmantel ein Lot auf Zinnbasis ist.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen Durchmesser von 0,5 bis 3,0 mm aufweist.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen Durchmesser von 0,3 bis 2,5 mm aufweist.
Lot mit Füllkern nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lotlegierungsmantel in einer durch ein Lotlegierungsband einwärts gerollten röhrenförmigen Struktur geformt ist, wobei die zwei gegenüberliegenden Seiten des Lotlegierungsbandes sich überlappen, um die Umhüllung des Füllkerns zu erreichen.