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Aluminium-Fügen bei nur 420 °C

Durch Laserlöten halten Optiken besser als durch Kleben
Aluminium-Fügen bei nur 420 °C

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Löten hat im Blick auf die Innovationsfähigkeit einen großen Vorteil: Gewitzte Entwickler sind frei in der Wahl von Hilfsstoffen und Parametern. Hier drei neue Verfahrensideen, darunter das „Gießlieren“ von Aluminium.

Gießlieren – das ist ein Lötprozess für Aluminium, der ohne Flussmittel, Entfetten und ohne große Hitze auskommt, aber trotzdem zu einer Schweißnaht-ähnlichen Verbindung führt. Mit dem Bunsenbrenner in der Hand präsentieren ihn die Entwickler derzeit auf Messen. Sowohl manuell als auch automatisiert kann die Methode eingesetzt werden und soll eine Reihe von Vorteilen mit sich bringen. Durch Gießlieren lassen sich unterschiedliche Alu-Legierungen fügen, aber auch Risse schließen, ausgerissene Gewinde reparieren oder Oberflächen nacharbeiten.

Der Name setzt sich aus „Gießen“ und „Legieren“ zusammen und deutet schon an, wie die Methode funktioniert: Kern ist die Alu-Legierung Al 75, die in Draht-Form erhältlich ist und schon bei 380 °C schmilzt. Der Werker erhitzt die Alu- Fügeteile und prüft die Temperatur des Werkstückes mit dem Draht. Sobald dieser anschmilzt, die Teile also etwa 380 °C warm sind, trägt er den Alu-Zusatzstoff auf. Um die Oxidschicht aufzureißen, muss er nur mit einer Anreißnadel in der frisch benetzten Fügestelle kratzen. In der Serienproduktion übernimmt diese Aufgabe ein Laser oder Ultraschall. Sobald die Temperatur auf etwa 420 °C ansteigt, unterwandert der Zusatzstoff die restliche Oxidschicht, diffundiert ein und legiert das Grundmaterial an. Der größte Vorteil gegenüber dem Schweißen ist die Fügetemperatur weit unter dem Schmelzpunkt von Aluminium (660 °C). Al 75 bietet eine Zugfestigkeit von 85 N/mm², für höhere Ansprüche gibt es Al 210 mit 210 N/mm².
Ein Weg, Aluminium mit anderen Materialien verlötbar zu machen, ist das Auftragen von Kupfer-Überzügen. Ein Hersteller von Alu-Kühlkörpern setzt dafür das Kaltgasspritzen ein. Bei dieser Methode wird Kupfer nicht thermisch angeregt, sondern kinetisch, und behält dabei 90 % seiner elektrischen und thermischen Leitfähigkeit bei, wie der Verfahrens-Anbieter erklärt. Die Teilchen prallen mit bis zu 1100 m/s auf und bilden eine dichte, fest haftende Schicht, wobei sich die Oberfläche auf maximal 50 °C erwärmen soll. Kupfer-beschichtet lassen sich die Alu-Teile auch gut verlöten.
Höchste Präzision ist verlangt, wenn optische Komponenten zu verbinden sind. Dies soll das neue „Montageverfahren“ Laserlöten bieten, dem die Entwickler eine hohe Zuverlässigkeit bescheinigen. Ein Laserstrahl schmelzt Gold/Zinn-Lot ohne Flussmittel auf, beim Abkühlen werden die Komponenten fixiert. Die Lötverbindungen seien stabiler als Klebungen, heißt es, unempfindlich gegen Feuchtigkeit und Hochvakuum-beständig. os
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Gießlieren 727
Kaltgasspritzen 728
Laserlöten 729
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