Kupfer löten - Löten von niedriglegierten Kupferwerkstoffen
Niedriglegierte Kupferwerkstoffe enthalten bis etwa 5 % Legierungszusätze zum Kupfer. Bemerkenswert ist das Verhalten bei tiefen Temperaturen, da keine Versprödung bis – 200 °C auftritt.
Kupfer löten – Löten CuFe2P Kupfer-Eisen-Legierungen
Die Kupfer-Eisen-Legierung CuFe2P (CW107C) enthält 2,1 bis 2,6 % Eisen, sowie Zusätze aus Phosphor und Zink. Der Werkstoff besitzt eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Zugfestigkeit und Entfestigungstemperatur aus. Das Hauptanwendungsgebiet dieser Legierung liegt im Bereich der Elektrotechnik und der Kältetechnik.
Zum Hartlöten von CuFe2P werden sind Silberlote und Kupfer-Phosphorlote sowie Flussmittel vom Typ FH10 verwendet. Das Weichlöten kann mit Zinn-Kupfer-Weichloten in Verbindung mit Flussmittel des Typs 3.1.1. erfolgen.
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Blei-Legierungen
Der Legierung CuPb1P (CW113C) ist eine Kupfersorte mit verbesserten Zerspanungseigenschaften und verbesserter Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung.
Das Hartlöten von CuPb1P ist aufgrund des hohen Bleigehaltes der Legierung nur bedingt möglich. Wenn Hartlöten nicht zu vermeiden ist, empfehlen sich Silberhartlote mit niedrigen Löttemperaturen, z. B. Ag 155 und Flussmittel vom Typ FH10.
Das Weichlöten ist gut geeignet, es werden Weichlote werden, wie bei reinem Kupfer, Zinn-Blei-Weichlote mit 40 bis 60 % Zinn eingesetzt. Als Flussmittel wird Typ 3.1.1 empfohlen. Für den Einsatz in der Elektronik werden bleifreie Zinnbasislote in Kombination mit nicht korrosiven Flussmitteln (z. B. 1.1.2, 1.1.3) verwendet.
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Beryllium-Legierungen
Kupfer-Beryllium-Legierungen CuBe1,7 (CW100C) und CuBe2 (CW101C) eine sehr hohe Zugfestigkeit im ausgehärteten Zustand und eine erhöhte Temperaturbeständigkeit. Die Legierung wird zum Beispiel bei Membranen, verschleißfesten Teilen und funkenarmen Werkzeugen verwendet.
Das Weichlöten ausgehärteter Bauteile wird mit Weichloten durchgeführt, deren Löttemperatur unterhalb der üblichen Weichglühtemperaturen der Werkstoffe liegt. Es wird mit bleifreiem Loten oder Sn60Pb39Cu1 weichgelötet. Auch Weichlote wie Sn97Cu3 können verwendet werden. Als Weichlötflussmittel kommen, je nach Oberflächenbeschaffenheit die Typen 3.2.2. und 3.1.1, zum Einsatz.
Das Hartlöten wird nach Möglichkeit zwischen Lösungsglühen und Aushärten durchgeführt. Dabei werden meist niedrigschmelzende Silberhartlote mit niedrigen Löttemperaturen zwischen 650 bis 670 °C, wie z. B. Ag 155 Si, Ag 145 Si und zusätzliches Flussmittel verwendet.
Um die Aushärtbarkeit nicht zu gefährden, muss schnell und gegebenenfalls unter Kühlung der Lötstellenumgebung erwärmt und nach dem Erstarren des Lotes in Wasser abgeschreckt werden. Bereits eine Lötzeit über 30 Sekunden beeinträchtigt die Aushärtbarkeit, weshalb ein schnelles Löten erforderlich ist. Für Sonderfälle stehen hochschmelzende Hartlote, z. B. Ag 272 (Ag72Cu28) mit einer Löttemperatur von 780° C, zur Verfügung. Dabei liegt die Löttemperatur stets im Lösungsbereich. Wegen der hohen Oxidationsneigung ist hierbei ein Arbeiten unter Schutzgas mit zusätzlichem Flussmittel zu empfehlen. Um die Aushärtungsfähigkeit zu sichern, werden die Teile nach dem Löten bis zum Erstarren der Lötverbindung auf etwa 760 °C gehalten und anschließend in Wasser abgeschreckt. (Quelle: DKI)
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Kobalt-Beryllium-Legierungen
Die Legierung CuCo2Be (CW104C) ist eine hochleitfähige und temperaturbeständigere Variante der Kupfer-Beryllium-Legierungen. Hauptanwendungsgebiete sind stromführende und temperaturbelastete Federn, Teile für die Kunststoffverarbeitung und Elektroden von Widerstandsschweißmaschinen.
Das Weich- und Hartlöten dieser Legierung wird gemäß den Empfehlungen für das Löten von Kupfer-Beryllium durchgeführt.
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen
Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen, wie CuNi1Si (CW109C), CuNi2Si (CW111C), CuNi3Si (CW112C) sind Werkstoffe mit mittlerer elektrischer Leitfähigkeit sowie hoher Zugfestigkeit. Sie werden vornehmlich zur Herstellung von Schrauben, Bolzen und Freileitungsarmaturen eingesetzt. Zunehmend finden diese Legierungen auch bei Steckkontakten in der Automobilindustrie Verwendung.
Die Temperaturen für das Weichlöten liegen auch hier unter der Warmaushärtungstemperatur, so dass es dabei zu keiner nennenswerten Beeinflussung der mechanischen Kennwerte kommt. Als Weichlote können Zinn-Blei-Lote mit Flussmittel vom Typ 3.1.1. eingesetzt werden.
Zum Hartlöten sind Silberhartlote mit möglichst niedrigen Löttemperaturen unter Verwendung von Flussmittel vom Typ FH10 zu empfehlen. Die Festigkeitswerte der zu lötenden Bauteile werden durch Löttemperatur und Einwirkungszeit beeinträchtigt.
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierungen
Die Legierung CuCr1Zr (CW106C) hat den Werkstoff CuCr1 (CW105C) aufgrund ihrer Eigenschaft bei erhöhten Temperaturen nicht kerbempfindlich zu sein, aus seinen Anwendungsgebieten weitgehend verdrängt. Die Legierung zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit bei Raumtemperatur, eine hohe Entfestigungstemperatur sowie die verbesserte Zeitstandfestigkeit, auch bei erhöhten Temperaturen, aus.
Beim Weichlöten ist durch die hohe Anlassbeständigkeit warmausgehärteter Teile keine Minderung der Festigkeitswerte zu erwarten. Als Lote können nicht nur Zinn-Blei-Lote, sondern vor allem auch bleifreie Weichlote wie Sn95Ag5 bzw. Sn97Ag3 oder Sn95Sb5 mit Flussmittel vom Typ 3.1.1. verwendet werden.
Zum Hartlöten werden vorzugsweise niedrigschmelzende Silberhartlote unter Verwendung von Flussmittel des Typs FH10 eingesetzt. Sowohl das Erwärmen als auch der eigentliche Lötvorgang sollen von kurzer Dauer sein, da sonst bei den höheren Löttemperaturen bereits mit einer zeitabhängigen Erweichung des Grundwerkstoffs gerechnet werden muss.
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Zirkon-Legierungen
Die in wasserstoffhaltiger Atmosphäre unempfindliche Kupfer-Zirkon-Legierung CuZr (CW120C) besitzt eine sehr hohe Leitfähigkeit und Anlassbeständigkeit bei hoher Festigkeit und Zeitstandfestigkeit (Kriechfestigkeit). Bei höheren Temperaturen ist allerdings auf die hohe Affinität des Zirkons zum Sauerstoff und damit auf die Oxidation zu achten.
Beim Weichlöten müssen keine Besonderheiten beachtet werden. Auf Grund der hohen Entfestigungstemperatur können höher schmelzende Weichlote eingesetzt werden. Wenn aus Korrosionsgründen Flussmittel des Typs 3.2.2. nicht zulässig sind, sollten die Typen 2.1.2. bzw. 2.2.2. oder 1.1.2. gewählt werden.
Beim Fügen mit Hartloten, deren Löttemperatur über der Entfestigungstemperatur von Kupfer-Zirkon liegt, sind kurze Lötzeiten erforderlich, damit der ausgehärtete Zustand erhalten bleibt. Mit steigendem Massegehalt von Zirkon steigt auch die Entfestigungstemperatur, bei 0,2 % Zirkon liegt diese etwa bei 575 °C.
Kupfer löten – Löten von Kupfer-Chrom-Legierungen
Die Kupfer-Chrom-Legierung CuCrl (CW105C) ist als Knetwerkstoff wegen seiner Kerbempfindlichkeit bei höheren Temperaturen weitgehend durch die zuvor beschriebene Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung substituiert worden. Beide unterscheiden sich kaum in ihrem Lötverhalten. Dagegen wurde der Gusswerkstoff CuCr1-C (CC140C) in seinen Anwendungsbereichen beibehalten, da die Herstellung von Kupfer-Chrom-Zirkon-Gusslegierungen nur sehr schwierig oder gar nicht möglich ist. Diese Gusslegierung wird selten gelötet. Sie unterscheidet sich in der Löteignung jedoch nicht von der Kupfer-Chrom- Legierung.
Ohne dass die Festigkeitskennwerte beeinflusst werden, lässt sich diese Legierung mit Blei-Zinn-Loten oder mit höher schmelzenden bleifreien Weichloten unter Verwendung von Flussmitteln Weichlöten.
Beim Hartlöten werden bevorzugt niedrigschmelzende Silberlote eingesetzt. Das Lot Ag 155 Si führt bei einer kurzen Lötzeit zu relativ geringem Festigkeitsverlust.