Glossar Löttechnik
Aktivlote
Aktivlote ermöglichen das direkte Löten von Werkstoffen bzw. Werkstoffverbindungen. Ermöglicht wird damit das direkte Löten von Keramik-Metall- und Keramik-Keramik-Verbindungen. Aktivlote werden mit speziellen Legierungsbestandteilen versehen, um eine ausreichende Benetzung von Keramikwerkstoffen zu gewährleisten. Die gewünschte Verbindung wird an der Grenzfläche der Lot-Keramik durch die Bildung einer Reaktionsschicht erzielt. Höhere Löttemperaturen sorgen dabei in der Regel für eine Steigerung des Benetzungsverhaltens der Fügewerkstoffe. Das Schutzgas Argon (Ar) oder ein Vakuum (mindestens im Bereich 10-4 mbar oder besser) eignen sich für die Verarbeitung von Aktivloten als Lötatmosphären. Aktivlote bestehen aus verschiedenen Werkstoffkombinationen wie Silber/Titan, Silber/Kupfer/Indium/Titan oder Silber/Kupfer/Titan, die mit Keramiken reagieren. Die unterschiedlichen Konzentrationen von Titan sorgen für die notwenige chemische Reaktion für den Lötprozess.
Aktivlöten
Als Aktivlöten bezeichnet man den Vorgang des direkten Lötens von Keramik-Metall- und Keramik-Keramik-Verbindungen. Durch die Verwendung von Aktivloten ist das Löten von Keramiken ohne zusätzliche Metallisierung möglich. Das Aktivlöten wird durch die spezielle Reaktionsfähigkeit des Werkstoffs Titan als Bestandteil von Aktivloten im aktiven Prozess begünstigt, dass eine aktive Benetzung von Keramikwerkstoffen ermöglicht.
Auflegieren
Wenn Bestandteile eines verwendeten Lotes in den Grundwerkstoff hineindiffundieren, nennt man diesen Vorgang Auf- oder Anlegieren. Im Lötprozess sollte der unerwünschte Effekt des Auflegierens vermieden werden, um Erosion und Versprödung des Grundwerkstoffes auszuschließen. Im Prozess wird das über definierte Parameter von Zeit und Temperatur sichergestellt.
Arbeitstemperatur
Die richtige Arbeitstemperatur ist für eine perfekte Lötverbindung sehr wichtig. Die Arbeitstemperatur eines Lotes ist die niedrigste Oberflächentemperatur des Werkstücks, bei der das Lot die zusammenzufügenden Werkstoffe ausreichend benetzt, oder sich durch Grenzflächendiffusion ein Mischkristall ausbildet. Bei Temperaturen unterhalb der Arbeitstemperatur erfolgt keine Verbindung zwischen Lot und Grundwerkstoff. Die Arbeitstemperatur liegt immer oberhalb der Solidustemperatur der Lötlegierung. Sie kann unterhalb oder oberhalb seiner Liquidustemperatur liegen oder mit ihr zusammenfallen.
Benetzen
Die richtige Arbeitstemperatur sorgt für das Schmelzen des Lotes, das sich im flüssigen Zustand auf der Oberfläche des zu fügenden Wertstücks ausbreitet. Dieser Vorgang wird als Benetzen verstanden. Voraussetzung für eine ausreichende Benetzung ist, dass ein dafür verwendetes Lot als auch die zu lötenden Flächen metallisch blank sind und mindestens ein Bestandteil des Lotes muss mit dem zu lötenden Grundwerkstoff freiwillig eine Legierung eingehen können.
Betriebstemperatur
Die Betriebstemperatur ist nicht zu verwechseln mit der Arbeitstemperatur (siehe im Register unter A). Mit der Betriebstemperatur ist die Temperatur gemeint, der das gelötete Bauteil im späteren Einsatz ausgesetzt ist. Die Betriebstemperatur ist ein wichtiger Parameter für die Auswahl des einzusetzenden Lotes und somit auch der Löttemperatur. Diese sollte über der Betriebstemperatur liegen. Ein Überschreiten der in den technischen Datenblättern oder Lieferprogrammen angegebenen Betriebstemperatur hat in der Regel eine Reduzierung der Festigkeit zur Folge.
Cadmiumfreie Silberhartlote
Während des Lötprozesses entstehen Metalldämpfe, die mitunter die Gesundheit von Menschen gefährden. Aus diesem Grund wird der Einsatz von cadmiumfreien Silberloten empfohlen. Besondere Merkmale sind deren hohe Zugfestigkeit sowie ausgezeichneten Fließeigenschaften. Zudem werden im Vergleich zu cadmiumhaltigen Loten höhere Arbeitstemperaturen erreicht. Sie eigenen sich zum Löten von verschiedenen Metallsorten und können zudem unter höheren Betriebstemperaturen (siehe im Register unter B) verwendet werden.
Diffusion
Beim Lötprozess wird die Vermischung von Atomen aus den Grundwerkstoffen mit den Atomen aus dem Lot als Diffusion bezeichnet (makroskopischer Massetransport). Dieser Prozess führt zu einer sehr zuverlässigen und haltbaren Verbindung, da er eine hohe Festigkeit der Lötverbindung garantiert.
Diffusionszonen
Bei einer Lötung legiert das Lot an der metallisch blanken Grundwerkstoffoberfläche eine dünne Schicht auf. Die Wanderung der Atome vom Lot in den Grundwerkstoff und umgekehrt, die dafür notwendig ist, nennt man Diffusion. Dementsprechend werden die hierbei entstehenden Verbindungszonen auch als Diffusionszonen bezeichnet. Die Ausbildung dieser Zone ist ein Merkmal für die Festigkeit einer Lötverbindung.
Eutektische Legierungen
Eutektische Legierungen sind Legierungen, die bei einer bestimmten Zusammensetzung einen definierten Schmelzpunkt – wie auch reine Metalle – haben und keinen Schmelzbereich. Diese Eigenschaft wird in der Vakuumlöttechnik genutzt, wo präzise Kontrolle über den eigentlichen Lötprozess wichtig ist. Ein Beispiel ist hier das eutektische Silberbasislot Ag72, das einen Schmelzpunkt von 780° Celsius hat.
Festigkeit einer Hochtemperatur-Lötverbindung
Die Festigkeit einer Hochtemperatur-Lötverbindung bezieht sich auf ihre Fähigkeit, den Belastungen bei den späteren auf die Lötverbindung einwirkenden Betriebstemperaturen standzuhalten. Beeinflusst wird diese durch die Eigenschaften des Lötmaterials und den verwendeten Grundwerkstoffen. Eine sorgfältige Materialauswahl und Konstruktion für das Vakuumlöten bilden die Basis dafür, um eine zuverlässige Festigkeit in Hochtemperaturumgebungen sicherzustellen. Lötverbindungen können Festigkeiten erreichen, die an die Festigkeit der verwendeten Grundwerkstoffe heranreichen.
Grundstoff
Als Grundstoff bezeichnet man einen Werkstoff, der mit den Techniken des Hart– oder Weichlötens bearbeitet werden soll.
Hartlöten
Hartlöten ist der Fachbegriff für das Löten mit Loten, deren Liquidustemperatur (siehe im Register unter L) oberhalb 450 °Celsius liegt.
Hartmetalle
Hartmetalle, kurz HM, sind Werkstoffe mit natürlicher Härte, die durch pulvermetallurgische Verfahren hergestellt werden. Sie bestehen hauptsächlich aus Metallkarbiden, wobei Wolframkarbide (WC) ein wesentlicher Bestandteil sind. Cobalt dient häufig als Bindemittel und wird in der Regel in Mengen von 5 bis 13 Gewichtsprozent verwendet, kann aber in Ausnahmefällen auch höher sein.
Hartmetall-Speziallote
Hartmetall-Speziallote sind trotz ihrer geringen Auswahl von großer Bedeutung für Hersteller von Fräs- und Bohrwerkzeugen für die Bearbeitung von Materialien wie Metall, Holz und Kunststoff. Diese speziellen Lote werden für die Verbindung von Hartmetall mit anderen Materialien wie Stahl verwendet. Hartmetalle, die auf Wolframkarbid (WC) basieren, erfordern in der Regel ein reaktives Lot mit Benetzungseigenschaften wie Mangan, das durch Nickel (Ni) oder Kobalt (Co) ergänzt wird. Für das Löten von Hartmetall-Stahl-Verbindungen mit großen Fügeflächen kommen Schichtlote zum Einsatz. Diese bestehen aus Kupferbändern oder Nickelnetzen, die auf beiden Seiten der Flächen mit einer Lotschicht versehen sind. Sowohl die duktile Kupferschicht als auch das Lotschicht im Nickelnetz können die Spannungen reduzieren, die während des Abkühlens der Bauteile entstehen. Diese Spannungen sind die Folge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verbundenen Materialien und können durch plastische Verformung abgebaut werden.
Hochtemperaturlöten
Das Hochtemperaturlöten bezeichnet ein Verfahren, bei dem Lötungen in einem Schutzgas- oder Vakuumofen ohne die Verwendung von Flussmitteln durchgeführt werden. Die Löttemperatur beträgt 900° Celsius oder höher. Übliche Lötmaterialien für das Hochtemperaturlöten sind Legierungen auf Kupfer- oder Nickelbasis sowie Edelmetalle.
Induktionslöten
Beim Induktionslöten wird das Bauteil bei dieser speziellen Verbindungstechnik durch einen induzierten Strom erwärmt. Dazu wird das Bauteil berührungslos in einer Spule platziert, durch die ein elektrischer Strom fließt, der die benötigte Wärme erzeugt. Die Wahl der Frequenz des Stroms bestimmt, ob es sich um Hochfrequenz- oder Mittelfrequenzlöten handelt. Normalerweise erfolgt das Löten an Luft unter Verwendung von Lot und Flussmittel. In industriellen Anwendungen kommen zudem Lötanlagen zum Einsatz, die durch die Verwendung von Schutzgas wie Stickstoff (N2) oder Formiergas (H2/N2) das Löten ohne Flussmittel ermöglichen.
Kein Eintrag vorhanden.
Kapillarer Fülldruck
Der kapillare Fülldruck bezeichnet den Druck, der das flüssige Lot dazu bringt, selbst entgegen der Gravitationskraft in den Lötspalt zu gelangen. Er variiert je nach Breite des Lötspalts und seiner geometrischen Beschaffenheit. Im Allgemeinen steigt der kapillare Fülldruck mit einer Verringerung der Lötspaltbreite.
Kapillarwirkung
Beim Hart- und Hochtemperaturlöten wird, je nach dem verwendeten Lot, der Spalt zwischen den zu verlötenden Bauteilen bei Löttemperatur typischerweise auf eine Breite von 0,02 bis höchstens 0,1 mm reduziert. Dadurch entsteht eine Kapillarwirkung (auch Kapillareffekt genannt), die das flüssige Lot in den Spalt zieht. Dieser physikalische Effekt ermöglicht es dem Lot, auch in engere Spalte einzudringen oder sogar entlang senkrechter Spalten aufzusteigen. So können auch schwer zugängliche Stellen in einem Bauteil mit einer Lötnaht versehen werden. Zu große Spaltbreiten setzen die Kapillarwirkung herab und führen zu einem unvollständig gefüllten Lötspalt (siehe im Register unter L).
Laserlöten
Beim Laserlöten werden die zu verbindenden Teile mittels eines Lasers, der elektromagnetische Wellen erzeugt, erwärmt. Diese Art des Lötens erfolgt in der Regel ohne die Verwendung von Flussmitteln.
Legierung
Verbindungen von zwei oder mehreren Metallen werden als Legierung bezeichnet.
Liquidustemperatur
Die Liquidustemperatur ist die obere Temperaturgrenze des Schmelzbereiches einer Lotlegierung (oberer Schmelzpunkt). Oberhalb dieser Temperaturgrenze befindet sich das Lot in einem schmelzflüssigen Zustand.
Lötatmosphäre
Die Lötatmosphäre bezeichnet die Umgebung während des eigentlichen Lötprozesses. Die Atmosphäre kann aus Luft und Flussmittel, inerten Schutzgasen wie Argon (Ar), Stickstoff (N) oder Helium (He), reduzierenden Schutzgasen wie Wasserstoff (H), Kohlenmonoxid (CO) oder Ammoniak-Spaltgas sowie Vakuum bestehen.
Lotbadlöten
Beim Lotbadlöten werden die zu verbindenden Komponenten in ein Bad aus geschmolzenem Lot eingetaucht, um sie miteinander zu verbinden. Vor dem Eintauchen werden die Teile mit Flussmittel behandelt, um die Lötfähigkeit zu verbessern. Die Eintauchgeschwindigkeit sollte so gewählt werden, dass die Löttemperatur gleichmäßig erreicht wird, was durch einen positiven Meniskus an der Grenzfläche von Lot und Bauteil signalisiert wird.
Lötbarkeit
Die Lötbarkeit eines Bauteils ist gegeben, wenn der vorgesehene Werkstoff für das Löten (DIN 8514) geeignet ist und es die gestellten Anforderungen erfüllt. Zudem ist diese gegeben, wenn eines oder mehrere Lötverfahren angewendet werden können und die Konstruktion der Lötteile sowie ihre Eignung für die zu erwartenden Betriebsbedingungen die Sicherheit des gelöteten Bauteils gewährleisten.
Löten
Der Fachbegriff Löten bezeichnet gemäß der DIN 8505 ein thermisches Verfahren zum Verbinden und Beschichten von Werkstoffen durch eine flüssige Phase, die entweder durch das Schmelzen eines Lotes oder durch Diffusion (siehe im Register unter D) an den Grenzflächen entsteht. Im Gegensatz zum Schweißen wird dabei die Solidustemperatur der Grundwerkstoffe nicht erreicht, was bedeutet, dass der Grundwerkstoff nicht angeschmolzen oder aufgeschmolzen wird.
Lötspalt
Der Lötspalt bezeichnet den Abstand (Spalt) zwischen den zu verbindenden Bauteilen während des Lötens, wenn sie auf Löttemperatur erwärmt werden. Dieser Abstand kann sich vom Montagespalt aufgrund der thermischen Ausdehnung der Grundwerkstoffe unterscheiden.
Lötzeit
Als Lötzeit wird die Zeit vom Beginn der Erwärmung bis zur vollständigen Erstarrung des Lotes bezeichnet. Die Lötzeit bestimmt die Länge des Lötzyklus.
Lotformteile
Bei Lotformteilen wird zwischen Drahtabschnitten, Drahtringen, Drahtbiegeteilen, Scheiben, Lochscheiben, quadratischen oder rechteckigen Blechabschnitten sowie Blechstanzteilen unterschieden.
Maximale Löttemperatur
Die maximale Löttemperatur bezeichnet die Temperatur, bei der weder der Grundwerkstoff noch das verwendete Lot geschädigt werden. Um sicherzustellen, dass die Löttemperatur im optimalen Bereich liegt, müssen die Wärmequellen entsprechend gesteuert werden. Dadurch entstehen nahezu optimale Temperatur-Zeit-Kurven im Werkstück, die zwischen der Arbeits- und der maximalen Löttemperatur liegen.
Messerschnittkorrosion
Messerschnittkorrosion ist eine spezielle Form der Korrosion, die an den Grenzflächen von Materialien auftritt. Ein typisches Beispiel ist die Korrosion von Edelstahl-Bauteilen, die mit zinkhaltigen Loten hartgelötet wurden und dann mit chloridhaltigen Flüssigkeiten in Verbindung kommen. In der Regel wird die Oberfläche des Stahls um die Lötstelle herum und darunter deutlich angegriffen. Bisher sind keine Fälle von Messerschnittkorrosion bei Ofenlötungen bekannt, insbesondere solchen ohne Flussmittel, wie sie beispielsweise mit Kupferlot durchgeführt werden.
Montagespalt
Als Montagespalt wird das Spaltmaß zwischen den zu lötenden Bauteilen bei Raumtemperatur bezeichnet.
Nachbearbeitung
Je nach Art des Lötverfahrens und den verwendeten Materialien können Nacharbeiten erforderlich sein. Rückstände von Flussmitteln, Lötstopplacken und Bindemitteln müssen durch Spülen, Beizen oder mechanische Mittel entfernt werden. Die Lötverbindung sollte so gestaltet sein, dass notwendige Nacharbeiten problemlos durchgeführt und Rückstände leicht entfernt werden können. Bei dem Verfahren des Hart- oder Hochtemperaturlötens unter Vakuum fällt die Nacharbeit nur sehr gering aus oder entfällt komplett.
Ofenlöten
Die Bauteile, die gelötet werden sollen, werden durch die Wärmeübertragung von Strahlungswärme und/oder mittels Konvektion durch ein inertes Schutzgas wie z.B. Stickstoff (N), Wasserstoff (H) oder Argon (Ar) erhitzt. Es ist erforderlich, dass die Bauteile während des Erhitzens stabil fixiert sind. Das Lot wird vor dem Erwärmen aufgebracht. Normalerweise wird dieser Prozess des Ofenlötens ohne Flussmittel bei höheren Temperaturen durchgeführt, wobei ein reduzierendes Schutzgas oder ein Vakuum verwendet werden.
Phosphorhaltige Lote
Phosphorhaltige Lote sind Hartlote, die ohne Flussmittel verwendet werden können, um Kupfer-Kupfer-Verbindungen herzustellen. Es ist jedoch nicht erlaubt, sie in Umgebungen mit schwefelhaltigen Medien einzusetzen. Aufgrund der Neigung zur Bildung spröder Phasen sind sie für Stähle, Eisen- und Nickel-Legierungen nicht zu empfehlen.
Qualität
Qualifizierte Unternehmen in der Löttechnik, insbesondere in der Vakuumlöttechnik, sind in der Regel nach einem Qualitätsmanagementsystem zertifiziert. Die Prozesse werden hier entsprechend der Vorgaben nach DIN EN ISO 9001:2015 zertifiziert.
Kein Eintrag vorhanden.
Schichtlote
Schichtlote bestehen aus einer Kupferschicht oder einem Nickelnetz, das auf beiden Seiten mit Lot beschichtet ist. Sie dienen zum Löten von Hartmetallen und werden eingesetzt, um die entstehenden inneren Spannungen einer Lötverbindung, die aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der Fügeparameter entstehen, auszugleichen.
Schmelzbereich
Alle nicht eutektischen Lotlegierungen, die zum Einsatz kommen haben einen Schmelzbereich. Mit dem Schmelzbereich ist der Temperaturbereich definiert, der mit dem Start des Schmelzens, der sogenannten Solidustemperatur (siehe im Register unter S), bis zum vollständigen Aufschmelzen – der Liquidustemperatur (siehe im Register unter L) – reicht.
Schutzgas
In einer sauerstofffreien Umgebung sind Gasgemische mit reduzierenden Eigenschaften, wie Stickstoff-Wasserstoff-Gemische, im Vergleich zu inertem Gas wie Stickstoff oder Edelgasen bevorzugt. Auch reiner Wasserstoff wird aufgrund seiner stark reduzierenden Wirkung gerne eingesetzt. Dennoch erfordern oxidationsempfindliche Materialien wie Legierungen mit einem Aluminium-, Titan- oder Zirkongehalt von über 0,5 Prozent selbst unter Verwendung reduzierender Schutzgase Flussmittel beim Löten. Teile, die unter Schutzgas gelötet werden, bleiben blank (ohne Oxide oder anderer schädlicher Beläge) und benötigen keine zusätzliche Nacharbeit (siehe Register unter N).
Solidustemperatur
Die Solidustemperatur markiert den unteren Endpunkt des Schmelzbereichs oder Schmelzintervalls eines Lotes. Wird dieser Temperaturwert unterschritten, ist das Lot vollständig erstarrt.
Spaltlöten
Unter Spaltlöten versteht man das Löten mit Spaltbreiten von bis zu 0,5 mm. Das Lot wird durch Kapillarwirkung in den Spalt gezogen.
Kein Eintrag vorhanden.
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Vakuumlöten
Beim Vakuumlöten kann auf den Einsatz von Flussmitteln verzichtet werden, was das Vakuumlöten von herkömmlichen Lötverfahren unterscheidet. Vakuumhartlote, die bei hohen Temperaturen keine leichtflüchtigen Bestandteile wie Cadmium (Cd) und Zink (Zn) abgeben, werden bevorzugt verwendet. Dieses Verfahren wird in der Regel in speziellen Vakuumöfen durchgeführt, die entweder durch Widerstands- oder Induktionsheizung betrieben werden. Im Gegensatz zum Löten unter normaler Atmosphäre, wo Flussmittel und Gase im Lötspalt eingeschlossen werden können, tritt dies beim Vakuumlöten praktisch nicht auf. Dadurch erhält man exzellente Ergebnisse für Lötverbindungen – mit hoher Festigkeit und einem guten Füllgrad mit nur geringen Poren- und Lunkeranteilen. Dabei können Festigkeiten erreicht werden, die der Festigkeit des Grundwerkstoffs nahe kommen. Dies ist besonders wichtig für Bauteile, die starken Belastungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Turbinenschaufeln, Wärmetauscher und Wabenkonstruktionen. Insbesondere im Bereich des Triebwerksbaus und des Werkzeug- und Formenbaus (z.B. bei der Herstellung von konturfolgend temperierten Formeinsätzen oder von Heißkanalverteilern) hat das Vakuumlöten große Bedeutung erlangt. Ein weiterer Vorteil ist die jederzeit reproduzierbare Qualität, die auch für großflächige Lötverbindungen realisierbar ist.
Weichlöten
Als Weichlöten wird per Definition ein Löten verstanden, bei dem Lote verwendet werden, deren Liquidustemperatur (siehe im Register unter L) bei maximal 450 °C oder darunter liegt. Übliche bleifreie Lote bestehen aus Legierungen wie Zinn-Kupfer oder Zinn-Silber.
Weichlote
Weichlote sind bleifreie Zinn-Kupfer- und Zinn-Silberlegierungen, die für Dauerbetriebstemperaturen von bis zu 110° Celsius geeignet sind. Jedoch nimmt die Festigkeit der Verbindungen bei höheren Temperaturen ab. Neben der Installationstechnik ist die Elektronik ein bevorzugter Einsatzbereich, bei der allerdings vor allem Zinn-Blei-Legierungen bevorzugt verwendet werden.
Widerstandslöten
Beim Widerstandslöten wird Wärme durch elektrischen Strom an einer Lötstelle erzeugt. Hierzu werden Metall- oder Kohlelektroden am Bauteil platziert. Durch diese Elektroden und das Bauteil fließt elektrischer Strom. Da das Bauteil einen elektrischen Widerstand aufweist, erwärmt es sich durch den Stromfluss bis zur Löttemperatur. Die Erwärmung des Bauteils erfolgt daher hauptsächlich durch Wärmeleitung. Widerstandslöten wird hauptsächlich beim Weichlöten angewendet, aber unter speziellen Bedingungen kann auch erfolgreich die Technik des Hartlötens durchgeführt werden.
Wirktemperaturbereich
Flussmittel entfalten ihre Wirkung ab einer bestimmten Temperatur und verlieren sie oberhalb einer anderen festgelegten Temperatur. Innerhalb dieses Temperaturbereichs entfalten Flussmittel ihre Wirksamkeit, indem sie das Benetzen von Werkstückoberflächen durch flüssiges Lot ermöglichen oder begünstigen.
