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Title:
METHOD FOR CONNECTING PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/084709
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a method for interconnecting parts which are made of materials that are impossible or difficult to solder by means of tin-based solder or connecting said parts to parts made of materials that are easy to solder. The inventive method is characterized by the fact one or several metallic adhesive layers is/are applied at least to partial areas which are to be connected and are made of materials that are impossible or difficult to solder, one of said adhesive layers forming a top adhesive layer. At least said top adhesive layer can be soldered by means of tin-based solder.

Inventors:
SPRIESTERSBACH JOCHEN (DE)
MELZER ARMIN (DE)
PRENGER FRANK (DE)
KUROWSKI SABINE (DE)
WISNIEWSKI JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/003575
Publication Date:
October 16, 2003
Filing Date:
April 07, 2003
Export Citation:
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Assignee:
GRILLO WERKE AG (DE)
SPRIESTERSBACH JOCHEN (DE)
MELZER ARMIN (DE)
PRENGER FRANK (DE)
KUROWSKI SABINE (DE)
WISNIEWSKI JUERGEN (DE)
International Classes:
B05D7/06; B23K35/00; B29C65/00; C03C27/00; C03C27/04; C04B37/00; C23C4/12; B05D5/06; (IPC1-7): B23K35/00; B29C65/00; C03C27/00; C04B37/00
Domestic Patent References:
WO2001083842A12001-11-08
Foreign References:
EP0700239A11996-03-06
EP0623415A11994-11-09
DE3821073A11989-01-19
DE2705568A11978-08-17
DD215336A11984-11-07
EP0771885A11997-05-07
Other References:
See also references of EP 1492643A1
Attorney, Agent or Firm:
Meyers, Hans-wilhelm (Köln, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden von Teilen aus nicht oder nur schwer mittels Zinnbasislot zu lötenden Werkstoffen miteinander oder mit Teilen aus leicht zu lötenden Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf zu verbindende Teilbereiche aus nicht oder nur schwer zu lötenden Werkstoffen eine oder mehrere metallische Haftschichten aufgebracht werden, wobei ei ne der Haftschichten eine oberste Haftschicht ist und zumindest die oberste Haftschicht mit Zinnbasislot gelötet werden kann.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haft schichten durch ein thermisches Spritzverfahren aufgebracht werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Haftschicht zusätzlich eine Schicht aus Zinnbasislot durch Spritzen, Tauchen oder Galvanisieren aufgebracht wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Zinnbasislot nach dem Auftragen gewalzt wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil aus leicht zu lötendem Werkstoff auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Zinnbasislots erhitzt, mit der auf der Haftschicht aufgebrachten Schicht aus Zinnbasislot zusammengebracht und dabei dann verbunden wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftgrund bevorzugt aus Zink oder Zinklegierung besteht.
Description:
Verfahren zum Verbinden von Teilen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden von Teilen aus nicht oder nur schwer mittels Zinnbasislot zu lötenden Werkstoffen miteinander oder mit Teilen aus leicht zu lötenden Werkstoffen.

Teile aus nicht oder nur schwer mittels Zinnbasislot, insbesondere bleifreiem Zinnbasislot (z. B. SnCu3, SnZn30, SnAg) zu lötenden Werkstoffe wurden bis- her miteinander oder mit anderen Werkstoffen verbunden, in dem sie mitein- ander verklebt wurden. Diese Verklebungen sind aber nur bedingt temperatur- stabil und vielfach auch nicht beständig gegen Lösungsmittel, Chemikalien, UV-Strahlen etc. Ein weiterer Nachteil der klebstoffe ist, dass sie elektrisch nicht leitfähig sind und auch die Wärmeleitfähigkeit wesentlich geringer ist als bei metallischen Verbindungen eines Metalllotes. Wegen der relativ niedrigen Löttemperatur, leichten Verarbeitbarkeit und guten mechanischen Eigen- schaften daraus hergestellter Lotverbindungen ist Zinnbasislot ein sehr be- liebtes und bevorzugtes Lötmittel. Nachteil des Zinnbasislots ist jedoch, dass es viele Materialien gibt, die sich nicht oder nur schwer mit Zinnbasislot ver- binden.

Die vorliegende Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem auch Teile aus nicht oder nur schwer mittels Zinnbasislot zu lötenden Werkstoffen miteinander oder mit Teilen aus leicht zu lötenden Werkstoffen verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest auf zu verbindende Teil- bereiche aus nicht oder nur schwer zu lötenden Werkstoffen eine oder meh- rere metallischen Zwischenschichten als Haftschichten aufgebracht werden.

Notwendig ist dabei, dass zumindest die obere Zwischenschicht mit Zinnbasis- lot lötbar ist.

So kann z. B. eine mehrschichtige Zwischenschicht so aufgebracht werden, dass auf dem Substrat zunächst eine Eisen-Basis-Legierung als erster Haft-

grund aufgetragen wird und anschließend eine lötbare Zinkschicht aufgebracht wird.

Beide Schichten werden bevorzugt durch ein thermisches Spritzverfahren auf- getragen. Die Schicht kann z. B. aus reinem Zink oder einer Zinklegierung mit bis zu 30 Gew.-% Aluminium bestehen.

Bevorzugt liegt der Gehalt an Aluminium bei 5 bis 25 Gew.-%, noch mehr bevorzugt bei 10 bis 20 Gew.-%.

Vorzugsweise wird auf diese lötbare Haftschicht anschließend eine Schicht aus Zinnbasislot aufgebracht, was durch thermisches Spritzen oder auch Tauchen oder Galvanisieren erfolgen kann.

Zu den nicht oder nur schwer mittels Zinnbasislot zu lötenden Werkstoffen zählen Holz, Glas, Keramik und viele Kunststoffe. Diese können erfindungsge- mäß miteinander aber auch mit Metallen wie Wolfram, Titan, Stahl, Zink oder Aluminium verbunden werden.

Insbesondere, wenn dieses erste nicht oder nur schwer mittels Zinnbasislot zu lötende Werkstoffteil mit Teilen aus leicht zu lötenden Werkstoffen verbunden werden soll, und wenn diese ausreichend temperaturbeständig sind, besteht die Möglichkeit, das Teil aus leicht zu lötenden Werkstoffen auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Zinnlots zu erhitzen und dann mit der auf der Haftschicht aufgebrachten Schicht aus Zinnbasislot zusammen zu bringen.

Es entsteht dabei unmittelbar die gewünschte dauerhafte Verbindung der Bauteile.

Beispiele für erfindungsgemäß miteinander zu verbindenden Werkstoffpaarun- gen sind Holz/Glas, Keramik/Keramik, Kunststoff/Zink, Glas/Zink, Kera- mik/Stahl, Holz/Aluminium.

So lässt sich beispielsweise Holz zunächst mit einem Haftgrund, vorzugsweise

Zink oder Zink-Aluminium-Legierung mit einem thermischen Spritzverfahren beschichten. Anschließend wird ein Zinnbasislot, ebenfalls mit einem thermi- schen Spritzverfahren aufgebracht. Wird einer derart vorbeschichtetes Holz mit einem Zinkblech zusammengebracht, welches auf Löttemperatur erhitzt ist, so schmilzt das Zinnbasislot und es bildet sich eine feste Lötverbindung.

In einigen Fällen lässt sich die Verbindung zwischen der Haftschicht und dem Grundwerkstoff verstärken, indem die Haftschicht und Lötschicht vor dem Löt- prozess mit geringer Walzkraft verformt wird. Man erhält so walzplattierte lötfä- hige Oberflächen. Ein Beispiel hierfür ist ein Aluminiumblech, welches mit einer Haftschicht aus Zink und einer Zinnbasislotschicht bespritzt und dann gewalzt wird. So vorbehandelte Aluminiumbleche könne direkt mit einem auf Löttempe- ratur erhitztem Stahlblech verbunden werden.

In den nachfolgenden Beispielen ist das Verfahren näher erläutert.

Beispiel 1 Ein Werkstück aus Holz, Kunststoff oder Beton wird zunächst mit Zink thermisch bespritzt. Anschließend wird mit einem Zinnbasislot (z. B. SnZn20) bespritzt.

Wird dieses Werkstück mit einem Zinkblech in Kontakt gebracht, welches etwas über die Löttemperatur des Basislots erhitzt ist, entsteht nach dem Abkühlen eine gute und haltbare Lötverbindung.

Beispiel 2 Ein Werkstück aus Keramik wird zunächst mit einem Haftgrund auf Eisenbasis bespritzt. Anschließend wird mit Zink oder einer Zink-Aluminium-Legierung mit 15% Aluminium bespritzt. Schließlich wird mit einem Zinnbasislot (SnZn30) bespritzt. Wird dieses Werkstück mit einem Zinkblech in Kontakt gebracht, wel- ches etwas über die Löttemperatur des Basislots erhitzt ist, entsteht nach dem Abkühlen eine gute und haltbare Lötverbindung.

Beispiel 3 Zwei Werkstücke aus Beton werden zunächst mit Zink bespritzt. Eines der Werkstücke wird mit Basiszinnlot (SnZn30) bespritzt. Da andere Werkstück wird auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes erhitzt und dann mit dem er- sten Werkstück in Kontakt gebracht. Nach dem Abkühlen entsteht eine gute und haltbare Lötverbindung zwischen den zwei Werkstücken.