Beim Hartlöten von Aluminium ist eine strenge Prozesskontrolle entscheidend. Hartnäckiges Aluminiumoxid erschwert die meisten Lötprozesse mit konventionellen Mitteln. Außerdem ist bei der Wahl der Metallmischung Vorsicht geboten. Aluminiumlegierungen, Längen und Temperaturen zeigen oft sehr unterschiedliche Lötergebnisse. Vor Beginn der Produktion ist eine sorgfältige Untersuchung erforderlich, wie Aluminium beim Löten Wärme aufnimmt oder abgibt.
Das Fügen kann durch Löten (Sn-basiert, Niedertemperatur) oder Hartlöten (Zn-basiert, Hochtemperatur) und mit geeigneten Flussmitteln, die zu den Verarbeitungstemperaturen passen, erfolgen. Löten ist per Definition ein Niedrigtemperatur-Fügeverfahren. Daher ist beim Aluminiumlöten eine geringere Verformung des Bauteils zu erwarten als beim Löten, Schweißen oder anderen Schmelzverbindungsverfahren. Löttemperaturen von 225 bis 490 °C liegen weit unter der Aluminiumschmelztemperatur von 661 °C, obwohl 490 °C über dem Glühpunkt liegen.
Verschiedene Aluminiumlegierungen haben unterschiedliche Lötbarkeit: 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx und 7xxx sind einfacher zu löten als Legierungen aus der 6xxx-Serie. Aufgrund ihres Magnesiumgehalts sind Legierungen der 5xxx-Reihe am schwierigsten zu löten.
Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und Reflektivität von Aluminium muss die Wärmequelle auf den jeweiligen Prozess und das Produkt sowie dessen Geometrie abgestimmt werden.
Verwendung von Flussmitteln
Die schnelle Bildung einer Aluminiumoxidschicht und die Schwierigkeit, diese zu entfernen, damit das Lot Aluminium benetzen kann, sind die Gründe für die Verwendung von Flussmitteln. Beim „normalen“ Kupferlöten ist die Entfernung von Kupferoxid mit milden organischen und anorganischen Flussmitteln relativ einfach. Aluminiumoxid lässt sich jedoch nicht so leicht entfernen und erfordert unter Umständen stärkere Flussmittel wie ein organisches Flussmittel auf Aminbasis (bis 285 °C), anorganische Flussmittel (Chlorid oder Fluorid bis 400 °C) und komplexe Fluoraluminatsalze (über 550 °C). Die Verwendung von mechanischem Reiben, Ultraschall oder thermischem Spritzen hängt von der Verwendung von geschmolzenem Zink ab, um die Aluminiumoxidschicht zu scheuern oder zu entfernen und die Benetzung des Aluminiums zu ermöglichen. Beim Löten mit Zinn oder Zink werden die ersten beiden Flussmittel verwendet, da ihr Schmelzpunkt unter 330 °C liegt und der Zinkanteil galvanische Korrosion verhindert. Für Zinkprodukte auf Lötbasis verwendet Mat-Tech Flussmittel, die höhere Schmelztemperaturen aufweisen.
Die Rückstände einiger Lötflüssigkeiten können nach dem Löten noch aktiv sein und müssen entfernt werden. Lote, die für Aluminium verwendet werden, enthalten normalerweise Zink mit Blei, Cadmium, Zinn, Kupfer oder Aluminium. Jedoch kann zinnhaltiges Lot ein elektrochemisches Korrosionsproblem verursachen. Cadmiumhaltige Lote wurden aus gesundheitlichen Gründen verboten. Auch das Löten mit Blei ist eingeschränkt.
Bleifreie und Cadmiumfreie Legierungen, die üblicherweise zum Löten von Aluminium verwendet werden, sind 91Sn9Zn, 70Sn30Zn und 98Zn2Al. Andere Legierungen in der Zn/Al-Familie sind 85Zn/15Al, 90Zn/10Al und 97Zn/3Al. Andere Variationen umfassen 60Sn/40Zn und 80Sn/20Zn, die Teil der Sn/Zn-Familie sind.
Zum Aluminium werden oft andere Elemente hinzugefügt, um Festigkeit, Steifheit, Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit zu verbessern. Einige Zusätze stellen kein Problem für das Löten dar, aber Magnesium ist die große Ausnahme. Magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen (z. B. Serien 5xxx und 6xxx) werden verwendet, um das Festigkeits-Gewichts-Verhältnis zu erweitern und für eine bessere Korrosionsbeständigkeit in einigen Anwendungen.
Magnesiumoxid bildet sich sehr schnell zurück und verhindert das Benetzungsprozess. Titan und einige exotische Zusatzstoffe wie Vanadium und Chrom können ebenfalls Probleme verursachen. Die Serien 1xxx (99 % Al oder höher), 2xxx (Zusatz von Kupfer), 3xxx (Zusatz von Mangan), 4xxx (Zusatz von Silizium) und 7xxx (Zusatz von Zink) sind im Allgemeinen gut zum Löten geeignet. Die 5xxx (zugesetztes Magnesium) und 6xxx (zugesetztes Silizium und Magnesium) sind nicht zum Löten geeignet.
