(1) Die Lötcharakteristika von Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen umfassen hauptsächlich Partikel- (einschließlich Whisker-) und Faserverstärkung. Zu den hauptsächlich verwendeten Verstärkungsmaterialien gehören Bor (B), Ruß (CB), Siliciumcarbid (SiC) usw.
Beim Hartlöten und Erhitzen von Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen reagiert das Matrix-Aluminium leicht mit der Verstärkungsphase. Dies kann beispielsweise durch die schnelle Diffusion von Silizium aus dem Lötmetall in das Grundmaterial und die Bildung einer spröden Zwischenschicht verursacht werden. Aufgrund des großen Unterschieds im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Aluminium und der Verstärkungsphase führt eine unzureichende Erwärmung beim Hartlöten zu thermischen Spannungen an der Grenzfläche, die leicht zu Rissbildung in der Verbindung führen können. Da die Benetzbarkeit zwischen Lötmetall und Verstärkungsphase zudem gering ist, muss die Lötfläche des Verbundwerkstoffs vorbehandelt oder ein aktiviertes Lötmetall verwendet werden. Vakuumlöten sollte möglichst bevorzugt werden.
(2) Lötmaterial und -verfahren B oder SiC-partikelverstärkte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe können gelötet werden. Die Oberflächenbehandlung vor dem Löten kann durch Schleifen mit Sandpapier, Reinigen mit einer Drahtbürste, Waschen mit Alkali oder stromloses Vernickeln (Schichtdicke 0,05 mm) erfolgen. Als Lötmetalle werden S-Cd95Ag, S-Zn95Al und S-Cd83Zn verwendet, die mit einer weichen Autogenflamme erhitzt werden. Darüber hinaus lässt sich eine hohe Verbindungsfestigkeit durch Kratzlöten mit S-Zn95Al-Lot erzielen.
Vakuumlöten eignet sich zum Verbinden von kurzfaserverstärkten 6061-Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen. Vor dem Löten wird die Oberfläche mit 800er-Schleifpapier geschliffen und anschließend nach Ultraschallreinigung in Aceton im Ofen gelötet. Als Lötmetall wird hauptsächlich AlSi verwendet. Um die Diffusion von Silizium in das Grundmaterial zu verhindern, kann die Lötfläche des Verbundwerkstoffs mit einer Sperrschicht aus Reinaluminiumfolie versehen werden. Alternativ kann ein Lötmetall der Zusammensetzung β-Al64SiMGBI (11,65i-15mg-0,5bi) mit geringerer Lötfestigkeit gewählt werden. Der Schmelztemperaturbereich des Lötmetalls liegt zwischen 554 und 572 °C, die Löttemperatur zwischen 580 und 590 °C, die Lötzeit bei 5 Minuten und die Scherfestigkeit der Verbindung über 80 MPa.
Für graphitpartikelverstärkte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe ist das Hartlöten im Schutzgasofen derzeit die erfolgreichste Methode. Um die Benetzbarkeit zu verbessern, muss magnesiumhaltiges AlSi-Lot verwendet werden.
Ähnlich wie beim Vakuumlöten von Aluminium kann die Benetzbarkeit von Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen durch die Zufuhr von Magnesiumdampf oder Titanabsaugung und die Zugabe einer bestimmten Menge Magnesium deutlich verbessert werden.
Veröffentlichungsdatum: 13. Juni 2022