Hartlöten von Gusseisen

1. Lötmaterial

(1) Beim Hartlöten von Gusseisen werden hauptsächlich Kupfer-Zink- und Silber-Kupfer-Lotmetalle verwendet. Gängige Marken für Kupfer-Zink-Lotmetalle sind b-Cu62Znnimusir, b-Cu60zusnr und b-Cu58Znfer. Die Zugfestigkeit der gelöteten Gusseisenverbindung erreicht im Allgemeinen 120–150 MPa. Um die Festigkeit der Lötverbindung an die des Grundwerkstoffs anzupassen, werden dem Kupfer-Zink-Lotmetall Mangan, Nickel, Zinn, Aluminium und weitere Elemente beigemischt.

Die Schmelztemperatur von Silber-Kupfer-Lötmetallen ist niedrig. Dadurch lassen sich schädliche Gefügebildungen beim Löten von Gusseisen vermeiden. Die Lötverbindung weist gute Eigenschaften auf, insbesondere bei nickelhaltigen Lötmetallen wie β-Ag50Cuzncdni und β-Ag40Cuznsnni, die die Haftkraft zwischen Lötmetall und Gusseisen erhöhen. Sie eignet sich besonders gut zum Löten von Gusseisen mit Kugelgraphit, da die Verbindung die gleiche Festigkeit wie das Grundmaterial aufweist.

(2) Beim Hartlöten von Gusseisen mit Kupfer und Zink werden hauptsächlich FB301 und FB302 verwendet, d. h. Borax oder ein Gemisch aus Borax und Borsäure. Darüber hinaus ist ein Flussmittel aus H3BO340 %, Li2CO316 %, Na2CO324 %, NaF7,4 % und NaC112,6 % besser geeignet.

Beim Hartlöten von Gusseisen mit Silber-Kupfer-Lot können Flussmittel wie fb101 und fb102, d. h. die Mischung aus Borax, Borsäure, Kaliumfluorid und Kaliumfluoroborat, ausgewählt werden.

2. Löttechnologie

Vor dem Hartlöten von Gusseisen müssen Graphit, Oxide, Sand, Ölflecken und andere Verunreinigungen von der Gussoberfläche sorgfältig entfernt werden. Ölflecken lassen sich durch Schrubben mit organischen Lösungsmitteln entfernen, während Graphit und Oxide mechanisch durch Sandstrahlen oder Kugelstrahlen oder elektrochemisch entfernt werden können. Graphit kann außerdem durch Abbrennen mit einer oxidierenden Flamme entfernt werden.

Das Hartlöten von Gusseisen kann mittels Flamme, Ofen oder Induktion erfolgen. Da sich auf der Oberfläche von Gusseisen leicht SiO₂ bildet, ist die Lötwirkung in Schutzgasatmosphäre nicht optimal. Üblicherweise wird zum Hartlöten Flussmittel verwendet. Beim Hartlöten großer Werkstücke mit Kupfer-Zink-Lot wird zunächst eine Schicht Flussmittel auf die gereinigte Oberfläche aufgesprüht. Anschließend werden die Werkstücke im Ofen oder mit einem Schweißbrenner erhitzt. Sobald das Werkstück etwa 800 °C erreicht hat, wird zusätzliches Flussmittel hinzugegeben und auf die Löttemperatur erhitzt. Anschließend wird mit einem Nadelstreifen Material an der Nahtkante abgeschabt, um das Lot zu schmelzen und den Spalt zu füllen. Zur Verbesserung der Festigkeit der Lötverbindung wird nach dem Hartlöten eine Glühbehandlung bei 700–750 °C für 20 Minuten durchgeführt und anschließend langsam abgekühlt.

Nach dem Löten lassen sich überschüssiges Flussmittel und Rückstände mit warmem Wasser abwaschen. Bei hartnäckigen Rückständen kann eine Reinigung mit 10%iger Schwefelsäure oder 5-10%iger Phosphorsäure erfolgen, gefolgt von klarem Wasser.