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Die Grundlagen für das Löten von Edelstahl
In diesem Artikel befassen wir uns mit einer Art von Lötungen, bei der sehr unterschiedliche Metalle wie Kupfer und Edelstahl miteinander verbunden werden.
Vielleicht lesen Sie auch unseren Artikel über Kupfer-Kupfer-Lötungen, denn viele Informationen gelten für beide Anwendungen.
In diesem kurzen Leitfaden behandeln wir Lötungen, wie sie vor allem im Bereich der Kühlung erforderlich sind, wenn es darum geht, Komponenten aus Edelstahl und Bauteile aus Kupfer miteinander zu verbinden.
Insbesondere erklären wir Ihnen die Arbeitsgänge für das Flammlöten von Kupfer und Edelstahl.
Wie Sie bereits wissen, können beim Löten Materialien unterschiedlicher Art miteinander verbunden werden. Als Bindemittel fungiert dabei eine Metalllegierung, die eine robuste, dauerhafte Verbindung bildet, wodurch vermieden wird, dass die beiden Grundmaterialien schmelzen. Befassen wir uns also mit dem Ablauf beim Hartlöten von Kupfer mit Edelstahl.
Legierungen und Flussmittel für Stahllötungen
Da sich oxidierte Oberflächen bei Edelstahl nur verhältnismäßig schwer reinigen lassen, müssen speziell konzipierte Flussmittel verwendet werden, sodass der Edelstahl während des Lötens gut geschützt ist. Diese Flussmittel tragen auch dazu bei, eventuell vorhandene Oxidationen zu beseitigen.
Je nachdem, welche Art von Grundmaterial verwendet werden soll, gibt es im Prinzip zwei verschiedene Ansätze:
- Das Löten mit einer blanken Legierung und einem gesonderten pastösen Flussmittel
- Das Löten mit einer beschichteten Legierung, bei der der Lotbarren bereits mit Flussmittel beschichtet ist
Im erstgenannten Fall kann die Lötstelle geschützt werden, indem mit einem Pinsel das Flussmittel aufgetragen, das Werkstück anschließend erhitzt und schließlich das Lotmaterial zugeführt wird.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Lötstelle sehr gut geschützt ist. Sie ist aber verhältnismäßig wenig praktisch und zeitaufwändig.
Außerdem muss ein für die jeweilige Anwendung spezifisches Flussmittel verwendet werden, da sonst die Gefahr besteht, dass es für die Oxide, die während des Verfahrens entstehen, nicht beständig beziehungsweise aggressiv genug ist.
Falls man sich für eine beschichtete Legierung entscheidet, verwendet man zweckmäßigerweise Produkte, die genügend Flussmittel enthalten, sodass gewährleistet ist, dass das vom Lotbarren tropfende Flussmittel die Lötstelle gut schützt.
Der Vorteil dieser Lösung liegt in der zeitsparenden Arbeitsweise, wobei die Flexibilität im Hinblick auf die Wahl des Flussmittels etwas geringer ist. In der Tat sind die Lotbarren nämlich oft mit Universalflussmittel und nicht mit speziellem für Edelstahl konzipiertem Flussmittel beschichtet.
Unserer Erfahrung nach lassen sich aber trotzdem gute Ergebnisse erzielen, weshalb dieses Verfahren einen optimalen Kompromiss zwischen Qualität und Produktivität darstellt.
Was die praktische Vorgehensweise betrifft, wird der Lotbarren, bevor die Fuge erhitzt wird, auf die Fuge gesetzt und die Flamme herangeführt, sodass die Beschichtung flüssig wird und etwas Flussmittel auf das Werkstück gelangt. Auf diese Weise kann sich an der betroffenen Stelle eine Schutzschicht bilden, bevor der eigentliche Lötvorgang beginnt.
Um zu vermeiden, dass der Edelstahl zu stark erhitzt wird, empfehlen wir außerdem Legierungen mit hohem Silberanteil wie die der Norm ISO 17672:2016 entsprechenden Legierungen Ag 145, Ag 155 und Ag 156.
Diese Legierungen haben niedrige Schmelztemperaturen und gestatten ein müheloses Löten.
In der Literatur findet man Hinweise auf angebliche Korrosionsrisiken bei auf mit auf Silber basierenden, zinkhaltigen Legierungen gelöteten Verbindungen, falls diese der Feuchtigkeit ausgesetzt werden. (Unserer mehrjährigen Erfahrung nach können wir Hinweise dieser Art aber nicht bestätigen.)
Um dieses Risiko auszuschließen, werden in der Literatur Legierungen ohne Zink erwähnt. In der Praxis sind derartige Legierungen aber ausgesprochen teuer, weshalb sich die vorstehend genannte Art von Legierungen empfiehlt.
Auf alle Fälle steht Ihnen unser technischer Kundendienst für alle Fragen in Zusammenhang damit, welche Produkte für die einzelnen Arten von Anwendung verwendet werden können, jederzeit gerne zur Verfügung.
Die Planung und Vorbereitung der Lötfuge
Angesichts der Unterschiede, die die beiden Materialien aufweisen, sollten die Erwägungen, die wir zu Beginn unseres Artikels angestellt haben, bei der Planung berücksichtigt werden. Es sollte also so geplant werden, sodass die Lötstelle korrekt erhitzen werden kann und die Person, die die Lötung ausführt, genug Platz hat, um das Flussmittel mühelos auftragen zu können.
Das Einstellen der Lötflamme
Für das Löten von Stahl empfiehlt sich eine „neutrale“ Flamme, die somit nicht übermäßig aggressiv ist.
Dies in erster Linie wegen der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der beiden Materialien: Edelstahl hat eine Leitfähigkeit von 17 W/(m·K) (Watt pro Meter und Kelvin), während Kupfer einen Wert von 390 W/(m·K) (Watt pro Meter und Kelvin) aufweist.
Das gilt es zu vermeiden
Wenn wir die Flamme, sobald wir mit dem Erhitzen beginnen, auf die Edelstahlkomponente richten, erhitzt sich diese und das Kupfer bleibt kalt (da Stahl viel Wärme zurückhält).
So trifft die Lotlegierung, wenn sie schmilzt, auf das Kupferteil, das nicht heiß genug ist und das Lot aufhält. Richten wir die Hitze dann auf das Kupferteil, wird die Stahlkomponente zu heiß, was das Löten in der Regel schwierig macht.
Außerdem bildet sich durch das lange Erhitzen viel Oxid und dies könnte dazu führen, dass die Legierung nicht eindringen kann (schlechte Benetzung).
Die korrekte Verfahrensweise
Abgesehen von den Fällen, in denen das aus Edelstahl bestehende Teil sehr viel größer ist (eine größere zu erhitzende Masse aufweist), ist es deshalb ratsam, zuerst das Kupferteil und (aufgrund der ausgezeichneten Leitfähigkeit) mit dessen Hilfe dann auch den Edelstahl zu erhitzen und dann das Lotmaterial zuzuführen.
VIDEO: Löttechnik für Edelstahl
Nachdem wir festgelegt haben, welche Produkte verwendet werden sollen, und wir die Teile, die miteinander verlötet werden sollen, gründlich gereinigt haben, zünden wir die Flamme an und stellen diese korrekt ein.
Dann führen wir die Flamme an die Lötstelle und achten dabei darauf, dass wir diese nicht ständig nur auf ein und den gleichen Punkt richten, sondern über die betroffene Stelle bewegen.
Wichtig ist, dass wir die Fuge gleichzeitig immer wieder mit dem Lotbarren berühren, um zu prüfen, inwieweit das enthaltene Flussmittel flüssig wird und die Verbindung benetzt beziehungsweise inwieweit das pastöse Flussmittel transparent wird.
Sobald das Flussmittel flüssig wird, wird das Lotmetall aufgebracht. An dieser Stelle muss man ausgesprochen gut Acht geben und darf die Flamme nicht direkt auf die Lotlegierung richten, sondern muss dafür sorgen, dass diese aufgrund der Wärmeleitung schmilzt.
Sobald die Legierung schmilzt, lässt man die Flamme um die Verbindung kreisen, sodass das Lotmaterial der Wärme folgt und die Fuge ausfüllt.
Schlussfolgerungen
Das Löten von Edelstahl ähnelt in vielerlei Hinsicht den Anwendungen wie den Kupferlötungen, mit denen wir uns bereits beschäftigt haben. Dennoch erfordert die Wahl der Legierung und des Flussmittels sowie das Erhitzen der Lötstelle entsprechende spezielle Sachkenntnis und einige Erfahrung.
Auch bei dieser Art von Lötungen lassen sich die Lötvorgänge unter Verwendung von Lotformteilen, die der Geometrie der Verbindung, die gelötet werden soll, entsprechend konzipiert und hergestellt werden, automatisieren.
Die Fachleute des Unternehmens Saldobrase steht Ihnen gerne jederzeit unterstützend zur Verfügung, wenn es darum geht, den besten Lötvorgang für spezielle Anforderungen zu wählen und zu planen.
