Solvay Fluor

Der NOCOLOK® Flux LötprozessThe NOCOLOK® Flux Brazing Process

2

Einführung 3

Chronologie der 4 Hartlötverfahren

Salzbadverfahren 4

Vakuumverfahren 5

NOCOLOK®FluxVerfahren 5

NOCOLOK® Flux 6

Produktion 6

Charakteristika 6

DieRolledesFlussmittels 7

Der Lötprozess 7

Flussmittelanwendungen 7

Trocknung 8

DerLötprozess 8

Rückstände 10

Metallurgie 10

Basislegierungen 10

Magnesium 11

Plattierungslegierungen 11

Phasendiagramm 12

Lötlegierungen 12

Produktion 13

Zusammenfassung 14

Kompetenz in der Fluorchemie 14

Introduction 3

Chronology of Brazing 4 Processes

Chloridefluxbrazing 4

Vacuumbrazing 5

NOCOLOK®fluxbrazing 5

NOCOLOK® Flux 6

Production 6

Characteristics 6

RoleoftheFlux 7

Brazing Process 7

Fluxapplication 7

Drying 8

Brazing 8

Residue 10

Metallurgy 10

Corealloys 10

Magnesium 11

Claddingalloys 11

Phasediagram 12

Brazingalloys 12

Production 13

Summary 14

Professional Fluorochemistry 14

3

KlimakondensatorAir conditioning condenser

Aluminiumhartlöten ist heu-te das bevorzugte Verfahren zurHerstellung von Kraftfahrzeug-WärmetauschernwiezumBeispielKühlern,Kondensatoren,Verdamp-fernundHeizkörpern.GuteKorro-sionsbeständigkeit,VerformbarkeitundhoheWärmeleitfähigkeitma-chenAluminiumzueinemidealenMaterial fürdenBaudieserWär-metauscher.

Unter Aluminiumhartlöten ver-steht man das Zusammenfügenvon Bauteilenmittels eines Lots.Bei dem Lot handelt es sich umeine Aluminiumlegierung (Al-Si),derenSchmelzpunktmerklichun-terdemderBauteile liegt.DiesesLotwirdgewöhnlich inderNähederzusammenzufügendenBauteileoderdazwischenaufgetragen.DieBaugruppewirdauf eineTempe-raturerwärmt,beiderdasHartlotschmilzt,nichtaberdieBauteile.Das Hartlot bildet einemetallur-gischeBindungzwischendenBe-rührungsflächenderBauteile.

Bei Kraftfahrzeugkühlern wirddiesesLotübereindünnesBlechoder eine Plattierung auf einerBasislegierungzugeführt.DasBa-sismetall liefert eine strukturelleIntegrität,währenddieAl-Si-Plat-tierungslegierung mit dem nied-rigerenSchmelzpunktwährenddesLötvorganges schmilztund fließt,umeinemetallischeBindungzwi-schendenBauteilenherzustellen.

BeimHartlötenvonAluminiumistesgewöhnlicherforderlich,einFlussmittelzuverwenden,umdieaufallenAluminiumflächenvor-handenenatürlicheOxid-schichtzubeseitigen.

In Kraftfahrzeugen werden zahlreiche Aluminium-Wärmetauscher eingesetzt

There are many automotive applications for aluminum heat-exchangers

HeizerHeater

KühlerRadiator

Vorschaltbarer GetriebeölkühlerAdd-on transmission oil cooler

GetriebeölkühlerTransmission oil cooler

MotorölkühlerEngine oil cooler

KlimaverdampferAir conditioning

evaporator

Einführung

Aluminumbrazingisnowthepre-ferredprocessfortheproductionofautomotiveheatexchangerssuchas radiators, condensers, evapo-ratorsandheatercores.Goodcor-rosionresistance,formabilityandhigh thermal conductivity makealuminumanidealmaterialfortheconstructionoftheseheatexchang-ers.

Aluminumbrazinginvolvesjoiningofcomponentswithabrazingalloy,that is an aluminumalloy (Al-Si)whosemeltingpointisappreciablylowerthanthatofthecomponents.Thisbrazingalloyisusuallyplacedadjacenttoorinbetweenthecom-ponentstobejoinedandtheassem-blyisthenheatedtoatemperaturewherethebrazingalloymeltsbutnotthecomponents.Uponcooling,thebrazingalloyformsametallur-gicalbondbetweenthejoiningsur-facesofthecomponents.

Inautomotiveheatexchangerap-plications,thisfillermetalissup-pliedviaathinsheetorcladonacorealloy.Thecoreprovidesstruc-turalintegritywhilethelowmeltingpointAl-Sicladdingalloymeltsandflowsduringthebrazingprocess,toprovideuponcoolingametallicbondbetweenthecomponents.

Introduction

4

DasFlussmittelmussinderLagesein,währenddesHartlötensdieBarrierederOxidschichtzuver-drängen,dasLotfreifließenzulassen,undverhindern,dassdieFlächenerneutoxidieren.ImLau-federJahresindvieleFlussmittelundHartlötverfahrenentwickeltworden.DerProzess,derweltweitanerkanntwirdundsichnunmehraufbreiterFrontdurchgesetzthat,istderNOCOLOK®Flux-Lötpro-zess.

1. Schmelzpunktbestimmung mittels DSC 1. Precise Melting Point Determination using Differential Scanning Calorimetry

2. NOCOLOK® Flux Pulver2. NOCOLOK® Flux Powder

NOCOLOK®isteineingetragenesWarenzeichenderSolvayFluorGmbH,DeutschlandNOCOLOK®isaregisteredtrademarkofSolvayFluorGmbH,Germany

Chronologie der Hartlötverfahren

Salzbadverfahren

BeidenerstengelötetenWärme-tauschern aus Aluminium wur-den hygroskopische Flussmittelverwendet. Es handelte sich umeineMischungvonChloriden,dieZusätzevonFluoridenenthielten.DieBaueinheitenwurden in eineSalzschmelzegetaucht,wobeidasSalzalsFlussmittelundalsMedi-umzumErwärmenderBaueinheitaufLöttemperaturfungierte.DiesesVerfahrenhinterließjedocheinenhygroskopischen,korrosivenRück-standaufdemWärmetauscher.

Die gelötete Baueinheit bedurftedeshalbeiner intensivenNachbe-handlung in Form von WaschenmitWassersowieBeizenundPas-sivieren der gereinigten Oberflä-che,umweiterekorrosiveVorgän-gezuverhindern.

Weiterhin wurden mit Chlorid-FlussmittelbeladungeninderGrö-ßenordnung von 150–300g/m2auchOfenlötverfahrenangewandt.UmdasAusmaßvonNachbehand-lungen zu verringern, wurdenstrengeAnforderungenandieOfenatmosphäregestellt(zumBeispiel Taupunkt ≤–40°C).Durch diese Maßnahmenkonnte man die Flussmittel-menge reduzieren. Nachbe-handlungen blieben aber er-forderlich, da der korrosiveRückstand entfernt werdenmusste. Die Kosten und dieUmweltbelastung der Reini-gungsbehandlungen stellteneine Hemmschwelle für einebreitereVerwendunggelöteterAluminiumproduktedar.

Chronology of Brazing Processes

It is usually necessary to employafluxinbrazingaluminumtore-movethenativeoxidefilmpresentonallaluminumsurfaces.Thefluxmustbecapableofdisplacingtheoxidefilmbarrierduringbrazingtoallowthefillermetaltoflowfreelyandmustpreventthesurfacesfromreoxidizing.Manyfluxesandbraz-ing techniqueshaveevolvedovertheyears,butoneprocessthatisnowrecognizedworldwide is theNOCOLOK®fluxbrazingprocess.

Chloride flux brazing

Theearliestbrazedaluminumheatexchangers employed a chlorideflux, a mixture of chloride saltswithminoradditivesof fluorides.Theunitswereimmersedinamol-tensaltbathwherethesaltactedas a flux andameans of raisingthe unit to brazing temperature.However,thistechniqueleftahy-groscopiccorrosiveresidueontheheatexchanger.

Thebrazedunitrequiredextensivepostbrazetreatmentintheformof

water washing, pickling andpassivationofthepickledsur-facetopreventfurthercorro-siveaction.

Furnace brazing techniqueswere also employed usingchloride flux loadings in therangeof150g/m2–300g/m2.To reduce the extent of postbraze treatments, stringentfurnace atmosphere require-mentswereimposed(eg.dewpoint ≤–40°C) to reduce thefluxloadings.

5

Vakuumverfahren

DieAufmerksamkeitderIndustriewurde dann auf dasVakuumver-fahrengelenkt.BeidiesemProzesswerdenkeineFlussmittelverwen-det und insofern ist auch keineNachbehandlung notwendig. DieAufrechterhaltung der ReinheitderAtmosphäreistschwierigundteuerundhinsichtlichderOfenat-mosphäre (Taupunkt≤–60°C) so-wie der Oberflächenreinheit undder Passgenauigkeit der Bauteilewerden gerade hier erhöhte An-forderungen gestellt. So galt dasInteresse baldwieder Verfahren,bei denen Flussmittel verwendetwerden.

NOCOLOK® Flux Löten

ErklärtesZielwar, einVerfahrenzu entwickeln, das die VorzügeeinesFlussmittelsbietet,währendesdieNachteilevonNachbehand-lungenundderKorrosionsanfällig-keitvermeidet.EswurdeeinHart-lötverfahren entwickelt, bei demein nichthygroskopisches und inStandardanwendungen nichtkor-rosives Kaliumfluoroaluminat alsFlussmittelverwendetwird.DiesesFlussmittel (HandelsnameNOCO-LOK®Flux)beseitigterfolgreichdieOxidschicht auf demAluminium.EsreagiertwedermitdemfestennochdemgeschmolzenenAlumini-umundseinRückstandistimWas-sernursehrgeringlöslich.DiesesVerfahrenwirdNOCOLOK® Flux-Lötprozessgenannt.

NO CO LOK® Flux gelöteter Kondensator

NO CO LOK® Flux Brazed Condenser

Post braze treatments howeverwerestill required to remove thecorrosive residue. The cost andpollutionofpostbrazetreatmentspresentedabarriertoawiderap-plicationofbrazedaluminumprod-ucts.

Vacuum brazing

Theindustry’sattentionwasthendirected to fluxless brazing pro-cesses i.e. vacuum brazing. Thistechnique indeed eliminated theneedforpostbrazetreatmentsbutpresentedmuchtightertoleranceswithrespecttofurnaceatmosphere(≤–60°Cdewpoint),surfaceclean-linessand fit-up. In thisprocess,the maintenance of atmospherepuritywasdifficultandexpensiveandattentionwassoonredirectedtoprocessesemployingaflux.

NOCOLOK® flux brazing

The objective was to develop aprocesswhichwouldoffertheben-efits of a fluxwhile avoiding thedisadvantagesofpostbrazetreat-mentsandcorrosionsusceptibility.Abrazingmethodwasthusdevel-opedusinganon-hygroscopicandinstandardapplicationsnon-cor-rosivepotassium fluoroaluminateflux which successfully removestheoxidefilmonaluminum,doesnot react with aluminum in themolten or solid state and whoseresidue is only very slightly sol-uble in water. This flux and theprocess for using it is called theNOCOLOK®fluxbrazingprocess.

6

1200

1000

800

600

400

200

20 40 60

Tem

pera

tur/

Tem

pera

ture

°C

KF mol/mole % AIF3

α-K3AIF6+KAIF4KF+α-K3AIF6

KAIF4+α -AIF3

β-K3AIF6+KAIF4KF+β-K3AIF6

KF+τ-K3AIF6

τ-K3AIF6+KAIF4

KAIF4+β -AIF3

KF+SchmelzeKF+melt

KAIF4+SchmelzeKAIF4+melt

τ-K3AIF6+Schmelzeτ-K3AIF6+melt

β -AIF3+Schmelzeβ -AIF3+melt

PAIF3 = l atm.

NOCOLOK FLUXLagerung undVerpackung mitQualitätskontrolle

Storage and packagingwith Quality Control

TrocknerProzesssteuerung mitTemperatur- / Druck-überwachung

DryerProcess control withtemperature / pressuremonitoring

VormischungDosierte Mengen

PremixingMetered doses

ReaktionProzesssteuerung

ReactionProcess control

HF H2O Al(OH)3

Filtrierung

Filtration

Nasswäscher

Wet Scrubber

EntstaubungProzesssteuerung mitTemperatur- / Druck-überwachung

Dust RemovalProcess control withtemperature / pressuremonitoring

Trans-portflow

control

H2O KOH

Abwasser-behandlungWaste watertreatment

AbsaugungExhaust

FlüssigkeitsstromLiquid Stream

FiltratSolid Stream

AbsaugungExhaust

NOCOLOK® Flux Prozessfließdiagramm

NOCOLOK® Flux Process Flow Diagram

Produktion

Wie im obenstehenden Fließdia-gramm dargestellt, wird NOCO-LOK®FluxunterVerwendungvonAl(OH)3, HF und KOH als Aus-gangsstoffeinderflüssigenPhasehergestellt.

Strenge Prozesstoleranzen undeineVielzahlvonQualitätskontroll-verfahren liefern ein FlussmittelhöchsterQualitätundKonsistenz.

BeimErgebnishandeltessichumein feines weißes Pulver, das inerster Linie aus einem Gemischder Kaliumfluoroaluminate, derallgemeinen Formel K1-3AlF4-6besteht – gegebenenfalls mitHydratwasser. In der Schmelzeentspricht dieses dem in derAbbildung dargestellen SystemKF:AlF3.

Charakteristika

DiedarausresultierendeeutektischeFlussmittelzusammensetzung hateinen definierten Schmelzpunkt-bereichvon565°Cbis572°C,derunterhalbderSchmelztemperaturdesAl-Si-Hartlotsvon577°Cliegt.DieKorngrößeliegtimBereichvon2µm bis 50µm. Ein größererAnteilvonFeinteilenwirdbewusstvermieden. Dies verringert dieStaubbelastung beimHandhabendesPulversundgarantiertimmernochgutesSuspensionsverhalten.

NOCOLOK® Flux ist nichthygro-skopischund inWassernursehrweniglöslich(0,2%bis0,4%).Des-halb istdasFlussmittel fürunbe-stimmte Zeit lagerbeständig und

KF-AlF3-Phasendiagramm

KF-AlF3 Phase Diagram

NOCOLOK® Flux

Production

NOCOLOK®fluxisproducedintheliquidphaseusingAl(OH)3,HFandKOHasrawmaterialsasindicatedintheprocessflowdiagram.

Stringent process tolerances andavarietyofqualitycontrolproce-duresproducesafluxofthehighestqualityandconsistency.

Theresult isafinewhitepowderconsistingprimarilyofamixtureofthepotassiumfluoroaluminatesaltsofthegeneralformulaK1-3AlF4-6whereawaterofhydrationmaybepresent.At brazing temperature,this corresponds to the KF:AlF3

phasediagram.

Characteristics

Theresultingeuteticfluxcompositionhasaclear-ly definedmelting pointrangeof565°Cto572°C,below the melting tem-peratureof577°CoftheAl-Si brazing alloy. Theparticle size lies in therangeof2µmto50µm.A larger fraction of fineparticles is deliberatelyavoided.Thisfeaturere-duces dust levels duringpowderhandlingandstillmaintains good slurrycharacteristics.

NOCOLOK® flux is non-hygroscopicandonlyveryslightly soluble inwater(0.2%to0.4%).Theshelfandpotlifeofthefluxis

NOCOLOK® Flux

7

haltbar. Das Flussmittel reagiertnichtmitAluminiumbeiZimme-roderLöttemperaturundwirdnurreaktionsfähig,wennesgeschmol-zen(oderzumindestteilweisege-schmolzen)ist.EshinterlässteinenimwesentlichenwasserunlöslichenRückstand, der nicht entfernt zuwerdenbraucht.

Die Rolle des Flussmittels

ImgeschmolzenenZustandentferntdasFlussmitteldasaufdemAlumi-nium stets vorhandeneOxid undverhinderteinweiteresOxidieren.DasFlussmittelbenetztdiePass-flächenderzusammenzufügendenBauteile,sodassdasLotdurchKa-pillarwirkungfreiindieLötstellengezogenwerdenkann.NachdemAbkühlenbleibtdasFlussmittelalsdünne,starkhaftendeSchichtaufderOberflächezurück.

Anwendung des Flussmittels

Hartlöten mit NO CO LOK® in einem Chargenofen

NO CO LOK® Brazing in a batch furnace

Der Lötprozess

VordemEinsatzdesFlussmittelsdurchläuftderWärmetauscherty-pischerweiseeineReinigungsstufe,umSchmiermittel-undUmformöl-rückständezuentfernen.

DannwirdNOCOLOK®FluxdurchFluten, Sprühen oder Tauchenalswässrige Suspension auf ein-zelne Teile oder zusammenge-baute Baueinheiten aufgetragen.Der Suspensionwird gewöhnlicheinTensidzugesetzt,umdasBe-netzen und dieAusbildung einergleichmäßigen Flux-Schicht zuunterstützen. Ein Absetzen desFluxwird durch das Rühren derSuspension verhindert. Die Sus-pensionskonzentration, typischim Bereich von 5% bis 25%,reguliertdieFlussmittelbeladung.Ein „Abblaseschritt“ ist ebensotypisch,umüberschüssigesFluss-mittelzuentfernen,dassichanderUnterseitedesbefluxtenTeilsan-gesammelthat.Zielistes,überalleinegleichmäßigeFlussmittelver-teilungzuerreichen.

Alternativkannauchmittelselek-trostatischerBefluxungderAuftragerfolgen.

thereforeindefinite.Thefluxdoesnotreactwithaluminumatroomtemperature or at brazing tem-peratureandonlybecomes reac-tivewhenmolten(atleastpartiallymolten).Theflux leavesamainlywaterinsolubleresiduewhichneednotberemoved.

Role of the flux

Oncemolten,thefluxworksbydis-solvingthetenaciousoxidepresentonaluminum,andpreventsfurtheroxidation.Thefluxwetsthefayingsurface of the components to bejoinedallowingthe fillermetal tobedrawn freely into the joint bycapillaryaction.Uponcooling,theflux remains on the surface as athin,stronglyadherentfilm.

Flux application

Priortofluxing,theassembledheatexchangertypicallygoesthroughacleaning step to remove residuallubricantsandformingoils.

NOCOLOK®fluxisthenappliedtoindividualpartsorassembledunitsasanaqueousslurrybyflooding,sprayingordipping.Asurfactantiscommonlyaddedtotheslurrytoaidinwettinganduniformityoffluxdeposition.Agitationisrequiredtopreventthefluxfromsettling.Theslurry concentration, typically intherangeof5%to25%,regulatesfluxloading.

Brazing Process

8

577–605 °C

1070–1121°F

Lot schmilzt.

Es bilden sich

Lotnähte an den

Verbindungen.

Abkühlen

Lötstelle wird fest.

Flussmittel wird fest

und verbleibt als

dünner Rückstand

auf dem Teil.

Filler metal melts

Fillets form at joints.

Cooling

Joint solidifies

Flux solidifies and

remains on part as

residue.

565–570 °C

1049–1058 °F

Flussmittel

NOCOLOK Flux

schmilzt und

entfernt das Oxid

am Al.

NOCOLOK

flux melts and

displaces the

oxide on Al.

°C°F

110–565 °C 230–1049 °F

Aufheizsektion

Heating Section

≤ 110 °C≤ 230 °F

Beseitigen von Wasser

und Feuchtigkeit aus

dem Arbeitsgang

des Flussmittel-

auftragens.

Driving off moisture

from fluxing step.

N2 Gas Flow

N2 GasstromVorratsbehälter für

NOCOLOK Flux

Reservoir Tank

Trockenwäscher

Dry Scrubber

Spray-Flussmittelauftragseinheit

Spray Fluxing UnitAbblasestufe

Air Blow Off

Trockensektion

Dry Off Section

Hartlötsektion

Brazing Section

Abkühlsektion

Cool Down Section

Aufheizsektion

Heating Section

Reaktion

Reaction

Tem

pera

tur/

Tem

pera

ture

(°C)

02

46

810

1214

1618

2220

Taup

unkt

/ D

ew P

oint

(°C)

–20

–30

–40

–50

–60

–10

0

10

400

300

200

100

0

500

600

700

Hartlötzeit (min)

Brazing Time (min)

Ofenatmosphäre

Furnace Atmosphere

N2 Gas: 30m3/h

Bandgeschwindigkeit:

1000 mm/min

N2 gas: 30m3/h

Belt speed:

1000 mm/minTrocknung

NachdemAuftragendesFlussmit-telswirddasTeil getrocknet, ge-wöhnlichbeica.200°C.Esmussdaraufgeachtetwerden,dassderWärmetauscher nicht überhitztwird, da eine überhöhte Tempe-ratur(>250°C)dazuführenkann,dass sich auf Aluminiumoberflä-chenHochtemperaturoxidebilden.DieseOxidelassensichmitNOCO-LOK®Fluxnurschwerentfernen.ZielderTrocknungist,dasausderFlussmittelapplikationstammendeWasserzuentfernen,damitdasTeilvollständig frei vonabsorbiertemWasserindenLötofenkommt.Danur eine geringeFlussmittelbela-dung(ca.5g/m2)erforderlichist,reichtdasresultierendeFlussmit-telhaftvermögenrechtgutaus.

Der Lötprozess

DasLötenmitNOCOLOK®Fluxer-folgtineinerSchutzgasatmosphä-re, beispielsweise Stickstoff. EswirdmitChargenöfen,oderweit-ausüblichermitkontinuierlichlau-fendenTunnelöfengearbeitet(sie-he nebenstehende schematischeDarstellung).

IndiekritischeLötzonedesOfenswird Stickstoff eingeleitet, der inRichtung Eingang und Ausgangströmt. Dies verhindert das Ein-dringenvonVerunreinigungenvonaußerhalb des Ofens. Beim Ein-tretendesBauteilsindiekritischeLötzonewirddieoptimaleOfenat-mosphäreerreicht.DerTaupunktbeträgt ≤-40°C und die O2-Kon-zentration <100ppm. Diese Be-dingungensindnotwendig,umdiebestenLötergebnissezuerzielen.

Im Temperaturbereich von 530bis560°CverdampfenSpurenvonKAlF4. Feuchtigkeit im LötofenkannmitKAlF4reagierenundSpu-ren anHF freisetzen.UmdiesenProzesszuminimieren,solltederTaupunktgutkontrolliertwerden.

9

577–605 °C

1070–1121°F

Lot schmilzt.

Es bilden sich

Lotnähte an den

Verbindungen.

Abkühlen

Lötstelle wird fest.

Flussmittel wird fest

und verbleibt als

dünner Rückstand

auf dem Teil.

Filler metal melts

Fillets form at joints.

Cooling

Joint solidifies

Flux solidifies and

remains on part as

residue.

565–570 °C

1049–1058 °F

Flussmittel

NOCOLOK Flux

schmilzt und

entfernt das Oxid

am Al.

NOCOLOK

flux melts and

displaces the

oxide on Al.

°C°F

110–565 °C 230–1049 °F

Aufheizsektion

Heating Section

≤ 110 °C≤ 230 °F

Beseitigen von Wasser

und Feuchtigkeit aus

dem Arbeitsgang

des Flussmittel-

auftragens.

Driving off moisture

from fluxing step.

N2 Gas Flow

N2 GasstromVorratsbehälter für

NOCOLOK Flux

Reservoir Tank

Trockenwäscher

Dry Scrubber

Spray-Flussmittelauftragseinheit

Spray Fluxing UnitAbblasestufe

Air Blow Off

Trockensektion

Dry Off Section

Hartlötsektion

Brazing Section

Abkühlsektion

Cool Down Section

Aufheizsektion

Heating Section

Reaktion

Reaction

Tem

pera

tur/

Tem

pera

ture

(°C)

02

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810

1214

1618

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Taup

unkt

/ D

ew P

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(°C)

–20

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0

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Hartlötzeit (min)

Brazing Time (min)

Ofenatmosphäre

Furnace Atmosphere

N2 Gas: 30m3/h

Bandgeschwindigkeit:

1000 mm/min

N2 gas: 30m3/h

Belt speed:

1000 mm/min Anair“blow-off”stepisalsotypi-cal toremoveexcessslurryaccu-mulated at the downside of thefluxedpart.Thegoalistoachieveauniformcoatingof fluxwithoutsignificantaccumulationinanyoneplace.

Thecoatingcanalsobeappliedus-ingelectrostaticfluxing.

Drying

After fluxing, the part is thendried, usually at about 200°C.Care is takennot tooverheat theheatexchangerasexcessheat(i.e.>250°C)maycausehightempera-tureoxides to formonaluminumsurfaces. These oxides aremoredifficulttoremovewithNOCOLOK®flux.Theaimhereissimplytore-movewaterfromthefluxingstagesothatthecomponentiscomplete-lyfreeofadsorbedwaterpriortoenteringthebrazingfurnace.Sinceonlyalightfluxloadingisrequired(~5g/m2)theresultantfluxadhe-sionisquitesufficient.

Brazing

NOCOLOK®fluxbrazingiscarriedoutinaninertatmospheresuchasnitrogen ineitherbatch type fur-nacesormorecommonly incon-tinuoustunnelfurnacessuchastheoneshownintheschematic.

Nitrogenisintroducedinthecriti-calbrazingsectionofthefurnaceand flows towards the entranceandexit.Thispreventstheingressofcontaminantsfromoutsidethefurnace.Asthecomponententersthecriticalbrazingzone, furnaceatmospherebecomesestablished,i.e. thedewpoint is ≤–40°CandtheO2concentrationis<100ppm.Theseconditionsarenecessaryforoptimumbrazingresults.

Inthetemperaturerangeof530to560°C, tracesofKAlF4evaporateandinpresenceofmoisturecanre-acttoformtracesofHF.Therefore,thedewpointistightlycontrolled,notonly toprovideagoodatmo-sphereforbrazing,buttominimizeHFgeneration.

10

Flux Rückstand

NachdemAbkühlenverbleibtderFlussmittelrückstandalssehrdün-ne zusammenhängende Schichtmit einer Dicke im Bereich von1–2µmaufderOberflächezurück.DieSchichtistnichthygroskopisch,in Standardanwendungen nichtkorrosivundinwässrigenMediennursehrweniglöslich.Esistkei-nezusätzlicheOberflächenbehand-lungfürAnstricheaufWasserbasisoderorganischerArterforderlich.BeiWärmebehandlungblättertdieSchichtnichtab.

Bezeichnungssystem für Aluminium-Knetlegierungen

Legierungs- Bezeichnungreihe oderLegierungselement

1xxx Mindestens99,00%Aluminium2xxx Kupfer3xxx Mangan4xxx Silizium5xxx Magnesium6xxx MagnesiumundSilizium7xxx Zink8xxx SonstigesElement9xxx NichtverwendeteReihe

Designation System for wrought aluminum alloys

Alloy- Descriptionseries ormajoralloyingelement

1xxx 99.00%minimumAluminum2xxx Copper3xxx Manganese4xxx Silicon5xxx Magnesium6xxx MagnesiumandSilicon7xxx Zinc8xxx OtherElement9xxx UnusedSeries

Beispiele von Grenzwerten bei der Zusammensetzung von Aluminiumlegierungen in Gewichtsprozent* Example of aluminum alloy composition limits in weight percent*AA-Legierungsnr. Sonst./othersAlloy-Number Si Fe Cu Mn Mg Zn Crje/eachges./total

1100 0,95 (Si+Fe) 0,05–0,20 0,05 – 0,10 – 0,05 0,15

1435 0,15 0,30–0,50 0,02 0,05 0,05 0,10 – 0,03 0,03

3003 0,60 0,70 0,05–0,20 1,00–1,50 – 0,10 – 0,05 0,15

3005 0,60 0,70 0,30 1,00–1,50 0,20–0,60 0,25 0,10 0,05 0,15

6063 0,20–0,60 0,35 0,10 0,10 0,45–0,90 0,10 0,10 0,05 0,15

*Maximum,wennnichtalsBereichdargestellt/Maximum,unlessshownasarange

Basislegierungen

Aluminiumlegierungen werdennach ihren Legierungselementenklassifiziert. Die Bezeichnungender Aluminium-Association (AA)sindinnachfolgenderTabelleauf-gelistet:

Metallurgie

DiechemischeZusammensetzungjederAA-LegierungwirdvonderAluminium-Association eingetra-gen,wovonnachfolgendeinpaarBeispieleaufgelistetsind:

Flux residue

Aftercooling, thefluxresiduere-mainsonthesurfaceasaverythinadherent filmwitha thickness intherangeof1–2µm.Thelayeroffluxresidueisnon-hygroscopic,instandard applications non-corro-siveandonlyveryslightlysolubleinaqueousmedia.Nofurthersur-facetreatmentisrequiredifpaint-ingorconversioncoatingsarede-sired.Thefluxresidueisknowntoprovideenhancedcorrosionresis-tance.Theresidueisnotsubjecttospallingduringthermalcycling.

Metallurgy

Core alloys

Aluminumalloysareclassifiedac-cordingtotheiralloyingelements.TheAluminumAssociationdesig-nationsarelistedinthetablebe-low:

ThechemicalcompositionofeachAAalloyisregisteredbytheAlu-minumAssociationandafewex-amplesarelisted:

11

Beidseitig plattiertes Hartlotblech

2-Side Clad Braze Sheet

Basislegierung,Schmelzpunkt630 – 660 °C

Core Alloy,Melting point 630 – 660 °C1166 – 1220 °F

Al-Si-Plattierung,Schmelzpunkt577 – 610 °C

Al-Si Cladding,Melting point 577 – 610 °C1071 – 1130 °F

11

VieledieserBasislegierungensindmit demNOCOLOK® Lötverfahrenkompatibel.LegierungenwiezumBeispiel AA-3003 und AA-3005,um zwei zu nennen, werden ge-wöhnlich als Basismaterial fürWärmetauscherverwendet,diemitNOCOLOK®Fluxgelötetwerden.

Magnesium

Um höhere Festigkeiten und einebessere maschinelle Bearbeitbar-keitzuerreichen,wirdbestimmtenLegierungen Mg als Legierungs-element zugesetzt. Für den NO-COLOK® Flux Lötprozess sollten0,5%MgalsLegierungsbestandteilallerdingsnichtüberschrittenwer-den. bei Aluminiumlegierungenmit mehr als 0,5%Mg bestehtvermindertes Ofenlötvermögen.NOCOLOK® Flux vermag die Ma-gnesiumoxide, die sich auf derOberfläche von Mg-enthaltendenLegierungen bilden, nur begrenztaufzulösen.

Ferner kann während des Löt-vorgangs Magnesium an die Le-gierungsoberfläche diffundieren,mit dem Flussmittel reagierenund dadurch dessen Zusammen-setzung und Wirksamkeit verän-dern.SchnelleAufwärmratenundhöhereFlussmittelbeladungenwiebeim Flammlöten angewendet,gestatten geringfügig höhere Mg-Konzentrationen.

Plattierungslegierungen

Wie bereits eingangs beschrie-ben, besteht lotplattiertes Alumi-nium aus einer Basislegierung,die entweder ein- oder beidseitigmit einer niedrig schmelzendenAluminium-Silizium-Legierung(Al-Si) beschichtet ist. Diese dün-neSchichtbeträgt ungefähr5bis10% der gesamten Dicke des lot-plattiertenMaterials.

Manyofthesecorealloysarecom-patiblewithNOCOLOK®fluxbraz-ing.Alloys suchasAA-3003andAA-3005 are commonly used ascorematerialsforNOCOLOK®fluxbrazingheatexchangers.

Magnesium

For added strength andmachin-ability, certain alloys containMgasanalloyingelement.However,there is a limit to the amount ofMg that canbe tolerated forNO-COLOK®fluxbrazing.Thereisre-ducedfurnacebrazeabilityofalu-minum alloys containing greaterthan0.5%Mg.NOCOLOK®fluxhasalimitedsolubilityforthemagne-siumoxidesthatformonthesur-faceofMgbearingalloys.

Furthermore,Mgcandiffusetothesurface of the alloy during braz-ingandreactwiththeflux,there-bychanging its composition,andtherefore its effectiveness. Rapidheat-upratesandheavierfluxload-ingssuchasusedintorchbrazingapplications will tolerate slightlygreaterMgconcentrations.

Cladding alloys

Asdescribedearlier,brazingsheetcomprisesofacorealloycladon1or2sideswithalowermeltingaluminum-silicon(Al-Si)alloy.Thisthinlayer,usuallymakesup5%to10%of the total thicknessof thebrazingsheet.

12

Flüssig/Liquid

700

600

Tem

pera

tur/

Tem

pera

ture

°C

500

660

Flüssig/Liquid + Fest/Solid

Fest/Solid

Tem

pera

tur/

Tem

pera

ture

°F

1000

1100

1200

1300

20Silizium/Silicon (wt %)

151050

12.61.65

577 °C (1071 °F)

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Phasendiagramm

Die Beigabe von Si setzt denSchmelzpunktvonAluminiumhe-rab.DiesesPhänomen ist imne-benstehend dargestellten Al-Si-Phasendiagrammabgebildet.

Die eutektische Zusammenset-zung,dasheißtdiezumErzeugendes niedrigsten Schmelzpunkteserforderliche Menge Si beträgt12,6%.BeidiesemAnteilbeträgtderSchmelzpunkt577°C.Beige-ringeren Si-Anteilen liegt die So-liduslinieoderderPunkt,wodasSchmelzen einsetzt, ebenfalls bei577°C. Das Schmelzen erfolgt ineinem Temperaturbereich, ober-halbwelchemdasFüllmaterialvoll-ständiggeschmolzenistundLiqui-duslinie genannt wird. ZwischenSolidus-undLiquiduslinie istdasFüllmaterial teilweise geschmol-zen und kommt sowohl in festeralsauchinflüssigerFormvor.DieSpannezwischenSolidus-undLi-quiduslinie bildet die Grundlagefür verschiedenartige Lote. Han-delsüblicheLotekönnenzwischen6,8%und13%Sienthalten.

Plattierungslegierungen

Bei AA-4343 handelt es sich umein üblichesHartlot. Sind jedochgrößereLötnähteerwünschtoderliegteineSituationvor,wodasLö-tenwahrscheinlichbeiniedrigerenTemperaturenstattfindet,dannistAA-4045diebevorzugteAlternati-ve.DieWahlhängtnatürlichvomspeziellenAnwendungsfallab.

Aluminiumseite des Al-Si-Phasendiagramms

Aluminum End of Al-Si Phase Diagram

Legierung AA-4343 AA-4045 AA-4047Alloy

%SiNennwert 7.5 10.0 12.0% Si Nominal

Beginndes Schmelzens °C 577 577 577

Start Melting °F 1071 1071 1071

Vollkommen geschmolzen °C 613 591 582

Fully Molten °F 1135 1095 1080

Empfohlener Lötbereich °C 593–621 588–604 582–604

Recommended Braze Range °F 1100–1150 1090–1120 1080–1120

Phase diagramm

TheadditionofSilowersthemelt-ingpointofaluminum.Thisphe-nomenaisillustratedwiththeAl-SiPhasediagram.

Theeutecticcomposition, i.e. theamountofSirequiredtoproducethelowestmeltingpointis12.6%.Themeltingpointatthiscomposi-tionis577°C.AtlowerSilevelsthesolidusorthepointatwhichmelt-ingbeginsisalso577°C.However,meltingoccursinarangeandthetemperatureabovewhichthefilleriscompletelymolten iscalledtheliquidus. In between the solidusandliquidus,thefillerispartiallymolten,existingasbothsolidandliquid.Thedifferencebetweenthesolidusandliquidusformstheba-sis for various fillermetal alloys.Commercialfillermetalsmaycon-tainfrom6.8%to13%Si.

Brazing alloys

AA-4343isacommonfillermetalbrazingalloy.However,iflargerfil-letsaredesirable,orifinasitua-tionwherebrazingislikelytooccuratlowertemperatures,AA-4045isthepreferredchoice.Thechoice,ofcourse,isdependentonthespecificapplication.

13

StranggepresstesRohrExtruded Tube

SammelrohrHeader

EndkappeEndcap

SeitenstrebeSide Support

Rohr mitSchweißnahtSeam WeldedTube

AblängenCutting

StanzenPiercing

PrägenPress

KantenPress

WellungCorrugation

AblängenCutting

LamelleFins

Hartlötblech-rolleBraze SheetCoil

Hartlötblech-rolleBraze SheetCoil

Hartlötblech-rolleBraze SheetCoil

Hartlötblech-rolleBraze SheetCoil

AblängenCutting

ZusammenbauCore Assembly

EntfettenDegreasing

BefluxenFluxing

TrocknenDrying

LötenBrazing

Flammlötenvon Rohren und Verbindungen

Flame Brazing Tubes and Fittings

Prüfen auf DichtheitLeakage Test

Lackierung (wenn gewünscht)

Painting ( if desired)

DieHauptelementeeinestypischenProduktionsprozesseswerdenhierbeispielhaftanhandeinesKonden-satorsdargestellt.

Produktion

The main elements of a typicalproduction process stream aredepictedhereforacondenser.

Production

14

REG. NR. 69114-01-7

REG. NR. 64223-01/333

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Plattierungslegierungen zum Hartlöten von Aluminium

Aluminum Brazing Clad Alloys

Solvay-Fluoride – konstante Qualität gemäß DIN ISO 9001/QS 9000 durch Prozess steuerung und Produktkontrolle. NOCOLOK® Flux wird in unseren Werken Bad Wimpfen/Deutschland, Catoosa/USA und Onsan/Korea produziert.Solvay fluorides – consistent quality according to DIN ISO 9001/QS 9000 through process control and product monitoring. NOCOLOK® Flux is produced in our plants Bad Wimpfen/Germany, Catoosa/USA and Onsan/Korea.

DasNOCOLOK®FluxLötverfahrenistfürdenZusammenbauvonAlu-minium-Wärmetauschernimgroß-en Maßstab ideal geeignet. DasFlussmittelundseinRückstandsindnichthygroskopisch und in Stan-dardanwendungen nichtkorrosiv.Das NOCOLOK® Flux wird durchFluten,SprühenoderTauchenein-fachaufgetragen,wobeidessenBe-ladungleichtkontrolliertwird.DiegelötetenTeilesind fürAnstricheoder andere Oberflächenbehand-lungengeeignet.KomplexeFormenvon Produkten, eine kontinuier-licheProduktionundeineVielzahlvonAuswahlmöglichkeitenbeiLe-gierungenmachendenNOCOLOK®FluxLötprozesszumbevorzugtenAl-Hartlötverfahren für den Ein-satz in der KraftfahrzeugtechnikundanderenindustriellenAnwen-dungen.

Zusammenfassung

Kompetenz in der Fluorchemie

Solvay Fluor GmbH – als Fach-leutederFluorchemiehabenwiruns international einen Namengemacht. Er steht für ein Teamhervorragender Chemiker undTechniker,derenEngagementderFluorchemiegilt.Für eine starkeAnwendungstechnik,diesichjederAufgabestelltundinengerZusam-menarbeitmitunserenKundendieanstehenden Probleme glänzendlöst.Erstehtnichtzuletztfürwelt-weitesMarketingunddenVertriebeineraußergewöhnlichbreitenPa-lette an Fluorverbindungen undSpezialitäten.

NOCOLOK® fluxbrazing is ideallysuitedforthelargescalejoiningofAlheat-exchangers.The fluxandits residue are non-hygroscopicandinstandardapplicationsnon-corrosive.NOCOLOK® flux iseas-ilyappliedbyflooding,sprayingordippingand the flux loadingeas-ily controlled. Brazed parts areideallysuitedforpaintingoroth-ersurfacetreatmentsifenhancedcorrosion resistance is desired.Complexproductdesigns,continu-ousproduction,andavarietyofal-loyselectionsmaketheNOCOLOK®fluxbrazingprocessthepreferredchoiceforautomotiveandotherin-dustrialapplications.

Summary

Professional Fluorochemistry

Amajornameinfluorochemistry:SolvayFluorGmbH–thespecial-ists. A namewhich stands for ateamofoutstandingchemistsandtechnicians, all committed to thebest in fluorochemistry. A namesynonymouswithpowerfulappli-cation technologies, prepared totakeonanychallenge,seekingto

solvetheproblemathand–wherepossi-bleincloseconsulta-tionwiththeclient.Anameencompassingtheworldwidemar-ketingandsaleofanimpressively broadrange of fluorocom-pounds and specialproducts.

15

The Complete Rangeof Innovative Fluxes

Aluminum Brazing with NOCOLOK® Flux Products:NOCOLOK® FluxNOCOLOK® Flux DrystaticNOCOLOK® Sil FluxNOCOLOK® Cs FluxNOCOLOK® Zn FluxNOCOLOK® CB FluxNOCOLOK® Plus Binder Products

...and new fluxes under development

31/3

27/0

4.08

/007

/2.0

00

ContactEurope: Solvay Fluor GmbHPostfach 220 30002 Hannover, GermanyTelephone: +49 511 857-0 Telefax: +49 511 857-2146Dr. Hans-Walter Swidersky, Tel. +49 511 857-3329

North America: Solvay Fluorides, LLC3333 Richmond Avenue Houston TX 77098, USATelephone: +1 713 525-6000 Telefax: +1 713 525-7805Ken Neugebauer, Tel. +1 713 525-6566

Asia/Pacific: Solvay Fluor Korea CO., LTD5th Fl. Donghwa Bldg. 58-7 Seosomun-Dong, Jung-Gu Seoul, 100-736, KoreaTelephone: +82 2 75 60355 Telefax: +82 2 75 60354Daniel Lauzon, Tel. +82 2 75 73509

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Solvay Fluor – Competence in Fluorine Chemistry. Worldwide.

TS16949

ISO 2001/2000

Professional FluorochemistrySolvay Fluor – the name of the international Solvay Group‘s globally active Strategic Business Unit – is made up of many committed companies and 11 production operations, including a fluorspar mine.

Today we rank second worldwide in the rapidly growing fluorochemicals market.

Our structure is targeted at providing rapid and flexible responses to the demands of a global market – for the benefit of our clients.

Solvay Fluor stands for a professional team of outstanding chemists and sales personal, all committed to the best in fluorochemistry. It is a name synonymous with powerful application technologies, prepared to take on any challenge, seeking to solve the problem at hand in close consultation with the client. It also means an unusually broad range of fluorocom-pounds and specialties, produced at 11 locations worldwide. Solvay Fluor is the only company offering a full range of fluor products using fluorspar sourced in-house.

NOCOLOK® is a registered trademark of Solvay Fluor GmbH