Hartlot

Hartlot

Als Lot bezeichnet man eine Metall-Legierung, die je nach Einsatzfall aus einem bestimmten Mengenverhältnis von Metallen besteht; hauptsächlich Blei, Zinn, Silber und Kupfer. Sie verlötet geeignete Metalle, indem sie sich als Schmelze oberflächlich mit diesen verbindet und erstarrt. Das Lot hat die Eigenschaft, dass sein Schmelzpunkt niedriger ist als der der einzelnen Metalle und der des Werkstücks.

Vor dem Löten müssen die zu verbindenden Teile mechanisch und chemisch gut gereinigt werden. Flussmittel lösen während des Lötens die Oxidschicht auf den Metallen und schützen dabei vor erneuter Oxidation. Weil die Zugfestigkeit des Lotes geringer ist als die der zu verbindenden Materialien, sollte die Lotschicht möglichst dünn sein.

Eine eutektische Legierung hat oft die niedrigste Schmelztemperatur und schmilzt bzw. erstarrt bei einer festen Temperatur wie ein Reinstoff, z. B. Sn62Pb38 bei ca. 183 °C. Das ist bei Elektronikloten erwünscht.

Alle nicht eutektischen Legierungen weisen zwei chakteristische Temperaturpunkte zwischen dem Beginn der Schmelze und der vollständigen Verflüssigung (und umgekehrt) auf, die sogenannte Solidus- und Liquidustemperatur. Sie haben also einen Schmelz-/Erstarrungsbereich, was z. B. bei Klempnerloten erwünscht ist. Unterhalb der Solidustemperatur ist die Legierung vollständig fest, bis zur der Liquidustemperatur breiig, darüber vollständig flüssig.

Lote werden definitionsgemäß über die Liquidustemperatur des Lotes in Hartlote und Weichlote unterschieden. Lote mit Erweichungstemperaturen unter 450 °C sind Weichlote, solche mit Erweichungstemperaturen über 450 °C sind Hartlote.

Inhaltsverzeichnis

Hartlote

Als Hartlote bezeichnet man eutektische Legierungen, meist auf Silber-Basis (hochsilberhaltig, Neusilber) oder Messing-Basis.

Hartlot eignet sich, im Gegensatz zum Weichlot (auf Zinn/Blei-Basis), auch für mechanisch stärker beanspruchte metallische Verbindungen. Hartlotverbindungen weisen teilweise höhere Festigkeiten als der Grundwerkstoff auf. Teilweise haben diese Lote ein Flussmittel mit beigegeben; meist ist der Lötdraht damit umhüllt. Die Verarbeitungstemperaturen für Hartlote liegen zwischen 500 und 1000 °C. Als Wärmequellen werden u. a. Gasbrenner oder Industrie-Laser benutzt.

Bei Gasleitungen mit Kupferrohrfittingen ist Hartlötung vorgeschrieben.

Silberlote

Silberlote sind Legierungen aus Silber, Kupfer, Cadmium und Zink, mit geringen Anteilen von Mangan und Nickel. Die Verarbeitungstemperatur liegt bei 600 bis 800 °C. Mit steigendem Silbergehalt sinkt die Verarbeitungstemperatur. Silberlote fließen leichter als Messinglote und werden zur Verbindung von Kupferrohrfittingen verwendet. Dabei unterscheidet man:

  • Silberlot ohne Cadmiumzusatz
    • L-Ag34Sn (34 % Ag, 36 % Cu, 27,5 % Zn, 2,5 % Sn)
    • L-Ag44 (44 % Ag, 30 % Cu, 26 % Zn)
    • L-Ag55Sn (55 % Ag, 21 % Cu, 22 % Zn, 2 % Sn)
  • Silberlot mit Cadmiumzusatz (nicht für Trinkwasserinstallationen)
    • L-Ag40Cd (40 % Ag, 19 % Cu, 21 % Zn, 20 % Cd)
    • L-Ag30Cd (30 % Ag, 28 % Cu, 21 % Zn, 21 % Cd)

Messinglote

Messinglote sind Legierungen aus Kupfer und Zink mit geringen Zusätzen von Silber, Silicium, Zinn und Mangan. Die Verarbeitungstemperatur liegt bei 800–1000 °C. Mit steigendem Kupfergehalt erhöht sich der Schmelzpunkt und die Festigkeit.

    • L-CuZn40 (60 % Cu, 39,7 % Zn, 0,3 % Si)

Phosphorlote

Phosphorlote sind Legierungen aus Phosphor und Kupfer (und ggf. mit Silber).

  • Kupfer/Phosphorlot
    • L-Ag2P (91,7 % Cu, 6,3 % P, 2 % Ag)
    • L-CuP6 (93,8 % Cu, 6,2 % P)

Weichlote

Weichlotverbindungen weisen gegenüber Hartlotverbindungen nur mäßige Festigkeiten auf. Sie finden vor allem in der Elektrotechnik und Elektronik, in der Hausinstallation und durch die Bleiglas-Technik in der Kunst (Bleiglasfenster, Tiffany-Lampen) Anwendung.

Zinnlote

Handelsübliche Rolle Lötzinn
Verschiedene Weichlote. Links ein bleifreies Zinn-Silber-Lot.

Die am häufigsten verwendeten Weichlote sind die Zinnlote, also Legierungen aus Zinn und Blei mit geringen Anteilen an Eisen, Antimon, Kupfer und Nickel. Der Schmelzpunkt der Zinnlote liegt unter 330 °C. Beim Erwärmen gehen die Lote von einem festen in einen breiigen und schließlich in den flüssigen Zustand über. Von besonderer Bedeutung ist das Eutektikum, auch Sickerlot genannt (63 % Sn, 37 % Pb). Bei einer Temperatur von 183 °C geht es direkt vom festen in den flüssigen Zustand über. Legierungen, die vom Eutektikum entfernt liegen, werden zugunsten eines technisch erwünschten Erstarrungsbereiches zwischen Liquidus- und Soliduslinie ebenfalls verwendet.

Verwendung der Zinnlote mit einem Zinnanteil von:

  • 20–40 %: Verbinden von Kupferrohren und Bleikabeln
  • 50 %: Feinlöten von Blechen
  • 60 % (Sickerlot): Verbinden und verzinnen von elektrischen Leitungen, Drähten, Leiterplatten
  • 90 %: Verlöten von Konservendosen

Den niedrigsten Schmelzpunkt bei 70 °C weist mit 50 % Bismut (Bi), 25 % Blei (Pb), 12,5 % Cadmium (Cd), sowie 12,5 % Zinn (Sn) das sogenannte Woodsche Metall auf.

Sogenannte Röhrenlote (Radiolot oder Elektroniklot) weisen eine oder mehrere eingearbeitete Seelen aus organischen, säurefreien Harzen von Bäumen, u. a. Kolophonium, auf, die beim Lötvorgang als Flussmittel wirken.

Eigenschaften der Lotbestandteile

Benennung chem. Zeichen Schmelztemperatur wesentlicher Einfluss
Antimon Sb 630,7 °C erhöht Zugfestigkeit
Silber Ag 961,9 °C vermindert das Ablegieren von elektrischen Anschlüssen
Bismut Bi 271,3 °C setzt die Schmelztemperatur herab
Kupfer Cu 1084,4 °C vermindert das Ablegieren von elektrischen Anschlüssen
Zinn Sn 232,0 °C  
Blei Pb 327,5 °C verbessert die Fließeigenschaften

Wegen der guten technischen Beherrschbarkeit und des niedrigen Schmelzpunkts enthält eine Reihe von Loten Blei. Aufgrund der aktuellen Rechtslage, insbesondere in der EU (u. a. WEEE, RoHS: d. h. DIR 2002/96/EG) und DIR 2002/95/EG) gibt es weltweit jedoch starke Bemühungen, die bleihaltigen Weichlote durch bleifreie zu ersetzen. Diese haben jedoch meist einen weniger universellen Einsatzbereich und bringen z. T. technische Probleme wie Verspröden und Whiskerbildung mit sich. Aus diesem Grunde ist bei der Fertigung elektronischer Baugruppen für Medizintechnik, Sicherheitstechnik, Messgeräte, Luft- und Raumfahrt, Bahntechnik, Feuerwehrtechnik sowie für militärische/polizeiliche Verwendung der Einsatz bleifreien Lotes nicht zulässig. Bei elektronischen Baugruppen, die z. B. extremen Temperaturen ausgesetzt sind, oder bei denen der Einsatz von Blei aus anderen Gründen sinnvoll ist, z. B. in der Messtechnik, ist die Verwendung von bleihaltigem Lot dem Ermessen des Herstellers überlassen.

Seit Juli 2006 darf jedoch wegen Problemen beim vollständigen Recycling kein bleihaltiges Lötzinn mehr in elektronischen Geräten verwendet werden (siehe RoHS DIR 2002/95/EG), man setzt nun bleifreie Zinnlegierungen mit Kupfer und Nickel ein. Als preisgünstige Alternative zu diesen teuren patentierten werden Zinnlegierungen mit Kupfer und Silber eingesetzt, z. B. Sn95.5Ag3.8Cu0.7 (Schmelztemperatur etwwa 220 °C). Außerhalb Europas ersetzt man das Blei gerne durch Wismut. Privat und für bestimmte (s. o.) Einsatzgebiete sowie für Bleiakkumulatoren dürfen jedoch weiterhin bleihaltige Lote verwendet werden.

Weichlotbezeichnungen

verwendete Kürzel in Weichloten nach DIN 1707

antimonhaltige Weichlote

  • L-PbSn12Sb (12 % Zinn, 0,2–0,7 % Antimon, Rest Blei, 250 °C Solidus-, 295 °C Liquidustemperatur; Kühlerbau)
  • L-PbSn30Sb (30 % Zinn, 0,5–1,8 % Antimon, Rest Blei, 186 °C Solidus-, 250 °C Liquidustemperatur; Schmierlot, Bleilot)
  • L-PbSn40Sb (40 % Zinn, 0,5–2,4 % Antimon, Rest Blei, 186 °C Solidus-, 225 °C Liquidustemperatur; Kühlerbau)

antimonarme Weichlote

  • L-PbSn8(Sb) (8 % Zinn, 0,12–0,5 % Antimon, Rest Blei, 280 °C Solidus-, 305 °C Liquidustemperatur; Kühlerbau, Thermostate)
  • L-PbSn30(Sb) (30 % Zinn, 0,12–0,5 % Antimon, Rest Blei, 183 °C Solidus-, 255 °C Liquidustemperatur; Feinblechpackungen)
  • L-PbSn40(Sb) (40 % Zinn, 0,12–0,5 % Antimon, Rest Blei, 183 °C Solidus-, 235 °C Liquidustemperatur; Verzinnung, Feinblechpackungen, Klempnerarbeiten)
  • L-PbSn60(Sb) (60 % Zinn, 0,12–0,5 % Antimon, Rest Blei, 183 °C Solidus-, 215 °C Liquidustemperatur; Verzinnung, Feinblechpackungen, Elektroindustrie, verzinkte Feinbleche)

für Kupferrohrfittinge

  • L-Sn50Pb (Blei-Zinn-Lot)
  • L-SnAg5 (Zinn-Silber-Lot)
  • L-SnCu3 (Zinn-Kupfer-Lot)

für Aluminium

Bei Löten von Aluminium ist zu beachten, dass in Folge von Potentialunterschieden zwischen Lötstelle und Grundwerkstoff elektrochemische Korrosion auftreten kann. Die Lötstelle sollte daher geschützt werden.

Elektrische Anwendungen

Typische Blei-Zinn-Weichlotbezeichnungen für Elektronikschaltungen:

  • L-Sn50PbCu (1,2–1,6 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 215 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn60PbCu (0,1–0,2 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 190 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn60PbCu2 (1,6–2 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 190 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn50PbAg (178 °C Solidus-, 210 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn60PbAg (178 °C Solidus-, 180 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn63PbAg (178 °C Solidus- und Liquidustemperatur)
  • Fluitin, Stannol und Felder sind einige Markennamen für Radio- und Elektroniklot.

Typische Blei-Zinn-Weichlotbezeichnungen für Schlepp-, Schwall- und Tauchlöten:

  • L-Sn50PbP (0,001–0,004 % Phosphor; 183 °C Solidus-, 215 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn60PbP (0,001–0,004 % Phosphor; 183 °C Solidus-, 190 °C Liquidustemperatur)
  • L-Sn63PbP (0,001–0,004 % Phosphor; 183 °C Solidus- und Liquidustemperatur)
  • L-Sn60PbCuP (0,001–0,004 % Phosphor, 0,1–0,2 % Kupfer; 183 °C Solidus-, 190 °C Liquidustemperatur)

Nach den RoHS-Bestimmungen kommen innerhalb der EU im Elektronikbereich seit 2006/2007 (je nach EU-Land) nur noch bleifreie Lote zum Einsatz. Diese sind nickel- oder silberhaltig. Oft ist Kupfer zugesetzt. Der Schmelzpunkt liegt höher als bei klassischen, bleihaltigen Weichloten. Daher sind RoHS-konforme Lote schwieriger zu verarbeiten (Siehe weiter unter RoHS).

Siehe auch

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