Löten im Wandel der Zeit, ein historischer Rückblick - eldec

Technologietag Löten 

Löten im Wandel der Zeit 

– Ein historischer Rückblick – 

Technologietag Löten und Erwärmen 

06.05.2010 Dornstetten 

Dipl.-Ing. H.-J. Peter / 1 von 66




Fügen durch Löten? 





6000 Jahre Löten? 





Was ist eigentlich Löten? 





Abgrenzung des Lötens gegenüber 

dem Schweißen 

Beim Verbindungsschweißen sind Zusätze aus artgleichem 

Werkstoff (Schweißzusatzwerkstoff) mit gleichem oder 

nahezu gleichem Schmelzbereich erforderlich. 

Beim Löten liegt dagegen der Schmelzbereich des 

Zusatzwerkstoffs (Lot) unter dem des Grundwerkstoffs. 

Demzufolge werden beim Schweißen Grund- und Zusatzwerkstoff, 

beim Löten jedoch nur der Zusatzwerkstoff 

aufgeschmolzen. 


Die ältesten stoffschlüssigen 

Fügeverbindungen wurden nicht 

geschweißt sondern gelötet! 

Ältester gelöteter Goldschmuck stammt offenbar aus den 

ägyptischen vordynastischen Gräbern von El Gerzeh 

(3800 v. Chr.) und Abusir-el-Melek (3600 v. Chr.). 

Im gesamten Mittelmeerraum bis zum Schwarzen und 

Kaspischen Meer finden sich Gold-, Silber- und Kupfergegenstände, 

die nachweislich gelötet worden sind. 


In der alten Stadt Ur (in Chaldäa der Bibel) im heutigen Irak, 

wurden hartgelöteten Gegenstände (Goldschmuck) gefunden. 

Sie sind von hoher Qualität und wurden um etwa 2600 v. Chr. 

datiert. 

Abrahams Haus 

Wohnviertel der Stadt Ur, in der Abraham 

gelebt haben soll 


Dipl.-Ing. H.-J. Peter / 9 von 66 

Gold und Elektrum 

(2600 v. Chr.)

Gelöteter 

Kopfschmuck 

Dipl.-Ing. H.-J. Peter / 10 1 von 144 66

Im Chalkolithikum (Kupfersteinzeit) großer Bedarf an Kupfererzen. 

Zunächst Gegenstände aus gediegenem Kupfer. 

Später wurden verschiedene Kupferoxide wie der Malachit für die 

verschiedensten Zwecke verwendet. Als Pulver mit verschiedenen 

Bindemitteln verrührt, wurde in alle Richtungen experimentiert. 

So wurden Farben, Kosmetika, Medikamente hergestellt. 

Später auch sog. Goldleim, griechisch Chrysokolla. 

Der Kupferabbau war überall gewaltig, wie z. B. in Oman, wo ein ganzer 

Berg abgetragen wurde. 


Malachitsäulen in St. Petersburg / St.-Isaak-Kathedrale 


Beispiel einer Kupferlötung 


Teil eines 

zusammensteckbaren 

Bettbaldachins der Mutter 

des Cheops (2600 v. Chr.). 

Die kupfernen Steckhülsen 

wurden aus überlappten, mit 

einer Silberlegierung 

gelöteten Blechen 

hergestellt.

Beispiel einer Silberlötung 

Die Sumerer, die das Land zwischen 

Tigris und Euphrat im 4ten vorchristl. 

Jahrtausend besiedelten, brachten ihre 

Kultur mit. 

Um 3400 v. Chr. soll das Löten 

Allgemeingut in Ur gewesen sein. 

Ältestes Beispiel für die Silberlötung stellt 

die Silbervase des Entemena von 

Lagasch um 2800 v. Chr. dar. 


Beispiel einer Goldlötung 

Sogenannter Fliegenorden (Ehrengold 

der Tapferkeit, 249 g) der Ägyptischen 

Königin Ahhotep, etwa 1600 v. Chr. 



Durchbrochener Fliegenkörper 

auf Blech stumpf aufgelötet, 

ebenso die Öse, Länge der 

Fliege über 100 mm. 



Saucière aus Troja, 23-karätiges 

Gold, 600 g (2500 v. Chr.) 

Griffe aus Blech geformt 

und angelötet 



Cloisonné-Arbeiten 

Pektoral Sesostris`II 

(1880 v. Chr.), 

Höhe 52 mm 

Deutlich erkennbare 

Lötstellen, z. B. 



Granulations-Arbeiten 

Cloisonné- und Granulations- 

Arbeiten 

Dolchgriff Tutanchamuns 

(1350 v. Chr.) 

mit Einlegearbeiten und fein 

granulierter Griffoberfläche 




Zwei goldene etruskische 

Halsketten (6. Jh. V. Chr.) 




Bis 6000 Granuli je 

Perle, Ø 12 mm 




Schminkgefäß, etruskisch 

(650 v. Chr.), Höhe 6 cm, 

137 000 Granuli 


Zusatzlot - Beispiel 

Knopf mit angelöteter Öse 

(Ägypten 1400 v. Chr.) 

3,5 mm 

Zusammensetzung nach Roberts: 

Au : Ag : Cu Ts [°C] 

Platte 85,4 : 13,4 : 1,3 1020 - 1050 

Öse 71,4 : 26,1 : 2,5 980 - 1030 

Lötnaht 66,7 : 28,0 : 5,3 920 - 1010 


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Welches Lötverfahren kam zur Anwendung ? 

Kontakt-Reaktionslöten mit 

Kupfersalzen (Kupferoxid, 

Kupferkarbonat) als 

Reaktionslot. 

• Chrysocolla (Goldleim) 

• Malachit 

Einsatz metallischer Lote aus 

Legierungen von Au, Ag und 

Cu, später auch Cu-Sn- 

Legierungen 


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Kontakt-Reaktionslöten – Funktionsweise 

Zermahlenes Kupferkarbonat wird mit Bindemittel (z. B. Natron, 

Schweinefett u. ä.) angerührt, 

die zu verbindende Teile werden damit bestrichen und quasi verklebt, 

die Teile werden dann im Holzkohlefeuer mittels Blasrohr gezielt erhitzt, 

bei 100 °C wird Kupferkarbonat zu Kupferoxid, 

bei 600 °C verkohlt das Bindemittel, 

bei 850 °C vereinigt sich Kohlenstoff mit Sauerstoff des Kupferoxids, 

es verdampft als Kohlendioxid und hinterlässt Spuren von Kupfer, die 

an Goldteilen haften, 

zusammen mit Gold entsteht ein Eutektikum mit 889 °C 

Schmelztemperatur. 


Kontakt-Reaktionslöten – REM-Aufnahmen 


Granulationsperlen 

Etrurien 

(600 v. Chr.) 

Susa (2000 v. Chr.) 


Kontakt-Reaktionslöten – Beispiel von heute 

Bei ca. 900 °C werden die Rohre gefügt. Es bildet sich ein Eutektikum 

Al-Al 2Cu mit 33 % Cu und 67 % mit einem Schmelzpunkt von 548 °C. 


Kontakt-Reaktionslöten – Beispiel von heute 

Bei ca. 900 °C werden die Rohre gefügt. Es bildet sich ein Eutektikum 

Al-Al 2Cu mit 33 % Cu und 67 % mit einem Schmelzpunkt von 548 °C. 


Ausgewählte Begriffe der Löttechnik 

• Weich-, Hart- und Hochtemperaturlöten 

• Flussmittel 

• Lötschutzgase 

• Benetzung von Loten und Grundwerkstoffen 

• Kapillarer Fülldruck 

• Diffusionszonen 

• Lötinduktorformen 

• Anwendungsbeispiele 


Abgrenzung der Lötverfahren Weich-, Hart- und 

Hochtemperaturlöten 

Man spricht vom Weichlöten, wenn die Liquidustemperatur 

des Lotes unter 450 °C liegt, analog vom Hartlöten bei 

Temperaturen über 450 °C. Eine Weiterentwicklung des 

Hartlötens stellt das z. Zt. nur in Deutschland gesondert als 

solches benannte Hochtemperaturlöten dar. Dabei erfolgt 

das Löten ohne Flußmittelzusatz unter Luftabschluss in einer 

Schutzgas- oder Vakuumatmosphäre mit Loten, deren 

Liquidustemperaturen oberhalb 900 °C liegen. 


Benetzung eines festen Metalls durch eine Lotschmelze 

γ M = γ LM + γ L . cos α 

γ 

− γ 

γ 

M LM 

cos α = 

Randwinkel - Maß für die 

L 

γ L = Grenzflächenspannung der 

... Lotschmelze 

γ M = Grenzflächenspannung des 

. .......festen Metalls 

γ LM = Grenzflächenspannung an 

.........der Phasengrenze festes 

Metall/Lotschmelze 

Benetzungsfähigkeit 


Oberflächenschichten auf nicht vorbehandelten 

metallischen Werkstoffen 

0 – 

1 – 

... 

2 – 

3 – 

4 – 

5 – 

6 – 

.. 

Metall mit polykristallinem Aufbau 

Metall mit verändertem Gefügeaufbau. Die 

Korngröße nimmt in Richtung Oberfläche ab 

Schicht von Metall/Sauerstoff-Verbindungen 

Schicht adsorbierter Sauerstoffionen und 

-molekülen, die nicht mit den Metallatomen 

chem. gebunden sind 

Schicht adsorbierter Wassermoleküle 

Schicht adsorbierter organischer Moleküle 

(Fette, Öle), ihre Ausdehnung ist weitaus 

größer als die Wasserschicht 

Schicht ionisierter Staubteilchen, die aus 

dem umgebenden Medium adsorbiert wurden 


Bedingungen für die Benetzung durch ein Lot 

• Durch Einwirkung des flüssigen Lotes werden die Oxidfilme nicht 

...entfernt, sondern bei Sauerstoffzutritt während der Löterwärmung 

…noch verstärkt. 

• Benetzung kann nur bei reinen Metalloberflächen erfolgen. 

• Deshalb müssen Oxidhäute erst entfernt werden. 

• Dicke Fremdschichten müssen durch eine mechan. oder chem. 

…Vorbehandlung vor dem Löten entfernt werden. 

Beseitigung der Oxidschichten durch: 

• Flußmittel 

• reduzierende Schutzgase 

• selbstfließende Lote 

• Vakuum 

Dipl.-Ing. H.-J. Peter / 32von 66

Flußmittel (FM) nach DIN EN 8511 

• FM sind i. a. Säuren oder Substanzen, die bei der Erhitzung 

…Säuren abspalten (z. B. Salze in Lösungsmitteln). 

• Organische Substanzen wie z. B. Kolophonium, Milch-, Öl- 

…und Stearinsäure, organische Halogene, Amine und Amide. 

• Anorganische Säuren wie z. B. Bor-, Salz- und 

…Orthophosphorsäure oder Salze wie Borax, Silikate, Chloride 

…oder Fluoride in Lösungsmitteln. 

FM werden unterteilt in: 

• FM zum Weichlöten von Schwermetallen Typ F-SW 

• FM zum Weichlöten von Leichtmetallen Typ F-LW 

• FM zum Hartlöten von Schwermetallen Typ F-SH 

• FM zum Hartlöten von Leichtmetallen Typ F-LH 


Flußmittelfreies Hartlöten 


Hartlöten unter Schutzgas 

Wichtigste technische Schutzgase 

Inertgase: 

• Stickstoff (N 2) 

• Argon (Ar) 

Aktivgase (reduzierende Atmosphären): 

• Wasserstoff (H 2) 

• Spaltgas (75 % H 2, 25 % N 2) 

• Formiergas (5-20 % H 2 : 80-95 % N 2) 

• Teilverbrannte Ferngase (H 2, N 2, CO) 


Diffusionszonen im Grundwerkstoff D G 

und im Lot D L ; V L = Ausbreitungsrichtung 


Kapillarer Fülldruck in Abhängigkeit der Spaltbreite 


Voraussetzung: 

1. Benetzen 

2. Fließen 

3. Binden

Definition Lötspalt, Montagespalt 


Spalt der Verbindung - 

bei Raumtemperatur S RT 

(Montagespalt, untere Bildhälfte) 

und bei Löttemperatur S LT 

(Lötspalt, obere Bildhälfte).

Diffusionszonen im Grundwerkstoff und Lot 


Gefüge einer Hartlötverbindung Kupfer/L-Ag40Cd20 


Lotgrundmasse ist eutektisch 

aufgebaut mit kleinen darin 

eingelagerten dendritisch 

ausgebildeten Primärkristallen 

Kupfergrundwerkstoff. 

In der Übergangszone (Bindezone) 

Kupfer/Lot sind auf der ganzen Breite 

Primärkristalle des Lotes 

aufgewachsen. Derartige 

Lötverbindungen sind verformungsfähig 

und ihre Bindezone ist höher 

belastbar als das reine Kupfer.

Verschiedene Induktortypen beim Induktionslöten 

• Innen- und Außenfeldinduktoren 

• Ein- und mehrwindige Induktoren 

• Flächeninduktoren 

• Haarnadelinduktoren 

• Linieninduktor 

• Tunnelinduktoren 

• Mehrfachinduktoren 

• Gabelinduktoren 

• Klappinduktoren 


Form und Koppelabstand der Induktoren 

zum Lötwerkstück 


Einsatz von Magnetjochen 

zur Konzentration und Abschirmung 


Einsatz von Magnetjochen 

zur Konzentration und Abschirmung 

Isolierfolie aus 

Glimmer „Micafil“ 


Gebogener Haarnadelinduktor, beblecht, zum 

Hartlöten von Kupferflachdrähten mit Lötpistole 








Ringinduktor, oval einwindig, zum Einlöten von 

Rohrbögen in Kupferwärmetauscher mit Roboter 

Mit selbstfließenden Loten 

(flußmittelfrei) auf der Basis 

Cu-P-Ag ist beim Löten von 

Kupferteilen ein sicheres 

Durchlöten möglich 



Rohrbögen in Kupferwärmetauscher mit Roboter 



Rohrbögen in Nirowärmetauscher mit FM und SG 








Ringinduktor, einwindig, zum Einlöten von 

Kurzschlussstäben in einen Kurzschlussring 


Ringinduktor, einwindig, zum Einlöten von 

Kurzschlussstäben in einen Kurzschlussring 


Konstruktionsbeispiel eines Klappinduktors 


Konstruktionsbeispiel eines Klappinduktors 


SG-Löten von Ringstücken mit Klappinduktor 

(SG tritt direkt aus dem Induktor aus) 

Schnitt A - B 





SG-Löten von Ringstücken – Oberfläche nach dem Löten 

Ringstück mit Rohr Ø 12 x 1 mm, Kupferlot, HFG 5 mit 8 s unter 

SG gelötet. Abkühlung unter SG, von links 60 s, 30 s, 15 s und 0 s. 








SG-Löten von Ringstücken an gebogenen Rohren 


Beispiele zum Hartlöten von Aluminiumteilen 


Hartlöten eines Alu- 

Kofferprofils mit 

Lotdrahtvorschubgerät



Hartlöten eines Alu- 

Kofferprofils mit 

Lotdrahtvorschubgerät






Danke für die 

Aufmerksamkeit 

– und viel Spaß beim Löten – 

Dipl.-Ing. H.-J. Peter

Löten im Wandel der Zeit, ein historischer Rückblick - eldec

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