Kurz gesagt Beim Heißpressen werden spezielle Klebstoffe und Flussmittel verwendet, die als aktive Bindemittel oder Oberflächenhilfsmittel dienen.Leime, genauer gesagt wärmehärtende Klebstoffe, gehen unter Hitze und Druck eine chemische Reaktion ein und bilden eine starke, strukturelle Verbindung.Flussmittel hingegen sind chemische Reinigungsmittel, die Oxidschichten von Metalloberflächen entfernen, so dass ein Zusatzmetall wie Lot eine stabile metallurgische Verbindung herstellen kann.
Das Grundprinzip ist folgendes: Diese Zusatzstoffe sind keine passiven Füllstoffe.Sie sind aktive Materialien, die sich unter Hitze und Druck umwandeln, um entweder die Verbindung selbst herzustellen (Klebstoffe) oder die Oberflächen für eine perfekte, kontaminationsfreie metallurgische Verbindung vorzubereiten (Flussmittel).
Die zwei wichtigsten Mechanismen:Aushärten vs. Reinigen
Beim Heißpressen werden Materialien durch Temperatur und Kraft miteinander verbunden.Während sich einige Materialien durch dieses Verfahren direkt verbinden lassen (Diffusionskleben), ist für viele Anwendungen ein Zwischenprodukt erforderlich, um eine zuverlässige Verbindung zu gewährleisten.Hier kommen Klebstoffe und Flussmittel ins Spiel, die das Problem jedoch auf grundlegend unterschiedliche Weise lösen.
Die Rolle der Klebstoffe:Schaffung einer strukturellen Verbindung
In vielen technischen Bereichen bezeichnet \"glue\" einen duroplastischen Klebstoff oder Harz.Dabei handelt es sich um Polymere, die beim Erhitzen eine irreversible chemische Reaktion eingehen, die Aushärtung .
Die beim Heißpressen aufgebrachte Wärme leitet diesen Aushärtungsprozess ein und verwandelt das flüssige oder halbfeste Harz in einen starren, vernetzten Feststoff.
Der Druck erfüllt zwei wichtige Funktionen: Er sorgt für einen engen, hohlraumfreien Kontakt zwischen den zu verklebenden Oberflächen, und er erhält die Form und die gleichmäßige Dicke des fertigen Teils, während der Klebstoff aushärtet.
Gängige Beispiele sind das Verkleben von Holzfurnieren zu Sperrholz oder das Verfestigen von Schichten aus mit Epoxidharz getränktem Kohlefasergewebe (\"Pre-Preg\") zu hochfesten Luft- und Raumfahrtkomponenten.
Die Rolle des Flussmittels: Ermöglichung einer metallurgischen Verbindung
Flussmittel ist ein chemisches Reinigungsmittel ist ein chemischer Reiniger, kein Haftvermittler.Sein einziger Zweck ist die Vorbereitung von Metalloberflächen für das Löten oder Hartlöten.
Alle reaktiven Metalle, wie Kupfer und Zinn, bilden sofort eine dünne, unsichtbare Oxidschicht, wenn sie der Luft ausgesetzt werden.Diese Oxidschicht verhindert, dass geschmolzenes Lot "nass" wird und am Grundmetall haftet, was zu einer fehlerhaften Verbindung führt.
Beim Erhitzen wird das Flussmittel aktiv und löst diese Oxide aggressiv auf.Der Druck, der beim Heißpressen ausgeübt wird, hält die Komponenten an ihrem Platz und hilft dabei, das nun flüssige Lot in die Verbindung zu pressen und das leichtere Flussmittel zu verdrängen.Das Ergebnis ist eine saubere, reine Metall-auf-Metall-Verbindung.
Genau dieses Verfahren wird in der Elektronikfertigung verwendet, um Komponenten mit Hilfe von Lötpaste, einer Mischung aus winzigen Lötkugeln und Flussmittel, auf einer Leiterplatte (PCB) zu befestigen.
Verstehen der Kompromisse und Prozesskontrolle
Die Wahl zwischen einem Klebstoff oder einem Flussmittel - oder keinem von beiden - hängt ganz von den Materialien und den Leistungsanforderungen der Endmontage ab.Die falsche Wahl kann zu sofortigen oder latenten Fehlern führen.
Grenzen des Klebstoffs:Temperatur und Umgebung
Der Hauptnachteil des Klebens ist seine begrenzte Betriebstemperatur .Die ausgehärtete Polymerverbindung hat fast immer einen niedrigeren Schmelz- oder Zersetzungspunkt als die Materialien, die sie verbindet (z. B. Metall oder Keramik).
Klebstoffe können auch durch Chemikalien, Feuchtigkeit oder UV-Strahlung zersetzt werden, was in der Entwurfsphase berücksichtigt werden muss.
Flussmittel-Risiken:Rückstände und Korrosion
Das größte Risiko bei Flussmitteln sind korrosive Rückstände .Nach dem Lötvorgang müssen alle verbleibenden aktiven Flussmittel gründlich von der Baugruppe gereinigt werden.
Wenn diese Rückstände zurückbleiben, können sie Feuchtigkeit aus der Luft anziehen und die Metallkontakte langsam korrodieren lassen, was im weiteren Verlauf zu elektrischen Ausfällen führen kann.Es gibt zwar "reinigungsfreie" Flussmittel, aber sie hinterlassen immer noch einen harmlosen Rückstand, der bei kritischen Anwendungen nicht akzeptabel sein kann.
Prozesskontrolle ist nicht verhandelbar
Beide Methoden erfordern eine präzise Steuerung des Heißpresszyklus.Ein falsches Temperaturprofil, Druckniveau oder eine falsche Heizdauer können zu einer unvollständigen Aushärtung eines Klebstoffs oder zu eingeschlossenem, nicht aktiviertem Flussmittel in einer Lötstelle führen.Beide Ergebnisse beeinträchtigen die Integrität der Verbindung.
Die richtige Wahl für Ihre Anwendung treffen
Um das richtige Verfahren auszuwählen, müssen Sie zunächst Ihre Materialien und Ihr Klebeziel definieren.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem Verkleben von Holz, Polymeren oder Faserverbundwerkstoffen liegt: Sie verwenden einen wärmehärtenden Klebstoff (z. B. Epoxid-, Phenol- oder Polyesterharz), der unter Hitze und Druck aushärtet, um das fertige Teil zu formen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem Verbinden von Metallen unter Verwendung eines Niedrigtemperaturfüllers (Lot/Lot) liegt: Sie müssen ein Flussmittel verwenden, um die Oberflächen vor und während des Erhitzungsprozesses chemisch zu reinigen, damit eine starke metallurgische Verbindung entsteht.
- Wenn Sie in erster Linie reine Metalle oder Keramiken bei hohen Temperaturen verbinden wollen: Möglicherweise benötigen Sie überhaupt keinen Zusatzstoff; ein Verfahren wie das Diffusionsbonden in einer Vakuum-Heißpresse ermöglicht es den Atomen der Werkstoffe selbst, sich zu vermischen und eine Verbindung einzugehen.
Letztendlich ist der Schlüssel zur Beherrschung des Heißpressverfahrens das Verständnis dafür, ob Sie eine neue Bindung schaffen oder einfach eine bestehende aktivieren müssen.
Zusammenfassende Tabelle:
| Aspekt | Klebstoffe (duroplastisch) | Flussmittel |
|---|---|---|
| Primäre Rolle | Bildet durch Aushärtung eine strukturelle Verbindung | Reinigt Metalloberflächen für das Löten |
| Mechanismus | Chemische Reaktion unter Hitze/Druck | Löst Oxide auf, um eine metallurgische Bindung zu ermöglichen |
| Häufige Verwendungen | Holz, Polymere, Verbundwerkstoffe (z. B. in der Luft- und Raumfahrt) | Elektronik, Metallverbindungen mit Lot |
| Wesentliche Vorteile | Starke, lunkerfreie Verbindungen | Verhindert Verunreinigungen, gewährleistet Benetzung |
| Beschränkungen | Begrenzte Betriebstemperatur, Umweltempfindlichkeit | Gefahr von korrosiven Rückständen, wenn nicht gereinigt |
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