AT158612B

AT158612B - Lötkolben.

Info

Publication number: AT158612B
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1936-06-24
Filing date: 1937-06-21
Publication date: 1940-04-25

Description

Lötkolben.

Bei Lötkolben besteht der Lötkörper oder die Lötspitze meist aus Kupfer, das eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und eine leichte Benetzbarkeit für das Lötmittel, z. B. Zinn, aufweist. Die Löt- spitzen aus Kupfer haben jedoch den Nachteil, dass sie nach kurzer Betriebsdauer stark verzundern, so dass häufig eine mechanische Reinigung der Oberfläche erforderlich ist, die darauf von neuem verzinnt werden muss. Die Kupferlötspitzen sind infolgedessen schnell verbraucht.

Es ist versucht worden, für die Lötkörper verzunderungsfreies Material an Stelle des Kupfers zu verwenden. Hiefür kommen in erster Linie Edelmetalle in Betracht, die jedoch den Nachteil haben, dass sie sich im Zinn leicht lösen, so dass der Lötkörper schon nach kurzer Betriebsdauer durch
Legierungsbildung korrodiert. Unedle Metalle, wie Nickel, Chrom, Aluminium, und Metallegierungen, wie Chromnickel u. dgl., verzundern zwar nicht, nehmen aber Zinn überhaupt nicht oder nur schwer an, so dass sie als Werkstoff für den Lötkörper bisher nicht Verwendung finden konnten.

Man hatte deswegen auch schon vorgeschlagen, Lötkolben nach andern Gesichtspunkten zu bauen. So wurden schon als Lötkörper porige Körper, z. B. solche aus gesintertem Wolfram, verwendet. Bei einem solchen Lötkolben wurde die übliche Kupferlötspitze durch einen porösen Wolframkörper ersetzt, der den Abschluss eines mit flüssigem Lot angefüllten Behälters bildet. Durch die Poren des Körpers fliesst das Lot aus dem Behälter zur Lötstelle. Der Nachteil dieser Ausführung ist der, dass die feinen Poren in dem Lötstück sehr schnell durch Verbrennungsrückstände bei Überhitzung verstopft werden.

Diese Möglichkeit ist sehr leicht gegeben, weil die Wärmeleitung eines porösen Körpers verhältnismässig schlecht ist und deswegen eine grosse Wärmeleistung an der Berührungsstelle zwischen Heizwicklung und porösem Körper aufgebracht werden muss, um eine genügend hohe Temperatur der eigentlichen Lötfläche am porösen Körper aufrechtzuerhalten. Ausserdem ist für den Lötkolben dieser Art eine lange Anheizzeit erforderlich, weil das Lot in dem Vorratsbehälter vollständig geschmolzen sein muss, ehe er betriebsbereit ist.

Aus der Erkenntnis heraus, dass die verlangten Eigenschaften, nämlich hinreichend gute Haftfähigkeit des Lötmittels und grosse Unempfindlichkeit gegen die Einwirkung des Luftsauerstoffes, einander widersprechen, geht die Erfindung dahin, eine Lötkolbenspitze zu schaffen, die auf völlig andern Grundsätzen als den bisher geltenden beruht.

Nach der Erfindung ist der Lötkörper oder die Lötspitze eines Lötkolbens derart ausgebildet, dass das Lötmittel durch Kapillarkräfte festgehalten wird. Zu diesem Zweck ist der Lötkörper mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen und hat etwa sehwammartige Beschaffenheit, so dass das Lötmittel infolge der Kapillarwirkung in die in der Oberfläche befindlichen Aussparungen von mitunter mikroskopisch kleinen Ausmassen eindringt und so selbst auf Lötkörpern festgehalten wird, die aus Werkstoff bestehen, der für Zinn keine oder nur eine geringe Aufnahmefähigkeit besitzt. Auf diese Weise ist es möglich, die Lötspitzen aus Material herzustellen, das nicht verzundert.

Die schwammartige Wirkung der erfindungsgemässen Lötkörper kann dadurch noch verbessert werden, dass der Lötkörper aus Metallpulver hergestellt wird, das durch Sinterung in einen festen Körper hochporöser Beschaffenheit übergeführt wird. In diesem Falle nimmt nicht nur die Oberfläche des Lötkörpers das Zinn an, sondern es wird eine weitgehende Durchdringung des gesamten Körpers infolge der Kapillarwirkung ermöglicht. Der Lötkörper saugt gewissermassen wie ein Schwamm das Lötzinn auf. Da

wenig oder gar nicht legienmgsfähiges Metall Verwendung finden kann, können billige Metalle als Ausgangswerkstoff für den Lötkörper gewählt werden. Es hat sieh gezeigt, dass die vorteilhaftesten Ergebisse mit Nickel oder-unter Beachtung bestimmter Vorschriften-auch mit Eisen als Werkstoff erzielbar sind.

Die verwandten Stoffe oder Legierungen des Nickels genügen auch den gestellten Anforderungen.

Die Herstellung der Lötkörper kann mit Vorteil durch Anwendung eines in der Metallkeramik an sich bekannten Verfahrens erfolgen. So können die Lötkörper in der Weise hergestellt werden, dass reines Nickel-oder Eisenpulver von sehr geringer Teilchengrösse, etwa Ijj. gross, vorzugsweise Carbonylnickel oder Carbonyleisen, Verwendung findet und zweckmässig mit einem Bindemittel aus einem organischen Stoff, z. B. in Alkohol gelöster Schellack, zu einer Paste verarbeitet wird, aus der die Lötkörper geformt werden. Hierauf folgt die Sinterung, die bei etwa 10000 C zweckmässig in einem Vakuumofen vorgenommen wird.

Falls die zur Formung der Lötkörper benutzte Form aus keramischem Material besteht, ist es vorteilhpft, den Lötkörper zusammen mit der Form zur Sinterung in einen Vakuumofen zu bringen. Bei Lötspitzen kann als Form ein keramisches Rohr Verwendung finden.

Das Material des fertigen Lötkörpers besitzt ein etwa 40% geringeres spezifisches Gewicht als der
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eingetaucht, wobei sieh die Poren weitgehend mit dem Lötmittel anfüllen. Dieser Tauchvorgang findet am vorteilhaftesten in Anwesenheit von Lötwasser statt. Der so gewonnene Lötkörper besitzt den Vorteil, dass er lange Zeit ohne irgendeine Reinigung verwendungsfähig bleibt, ohne dass die Haftfähigkeit für das Lötmittel nachlässt.

Da die Wärmeleitfähigkeit der zur Verwendung gelangenden Werkstoffe für den Lötkörper meist nicht genügend gross ist, ist es zweckmässig, zur Wärmeleitung vom Heizkörper zur Lötspitze einen Zwischenkörper aus Kupfer oder Aluminium zu verwenden, so dass nur die eigentliche Spitze
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Gemäss einer verbesserten Ausführung nach der Erfindung stellt man den Lötkörper nicht getrennt von der Wärme zuführenden Unterlage her, sondern erzeugt ihn direkt als Schicht auf dem Kolbenkern. Beispielsweise rührt man das Metallpulver, vorzugsweise Nickel-oder Eisenpulver, in einem Lösungsmittel, z. B. Alkohol, an und taucht die Unterlage darin ein oder spritzt oder streicht die Lösung auf die Unterlage auf.

Dann wird das Lösungsmittel verdampft und das Ganze einer höheren
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bildet, die dann, wenn Eisen als Schichtmaterial verwendet wird, besonders fest auf der Unterlage haftet. Um genügend grosse Kapillarkräfte für das Aufnehmen des Lötmittels zu schaffen, ist eine bestimmte Stärke der Sinterschicht erforderlich.

Um den Wärmewiderstand zwischen Wärmequelle und aktiver Lötschicht, der in der Hauptsache durch die Wärme zuführende Unterlage gebildet wird, möglichst klein zu halten, wird man als Material gut wärmeleitende Stoffe, insbesondere z. B. Kupfer, verwenden. Dieser Werkstoff neigt aber sehr zur Korrosion und Verzunderung, wodurch die Vorteile der erfindungsgemässen Lötkörper hinfällig werden, wenn nicht entsprechende Vorsorge getroffen wird. Aus diesem Grunde überzieht man den als Wärme zuführende Unterlage dienenden Kolbenkern mit einem Sehutzüberzug. Die Schutzschicht muss so dicht und so zunderfest sein, dass ein Luftzutritt zur Unterlage unmöglich ist.

Voraussetzung ist ferner, dass als solche Schutzschicht nur ein Werkstoff verwendet wird, dessen Legierungsbildung mit Zinn gering ist. Bewährt haben sich hiefür Silber-, Chrom-und Nickelüberzüge oder Zusammenstellungen dieser Schichten.

In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungen von Lötkolbenspitzen gemäss der Erfindung gezeigt. In den Fig. 1 und 2 ist mit a und d die Wärme zuführende Unterlage, z. B. aus Kupfer, bezeichnet, während b und e den korrosionsfesten Überzug, z. B. aus Nickel, darstellen. c ist in Fig. 1
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wie die Fig. 2 bei t zeigt, in den Kolbenkern eingesetzt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform eines Kolbens, bei dem die Heizwicklung t innerhalb des mit z. B. keramischem Pulver u gefüllten porösen Lötkörpers v untergebracht ist, um möglichst verlustfrei Wärmeübertragung von t auf v zu erhalten. Der Kolbengriff w ist zum Teil gelocht, um die Wärmeleitung herabzusetzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel können naturgemäss ebenfalls Schutzschichten und Zwischenschichten angebracht werden, die nur der Übersichtlichkeit halber fortgelassen worden sind.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lötkolben mit nur von aussen benetzbarer Lötspitze, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus einem von sich aus mit flüssigem Lot nicht oder nur schwer benetzbaren Werkstoff besteht und derart ausgebildet ist, dass er das von aussen herangebracht Lötmittel, z. B. Zinn, durch Kapillarkräfte festhält.

Claims

2. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Lötkörpers aufgerauht ist.

3. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus porösem Metall besteht. <Desc/Clms Page number 3>

4. Lötkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus verzunderungsfreiem oder verzunderungsschwachem Werkstoff, z. B. Nickel, Eisen oder einem ähnlichen Stoff oder Legierung, hergestellt ist.

5. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus gesintertem Metallpulver, z. B. Nickelpulver, insbesondere Carbonylnickel, besteht.

6. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus gesintertem Metallpulver, z. B. Eisenpulver, insbesondere Carbonyleisen, besteht.

7. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper an einem die Wärmezufuhr bewirkenden, mit dem Heizkörper in Verbindung stehenden, gut wärmeleitenden Körper angebracht ist.

8. Lötkolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper am Ende eines Stabes aus Kupfer, Aluminium od. dgl. ein-oder aufgesetzt ist.

9. Lötkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper nach Art einer Kappe auf das Ende des die Wärmezufuhr bewirkenden Körpers aufgezogen ist.

10. Lötkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus einer in eine Aussparung des Heizstabes eingesetzten Spitze besteht.

11. Lötkolben nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der das Lötmittel aufnehmende Teil des Lötkörpers aus einer auf die die Wärmezufuhr vermittelnden Unterlage aufgebrachten Schicht besteht.

12. Verfahren zur Herstellung des Lötkolbens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht beispielsweise durch Tauchen oder Spritzen aufgebracht und danach aufgesintert ist.

13. Lötkolben nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der die Wärme zuführenden Unterlage und dem aktiven Lötteil eine Schutzschicht aus korrosions-bzw. verzunderungsfreiem Material, wie Silber, Nickel, Chrom oder einer Legierung dieser Stoffe, vorgesehen ist.

14. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper als den elektrischen Heizkörper umschliessende Hülle ausgebildet ist.

15. Verfahren zur Herstellung von Lötkörpern bzw. Schichten nach den vorangehenden Ansprühen, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus Metallpulver gepresst und bei hoher Temperatur, etwa 1000 C, zweckmässig im Vakuumofen gesintert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötkörper aus mit einem Bindemittel vermengten Metallpulver geformt und zusammen mit der Form gesintert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus keramischem Material bestehende Form, z. B. ein keramisches Rohr, verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein organischer Stoff dient, z. B. Schellack, der zweckmässig mittels Alkohol gelöst ist.

19. Verfahren zur Herstellung eines Lötkolbens nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterstück mit Lötwasser durchtränkt und anschliessend in flüssiges Zinn getaucht wird. EMI3.1