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Soudoir.
Dans les soudoirs, le corps ou la pointe du soudoir est fait le plus souvent en cuivre, qui possède une bonne conduc- tibilité thermique et est facilement mouillé par la soudure,par exemple l'étain. Les pointes de soudoir en cuivre ont toute- fois l'inconvénient qu'elles se corrodent fortement après une courte durée de fonctionnement de sorte qu'un nettoyage méca- nique de la surface est fréquemment nécessaire, la surface devant ensuite être de nouveau étamée. Les pointes de soudoir en cuivre sont par conséquent rapidement consommées.
On a essayé d'employer à la place du cuivre pour les corps de .Boudoir une matière résistant à la corrosion.On peut envi-
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sager principalement à ce point de vue les métaux précieux qui ont toutefois l'inconvénient qu'ils se dissolvent facilement dans l'étain de sorte qu'après un court temps de fonctionnement déjà, lecorps desoudoir estcorrodé par formation d'alliage.
Des métaux non précieux, comme le nickel, le chrome, l'alu- minium, et les alliages métalliques, cornue le chrome-nickel et les alliages analogues, ne se corrodent pas, il est vrai, mais ne prennent l'étain que très difficilement ou pas du tout de sorte qu'ils n'ont pas pu être employés jusqu'à présent com- .ne matière pour le corps de soudoir.
Se basant sur la constatation que les propriétés dési- rées, savoir une adhérence suffisante de la soudure et une cran- de insensibilité à l'action de l'oxygène de l'air, sont en op- position, la présente invention vise à créer une pointe de sou- doir qui repose sur des principes tout à fait différents de ceu@ suivis jusqu'à présent.
Suivant la présente invention, le corps ou la pointe de soudoir est établi de telle façon que la soudure est maintenue par capillarité. Dans ce but, le corps de Boudoir est pourvu d'une surface rehdue rugueuse et a une nature quelque peu spon- ,,rieuse de sorte que par suite de l'effet capillaire la soudure pénètre dans les évidements de dimensions souvent microscopiquet se trouvant dans la surface et est ainsi maintenue sur les corpi de soudoir qui sont faits en une :ratière qui ne possède pour l' étain aucune capacité de réception ou seulement une capacité minime. Il est possible de cette manière de fabriquer les poin- tes de soudoir en une matière qui ne se corrode pas.
L'action analogue à celle d'une éponge du corps du soudorr suivant la présente invention peut encore être améliorée par le fait que le corps de soudoir est fait en une poudre métallique qui est ame- née sous la forme d'un corps solide fortement poreux par frit- tage. Dans ce cas, la surface du corps de soudoir ne reçoit pas seulement l'étain .nais il seproduit une pénétration étendue de l'ensemble du corps par suite de l'effet capillaire.Le corps ,,
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de soudoir absorbe en quelque sorte 1!étain de la soudure com- me une éponge. Comme on peut employer un métal peu ou pas susceptible d'alliage , on peut choisir des métaux peu coûteux comme matière de , départ pour le corps de soudoir.
On a observé que les résultats les plus favorables peuvent être produits au moyen de nickel ou, en observant des prescriptions déterminées, également au moyen de fer comme matière première. Les matières apparentées ou les alliages' de nickel répondent également aux conditions imposées.
La fabrication du corps de soudoir peut se faire de telle manière que de la poudre fine de nickel ou de fer de très peti- te grosseur de particules', d'une grosseur d'environ I @, a- vantageusement du nickel-carbonyl ou du fer-carbonyl est em- ployé, avantageusement avec un liant en une matière organique, par exemple de la gomme-laque dissoute dans l'alcool, pour for- mer une pâte au moyen de laquelle les corps de soudoir sont moulés. Ensuite vient le frittage qui est effectué à environ 1000 C, avantageusement dans un four à vide. Dans le cas où le moule utilisé pour le moulage des corps de soudoir est fait en matière céramique, il est avantageux de transporter le corps de soudoir avec le moule en vue du frittage dans un four à vi- de.
Dans le cas de pointes de soudoir, on peut employer comme moule un tube céramique. La matière du corps de soudoir termi- né possède un poids spécifique d'environ 40 % plus petit que la matière massive. Pour compléter, le corps de soudoir est fina- lement plongé dans l'étain liquide à environ 3000 C de sorte que les pores se remplissent complètement de 'soudure. Cette opé- ration d'immersion a lieu le plus avantageusement en présence d'eau de soudure. Le corps de soudoir ainsi obtenu possède l'avantage qu'il reste susceptible d'emploi pendant longtemps sans aucun nettoyage et sans que l'adhérence pour la soudure laisse à désirer.
Comme la conductibilité thermique de la matière employée pour le corps de soudoir h'est le plus souvent pas suffisamment
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grande, il est avantageux, pour la conduction de la chaleur du corps de chauffage à la pointe de soudoir, d'employer un corps intermédiaire en cuivre ou en aluminium de sorte que seule la pointe proprement dite est établie suivant la présente inven- tion.
Suivant une forme de réalisation améliorée de la pré- sente invention, on ne fabrique pas le corps de soudoir sépa- rément du support amenant la chaleur mais oh le produit di- rectement comme une couche sur le noyau du soudoir. On délaie par exemple la poudre métallique, de préférence de la poudre de nickel ou de fer, dans un dissolvant, par exemple de l'al- cool, et on plonge le support dans celui-ci ou bien on pro- jette ou en enduit la solution sur le support. Le dissol- vant est ensuite évaporé et le tout est soumis à une tempéra- ture élevée, avantageusement aux environs de 1000 C, de sor- te qu'il se forme une couche poreuse frittée qui, lorsqu'on emploie le fer comme matière de la couche, adhère particuliè- rement solidement au support.
Pour créer des forces de capil- larité suffisamment grandes pour la réception de la soudure,il faut une épaisseur déterminée de la couche frittée.
On a maintenant observé que la couche poreuse ne peut pas être fabriquée sous une épaisseur quelconque suivant le procé- dé décrit, vu que par suite des coefficients de dilatation différents de la matière frittée et du noyau de soudoir, il se produit lors du refroidissement, après le frittage, dans la couche poreuse, des fendillements qui s'opposent à une cohé- sion suffisamment solide à l'intérieur de la couche et à une adhérence suffisante au support et ont pour effet que, dans la suite, des parties de la couche se détachent.
Des difficultés se sont toutefois présentées en outre lors de l'application d'une plus grande épaisseur de couche, difficultés qui consistent principalement en ce qu'il n'est pas possible d'appliquer la masse délayée pâteuse en une épaisseur tout à fait uhiforme sur le noyau de soudoir et d'empêcher @
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qu'elle se rassemble ou forme des gouttes avant que l'opéra- tion de frittage soit terminée.
La présente invention propose par conséquent de produire l'épaisseur de la couche poreuse au moyen de plusieurs couches mincea, frittées l'une après l'autre sur le support. En cas d'épaisseur de couches minime, les forces de liaison de la cou- che vers le support sont en effet plus grandes que les forces de déchirement à la surface de la couche. Pour cette raison, les différentes couches sont faites d'une minceur telle, avan- tageusement de 0,75 à I mm., qu'elles sont maintenues essen- tiellement par leur force de liaison sur le support. Il est possible de cette manière de produire des couches poreuses de n'importe quelle épaisseur et irréprochables.
Pour maintenir aussi petite que possible la résistance thermique entre la source de chaleur et la couche active de soudoir, résistance qui est formée principalement par le sup- port amenant la chaleur, on emploiera comme matière une subs- tance bonne conductrice de la chaleur, en particulier par exemple le cuivre. Cette matière a toutefois une forte ten- danae à être corrodée et à ne pas résister à l'attaque super- ficielle notamment de l'oxygène, ce qui supprime les avanta- ges du corps de soudoir suivant la présente invention, si l'on ne prend pas des mesures appropriées.
Pour cette raison on re- couvre le noyau de soudoir, servant de support amenant la cha- leur, d'un ou de plusieurs revêtements protecteurs qui doivent recouvrir le noyau de Boudoir non seulement à l'endroit de la surface de non couverte par la couche de soudoir mais également en-dessous de la couche de soudoir, vu qu'il est possible dans certaines circonstances que l'air ait accès au support par des conduits capillaires de la couche de soudoir qui ne sont pas remplis de soudure, et amorce ainsi en-dessous de la cou- che de soudoir une corrosion qui peut conduire finalement au détachement de la couche de soudoir. Les couches protectrices doivent être tellement denses et résistantes à la corrosion
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qu'un accès de l'air au support est impossible.
Il faut suppo- ser en outre que, comme couche protectrice, on n'emploie qu'une matière dont la formation d'alliage avec l'étain estminime.
On a obtenu de bons résultats avec des précipités d'argent, de chrome et de nickel appliqués galvaniquement ou des compo- sitions de ces couches. Par suite de la porosité des revête- ments galvaniques et pour obtenir que le noyau soit de façon effectivement sûre mis à l'abri de l'air, il faut une épais- seur de couche d'au moins 15 à 20 . Sur cette couche inter- médiaire résistante à la corrosion ou sur ces couches inter- médiaires on applique alors par frittage les surfaces de sou- doir.
Comme alors en cas d'emploi de différentes matières comme couches protectrices, par exemple du chrome, l'adhérence des surfaces frittées sur celle-ci est trop petite, on applique en- core une couche intermédiaire qui est avantageusement également frittée. On choisit la composition des différents constituants de couche de .nanière qu'on produise une bonne liaison métalli- que avec la couche de recouvrement et d'autre part une bonne , liaison avec la couche de soudoir. On emploie avantageusement un mélange de métaux ou un alliage qui contient une partie suf- fisamment grande de la matière au moyen de laquelle est faite la couche frittée de soudoir.
En cas d'emploi d'un revêtement de chrome comme couche protectrice et de surfaces de soudoir en nickel fritté, on a trouvé avantageuse une couche de liaison composée d'un tiers de cuivre, un tiers d'argent et un tiers de nickel.
Comme mesure de sécurité supplémentaire pour empêcher le passage de la soudure de la partie de soudoir active jusqu'au support amenant la chaleur, on peut munir le corps de soudoir, derrière la pointe de soudoir, d'un anneau protecteur qui est monté comme applique sur le corps de soudoir ou est enchâssé au moins partiellement dans le corps de soudoir et empêche un passage de la soudure. On a trouvé avantageuses des substances
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connues de l'industrie céramique comme l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de cuivre ou l'oxyde de magnésium qui sont appliqués en anneau mince ou avantageusement, lorsqu'il s'agit de cou- ches de soudoir frittées, sont frittés avec celles-ci et don- nent de ce fait une très bonne cohésion avec la couche de sou- doir et avec le corps de soudoir.
Il est également possible de remplir au moyen de substan- ces non mouillables les pores de la couche de soudoir aux en- droits où la soudure ne doit paspénétrer et sur lesquels la soudure ne doit pas couler. On envisagera par conséquent à cet effet des solutions colloïdales de carbone telles qu'elles sont connues dans l'encre de Chine et sous le nom commercial de Aquadag, etc. Avant l'imprégnation de la couchede soudoir au moyen de soudure, la couche de soudoir est imprégnée aux endroits appropriés au moyen de la solution colloïdale et chauffée, en suite de quoi le dissolvant est évaporé et le carbone reste et remplit les pores.
Le dessin représente à titre d'exemple quelques formes de réalisation de pointes de soudoir suivant l'invention.
Aux fig. I et 2 on a désigné par a et d le support amenant la chaleur, fait par exemple en cuivre, et tandis que b et e re- présentent le revêtement résistant à la corrosion, par exem- ple en nickel. à la fig. I est un corps de soudoir appliqué comme un chapeau ou formé par frittage en couche suivant la présente invention, corps qui, comme le montre la fig. 2 en f, peut également être inséré dans le noyau du soudoir.
La fig. 3 représente un exemple d'une pointe de soudoir à plusieurs couches; ± est le noyau hon conducteur de la cha- leur, h une couche résistant à la corrosion, i une couche de liaison nécessaire dans quelques cas et k la couche de sou- doir poreuse.
Pour empêcher l'écoulement de la soudure de la surface de soudoir active sur la partie; non couverte par le corps de soudoir, du support amenant la chaleur, il a été proposé de
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prévoir des anneaux protecteurs en substance non mouillable.
De semblables formes de réalisation sont représentées aux fig.
4 et 5. On a désigné en particulier à la fig. 4 par 1 le noyau de soudoir, par m la couche résistant à la corrosion, par n la Touche de soudoir poreuse et par o un anneau pro- tecteur, par exemple en oxyde d'aluminium. A La fig. 5 on a désigné par 2 le noyau de soudoir, par la couche protectri- ce, par r la couche de soudoir et par s l'anneau protecteur, par exemple en carbone incorporé dans la couche de soudoir r.
La f ig. 6 montre finalement une forme de réalisation parti- culière d'un soudoir dans lequel l'enroulement de chauffage t est logé à l'intérieur du corps de soudoir poreux v rempli par exemple de poudre céramique u, en vue d'obtenir une trans- mission de chaleur aussi exempte de perte que possible de t à r. La poignée ;1 du soudoir est en partie perforée pour di- minuer la conduction de chaleur. Dans cet exemple de réalisa- tion on peut naturellement aussi appliquer des couches pro- tectrices et des couches intermédiaires, qui ont été laissées de côté seulement pour plus de clarté.
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Solder.
In welders, the body or tip of the welder is most often made of copper, which has good thermal conductivity and is easily wetted by solder, eg tin. Copper solder tips have the disadvantage, however, that they corrode strongly after a short period of operation so that mechanical cleaning of the surface is frequently necessary, the surface then having to be tinned again. Copper solder tips are therefore quickly consumed.
An attempt has been made to use a corrosion-resistant material instead of copper for the brass body.
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Precious metals are mainly used in this respect, however, they have the disadvantage that they easily dissolve in tin so that after a short period of operation already the body of the seat is corroded by formation of an alloy.
Non-precious metals, like nickel, chromium, aluminum, and metallic alloys, retort chromium-nickel and the like alloys, do not corrode, it is true, but only take tin very seriously. hardly or not at all so that they could not be used until now as a material for the welder body.
Based on the finding that the desired properties, namely sufficient adhesion of the weld and a notch insensitivity to the action of oxygen in the air, are in opposition, the present invention aims to create a tip of soldering which is based on completely different principles from ceu @ followed until now.
According to the present invention, the welder body or tip is established such that the weld is held by capillary action. For this purpose, the Boudoir body is provided with a roughened reduced surface and has a somewhat spongy nature so that as a result of the capillary effect the solder penetrates into the recesses of often microscopic dimensions found in the surface and is thus maintained on the welding corpi which are made of a dobby which has for the tin no reception capacity or only a minimal capacity. In this way, it is possible to manufacture the welding tips of a material which does not corrode.
The sponge-like action of the welder body according to the present invention can be further improved by the fact that the welder body is made of a metal powder which is formed as a strongly solid body. porous by frying. In this case, the surface of the welder body not only receives the tin, but extensive penetration of the whole body is produced as a result of the capillary effect.
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The solder sort of absorbs the tin from the solder like a sponge. Since a metal with little or no alloying potential can be employed, inexpensive metals can be chosen as the starting material for the welder body.
It has been observed that the most favorable results can be produced by means of nickel or, by observing specific requirements, also by means of iron as a raw material. Related materials or nickel alloys also meet the requirements.
The manufacture of the welder body can be carried out in such a way that fine powder of nickel or iron of very small particle size, of a size of about 1%, preferably nickel-carbonyl or iron carbonyl is employed, preferably together with a binder of an organic material, for example shellac dissolved in alcohol, to form a paste by means of which the welder bodies are molded. Then comes the sintering which is carried out at approximately 1000 ° C., advantageously in a vacuum furnace. In the case where the mold used for molding the welder bodies is made of ceramic material, it is advantageous to transport the welder body with the mold for sintering in a vacuum furnace.
In the case of welding tips, a ceramic tube can be used as a mold. The material of the finished welder body has a specific gravity of about 40% less than the solid material. To complete the process, the welder body is finally dipped into liquid tin at about 3000 ° C so that the pores fill completely with solder. This immersion operation takes place most advantageously in the presence of welding water. The welder body thus obtained has the advantage that it remains usable for a long time without any cleaning and without the adhesion for the welding leaving to be desired.
As the thermal conductivity of the material used for the welder body is usually not sufficient
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Large, it is advantageous for the conduction of heat from the heating body to the welder tip to employ an intermediate body of copper or aluminum so that only the tip proper is made according to the present invention.
In accordance with an improved embodiment of the present invention, the welder body is not manufactured separately from the heat imparting support but the product directly as a layer on the welder core. For example, the metal powder, preferably nickel or iron powder, is stirred in a solvent, for example alcohol, and the support is immersed in it or else it is sprayed or coated with it. the solution on the support. The solvent is then evaporated off and the whole is subjected to a high temperature, preferably around 1000 C, so that a sintered porous layer is formed which, when iron is used as the material of the layer adheres particularly firmly to the support.
In order to create capillary forces large enough to receive the weld, a certain thickness of the sintered layer is required.
It has now been observed that the porous layer cannot be manufactured under any thickness according to the described process, since due to the different expansion coefficients of the sintered material and of the welder core, it occurs during cooling, after sintering, in the porous layer, cracks which oppose a sufficiently solid cohesion inside the layer and a sufficient adhesion to the support and have the effect that, in the following, parts of the diaper come off.
In addition, however, difficulties have arisen when applying a greater layer thickness, which difficulties consist mainly in the fact that it is not possible to apply the diluted pasty mass in a completely uniform thickness. on the welder core and prevent @
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that it collects or forms drops before the sintering operation is completed.
The present invention therefore proposes to produce the thickness of the porous layer by means of several thin layers, sintered one after the other on the support. In case of minimal layer thickness, the bonding forces of the layer to the substrate are indeed greater than the tearing forces at the surface of the layer. For this reason, the different layers are made of such thinness, advantageously from 0.75 to 1 mm., That they are maintained essentially by their bonding force on the support. It is possible in this way to produce porous layers of any thickness and flawless.
In order to keep the thermal resistance between the heat source and the active welder layer as small as possible, which resistance is formed mainly by the heat-conveying support, a substance which is a good conductor of heat will be used as material. especially for example copper. This material, however, has a strong tendency to be corroded and not to resist surface attack, in particular from oxygen, which eliminates the advantages of the welder body according to the present invention, if one does not take appropriate action.
For this reason we cover the welder core, serving as a support bringing the heat, with one or more protective coatings which must cover the boudoir core not only at the place of the surface not covered by the heat. weld layer but also below the weld layer, as it is possible under certain circumstances for air to access the support through capillary ducts in the weld layer which are not filled with solder, and primer thus below the weld layer corrosion which can ultimately lead to the detachment of the weld layer. The protective layers must be so dense and resistant to corrosion
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that air access to the support is impossible.
It should further be assumed that as the protective layer only material is employed which has minimal alloying with tin.
Good results have been obtained with galvanically applied precipitates of silver, chromium and nickel or compositions thereof. Due to the porosity of the galvanic coatings and in order to achieve that the core is effectively safe protected from air, a layer thickness of at least 15 to 20 is required. The solder surfaces are then applied by sintering to this corrosion-resistant intermediate layer or to these intermediate layers.
Since then when different materials are used as protective layers, for example chromium, the adhesion of the sintered surfaces thereon is too low, an intermediate layer is still applied which is advantageously also sintered. The composition of the various constituents of the layer is chosen to ensure that a good metal bond with the cover layer and on the other hand a good bond with the weld layer is produced. Advantageously, a mixture of metals or an alloy is employed which contains a sufficiently large part of the material from which the sintered weld layer is made.
When using a chromium coating as a protective layer and sintered nickel solder surfaces, a tie layer consisting of one third copper, one third silver and one third nickel has been found to be advantageous.
As an additional safety measure to prevent the passage of the weld from the active welder part to the heat-carrying support, the welder body can be fitted, behind the welder tip, with a protective ring which is mounted as a bracket. on the welder body or is embedded at least partially in the welder body and prevents a passage of the weld. Substances have been found advantageous
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known in the ceramic industry such as aluminum oxide, copper oxide or magnesium oxide which are applied in a thin ring or advantageously, in the case of sintered weld layers, are sintered with these and thus give very good cohesion with the solder layer and with the solder body.
It is also possible to fill the pores of the solder layer with non-wettable substances at places where solder should not penetrate and where solder should not flow. Colloidal carbon solutions such as they are known in India ink and under the trade name of Aquadag, etc. will therefore be considered for this purpose. Before impregnating the weld layer by means of solder, the weld layer is impregnated at the appropriate places by means of the colloidal solution and heated, after which the solvent is evaporated and the carbon remains and fills the pores.
The drawing shows by way of example some embodiments of welding tips according to the invention.
In fig. I and 2 denote by a and d the heat imparting support, eg made of copper, and while b and e represent the corrosion resistant coating, eg nickel. in fig. I is a welder body applied as a cap or formed by layered sintering according to the present invention, which body, as shown in FIG. 2 in f, can also be inserted into the welder core.
Fig. 3 shows an example of a multi-layered welder tip; ± is the heat conductive core, h a corrosion resistant layer, i a tie layer required in some cases and k the porous solder layer.
To prevent the flow of solder from the active solder surface onto the part; not covered by the welder body, the support bringing the heat, it has been proposed to
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provide protective rings that are not wettable.
Similar embodiments are shown in FIGS.
4 and 5. In particular in FIG. 4 by 1 the welder core, by m the corrosion resistant layer, by n the porous welder insert and by o a protective ring, eg made of aluminum oxide. In fig. 5 denoted by 2 the welder core, by the protective layer, by r the weld layer and by s the protective ring, for example of carbon incorporated in the welder layer r.
The f ig. 6 finally shows a particular embodiment of a welder in which the heating coil t is housed inside the porous welder body v filled for example with ceramic powder u, in order to obtain a transfer. heat mission as loss-free as possible from t to r. The welder handle; 1 is partially perforated to reduce heat conduction. In this exemplary embodiment it is of course also possible to apply protective layers and intermediate layers, which have been left aside only for the sake of clarity.