Verfahren zum Herstellen eines Hartlotes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung eines Hartlotes. Letzteres ist insbesondere zur vakuumdichten Hartlötung von Eisen, Kovar (eingetragene Marke) und ähnlichen Metallen geeig net. Derartige Hartlötungen sind insbesondere bei der Herstellung von Quecksilberdampfgleichrichtern von Bedeutung.
Die Anforderungen, welche an ein Hartlot gestellt werden, betreffen zunächst den Schmelzpunkt. So ist es vorteilhaft, wenn dieser zwischen 1000 und 1200 C liegt, damit einerseits bei der Hartlötung Temperaturen angewendet werden können, welche auch ein Einschmelzen der zu verbindenden Metalle bewirken ( Verschweissung ), anderseits in einer von der Wärmequelle etwas abliegenden Zone eine nor male Lötung stattfindet ( Hinterlötung der Schweiss stelle). Ferner ist es erwünscht, wenn das Hartlot so duktil ist, dass die Lötstelle die durch ihre Herstellung entstandenen Spannungen, bedingt durch die ver schieden grossen thermischen Ausdehnungskoeffizien ten der verlöteten Metalle und die bei der Verwen dung eines hartverlöteten Gegenstandes auftretenden mechanischen Beanspruchungen aushält.
Auch sollte die Lötstelle selbst bei Temperaturen von 500 C noch nicht rissig werden und auch nicht merklich verzundern. Schliesslich ist es zweckmässig, wenn das Hartlot im Hinblick auf das oben genannte bevor zugte Anwendungsgebiet quecksilberfest ist.
Es ist bekannt, Legierungen mit verhältnismässig hohem Mangangehalt als Lote zu verwenden. Diese Legierungen sind jedoch spröde und demgemäss für die vorgesehenen Anwendungsfälle nicht gut geeignet. Eine Verringerung des Mangangehaltes, zum Zwecke, die Legierungen weniger spröde zu machen, hat eine Erhöhung der Schmelztemperatur zur Folge, welche die Legierungen wiederum für die vorgesehene Ver wendung untauglich macht. Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Er kenntnis, dass auch ein Lot mit verhältnismässig hohem Mangangehalt (über 40%), das also eine brauchbare Schmelztemperatur aufweist, duktil ist, wenn es bei der Herstellung nicht verunreinigt wird. Die bekannten Legierungen mit hohem Mangangehalt werden durch Schmelzen unter Schutzgas hergestellt.
Ein solches Gas enthält aber stets Reste von Sauerstoff oder Wasserdampf, welche oxydierend wir ken. Eine Beseitigung dieses Nachteils ist mit tech nischen Reinigungsverfahren nur sehr schwer erziel bar. Beträgt beispielsweise die Temperatur der unter Wasserstoff geschmolzenen Legierung 1200 C, so dürfte zur Vermeidung einer störenden Oxydation das Verhältnis von Wasserdampfdruck zu Wasserstoff druck höchstens 5 . 10-5 betragen; der Taupunkt müsste also unter -50 C liegen. Bei Verwendung anderer Schutzgase, z. B. ein Stickstoff-Wasserstoff- Gemisch, Stickstoff oder Argon, werden die Verhält nisse eher noch ungünstiger, da die sauerstoffbin dende Wirkung des Wasserstoffes geringer ist bzw.
ganz wegfällt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Ver fahren zur Herstellung eines Hartlotes, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens 400/o, aber höchstens 6511/o Mangan, mindestens 300/o, aber höchstens 551/o Nickel, höchstens 50,10 Chrom und höchstens 2 % Silizium im Hochvakuum (p G 10-4 mm Hg) ge schmolzen werden. Ein bevorzugtes Mischungsver hältnis, welches ein Hartlot mit einer zwischen 1040 und 1160 C liegenden Schmelztemperatur er gibt, ist 5711/o Mangan, 381/o Nickel, 4,50/o Chrom und 0,51/o Silizium.
Die im technisch realisierbaren Hochvakuum be findlichen Reste von Sauerstoff und Wasserdampf sind äusserst gering, besonders dann, wenn der Rezi pient vor der Evakuierung mit einem gereinigten Mischgas (z. B. 5 Teile Stickstoff, 1 Teil Wasserstoff) gespült wurde. Dazu kommt, dass Mangan und Chrom im Hochvakuum bei den anzuwendenden Temperatu ren merklich verdampfen, wobei diese Metalldämpfe allfällig noch vorhandene Reste oxydierender Gase binden (Getterwirkung). Das Schmelzen im Hoch vakuum bietet schliesslich noch den weiteren Vorteil, dass die bei den anzuwendenden Temperaturen ver hältnismässig leicht flüchtigen niederen Manganoxyde wegdampfen.
Wird das Hartlot mechanisch verformt, etwa bei der Herstellung von Draht oder Band, so tritt eine unerwünschte Verfestigung auf, welche durch Weich glühen wieder beseitigt werden kann. Bei den be kannten diesbezüglichen Verfahren, nach welchen die Weichglühung unter Schutzgas vorgenommen wird, treten bezüglich der Oxydation des Lotes die selben Schwierigkeiten auf, wie sie oben im Zusam menhang mit der Herstellung des Hartlotes ausein andergesetzt worden sind.
Es ist daher zweckmässig, auch das Weichglühen des mechanisch verarbeiteten Hartlotes im Hoch vakuum vorzunehmen.
Zur Illustration der Verbesserung, welche diese Massnahme gegenüber dem bekannten Verfahren der Weichglühung unter Schutzgas bietet, können fol gende Angaben dienen: Ein gemäss dem weiter oben angegebenen bevorzugten Mischungsverhältnis nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Hart lot wies nach dem Guss an der Oberfläche eine Brinell-Härte von 230 kg/mm2 auf. Nach einer Kalt verformung stieg die Härte auf 320 kg/mm2. Eine Weichglühung von 60 Minuten Dauer bei 900 C im Hochvakuum brachte die Härte nahezu auf ihren ur sprünglichen Wert zurück, nämlich auf 240 kg/mm2. Ein Versuch, das Hartlot nach der Kaltverformung 60 Minuten lang bei 900 C unter gereinigtem Was serstoff zu glühen, ergab, dass dabei nicht nur keine Erweichung, sondern sogar .eine weitere Verhärtung der Oberfläche auf 370 kg/mm2 stattgefunden hatte.
Wenn nun auch zweifellos im Innern der Probe eine gewisse Erweichung eingetreten ist, so hätte es doch zunächst einer mechanischen Bearbeitung (Abschrup- pen der Oberfläche) bedurft, um die Probe für weitere Verwendung brauchbar zu machen. Derartige nach trägliche Behandlungen fallen beim Weichglühen im Hochvakuum völlig weg. Darüber hinaus zeigt das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Hartlot im Gegensatz zu den nach bekannten Ver fahren hergestellten eine bemerkenswerte Homogeni tät und Freiheit von Oxydeinschlüssen.