Verfahren zum Löten von Teilen aus Gold oder goldhaltigen Legierungen und Ofen zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Teilen aus Gold oder goldhaltigen Le gierungen in einer Schutzgasatmosphäre und ein Ofen zur Durchführung des Verfahrens, vorzugsweise in kontinuierlicher Art und Weise.
Bekanntlich unterscheidet man zwei Arten von Löten. Im einen Falle bleibt das Lot, das zwei Metall teile miteinander verbindet, an der Stelle, wo es auf getragen und geschmolzen wurde. Im anderen Falle wird der geschmoizene Lottropfen durch Kapillar wirkung auf die ganze der zu verlötenden Metallteil oberfläche verteilt. Die letztere Lötart lässt sich mit Er folg serienweise oder im kontinuierlichen Verfahren in einem Lötofen für alle Metalle, jedoch mit Aus nahme von Gold oder Goldlegierungen, durchführen.
Beim Gold oder bei goldhaltigen Legierungen verteilt sich in diesem Falle das geschmolzene Metalltröpfchen nicht, wie erwartet, auf die ganzen zu verlötenden Oberflächen der Metallteile, sondern bleibt liegen, wo das Metallstücklein aufgetragen wurde. Hingegen lässt sich dieses Edelmetall wie alle anderen Metalle, im Einzelverfahren vor dem Lötrohr ohne Schwierigkei ten nach der zweiten Lötart verlöten.
Es wurde nun gefunden, dass die beim Gold und Goldlegierungen auftretenden Schwierigkeiten auf ein fache Art und Weise behoben werden können, wenn man dafür sorgt, dass die Schutzgasatmosphäre, in welcher das, z. B. serienweise oder kontinuierliche, Löt- verfahren mit Gold durchgeführt werden soll, eine gewisse Menge Wasserdampf enthält.
Dementsprechend ist das erfindungsgemässe Ver fahren zum Löten von Teilen aus Gold oder aus Gold enthaltenden Legierungen mit einem Gold enthalten den Lot dadurch gekennzeichnet, dass man die ge nannten Metallteile in einer Wasserdampf enthalten den Schutzgasatmosphäre erhitzt. Der Wasserdampf kann auf verschiedene Weise der Schutzgasatmosphäre zugesetzt werden, beispielswei se durch direkte Wasserdampfzufuhr oder Zutropfen- lassen von Wasser auf eine heisse Stelle des Lötofens, wo es rasch verdampft. Am einfachsten aber wird der benötigte Wasserdampf durch Verbrennen von Was serstoff enthaltendem Schutzgas mit Luft erzeugt.
Anstelle von Luft kann auch Kohlendioxyd oder eine andere Sauerstoff abgebende Verbindung, wie z. B. ein Peroxyd oder insbesondere Kupferoxyd oder ein Eisenoxyd, verwendet werden.
Ein geeignetes Wasserstoff enthaltendes Schutzgas stellt man mit Vorteil durch thermische Spaltung von Ammoniakgas her. Selbstverständlich kann man auch komprimierten Wasserstoff oder ein Wasserstoff ent haltendes Gemisch verwenden. Durch Verbrennen eines Teiles des im Schutzgas enthaltenen Wasserstoffs ent steht dann der benötigte Wasserdampf.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens dient ein Ofen, beispielsweise ein Durchlauf- oder Durchstossofen, welcher sowohl für serienmäs- sige als auch für kontinuierliche Lötungen verwendbar ist, mit einem gasdichten Kanal, der eine Heizzone und eine Kühlzone aufweist. Es können auch mehrere solche Zonen vorgesehen werden. In den Kanal mün den vorteilhaft Leitungen zur Zufuhr von Schutzgas, Wasser bzw. Wasserdampf und/oder Luft.
Bevorzugt werden insbesondere zwei Ausführungs arten des Ofens zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens. Die eine Ausführungsart be trifft einen Ofen, bei welchem die Schutzgas-, Wasser- bzw. Wasserdampf- und/oder Luftzuführungen auf der Seite des Kanaleinganges vorgesehen sind und der Ka nal ferner zwischen der Heiz- und Kühlzone einen Gasabzug und gegen das Ende des Kanals eine wei tere Gaszuführung aufweist. Nach der anderen Aus- führungsart ist die Schutzgaszuführung zwischen der Heiz- und Kühlzone und die Wasser- bzw. Wasser dampf- und/oder die Luftzuführung in den Kanal in der Heizzone angeordnet.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Ofens gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Ofeneinheit für kontinuierlichen Betrieb in schematischer Darstellung. Fig. 2 und 3 sind schematische Teilansichten von zwei Ausführungsarten gemäss Fig. 1 in vergrösser- tem Massstab.
In der Fig. 1 stellt 3 den Kanal, 4 die Heizzone und 5 die Kühlzone dar. Das Förderband 7, auf wel chem die zu lötenden Metallteile durch den Kanal 3 gezogen werden, läuft über die Rollen 8, die mecha nisch angetrieben werden. Im gestrichelt dargestellten Spaltofen 9 wird Ammoniak in Stickstoff und Was serstoff aufgespalten und liefert hierdurch das für das Lötverfahren erforderliche reduzierende Schutzgas. Die Temperaturen im Spaltofen und in der Heizzone wer den von der Schalt- und Reglertafel 10 aus eingestellt und dauernd kontrolliert. 12 bezeichnet das Ofenge häuse.
Fig. 2 zeigt Einzelheiten einer besonderen Ausfüh rungsart bezüglich der Schutzgaszuführungen la und 1b und der Luftzuführung 2 in den Kanal 3. Das ver brauchte Gas kann durch die Abzüge 6, welche mit einer einfachen Klappe versehen sind (nicht gezeigt) entweichen und verbrannt werden. Zwischen der Heiz- zone 4 und der Kühlzone 5 ist ein weiterer Gasabzug 11 vorgesehen, durch welchen mit Wasserdampf ge schwängertes Schutzgas abziehen kann.
Um das Nie derschlagen von Feuchtigkeit in der Kühlzone des Ka nals zu verhindern, welche die Werkstücke angreifen könnte, wird ein Teil des Schutzgases, welches bei 1b in den Kanal tritt, nach rückwärts gegen den Gas abzug 11 geleitet, so dass kein Wasserdampf in die Kühlzone eindringen kann. Die Pfeile am Eintritts und Austrittsstutzen des Kühlmantels zeigen die Fliess- richtung des Kühlmediums an.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsart für die Zuführung von Schutzgas bei 1 und von Luft bei 2 in den Lötkanal 3. Auch in diesem Fall wird das mit Wasserdampf beladene Schutzgas durch eindringendes frisches Schutzgas rückwärts gegen den Kanaleingang getrieben, so dass praktisch nur wasserdampffreies Schutzgas in der Kühlzone zirkulieren kann. <I>Beispiel I</I> Zum Löten von zwei länglichen Metallteilen mit einem Goldgehalt von 14 Karat mit einem Lot von 9 Karatfeingehalt in einem Randofen, wird auf die Grenzlinie der Metallteile ein Stücklein Goldlot auf gelegt.
Das Band, auf welchem die Metallteile liegen, wird in Bewegung gesetzt und durch den Kanal mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min gezogen, wäh rend aus der Ammoniakspaltanlage ein Gasgemisch von etwa 75 Vol.-% Wasserstoff und 25 Vol.- /o Stick stoff bei 1 und gleichzeitig eine bestimmte Menge Luft bei 2 (vergl. Fig. 3) eingeleitet wird.
Ein Teil des Gases verbrennt dort wo die Luft in den Kanal eintritt und bildet so den erforderlichen Wasserdampf, welcher durch einen Teil des Schutzgases in die Heiz- zone und gegen den Kanaleingang, also in der entge gengesetzten Fliessrichtung des Bandes, getrieben wird, während ein Teil des Schutzgases in der entgegenge setzten Richtung durch die Kühlzone entweicht. Auf diese Weise gelangt praktisch kein Wasserdampf in die Kühlzone. Bei einer Kühlwassermenge von etwa 2 Liter/ min verlässt das Lötgut den Kanal in handwarmem Zustand.
Man erhält einwandfrei verlötete Werkstücke, die vollkommen blank sind und bei welchen das Lot durch Kapillarwirkung auf der ganzen Lötfläche gleichmässig verteilt ist. Das Lottröpfchen ist vollstän dig verschwunden.
<I>Beispiel 2</I> Es wird ein Lötversuch gemäss Beispiel 1 durch geführt, aber anstelle von Luft wird durch den Rohr ansatz 2 (Fig. 2) Wasserdampf eingeleitet und durch die Zufuhrstutzen la und 1b Schutzgas (Ammoniak spaltgas). Die Gewässerdampfmischung verlässt den Kanal bei 11 und kann wegen des in die Kühlzone bei 1b eingeleiteten Schutzgases nicht in dieselbe ein dringen. Man erhält ebenfalls einwandfreie Verlötun- gen, sowie ein blankes Lötgut.
<I>Beispiel 3</I> Es wird ein Lötversuch gemäss Beispiel 1 durch geführt, man verwendet jedoch statt Luft eine vor bestimmte Menge an Kupferoxyd, welches auf dem Förderband zwischen oder unter den zu lötenden Me tallpaaren verteilt wird. Durch Reduktion des Kupfer oxyds mit dem Wasserstoff des Schutzgases entsteht der erforderliche Wasserdampf, dessen Wirkung wie derum auf die Heizzone beschränkt bleibt. Die erhalte nen Verlötungen erweisen sich ebenfalls als einwand frei.
Versuche haben ferner gezeigt, dass man solchen Metallteilen ein gefälligeres Aussehen, bzw. blankere Oberflächen erteilen kann, wenn sie ohne gelötet zu werden, in gleicher Weise, d. h. in einer Wasserdampf enthaltenden Schutzgasatmosphäre geglüht werden. Man kann das genannte Glühen auch als Vorstufe bzw. in Kombination mit dem Lötverfahren durch führen.
Die beim Lötverfahren in den Lötraum zwecks Wasserdampferzeugung eingeführte Luft kann auch teilweise oder ausschliesslich aus mitgerissener Luft bestehen. Der Wasserdampf kann auch durch Reduk tion einer vorher am Lötgut erfolgten Oxydation ent stehen. Ferner kann das Lot ausser Gold ein oder meh rere andere Edelmetalle enthalten.