DE1039811B - Lot - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lot zum Verbinden von Metallteilen, von denen zumindest einer aus einer chromreichen Legierung besteht, durch Hartlöten sowie ein Verfahren zum Löten derartiger Metallteile.

Die Verbindung von chromreichen Legierungen bereitet Schwierigkeiten. Zu derartigen Legierungen gehören z. B. die korrosionsbeständigen Chromnickelstähle mit 0 bis 25 °/o Nickel, 80 bis 20 °/o Nickel-Chrom-Legierungen und Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen. Ferner gehören hierher gewisse hitzebeständige Legierungen mit bis zu 80% Nickel und geringerem Gehalt an Eisen und Chrom. Beim Verbinden derartiger Legierungen, z. B. durch Hartlöten, hat sich gezeigt, daß sich auf der Oberfläche der zu verbindenden Metallteile ein zäher, festhaftender Film von Chromoxyd bildet, der die Verbindung schwierig, wenn nicht unmöglich macht, selbst wenn man in reduzierender Atmosphäre und mit Unterstützung eines aktiven Flußmittels arbeitet. Jedes hierfür benutzte Lot muß deshalb ein ausgezeichnetes Benetzungs- und Fließvermögen haben. Die Legierungen sind bei ihrem Einsatz ho'hen Temperaturen ausgesetzt, weshalb das zum Verbinden der Legierungen benutzte Lot ebenfalls die erforderliche Festigkeit besitzen, kriechfest sein, und seine Bindefähigkeit bei den Einsatztemperaturen beibehalten muß.

Selbst wenn Gold- oder Platinlegierungen, welche bekanntlich überhaupt nicht oder nur in sehr geringem Maße oxydierbar sind, mit chromhaltigen Teilen verbunden werden, tritt eine Oxydation des Chroms ein.

Man kann nun zwar die Oxydation des Chroms dadurch vermeiden, daß man derartige Metalle durch Ofenlötung in einer reduzierenden Atmosphäre von praktisch reinem Wasserstoff oder gespaltenem Ammoniak verbindet. Ein derartiges Verfahren ergibt in Verbindung mit den entsprechenden Vorbereitungen, wie Reinigen, Nickelplattieren usw., eine zuverlässige Verbindung der Chrom-Eisen-Legierungen von hohem Chromgehalt ohne Verwendung eines Flußmittels. Indessen hängt die Güte einer solchen Lötverbindung von der Güte des benutzten Lotes ab. Bisher hat man als Lot hierfür Silberlegierungen (d. h. Silber-Kupfer-Legierungen oder Silber-KupferPalladium-Legierungen) oder Reinkupfer verwendet. Alle derartigen Lote haben den Nachteil, daß ithr Schmelzpunkt bei oder unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer (1083° C) liegt. Wenn dann das Metallstück Temperaturen von 1100° C und höher ausgesetzt ist, werden die Lötstellen flüssig. Überdies haben kupfergelötete Verbindungen von Platinlegierungen den weiteren Nachteil, daß das Kupfer bei diesen hohen Temperaturen schnell in das Platin hineindiffundiert, wodurch das Gefüge der Platinlegierung

Anmelder:

Engelhard Industries, Inc., Newark,
N.J. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Juni 1951

Max Joseph Stumbock, South Orange, N.J. (V.St.A.), ist als Erfinder genannt worden

zerstört wird. Wenn diese Diffusion während des Lötens (oder des anschließenden Erhitzens über 1000° C) erfolgt, wird das Fließvermögen des Hartlotes verringert, wodurch eine vollständige Benetzung der zu lötenden Stellen schwieriger wird und die Verbindungsstellen so geschwächt werden, daß das gelötete Werkstück durch jede nachfolgende Bearbeitung, wie z. B. eine spanabhebende und spangebende Verformung, an der Verbindungsstelle auseinanderbrechen kann. Den gleichen Nachteil des niedrigen Schmelzpunktes weisen die zu diesem Zwecke ebenfalls bekannten Kupfer-Palladium-Legierungen mit einem Palladiumgehalt von nur 1 bis 20 °/o auf.

Gemäß der Erfindung erhöht man den Schmelzpunkt des Lotes und beseitigt die angeführten Schwierigkeiten, indem man als Lot'eine Palladium-Kupfer-Legierung verwendet, die mindestens 40 % Palladium enthält.

Die Affinität von Palladium und Kupfer zu Stahl sowie zu Platinlegierungen macht sie ideal geeignet, wenn eine hohe Temperaturbeständigkeit erforderlich ist.

Die Gehaltsgrenzen des erfindungsgemäßen Lotes sind folgende:

Kupfer 20 bis 60 °/o

Palladium 8Obis4O°/o

Ein besonderes Beispiel für ein im gekennzeichneten Sinne verwendbares Lot ist folgendes:

Kupfer 40 %

Palladium 60 %

809 6J9/268

Es hat sich gezeigt, daß bei einem Gehalt von 40 °/o Kupfer und 60 °/o Palladium die Härte nach dem Anlassen maximal etwa 120 Brinell beträgt und 255 Brinell, wenn der Querschnitt dieser Legierung durch Kaltwalzen um 66 % verringert wird. Diese Legierung ist auch durch lange Lebensdauer und geringen Verschleiß ausgezeichnet. Ferner ist das Kupfer, wenn es in den oben angegebenen Grenzen in dem Lot enthalten ist, nicht mehr unverbunden, sondern bereits legiert, weshalb beim Löten von Platinlegierungen keine Diffusion des Kupfers in das Platin erfolgt. Bei einem Gehalt von mehr als 60 °/o Kupfer treten bereits Diffusionserscheinungen auf. Das erfindungsgemäß zusammengesetzte Lot eignet sich daher besonders zum Verbinden zweier Metallteile, von denen der eine aus einem Chromstahl und der andere aus einer Platinlegierung besteht.

Die Schmelzpunkte der erfindungsgemäßen Lote liegen zwischen 1380° C für eine Legierung von 20 % Cu und 80% Pd bis 1150° C für 60 % Cu und 40 % Pd. Dadurch wird es möglich, eine den jeweiligen Temperaturbedingungen bei der Verwendung genügende Pd-Cu-Legierung auszuwählen. Die bevorzugte Legierung von 60 % Pd und 40 % Cu hat einen Schmelzpunkt um 1200° C, verteilt sich infolge ihres Benetzungsvermögens leicht über die gesamte Verbindungsstelle und dringt auch in die kleinsten öffnungen ein.

Gemäß der Erfindung werden Metallteile, von denen einer aus einer chromreichen Legierung, insbesondere aus Chromstahl, und der andere aus einer Platinlegierung besteht, in der Weise zusammengelötet, daß man die Metallteile reinigt, unter Zwischenlegung eines Lotes der oben beschriebenen Zusammensetzung zwischen die zu verbindenden Flächen zusammensetzt und in einem Ofen mit reduzierender Atmosphäre, die aus Wasserstoff mit einem Taupunkt von mindestens — 73° C besteht und aus der praktisch jede Spur von Sauerstoff entfernt ist, bei einer Temperatur oberhalb 1100⁰C, insbesondere bei 1150 bis 1380° C, miteinander durch Löten verbindet. Die Entfernung der letzten Spuren von Sauerstoff und die Abwesenheit von Wasserdampf ist 'hierbei sehr wesentlich, da die Anwesenheit selbst sehr geringer Mengen von Sauerstoff oder Wasserdampf gewisse geringe Partialdrücke von Sauerstoff bzw. Wasserdampf liefert und somit eine oxydierende Atmosphäre schafft, in der die zu verbindenden Flächen dann nicht mehr vom Lot benetzt werden.

Metallstücke, die gemäß der Erfindung verbunden sind_; lassen sich leicht bearbeiten, sie können sogar durch die Lötstelle hindurch geschnitten werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lot, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: 20 bis 60% Kupfer, Rest Palladium.

2. Lot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 40 % Kupfer enthält.

3. Verwendung eines Lotes nach Anspruch 1 oder 2 zum Verbinden von Metallteilen, von denen mindestens einer aus einer chromreichen Legierung besteht.

4. Verwendung eines Lotes nach Anspruch 1 oder 2 zum Verbinden zweier Metallteile, von denen der eine aus einem Chromstahl und der andere aus einer Platinlegierung besteht.

5. Verfahren zur Verbindung von Metallteilen, von denen einer aus einer chromreichen Legierung, insbesondere aus Chromstahl, und der andere aus einer Platinlegierung besteht, durch Löten, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metallteile reinigt, unter Zwischenlegung eines Lotes nach Anspruch 1 oder 2 zwischen die zu verbindenden Flächen zusammensetzt und in einem Ofen mit reduzierender Atmosphäre, die aus Wasserstoff von einem Taupunkt von mindestens — 73° C besteht und aus der praktisch jede Spur von Sauerstoff entfernt ist, bei einer Temperatur obefhalb 1100° C, insbesondere bei 1150 bis 1380° C, miteinander durch Löten verbindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 573 176.

θ 809 639/268 9.58