DE1151716B - Verwendung eines Loetdrahtes aus einer Sondermessinglegierung zum fluss-mittelfreien Loeten von Stahl und Stahllegierungen - Google Patents

Description

• Verwendung eines Lötdrahtes aus einer Sondermessinglegierung zum flußmittelfreien Löten von Stahl und Stahllegierungen Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Lötdrahtes aus einer Sondermessinglegierung zum flußmittelfreien Löten von Stahl oder Stahllegierungen.
• Bekanntlich werden an derartige Drähte vielseitige und hohe Anforderungen gestellt. Der Draht muß einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt aufweisen. Das in der Legierung enthaltene Zink darf nicht zum Ausdampfen neigen. Das flüssige Lötgut soll eine große Benetzungsfähigkeit des zu lötenden Werkstoffes haben. Es wird eine große kapillare Steigfähigkeit gefordert, und schließlich wird erwartet, daß das flüssige Lötgut möglichst leichtflüssig ist und für die Lötnaht eine hohe Festigkeit gewährleistet.
• Hartlote und Schweißzusatzwerkstoffe mit folgender Legierungszusammensetzung sind bekannt: 44,35 bis 6211/o Cu, 0 bis 1,511/o Sn, 0 bis 1,5% Fe, 0 bis 0,511/o Mn, 0 bis 0,1511/o Si, 0 bis 10% Ni, Rest Zn. Es ist in diesem Zusammenhang auch schon die vorteilhaftere Verwendung von bleifreien Messinglegierungen erkannt worden. Die Legierungen konnten jedoch nur dann als Hartlote bzw. als Schweißzusatzwerkstoffe benutzt werden, wenn ein Flußmittel Anwendung fand.
• Weitere Messing-Schweiß- und Lötdrähte, die besonders zum Hartlöten von Kupfer, Stahl und Gußeisen geeignet sind und in Fachkreisen unter der Typenbezeichnung Ms60MnFe bekannt sind, haben folgende Legierungszusammensetzung: 56 bis 6311/o Cu, 0,1 bis 1% Mn, 0,1 bis 1,211/o Fe, 0 bis 0,5 % Si, 0 bis 111/o Ni, Rest Zn und an zulässigen Beimengungen bis zu 0,05% Blei oder 0,0111/o Aluminium. Ein in diesem Zusammenhang unter der Bezeichnung Ms 60 Sn bekanntgewordener Legierungstyp, der besonders zum Gasschweißen von Messing empfohlen wird, besteht aus 57 bis 631/a Cu, 0,.5 bis 1,5 % Sn, Rest Zn und neben den gleichen Mengen an Blei und Aluminium noch 0,15 % Eisen als zulässige Beimengung. Auch bei den letztgenannten Legierungstypen wurde mit Flußmitteln gearbeitet.
• Es wurde nun gefunden, daß die an sich bekannten, für Schweiß- bzw. Lötdrähte verwendeten Legierungen das flußmittelfreie Löten von Stahl und seinen Legierungen ermöglichen, wenn die die Benetzungsfähigkeit störenden Elemente wie Aluminium, Chrom und Blei nur in ganz bestimmten maximalen Verunreinigungsgrenzen vertreten sind. Das für den erfindungsgemäßen Zweck verwendete raucharme, gut lötfähige und sich durch hohe Festigkeit auszeichnende Sondermessing hat erfindungsgemäß folgende Zusammensetzung:

  57 bis 61 11/o Kupfer,

  0,65 bis 1,1% Zinn,

  0,05 bis 0,8% Eisen,

  0,05 bis 0,5 % Mangan,

  0,05 bis 0,3% Silizium,

  max. 0,01% Aluminium,

  max. 0,01'% Blei,

  max. 0,00511/o Chrom,

  Rest Zink.

  Das Kupfer kann in Mengen bis 1,5 % durch Nickel ersetzt sein.
• Recht vorteilhaft hat sich erwiesen, mit steigendem Eisengehalt den Siliziumanteil geringer werden zu lassen und umgekehrt. Wenn also beispielsweise die Legierungen einen etwas höheren Eisengehalt aufweisen, bewegt sich der Siliziumanteil möglichst nahe an seiner untersten Grenze. Sind dagegen die Eisengehalte niedrig, dann. kann der Siliziumanteil bis zur oberen Gehaltsgrenze steigen.

  Ausführungsbeispiele

  1. Kupfer ..................... 57,5'%

  Nickel ...................... 1,0'%

  Zinn ....................... 0,8%

  Eisen ....................... 0,1%

  Mangan .................... 0,2'%

  Silizium .................... 0,15110

  Aluminium ............. max. 0,011/o

  Chrom ................. max. 0,005'%

  Blei ................... max. 0,01%

  Zink ....................... Rest

  2. Kupfer ..................... 59,5%

  Nickel ..................... -

  Zinn ....................... 0,8°/o

  Eisen ...................... 0,60/0

  Mangan .................... -0,04'%

  Silizium .................... 0,080/0

  Aluminium ............. max. 0,01%

  Chrom ................. max. 0,0051/o

  Blei ................... max. 0,01%

  Zink ....................... Rest

  3. Kupfer ..................... 60,5%

  Nickel ..................... -

  Zinn ....................... 0,8%

  Eisen ...................... 0,55°/o

  Mangan .................... 0,09'%

  Silizium ....... . .... . . . . . . 0,10/0

  Aluminium ...........'.. max. 0,01°/o

  Chrom ................. max. 0,005%

  Blei ................... max. 0,01%

  Zink ....................... Rest

  Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Lötdrähte mit einer derartigen Zusammensetzung sich durch niedrige Arbeitstemperatur, eine gute Benetzungsfähigkeit, ferner hohe kapillare Steigfähigkeit, einen leichten Fluß und hohe Festigkeit der Lötnaht auszeichnen. Sie sind zum flußmittelfreien Löten von Stahl und Stahllegierungen in. vorteilhafter Weise brauchbar, wobei es sich überdies herausgestellt hat, daß selbst Stahlbleche mit rostschutzbehandelter Oberfläche ohne Flußmittel gelötet werden können.
• Es wurden schließlich zur Herausstellung des Erfindungsgedankens zwei Lötdrähte untersucht: Der Lötdraht Nr. 1 vom Messingtyp LMs60. Dieser Lötdraht besteht aus 58% Kupfer, 0,1'% Silizium, Rest Zink, und der Lötdraht Nr. 2, der eine Zusammensetzung hat, wie sie der Erfindung entspricht. Er besteht aus:

  57,4% Kupfer,

  0,83% Zinn,

  0,221% Eisen,

  0,29 % Mangan,

  1,48'% Nickel,

  0,22%. Silizium,

  0,005'% Aluminium,

  0,001% Chrom,

  Rest Zink,

  Die Legierungszusammensetzung ist vollkommen bleifrei.
• Aus beiden Legierungen wurden Lötdrähte gezogen mit einem Durchmesser von 2 mm. Alsdann wurden Lötnähte einmal mit und einanal ohne Flußmittel unter Anwendung dieser Lote hergestellt. Als Werkstücke dienten Stahlbleche aus St 4211 mit einer Stärke von 10 mm. Die Naht war V-förmig. Sie wurde von dem Lot ausgefüllt. Die Lötraupen wurden dann abgearbeitet. Bekanntlich wird ein Lot dann als technisch gut befunden, wenn der Zerreißversuch querzur Schweißnaht eine Festigkeit von mindestens 35 kg/mm2 ergibt und wenn eine Biegeprobe um einen Dorn von 38 mm Durchmesser einen Biegewinkel von 180° erzielen läßt. Es wurden folgende Ergebnisse ermittelt:

  Lötdraht 1 Lötdraht 2

  mit ! ohne mit I ohne

  Flußmittel Flußmittel

  Zerreißversuch, j

  Festigkeit (kg(mm2) 38,5 27,3 39,6 41,0

  Biegewinkel ....... 180° 27° 180° 180°

  Brinellhärte der Lot-

  naht (kg/mm2) ... 114 i 107 104 110

  Die Versuche haben somit eindeutig erwiesen, daß bei den bekannten Messingloten die Forderung der Verwendung von Mußmitteln durchaus berechtigt ist, da sich ohne Anwendung von Flußmitteln brauchbare Lotnähte nicht herstellen lassen. Dagegen zeigt der erfindungsgemäße Lötdraht auch ohne Anwendung von, Flußmitteln überraschend gute Festigkeitswerte. Aber auch die übrigen Bedingungen, die für ein gutes Lot vorgeschrieben sind, werden vollkommen erfüllt, wenn, ohne Flußmittel gearbeitet wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verwendung eines Lötdrahtes aus -einer Sondermessinglegierung, bestehend aus 57 bis 61% Kupfer; 0,65 bis 1,1% Zinn, 0,05 bis 0,8% Eisen, 0;05 bis 0,5% Mangan, 0,05 bis 0;3% Silizium, bis zu 0,01% Aluminium, bis zu 0,01% Blei, bis zu 0,005% Chrom, Rest Zink, wobei das Kupfer gegebenenfalls bis zu 1,5% durch Nickel ersetzt ist, zum flußmittelfreien Löten von Stahl und Stahllegierungen. In Betracht gezogene Druckschriften: »Metals Handbook«, 1948, S. 882 und 884; »Zeitschrift für Metallkunde«, 47 (1956), S.502.