DE1223668B

DE1223668B - Boric acid, especially paste-like flux for brazing

Info

Publication number: DE1223668B
Application number: DEC14194A
Authority: DE
Inventors: Rene D Wassermann; Joseph F Quaas; George Hollard
Original assignee: Castolin Schweissmaterial AG
Current assignee: Castolin Schweissmaterial AG
Priority date: 1957-01-05
Filing date: 1957-01-05
Publication date: 1966-08-25

Description

Borsäurehaltiges, insbesondere pastenförmiges Flußmittel zum Hartlöten Die Erfindung bezieht sich auf ein borsäurehaltiges, insbesondere pastenförmiges Flußmittel zum Hartlöten, insbesondere mit Hartloten aus Kupferlegierungen. Dieses Flußmittel hinterläßt keine Rückstände auf der Oberfläche der fertigen Lötverbindung.Boric acid, especially paste-like flux for brazing The invention relates to a boric acid-containing, in particular paste-like one Flux for brazing, especially with brazing alloys made from copper alloys. This Flux does not leave any residue on the surface of the finished solder joint.

Man hat bereits Flußmittel beim Hartlöten in ziemlich großen Mengen gebraucht, um eine wirksame Schutzschicht über dem geschmolzenen Lötmetall zu bilden. Diese Schutzschicht verhindert eine Oxydation und wirkt mit dem geschmolzenen Metall derart zusammen, daß Verunreinigungen beseitigt werden. Diese voluminösen Flußmittel-Schutzschichten verdecken aber die Lötstelle im allgemeinen so stark, daß die Lötarbeit erheblich erschwert wird. Ferner scheiden sich diese Flußmittel auf der fertigen Lötverbindung in Form einer Schlacke ab, deren Entfernung zeitraubend und kostspielig ist, selbst wenn die Schlacke bröcklig ausfällt.Brazing flux is already used in fairly large quantities used to form an effective protective layer over the molten solder. This protective layer prevents oxidation and works with the molten metal together in such a way that impurities are removed. These voluminous protective flux layers but generally hide the soldering point so much that the soldering work is considerable is made more difficult. Furthermore, these fluxes separate on the finished solder joint in the form of a slag, the removal of which is time consuming and costly, by itself when the slag turns out to be crumbly.

Ziel der Erfindung ist ein Flußmittel, das sich während des Lötvorganges verflüchtigt, so daß Beeinträchtigungen des Arbeitsvorganges erheblich geringer werden und sich auch keine Schlacke mehr auf der fertigen Lötverbindung abscheidet.The aim of the invention is a flux that is removed during the soldering process volatilized, so that impairment of the work process is considerably reduced and no more slag is deposited on the finished soldered joint.

Das erfindungsgemäße Flußmittel ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus 40 bis 850/, Borsäure, vorzugsweise Orthoborsäure (H,B03), 50 bis 100/, mehrwertigem Alkohol, vorzugsweise einem niederen Alkylenglykol, Rest 10 bis 20/, eines stabilisierend wirkenden Öles, wie Petroleum, besteht und daß es im wesentlichen frei von solchen Zusätzen ist, die zur Bildung von nichtflüchtigen Schlacken führen.The flux according to the invention is characterized in that it consists of 40 to 850 /, boric acid, preferably orthoboric acid (H, B03), 50 to 100 /, polyhydric alcohol, preferably a lower alkylene glycol, balance 10 to 20 /, of a stabilizing oil, such as Petroleum, and that it is essentially free of such additives that lead to the formation of non-volatile slag.

Die Mengen des mehrwertigen Alkohols sind so bemessen, daß sie sich bei Einwirkung von Wärme mit der Borsäure unter Bildung eines flüchtigen, borhaltigen Esters umsetzen. Durch diese Umsetzung entsteht über dem Lötbereich eine gasförmige Hülle, die Flußmittel enthält und eine Oxydation des Metalls während des Lötvorganges verhindert. Nach Beendigung des Lötvorganges verflüchtigt sich die gasförmige Hülle und läßt auf der fertigen Verbindung keine Schlacke zurück.The amounts of polyhydric alcohol are such that they are when exposed to heat with the boric acid to form a volatile, boron-containing one Implement Esters. This conversion creates a gaseous one over the soldering area Sheath containing flux and oxidation of the metal during the soldering process prevented. After the soldering process has ended, the gaseous envelope evaporates and leaves no slag on the finished joint.

Es ist bereits eine Verwendung von Borsäureestern als Flußmittel beim Löten bekannt. Die erfindungsgemäße Verwendung von Borsäure und mehrwertigem Alkohol bietet demgegenüber den Vorteil, daß die Borsäureester nicht erst für diesen Zweck gesondert hergestellt werden müssen. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Flußmittel durch den Zusatz eines stabilisierend wirkenden Öles besonders haltbar.Boric acid esters are already being used as fluxes Soldering known. The use of boric acid and polyhydric alcohol according to the invention In contrast, it has the advantage that the boric acid esters are not only used for this purpose must be produced separately. In addition, the flux according to the invention is Particularly durable thanks to the addition of a stabilizing oil.

Es wurden auch flüchtige Flußmittel vorgeschlagen, die aus Gemischen von Borsäuremethylester oder Borsäureäthylester oder in Methylalkohol gelöstem Borax mit halogenierten Alkoholen oder Kohlenwasserstoffen oder auch nur aus Borsäuremethylester oder Borsäureäthylester bestanden. Soweit diese Flußmittel Borax enthielten, hatten sie den Nachteil, daß Borax schlackenartige Rückstände hinterläßt. Die halogenierten Alkohole oder Kohlenwasserstoffe andererseits führen zu Korrosionen der Metallgegenstände. Diese Nachteile werden bei den erfindungsgemäßen Flußmitteln vermieden.Volatile fluxes made from mixtures have also been suggested of boric acid methyl ester or boric acid ethyl ester or borax dissolved in methyl alcohol with halogenated alcohols or hydrocarbons or just from boric acid methyl ester or ethyl borate passed. As far as these fluxes contained borax, had they have the disadvantage that borax leaves slag-like residues. The halogenated Alcohols or hydrocarbons, on the other hand, corrode metal objects. These disadvantages are avoided with the fluxes according to the invention.

Während alle bisherigen Flußmittel, die Borsäureester enthielten, als Flüssigkeiten bzw. Lösungen gehandhabt wurden, stellen die erfindungsgemäßen Flußmittel mindestens halbfeste, d. h. pastenförmige Gemische dar, die wesentlich besser in ausreichender Menge vor Beginn des Löt- oder Schweißvorganges gleichmäßig auf alle erforderlichen Stellen aufgebracht werden können als Flüssigkeiten. Bei Hohlkörpern beispielsweise laufen Flüssigkeiten an den Wänden herunter und sammeln sich in Vertiefungen an, was beim Löten senkrechter Nähte darin nachteilig ist.While all previous fluxes containing boric acid esters, as liquids or solutions were handled, represent the invention Flux at least semi-solid, d. H. pasty mixtures represent the essential better in sufficient quantity evenly before the start of the soldering or welding process can be applied to all required places as liquids. at In hollow bodies, for example, liquids run down the walls and collect in depressions, which is disadvantageous when soldering vertical seams therein.

Die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen pastenförmigen Flußmittel können durch die Mitverwendung des stabilisierend wirkenden Öles besonders modifiziert werden.The physical properties of the paste-like according to the invention Fluxes can be particularly useful due to the use of the stabilizing oil be modified.

Besonders wirksame mehrwertige Alkohole für das erfindungsgemäße Flußmittel sind z. B. die niederen Alkylenglykole und insbesondere Athylenglykol. Der hier gebrauchte Ausdruck »Borsäure« umfaßt zur Säurebildung befähigte Boroxyde, z. B. wasserfreies Bortrioxyd (B203) und dessen Hydrate, wie Orthoborsäure (H,B03), Metaborsäure (HBOz) und Tetraborsäure (HZB40,). In der Praxis stellen die beständigere Orthoborsäure und das Anhydrid (B203) die am besten geeigneten Bestandteile dar.Particularly effective polyhydric alcohols for the flux according to the invention are z. B. the lower alkylene glycols and especially ethylene glycol. Of the The term "boric acid" used here includes boron oxides capable of acid formation, z. B. anhydrous boron trioxide (B203) and its hydrates, such as orthoboric acid (H, B03), Metaboric acid (HBOz) and tetraboric acid (HZB40,). In practice, the more permanent Orthoboric acid and the anhydride (B203) are the most suitable ingredients.

Die Wirksamkeit dieses Flußmittels beruht auch auf der Anwesenheit des stabilisierend wirkenden Öles, das seine Haltbarkeit erhöht, -wenn es mit Wasser verdünnt wird, um seine Aufbringung auf das geschmolzene Metall zu erleichtern. Dieses stabilisierend wirkende Öl erhöht die Haltbarkeit der mehrwertigen Alkohole in den Schutzschichten, indem es die Hydrolyse der mehrwertigen Alkohole hintanhält. Wirksame Öle sind z. B. aus Erdöl gewonnene Öle, wie Mineralöle.The effectiveness of this flux is also based on its presence of the stabilizing oil that increases its shelf life when mixed with water is diluted to facilitate its application to the molten metal. This stabilizing oil increases the shelf life of the polyhydric alcohols in the protective layers by preventing the hydrolysis of the polyhydric alcohols. Effective oils are z. B. oils derived from petroleum, such as mineral oils.

Eine bevorzugte Zusammensetzung eines wirksamen Flußmittels nach der Erfindung ist etwa folgende: Bestandteil Gewichtsprozent Borsäure ........................... 70 Mehrwertiger Alkohol ................. 25 Stabilisierend wirkendes Öl ............ 5 Zwar wird Äthylenglykol wegen seiner verhältnismäßig hohen Ausgiebigkeit, seiner leichten Erhältlichkeit und der erwünschten Reaktionsfähigkeit als mehrwertiger Alkohol bevorzugt; jedoch sind auch andere mehrwertige Alkohole -brauchbar, wie Propylenglykol und Trimethylenglykol.A preferred composition of an effective flux according to the invention is approximately as follows: Ingredient weight percent Boric acid ........................... 70 Polyvalent alcohol. ................ 25 Stabilizing oil ............ 5 It is true that ethylene glycol is preferred as a polyhydric alcohol because of its relatively high yield, its easy availability and the desired reactivity; however, other polyhydric alcohols are also useful, such as propylene glycol and trimethylene glycol.

Die ausgezeichneten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Flußmittel während des Lötens sind der Tatsache zuzuschreiben, daß sich die Borsäure und der Alkohol während des Lötvorganges zu einem flüchtigen Ester. verbinden. Dieser gasförmige Ester umgibt die Lötfläche, wodurch die ausgezeichneten reinigenden Eigenschaften des Bors von der schützenden Gashülle aus wirksam werden, wodurch eine unerwünschte Oxydation der Metalloberflächen verhindert wird.The excellent properties of the flux according to the invention during soldering are due to the fact that the boric acid and the Alcohol turns into a volatile ester during the soldering process. associate. This gaseous Ester surrounds the soldering surface, which gives it excellent cleaning properties of the boron take effect from the protective gas envelope, thereby creating an undesirable Oxidation of the metal surfaces is prevented.

Bei Verwendung von Borsäureanhydrid (B203) nimmt man an, daß polymere Borsäureester entstehen.When using boric anhydride (B203) it is assumed that polymeric Boric acid esters are formed.

Man kann die Flußmittel zwar für Stäbe aus Loten benutzen, die für viele Legierungssysteme typisch sind; am besten sind sie jedoch in Verbindung mit Kupfer-Zink-Nickel-Legierungen, Kupfer-Zink-Legierungen, Kupfer-Zink-Mangan-Legierungen sowie mit anderen Messing- und Bronze-Lotstäben brauchbar. Um die Anwendung bei Lotstäben zu erleichtern, verdünnt man ein typisches Gemisch aus einem Flußmittelgemisch dieser Art mit destilliertem Wasser, z. B. mit der 100fachen Menge (bezogen auf das Eigengewicht des Gemisches). Dieses verdünnte Lötmittel kann während des Lötens leicht durch Aufstreichen oder Sprühen auf das Metall aufgebracht werden. Zum Aufsprühen nimmt man z. B. zweckmäßig einen üblichen Zerstäuber in Gestalt einer elastischen Polyäthylenflasche mit einer ziemlich kleinen Spritzöffnung.You can use the flux for bars made of solders that are used for many alloy systems are typical; however, they are best in conjunction with Copper-zinc-nickel alloys, copper-zinc alloys, copper-zinc-manganese alloys as well as with other brass and bronze plumb bobs. To apply for To facilitate soldering rods, one dilutes a typical mixture from a mixture of fluxes of this type with distilled water, e.g. B. with 100 times the amount (based on the weight of the mixture). This thinned solder can be used during soldering can be easily applied to the metal by brushing or spraying. For spraying on take z. B. expediently a conventional atomizer in the form of an elastic Polyethylene bottle with a fairly small splash opening.

Die Wirkungsweise des stabilisierend wirkenden Öles ist noch nicht ganz geklärt; vermutlich verhindert jedoch der Zusatz eines aus Erdöl gewonnenen Öles, z. B. von Mineraöl, daß sich das Wasser in der verdünnten Lösung mit dem Alkohol vereinigt, und verbessert dadurch die Lagerfähigkeit und Haltbarkeit des Flußmittels.The effect of the stabilizing oil is not yet quite clear; presumably, however, prevents the addition of a petroleum-derived one Oil, e.g. B. of mineral oil that the water in the dilute solution with the alcohol combined, and thereby improves the shelf life and shelf life of the flux.

Claims

Claims: 1. Boric acid-containing, especially paste-like flux for brazing, especially with brazing made of copper alloys, - characterized in that it consists of 40 to 850 /, boric acid, preferably orthoboric acid (H, B03), 50 to 100 /, polyhydric alcohol, preferably one lower alkylene glycol, the remainder 10 to 2% of a stabilizing oil, such as petroleum, and that it is essentially free of additives which lead to the formation of non-volatile slag.

2. Flux according to claim 1, characterized in that the lower alkylene glycol is ethylene glycol.

3. Flux according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the boric acid is present as anhydride - (B203).

4. Flux according to claim 1 to 3, characterized in that it consists of 700 /, boric acid, 250 /, ethylene glycol and 501, mineral oil.

5. Solder using a Flux according to Claims 1 to 4, characterized in that the flux is diluted with distilled water. Publications considered: German U.S. Patent No. 840,044; French Patent Nos. 1011047,1012,457; U.S. Patent No. 2 211448.