DE1247812B - Method for soldering hard metal plates onto a steel shaft - Google Patents

Method for soldering hard metal plates onto a steel shaft

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DE1247812B DER21888A DER0021888A DE1247812B DE 1247812 B DE1247812 B DE 1247812B DE R21888 A DER21888 A DE R21888A DE R0021888 A DER0021888 A DE R0021888A DE 1247812 B DE1247812 B DE 1247812B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

B 23 kB 23 k

Deutsehe Kl.: 49 h-26/01German class: 49 h-26/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Number:
File number:
Registration date:
Display day:

1247 812
R 21888 VI a/49 h
20. September 1957
17. August 1967
1247 812
R 21888 VI a / 49 h
20th September 1957
17th August 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auflöten von Hartmetallplättchen mit harten Karbiden, insbesondere Wolframkarbid, als Grundbestandteil auf Werkzeugschäfte aus Stahl.The invention relates to a method for soldering hard metal plates with hard carbides, in particular tungsten carbide, as a basic component on tool shafts made of steel.

Die harten Karbide, insbesondere Wolframkarbid, lassen sich, in vielfacher Weise gewerblich verwenden, insbesondere als Schneidwerkzeuge. Sie werden in diesen! Fall wegen ihrer Brüchigkeit und ihres hohen Preises nicht im massiven Zustand, sondern in Form eines auf einen Werkzeugschaft aus Stahl aufgelöteten Plätchens verwendet.The hard carbides, in particular tungsten carbide, can be used commercially in many ways, especially as cutting tools. You will be in this! Fall because of their fragility and hers high price not in the solid state, but in the form of a tool shank made of steel soldered plate used.

Das Plättchen aus Wolframkarbid und der Werkzeugschaft Werden oft durch Hartlöten mit Hilfe eines kupferhaltigen Metalls zusammengefügt. Die Löttemperatur liegt dann jedoch niemals unterhalb von 65O0C; das ist die niedrigste Temperatur, die sich mit Silber-Hartloten erreichen läßt. Bei dieser Temperatur tritt eine Verzerrung des Stahlschaftes auf. Diese ist in vielen Fällen zulässig, z. B. bei der Herstellung von Drehwerkzeugen. Diese Verzerrung ist jedoch nicht tragbar bei komplizierten Werkzeugen, die zwecks genauesten Zusammenbaues und genauer Ausrichtung auf der Bearbeitungsmaschine mit Präzisionsgewinde ausgestattet sind.The tungsten carbide plate and the tool shank are often joined together by brazing using a copper-containing metal. However, the soldering temperature is then never below 65O 0 C; this is the lowest temperature that can be achieved with silver brazing alloys. At this temperature, distortion of the steel shaft occurs. This is permissible in many cases, e.g. B. in the manufacture of turning tools. However, this distortion is not acceptable in the case of complicated tools which are equipped with precision threads for the purpose of the most precise assembly and precise alignment on the processing machine.

Im FaE solcher Werkzeuge, bei denen keine Verzerrung tragbar ist, hat man zunächst versucht, die Hartlötungen mit kupferhaltigen Loten durch Weichlötungen auf der Grundlage von Zinn, Blei, Wismut oder Antimon zu ersetzen. Diese Metalle benetzen jedoch die harten Karbide nicht, weshalb keine Lötung dieser Art ausgeführt werden konnte.In the case of tools for which no distortion can be tolerated, the first attempt was made to use the Hard soldering with copper-containing solders by soft soldering on the basis of tin, lead, bismuth or antimony. Wet these metals but not the hard carbides, which is why this type of brazing could not be carried out.

In jüngerer Zeit wurden die Plättchen mit Hilfe verschiedener Klebstoffe, z. B. auf Epoxydharzbasis angebracht. Alle diese organischen Erzeugnisse verlieren jedoch ihre mechanischen Eigenschaften bei den im Betrieb erreichten Temperaturen. Aus diesem Grund sind diese Klebstoffe ungeeignet und führen nur zu einem unregelmäßigen Betrieb mit kostspieligem oder häufigem Abbau.More recently, the platelets have been made using various adhesives, e.g. B. based on epoxy resin appropriate. However, all of these organic products lose their mechanical properties the temperatures reached during operation. Because of this, these adhesives are unsuitable and lead only to irregular operation with costly or frequent dismantling.

Es ist auch schon versucht worden, Zink bzw. Messing zum Löten von Hartmetallen zu verwenden. Es wurde aber bisher in der Literatur stets die Meinung vertreten, daß derartige Lote die Werkstoffe nicht ausreichend benetzen oder jedenfalls nicht mit dem Stahl bzw. dem Hartmetall die notwendige legierungsbildende Bindung eingehen und deshalb keine sichere Lötverbindung ermöglichen.Attempts have also been made to use zinc or brass for soldering hard metals. So far, however, the opinion has always been held in the literature that such solders are the materials do not wet sufficiently or in any case not with the steel or the hard metal the necessary alloy-forming Enter into a bond and therefore do not allow a secure soldered connection.

Durch die Erfindung ist es nunmehr möglich geworden, ein Zinklot zum Verbinden von Hartmetallplättchen mit einem Stahlschaft zu verwenden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallplättchen vor dem Zu-Verfahren zum Auflöten von
Hartmetallplättchen auf einen Stahlschaft
The invention now makes it possible to use zinc solder to connect hard metal plates to a steel shaft. The method according to the invention is characterized in that the hard metal plate is used for soldering on the hard metal plate before the process
Carbide plate on a steel shaft

Anmelder:Applicant:

Regie Nationale des Usines Renault,Directed by Nationale des Usines Renault,

Billancourt, Seine (Frankreich)Billancourt, Seine (France)

Vertreter:Representative:

Dr. E. JungDr. E. Young

und Dr. V. Vossius, Patentanwälte,and Dr. V. Vossius, patent attorneys,

München 23, SiegesStr. 26Munich 23, SiegesStr. 26th

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 15. Oktober 1956 (723 759)France of October 15, 1956 (723 759)

sarnmenlöten mit reinem Zink oder einer Zinklegierung, insbesondere einer Legierung aus 0,5 bis 5 Vo Kadmium, 0,5 bis 7% Silber und/oder 0,5 bis 5«>/o Kupfer, Rest Zink, durch Eintauchen in die durch eine geschmolzene Salzschutzschicht überdeckte Zink- oder Zinklegierungsschmelze überzogen werden, worauf das derart beschichtete Plättchen unmittelbar oder unter Verwendung eines üblichen Lotes nach einem üblichen Lötverfahren mit dem Stahlschaft verlötet wird.
Durch die Salzschutzschicht wird ein Sauerstoffabschluß beim Verzinken erreicht, der sich als unerläßliche Vorbedingung für eine Benetzung des Hartmetalls mit dem Zinklot erwiesen hat.
Soldering with pure zinc or a zinc alloy, in particular an alloy of 0.5 to 5% cadmium, 0.5 to 7% silver and / or 0.5 to 5% copper, the remainder zinc, by dipping into the through a molten salt protective layer covered zinc or zinc alloy melt are coated, whereupon the thus coated plate is soldered directly or using a conventional solder according to a conventional soldering process with the steel shaft.
The protective salt layer achieves an oxygen exclusion during galvanizing, which has proven to be an indispensable precondition for wetting the hard metal with the zinc solder.

Ist erst einmal ein festhaftender zusammenhängender Überzug auf dem Hartmetall gemäß der Erfindung erreicht, so kann" das Anlöten an den Werkzeugträger nach bekannten Verfahren geschehen. Entweder kann der Überzug selbst als Lot dienen, oder es kann eines der bekannten Weichlote auf Blei oder Zinnbasis zum Anlöten des Stahlschaftes verwendet werden. Im ersteren Fall geschieht die Befestigung vorzugsweise durch Erhitzen mit Hilfe eines elektrischen Induktionsstromes hoher Frequenz.First of all, there is a firmly adhering, coherent coating on the hard metal according to the invention is achieved, "the soldering to the tool carrier can be done according to known methods. Either the coating itself can serve as a solder, or it can be one of the known soft solders on lead or Tin base can be used to solder the steel shaft. In the former case, the attachment takes place preferably by heating with the aid of an electrical induction current of high frequency.

Als die Salzschutzschicht, die den Luftabschluß der Zinkschmelze zu besorgen hat, dient vorzugsweise eine Mischung von Lithium-, Kalium und Natriumchlorid, deren Schmelzpunkt um ein geringes Mehrfaches von 10° C unterhalb des Schmelzpunktes des Lotes aus Zink oder einer Zinklegierung liegt. Hierdurch erreicht man, daß die Schutzschicht flüssig bleibt und trotzdem keinen so hohen Dampfdruck aufweist. Salzmischungen mit der geforderten Eigenschaft können aus dem bekannten ternären Dia-The salt protective layer, which has to protect the zinc melt from air, is preferably used a mixture of lithium, potassium and sodium chloride whose melting point is around a low Is a multiple of 10 ° C below the melting point of the solder made of zinc or a zinc alloy. This ensures that the protective layer remains liquid and still does not have such a high vapor pressure having. Salt mixtures with the required property can be derived from the well-known ternary di-

709 637/369709 637/369

Claims (3)

gramm der drei Chloride entnommen werden. Eine solche Mischung enthält beispielsweise 41,2% Kaliumchlorid, 53,2% Lithiumchlorid und 5,6%. Natriumchlorid. Der Schmelzpunkt dieser und ähnlicher Mischungen liegt unter 4000C. Eine Ausführungsart nach der Erfindung wird im folgenden als Beispiel beschrieben.grams of the three chlorides. Such a mixture contains, for example, 41.2% potassium chloride, 53.2% lithium chloride and 5.6%. Sodium chloride. The melting point of these and similar mixtures is below 4000C. An embodiment according to the invention is described below as an example. 1. Man stellt durch Schmelzen ein Gemisch her aus1. A mixture is produced by melting 41,2 Gewichtsprozent Kaliiumchlorid,
53,2 Gewichtsprozent Lithiumchlorid, 5,6 Gewichtsprozent Natriumchlorid.
41.2 percent by weight potassium chloride,
53.2 percent by weight lithium chloride, 5.6 percent by weight sodium chloride.
Der Schmelzpunkt des Gemisches liegt um ein Mehrfaches von 1O0C unterhalb des Schmelzpunktes der erfindungsgemäß verwendeten Lote. Man läßt das Gemisch abkühlen, zerkleinert es und bewahrt es wegen seiner Unbeständigkeit in einem geschlossenen Behälter auf.The melting point of the mixture is a multiple of 1O 0 C below the melting point of the solders used in the invention. The mixture is allowed to cool, crushed and, because of its instability, stored in a closed container.
2. Man legt in einen Tiegel aus Siliziumdioxyd (unter Ausschluß von Metalltiegeln) reines Zink in Stückchen und z. B. 2% des Zinkgewichts an Kadmium sowie einige Stücke des nach 1 zubereiteten Salzes, so daß man schließlich im geschmolzenen Zustand eine auf der Schmelze schwimmende Salzschicht der Größenordnung von 2 mm Dicke erhält, welche die Schmelze gegen Oxydation schützt. Man hält das Ganze auf einer Temperatur die den Schmelzpunkt der Legierung um etwa 20° C überschreitet.2. Place pure zinc in a silicon dioxide crucible (excluding metal crucibles) Bits and z. B. 2% of the zinc weight of cadmium and some pieces of the prepared according to 1 Salt, so that finally, in the molten state, a layer of salt floating on the melt of the order of 2 mm thick, which protects the melt against oxidation. You keep that All at a temperature that exceeds the melting point of the alloy by about 20 ° C. ■ 3. Man macht auf der Schleifscheibe die Fläche des Wolframkarbid-Harmetallplättchen blank, die mit dem Werkzeugschaft in Berührung kommen soll. Man entfettet in Trichlorethylen. Darauf ätzt man 5 Minuten lang beim Umgebungstemperatur in einer Lösung von handelsüblicher konzentrierter Salzsäure in 19 Raumteilen Wasser.■ 3. Make the surface on the grinding wheel of the tungsten carbide harmetallic plate, which is to come into contact with the tool shank. Man degreased in trichlorethylene. This is then etched in one for 5 minutes at ambient temperature Solution of commercially available concentrated hydrochloric acid in 19 parts by volume of water. 4. Man trocknet das\ nicht abgespülte Plättchen in einem Luftstrom und taucht es schnell mit Hilfe einer Zange in die Schmelze. Man läßt das Plättchen 5 Minuten im Bad, läßt es dann abtropfen und an Luft abkühlen. Danach wäscht man es in Wasser und unter Umständen mit der Bürste, um Schmutz und das auf dem Überzug liegende Salz zu entfernen.4. Dry the not rinsed plate in a stream of air and immerse it quickly with the aid a pair of pliers into the melt. The plaque is left in the bath for 5 minutes, then drained and turned on Air cool. Then you wash it in water and possibly with a brush to remove dirt and remove the salt on the coating. 5. Man trägt auf den Stahlschaft, und zwar auf die Fläche, die mit dem Plättchen in Berührung kommen soll, unter reichlichem Uberfließenlassen, ein Flußmittel auf, von dem 100 cm3 folgende Bestandteile enthalten:5. A flux is applied to the steel shaft, namely on the surface which is to come into contact with the platelet, with copious overflowing, of which 100 cm 3 contain the following components: 60 g Zinkchlorid,60 g zinc chloride, 6 g Ammoniumchlorid,6 g ammonium chloride, 20 cm8 konzentrierte Salzsäure,
24 cm3 Äthylalkohol,
45 cms Wasser.
20 cm 8 concentrated hydrochloric acid,
24 cm 3 ethyl alcohol,
45 cm s of water.
6. Man legt auf die nach 5 mit dem Flußmittel überzogene Stahlfläche des Karbidplättchen, welches, wie oben beschrieben, mit einer Metallschicht bedeckt ist.6. Place on the steel surface of the carbide plate coated with the flux according to 5, which, as described above, is covered with a metal layer. Man erhitzt durch elektrische Induktion, wobei man auf das Plättchen Druck ausübt, und läßt in der Luft abkühlen.It is heated by electrical induction, while pressure is exerted on the platelet, and left in the Air cool. Man erhält auf diese Weise eine widerstandsfähige Lötung, die einer Scherbeanspruchung der Größenordnung von 10 kg/mm2 sowie Stoßen standhält.In this way, a resistant soldering is obtained which can withstand a shear stress of the order of magnitude of 10 kg / mm 2 as well as impact. Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Auflöten von Hartmetallplättchen mit harten Karbiden, insbesondere Wolframkarbid, als Grundbestandteil auf einen Stahlschaft, z. B. zur Herstellung von Werkzeugen mit verzerrungsfreien Schäften, die wiederholte Beanspruchungen in· Werkzeugmaschinen aushalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallplättchen vor dem Zusammenlöten mit reinem Zink oder einer Zinklegierung, insbesondere einer Legierung aus 0,5 bis 5%. Kadmium, 0,5 bis 7% Silber und/oder 0,5 bis 5% Kupfer, Rest Zink, durch Eintauchen in die durch eine geschmolzene Salzschutzschicht überdeckte Zinkoder Zinklegierungsschmelze überzogen werden, worauf das derart beschichtete Plättchen unmittelbar oder unter Verwendung eines üblichen Lotes nach einem üblichen Lötverfahren mit dem Stahlschaft verlötet wird.1. Process for soldering hard metal plates with hard carbides, in particular tungsten carbide, as a basic component on a steel shaft, e.g. B. for the production of tools with distortion-free shafts that can withstand repeated stresses in machine tools, characterized in that the hard metal plates, in particular with pure zinc or a zinc alloy, before being soldered together an alloy of 0.5 to 5%. Cadmium, 0.5 to 7% silver and / or 0.5 to 5% copper, Remaining zinc, by immersion in the zinc covered by a molten salt protective layer or Zinc alloy melt are coated, whereupon the thus coated platelets immediately or using a conventional solder after a conventional soldering process with the Steel shaft is soldered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze von einer aus einer Mischung von Lithium-, Kalium- und Natriumchlorid bestehenden geschmolzenen Salzschutzschicht überdeckt ist, deren Schmelzpunkt um ein geringes Mehrfaches von 10° C unterhalb des Schmelzpunktes des Zinks oder der Zinklegierung liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the melt from one a mixture of lithium, potassium and sodium chloride consisting of molten salt protective layer is covered, the melting point of which is a small multiple of 10 ° C below the melting point of the zinc or zinc alloy.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Eintauchen in die Schmelze beschichtete Plättchen an dem Stahlschaft durch Erhitzen mit HiLEe eines elektrischen Induktionsstromes hoher Frequenz befestigt wird.3. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that the by immersion Melt-coated platelets on the steel shaft by heating with HiLEe an electric High frequency induction current is attached. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 764 815,
Considered publications:
German patent specification No. 764 815,
249,966105; — ■■ '249,966105; - ■■ ' Kiefer und Schwarzkopf, »Hartstoffe undKiefer and Schwarzkopf, »Hard materials and Hartmetalle«, 1953, S. 624;
»International Critical Tables of Numerical Data«,
Hartmetalle ”, 1953, p. 624;
"International Critical Tables of Numerical Data",
B. IV, 1928, S. 83.B. IV, 1928, p. 83. 709 637/369 8.67 © Bundesdruckerei Berlin709 637/369 8.67 © Bundesdruckerei Berlin
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DE859249C (en) * 1942-04-25 1952-12-11 Degussa Solder alloys
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DE966105C (en) * 1953-03-08 1957-07-11 Degussa Process for applying metals, in particular solder alloys, to hard metals

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