DE1289395B

DE1289395B - Hartlot zum Loeten von Wolfram, Molybdaen und deren Legierungen sowie Verfahren zum Loeten

Info

Publication number: DE1289395B
Application number: DEU11993A
Authority: DE
Inventors: Marshall James C; Lane White Pine; Smith Harlos G
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1964-09-11
Filing date: 1965-08-28
Publication date: 1969-02-13
Also published as: US3312539A; BE669448A; GB1049957A; FR1447565A; DE1289395C2; SE306214B

Description

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Die Erfindung betrifft das Hartlöten von Wolfram, , Erfindungsgemäß werden Wolfram, Molybdän und Molybdän und deren Legierungen sowie ein Verfah- deren Legierungen, die einen überwiegenden Anteil ren zum Löten solcher Teile unter Verwendung des dieser Metalle, d. h. über 50 % enthalten, durch Hart-Hartlotes. löten mit einem Lot verbunden, das aus 42 bis 95 %

Die schwerschmelzbaren Metalle Wolfram und Mo- 5 Molybdän (Mo), 5 bis 44% Rhodium (Rh) und 0 bis lybdän und deren Legierungen sind in ihrer Anwen- 45% Rhenium (Re) besteht, wobei die Lotzusammendung vor allem bei Hochtemperaturen auf dem Ge- setzung auf den Vierecksbereich A BCD des ternären biet der Kernenergie und der Raumfahrt zweckmäßig Diagramms beschränkt ist, wobei den Punkten A, und gebräuchlich. Viele dieser Anwendungsgebiete B, C bzw. D die Zusammensetzungen 95 Mo—5 Rh; erfordern Dichtungs- oder Verschlußverbindungen ίο 51 Mo—5 Rh—44 Re; 42 Mo—14 Rh—44 Re bzw. und/oder konstruktionsmäßige Verbindungen für eine 56 Mo—44 Rh entsprechen. Dieses Lotsystem erBefestigung zum Tragen von Eisenteilen. Wolfram ' möglicht die Auswahl einer Löttemperatur in dem und Molybdän sind bisher mittels Schweißen und Bereich von 1950 bis 250O⁰C. Die Erosion des Diffusion ebenso gut wie durch Hartlöten verbunden Grundmetalls durch diese Lote ist geringfügig, und worden, jedoch ergeben sich zahlreiche bauliche Ge- 15 die Zunahme derWiedereinschmelztemperatur an der staltungen und Abweichungen der Verbindungsstelle Verbindungsstelle ist relativ schnell, so daß ein dergestalt, daß das Hartlöten die einzige praktische Arbeiten bei Temperaturen bis zu 2500° C erleichtert Arbeitsweise darstellt. wird.

Es stehen zufriedenstellende Hartlote für niedrigere Innerhalb des erfindungsgemäßen Legierungs-

Temperaturen zur Verfügung, jedoch nicht solche für 20 gebietes ABCD des ternären Diagramms sind Linien den Temperaturbereich, der für bestimmte Kernreak- konstanter Löttemperatur eingezeichnet. Zusammentorteile von Interesse ist, d. h. für den Bereich von Setzungen für eine gegebene Löttemperatur können 1950 bis 2500° C. Bei diesen Temperaturen neigen unter Bezugnahme auf diese Linien ausgewählt die zur Verfügung stehenden Hartlote dazu, das werden.

Grundmetall zu erodieren oder zeigen infolge einer 25 Die Lotzusammensetzungen sind in der oben beVerdampfung von Legierungsbestandteilen während schriebenen Weise begrenzt, da bei höheren Molybdes Hartlötens schlechte Fließeigenschaften. Es wird dängehalten der Schmelzpunkt sich nicht wesentlich angestrebt, Systeme von Hartloten zu schaffen, die von dem Schmelzpunkt des Molybdäns unterscheidet eine Auswahl einer besonderen Zusammensetzung und geringere Anteile an Molybdän zusammen mit für eine gegebene Temperatur innerhalb dieses Berei- 30 höheren Anteilen an Rhenium und/oder Rhodium ches ermöglichen. Weitere wünschenswerte Eigen- zu der Ausbildung übermäßiger Mengen von interschaften sind eine schnelle Zunahme der Wiederein- metallischen Phasen führen.

Schmelztemperatur an der Verbindungsstelle^ um so Die erfindungsgemäßen Hartlote können nach hereine Hochtemperaturarbeitsfähigkeit und geringst- kömmlichen pulvermetallurgischen Verfahren hermögliche Erosion des Grundmetalls zu erzielen. 35 gestellt werden. Die Sprödigkeit bzw. Brüchigkeit bei

Es ist bereits bekannt, Molybdänteile unter ande- diesen Hartloten, die ein Handhaben derselben in rem mit einem Molybdän-Ruthenium-Lot zu löten, Pulverform erforderlich macht, führt nicht notwendig wenn die Verwendungstemperatur über 1100° C liegt zu einer Brüchigkeit bei der erhaltenen Verbindung, (vgl. »Metall«, 16. Jahrgang [1962], S. 646 bis 655, Das Löten mit dem Lot nach der Erfindung wird

insbesondere S. 655, linke Spalte, Abs. 2). Aus dieser 4° erfindungsgemäß durchgeführt, indem die zu verZeitschrift, S. 1193 bis 1195, insbesondere S. 1195, bindenden Teile aneinanderstoßend angeordnet werlinke Spalte, ist es außerdem bekannt, daß in Sonder- den und das Hartlot an der Verbindungsstelle angefallen Rhenium oder Molybdän-Rhenium-Legierun- bracht und sodann auf die Löttemperatur von 1950 gen in der Löttechnik nützlich sind, z. B. zur Erzie- bis 2500° C unter nicht oxydierenden Bedingungen lung duktiler Lötstellen beim Verlöten von Molbydän. 45 erhitzt wird. Dabei kann eine Atmosphäre eines

Bei Lötversuchen mit Wolfram, Molybdän und reduzierenden Gases, wie Wasserstoff, ein inertes Gas deren Legierungen für eine Verwendung bei Tempe- oder Vakuum angewandt werden. Ein vollständiges raturen von 1950 bis 2500° C ergeben die bekannten Fließen des Hartlotes an der Verbindungsfläche wird Molybdän-Ruthenium-und Molybdän-Rhenium-Lote normalerweise durch ein Halten auf Löttemperatur keine Verbindungen hinreichender Integrität, weil 50 für etwa 5 Minuten lang erreicht. Dickere oder diese Lote eine Verbindung erzeugen, die zu einer größere Teile können eine längere Erhitzungszeit erZwei-Phasen-Kehlnaht versprödet, wenn sie einer forderlich machen. Die verlöteten Teile werden so-Hartlöttemperatur innerhalb des oben angegebenen dann in Abwesenheit von Sauerstoff abgekühlt. Temperaturbereiches unterworfen werden. Beispiele für die Zusammensetzung von Legie-

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- 55 rangen, die erfindungsgemäß verlötet werden können, steht somit darin, ein Hartlotsystem für das Verbin- sind: 26% Rhenium, Rest Wolfram, und 50% Rheden von Wolfram, Molybdän und deren Legierungen nium, Rest Molybdän.

zu schaffen, die einen überwiegenden Anteil dieser Die Erfindung sei weiterhin an Hand eines spezi-

Metalle enthalten. eilen Ausführungsbeispiels erläutert.

Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Auf- 60 . .

gäbe besteht darin, ein Hartlotsystem für diese Werk- Beispiel

stoffe zu schaffen, das eine Auswahl einer bestimm- Es wurde eine Reihe von Lötversuchen durch-

ten Hartlöttemperatur innerhalb des Bereiches von geführt. Bei jedem Prüfversuch wurde eine Probe des 1950 bis 2500° C ermöglicht. erfindungsgemäßen Hartlotes an der Verbindungs-

Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Auf- 65 linie eines T-Abschnittes aus Wolfram angebracht, gäbe besteht darin, ein Verfahren zum Hartlöten von Der zusammengesetzte T-Abschnitt wurde sodann in Wolfram, Molybdän und deren Legierungen bei einer einem Widerstandsofen auf 1650° C in Helium erTemperatur von 1950 bis 2500° C zu schaffen. hitzt. Das Helium wurde bei dieser Temperatur mit

Wasserstoff ausgetrieben und der T-Abschnitt auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, bei derselben 5 Minuten lang gehalten und sodann in der Wasserstoffatmosphäre auf 165O⁰C abgekühlt. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Wasserstoff durch Helium ersetzt und das Abkühlen bis auf Raumtemperatur fortgesetzt. Es wurde normalerweise eine Erhitzungsgeschwindigkeit von 38° C/min aufrechterhalten. Die T-Abschnitte wurden optisch bezüglich des Ausmaßes des Schmelzens und Fließens und metallographisch auf Porosität, Rißbildung und Erosion der Naht untersucht. Diese Prüfungen wurden in Temperaturintervallen von 25 bis 50° C wiederholt, bis die Löttemperatur bestimmt war.

Die Löttemperaturen für verschiedene erfindungsgemäße Hartlotzusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

Eine einwandfreie Lötverbindung wurde mit jedem dieser Hartlote erzielt, und das Eindringen des Hartlotes in das Grundmetall belief sich in jedem Fall auf weniger als 0,076 mm.

Zusammensetzungen	Löttemperatur
(Gewichtsprozent)	(⁰C)
Mo—15Rh	2350
Mo — 20 Rh	2300
Mo — 33 Rh	1950
Mo — 43 Rh	1950
Mo — 10 Re — 33Rh	1950
Mo — 10 Re — 20Rh	2300
Mo — 2ORe- 20Rh	2250
Mo —2ORe-15Rh	2350
Mo —2ORe-27Rh	2150
Mo —30Re-15Rh	2300
Mo —30Re-20Rh	2175

Claims

Patentansprüche:

1. Hartlot zum Löten von Teilen aus Wolfram, Molybdän oder aus einen überwiegenden Anteil dieser Metalle enthaltenden Legierungen, unter sich oder untereinander, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot aus 42 bis 95 % Molybdän, 5 bis 44% Rhodium und 0 bis 45% Rhenium besteht, wobei die Lotzusammensetzung auf den Vierecksbereich des ternären Diagramms der Lotbestandteile mit den Eckpunkten 95 Mo—5 Rh; 51 Mo—5 Rh-44 Re; 42 Mo— 14 Rh-44 Re und 56 Mo—44 Rh beschränkt ist.

2. Verfahren zum Verbinden von Teilen aus Wolfram, Molybdän oder aus einen überwiegenden Anteil dieser Metalle enthaltenden Legierungen, unter sich oder untereinander durch

as Löten mittels eines Hartlotes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der miteinander zu verbindenden Teile unter Einfügen des Hartlotes aneinandergebracht, dann zusammen unter nicht oxydierenden Bedingungen auf 1950 bis 2500° C erhitzt werden und anschließend die erhaltene Lötverbindung unter Abwesenheit von Sauerstoff abgekühlt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen