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Löten ist ein verbreitetes Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung
metallischer Werkstücke. Nach DIN 8505 bezeichnet man Löten bei Arbeitstemperatur
unterhalb 450°C als Weichlöten und Löten bei Arbeitstemperatur oberhalb 450°C als
Hartlöten. Von den Hartloten sind die Silberhartlote die niedrigst schmelzenden.
Das niedrigste Schmelzintervall von technisch brauchbaren Silberhartloten liegt
zwischen 630 und 595°C. Es sind zwar tieferschmelzende Silberlegierungen bekannt,
sie konnten jedoch als Hartlote keine Bedeutung erlangen, da sie spröde sind. Da
viele Gebrauchsmetalle beim Hartlöten mit steigender Temperatur in zunehmendem Maß
unerwünschte Eigenschaftsänderungen erleiden, waren duktile, zwischen 450 und 630°C
schmelzende Silberlegierungen zu finden, die sich zum Löten eignen und zur Schließung
der Lücke zwischen den Weichloten und den bekannten Hartloten beitragen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verwendung von duktilen
Silber-Lithium-Legierungen mit Schmelzbereichen zwischen 430 und 630"C ohne oder
mit Anteilen weiterer Elemente.
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Es wurde nämlich gefunden, daß binäre Silber-Lithium-Legierungen mit
35 bis 50 Atomprozent Lithium, deren Schmelzintervalle nach F r e e t h und R e
y n o r, J. Inst. M. 1953/54, S. 569 bis 574, zwischen 630 und 430°C liegen, gut
verformbar und luftbeständig sind, Eigenfestigkeiten über
aufweisen und in geschmolzenem Zustand überraschenderweise Metalle, wie Kupfer,
Messing 63, Silber, C-Stahl und 18/8-Chrom-Nickel-Stahl benetzen und sich daher
als Silberlote verwenden lassen. Es gehört zwar zum Stand der Technik, Lithium als
Desoxydationsmittel Silberloten in geringem Umfang zuzusetzen. Nicht bekannt ist
jedoch die Verwendung von Silberloten mit so hohen Lithiumgehalten, daß der Schmelzbereich
von 450 bis 630"C erreicht wird.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 196 302 waren weiterhin Silberhartlote
bekannt, die aus 0,002 bis 3°/o Lithium, 0,1 bis 751'/o Kupfer, Rest Silber bestehen
und gegebenenfalls noch Zusätze an Cadmium, Zink, Zinn, Mangan, Nickel, Phosphor,
Silizium, Magnesium, Beryllium, Calcium, Platin, Palladium und/oder Gold enthalten.
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Demgegenüber ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer Silberlegierung,
bestehend aus mehr als 3 bis 6,05 Gewichtsprozent Lithium, Rest Silber, als Silberhartlot,
z. B. in Form von Drähten, Blechen, Lotformteilen, Pulvern und Lotbändern.
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Beim Ubergang von 3 auf 3,3 Gewichtsprozent Lithium tritt zwar keine
sprunghafte Änderung der Legierungseigenschaften ein, jedoch mußte es als für den
Fachmann überraschend angesehen werden, daß bei Legierungen mit einem derartig hohen
Lithiumanteil ausgezeichnete Löteigenschaften erzielt werden.
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Es wurde weiterhin gefunden, daß die binären Silber-Lithium-Legierungen
hinsichtlich Eigenfestigkeit sowie hinsichtlich Benetzbarkeit, insbesondere der
Kohlenstoff -Stähle und der restbeständigen Chrom-Nickel-Stähle, übertroffen werden
von ternären und mehrstoffigen Legierungen auf Silber-Lithium-Basis, von denen einige
bei gleichen Lithiumgehalten tiefer schmelzen als die binären Legierungen. Diese
erfindungsgemäßen Legierungen haben eine Zusammensetzung, bestehend aus 30 bis 50
Atomprozent, jedoch mehr als 3 Gewichtsprozent, Lithium, zusätzlich mindestens 3
Atomprozent Cadmium, Kupfer, Indium und/oder Zink, jedoch höchstens 45 Atomprozent
Cadmium, höchstens 40 Atomprozent Kupfer, höchstens 30 Atomprozent Zink, höchstens
12 Atomprozent Indium, Rest 20 bis 65 Atomprozent, jedoch mehr als 30 Gewichtsprozent
Silber.
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Im Hinblick auf den angestrebten Schmelzbereich sind diese Legierungen
derart zusammengesetzt, daß sie aus 25 bis 50 Atomprozent, jedoch mehr als 3 Gewichtsprozent,
Lithium, zusätzlich mindestens 1 Atomprozent Aluminium, Arsen, Gold, Bor, Cer, Chrom,
Germanium, Quecksilber, Lanthan, Magnesium, Mangan, Nickel, Phosphor, Blei, Palladium,
Platin, Antimon, Silizium, Titan und/oder Zinn, wobei der Anteil an jedem dieser
Zusatzelemente höchstens so groß ist wie der Anteil, mit dem die betreffenden Elemente
mit Silber und Lithium im silberreichen (i-Mischkristall löslich sind oder damit
duktile Gemenge bilden, Rest 20 bis 65 Atomprozent, jedoch mehr als 30 Gewichtsprozent
Silber bestehen.
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Durch metallographische und röntgenographische Untersuchungen an den
bisher nicht bekannten Dreistoffsystemen wurde festgestellt, daß z. B. bei AgLiCd
der Phasenraum des silberreichen (x-Mischkristalls weit in das ternäre System hineinragt,
was in geringem Umfang auch bei AgLiZn der Fall ist, und daß bei AgLiCu der Zweiphasenraum
Ag+Cu im Ternären durch eine etwa gerade Verbindungslinie zwischen den ternären
Ecken der schmalen Mischkristallsäume auf der AgLi-Seite und auf der CuLi-Seite
begrenzt wird und sich in Richtung Li zunächst der Dreiphasenraum Ag+Cu+AgLi, dann
der Zweiphasenraum Cu+AgLi anschließt.
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Mit den erfindungsgemäßen bzw. den erfindungsgemäß zu verwendenden
Legierungen auf der Basis Silber-Lithium gelingt es außerdem, punzierungsf#ähige
Lote, also Lote mit Silberfeingehalten über 8°°/(xx) herzustellen, deren jeweiliger
Schmelzbereich z. B. unter 700'C liegt, was für die Silberwaren und Silberschmuckindustrie
von Bedeutung ist, da konventionelle Silberlote mit entsprechend hohen Silbergehalten
zu hohe Schmelzbereiche aufweisen.
| Beispic1c |
| AA-Gehalt[ Li-Gehalt kp * |
| Komponente Atomprozent in Gewichtsprozent Schmelzbereich B
m ) |
| I Agl.i 65/35 96,70 3,3 570 bis 630 25 |
| 2 AgLi 55/45 95,00 5,0 475 bis 530 32 |
| 3 Agl_i 50,5/49,5 94,11 5,89 435 bis 490 28 |
| 4 AglJA1 53,9/44,1/2 94,17 4,96 475 bis 530 34 |
| *) Gewalzter Draht etwa 1.4 min dick, 20 Minuten bei 3(H)'
(' wärmebehandelt. |
1. Verwendung einer Silberlegierung, bestehend aus mehr als 3 bis 6,05 Gewichtsprozent
Lithium, Rest Silber, als Silberhartlot, z. B. in Form von Drähten, Blechen, Lotformteilen,
Pulver und Lotbädern.
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2. Silberlegierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung für
den im Anspruch 1 genannten Zweck, bestehend aus 30 bis 50 Atomprozent, jedoch mehr
als 3 Gewichtsprozent, Lithium, zusätzlich mindestens 3 Atomprozent Cadmium, Kupfer,
Indium und/oder Zink, jedoch höchstens 45 Atomprozent Cadmium, höchstens 40 Atomprozent
Kupfer, höchstens 30 Atomprozent Zink, höchstens 12 Atomprozent Indium, Rest 20
bis 65 Atomprozent, jedoch mehr als 30 Gewichtsprozent Silber.