DE19629376C2 - Hartlot zum Löten von unter Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren (II) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hartlot auf der Basis Kupfer-Phosphor zum Löten von unter starken Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren.

Stahlrohre werden normalerweise durch Verformung hergestellt. Besonders Stahlrohre mit geringen Durchmessern stehen daher meist unter starken Verformungsspannungen, da diese in vielen Fällen nicht beseitigt werden können.

Solche Stahlrohre müssen untereinander oder mit anderen Teilen verlötet werden. Mit bekannten Hartloten auf der Basis Kupfer-Zink-Silber oder Kupfer-Zink-Silber-Cadmium bereitet das Löten oft Schwierigkeiten, da die schmelzflüssigen Lote in die Korngrenzen des Stahles eindringen und eine Rißbildung bewirken, was als Lötbrüchigkeit bezeichnet wird. Diese Lötbrüchigkeit der unter Verformungsspannungen stehenden Stahlrohre kann auch durch z. B. Verzinken nicht beseitigt werden.

Bisher behalf man sich damit, unter der großen Zahl der bekannten Hartlote durch Versuche diejenigen auszuwählen, die die Rißbildung möglichst gering halten. Ein generell verwendbares Hartlot für solche Fälle gibt es bisher nicht.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hartlot auf der Basis Kupfer-Phosphor zum Löten von unter starken Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren zu entwickeln, das generell einsetzbar ist und die Rißbildung am Stahlrohr beim Löten minimiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Hartlote, die aus 2 bis 8 Gew.-% Phosphor, 1 bis 7 Gew.-% Gallium, 0,1 bis 0,4 Silizium, O bis 20 Gew.-% Silber, 0 bis 8 Gew.-% Germanium, 0 bis 5 Gew.-% Nickel, 0 bis 5 Gew.-% Mangan und 0 bis 1 Gew.-% Bor, Rest Kupfer bestehen.

Vorzugsweise verwendet man Hartlote, die aus 75 bis 85 Gew.-% Kupfer, 4 bis 7 Gew.-% Phosphor, 2 bis 8 Gew.-% Silber, 2 bis 6 Gew.-% Gallium, 1 bis 3 Gew.-% Nickel, 1 bis 3 Gew.-% Mangan und 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium bestehen.

In der französischen Patentschrift 89 68 16 werden Kupfer-Phosphor-Lote beschrieben, die unter anderem Zinn als schmelzpunkterniedrigende Legierungskomponente enthalten. Gallium ist dort nicht vorgesehen.

Es ist zwar bekannt, daß ein Zulegieren von Gallium den Schmelzpunkt erniedrigen kann. Es ist aber auch generell bekannt, daß ein Zulegieren von Gallium im Normalfall die Duktilität verschlechtert und eine Versprödung der Legierungen bewirkt. Eine günstige Beeinflussung der Lötbrüchigkeit war daher nicht zu erwarten.

Überraschenderweise hat jedoch bei den erfindungsgemäßen Kupfer-Phosphor-Legierungen der Gehalt an Gallium nicht zur Versprödung, statt dessen zu einer Minimierung der Lötbrüchigkeit geführt.

Bei der Verwendung dieser Hartlote zum Löten von unter Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren treten keine Risse in der Stahlwand auf.

Folgendes Beispiel soll die Vorteile der erfindungsgemäßen Hartlote näher erläutern:
Zur Simulation von Spannungen im zu lötenden Grundwerkstoff dient für Lötversuche der folgende Versuchsaufbau:
Ein verzinktes Stahlröhrchen (∅ 5 mm; Wandstärke 1 mm) von 250 mm Länge wird in einen Schraubstock horizontal über eine Länge von 15 mm eingespannt. An das entgegengesetzte Rohrende wird ein Gewicht von 0,5 kg gehängt. Für den Löttest wird die Mitte des Rohres mit einem Azetylen-Sauerstoffbrenner (Brennergröße 1) erhitzt und die Lotlegierungen am Rohr kurz angesetzt. Nach diesem Vorgang wird das Rohr abkühlen lassen und das 0,5 kg-Gewicht durch ein höheres, z. B. durch ein 1 kg-Gewicht ersetzt. Nun wird erneut, wie oben beschrieben, erhitzt. Während dieses Vorganges biegt sich das Rohr nach unten ab und das Gewicht fällt herunter.

Bei konventionellen Silberhartloten reißt die Rohrwand infolge der Lötrissigkeit während des Lötvorganges quer zur Längsachse auf.

Bei den erfindungsgemäßen Lotlegierungen treten während des Lötvorganges keine Risse auf, das Rohr bleibt unbeschädigt. Dabei wurde folgende Lotzusammensetzung verwendet:
80,3 Gew.-% Kupfer, 6 Gew.-% Phosphor, 5 Gew.-% Silber, 5 Gew.-% Gallium, 2 Gew.-% Nickel, 1,5 Gew.-% Mangan und 0,2 Gew.-% Silizium.

Claims (3)

1. Hartlot auf der Basis Kupfer-Phosphor, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 2 bis 8 Gew.-% Phosphor, 1 bis 7 Gew.-% Gallium, 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium, 0 bis 20 Gew.-% Silber, 0 bis 8 Gew.-% Germanium, 0 bis 5 Gew.-% Nickel, 0 bis 5 Gew.-% Mangan und 0 bis 1 Gew.-% Bor, Rest Kupfer besteht.

2. Hartlot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 75 bis 85 Gew.-% Kupfer, 4 bis 7 Gew.-% Phosphor, 2 bis 8 Gew.-% Silber, 2 bis 6 Gew.-% Gallium, 1 bis 3 Gew.-% Nickel, 1 bis 3 Gew.-% Mangan und 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium besteht.

3. Verwendung von Hartloten gemäß Anspruch 1 und 2 zum Löten von unter starken Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren.