DE19725956A1 - Hartlot zum Löten von unter Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren (I) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hartlot auf der Basis Kupfer-Zink-Silber 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-Zink-Silber 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 20 bis 40 Gew.-% Kupfer, 20 bis 40 Gew.-% Zink, 15 bis 30 Gew.-% Silber, 0,1 bis 5 Gew.-% Nickel, 1,3 bis 5 Gew.-% Mangan, 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium, 0 bis 8 Gew.-% Germanium, 0 bis 7 Gew.-% Gallium und 0 bis 1 Gew.-% Bor bestehen.

Vorzugsweise verwendet man Hartlote, die aus 30 bis 40 Gew.-% Kupfer, 30 bis 40 Gew.-% Zink, 20 bis 30 Gew.-% Silber, 1 bis 4 Gew.-% Nickel, 1,5 bis 4 Gew.-% Mangan und 0,2 bis 0,4 Gew.-% Silizium bestehen.

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

Aus FR-PS 10 77 373 ist ein Hartlot ähnlicher Zusammensetzung bekannt, bei dem der Gehalt an Mangan 0,1 bis 1 Gew.-% betragen kann. In der Praxis bewirkt dieses Lot jedoch Lotbrüchigkeit. Es hat sich gezeigt, daß dieser Effekt auf den nur geringen Gehalt an Mangan zurückzuführen ist.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei Mangangehalten des Lotes von 1,3 bis 5 Gew.-% in der Grenzschicht zwischen Stahlrohroberfläche und Lot eine durchgängige Schicht aus Nickel-Mangan-Silizid gebildet wird, welche die Korngrenzen des Stahls vor dem Eindringen des flüssigen Lotes schützt. Offenbar wird durch dieses Phänomen eine Rißbildung durch Lotbrüchigkeit verhindert.

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 läßt man das Rohr abkühlen und ersetzt das 0,5 kg-Gewicht durch ein höheres, z. B. durch ein 1 kg-Gewicht. 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: 37,7 Gew.-% Kupfer, 33 Gew.-% Zink, 25 Gew.-% Silber, 2 Gew.-% Nickel, 2 Gew.-% Mangan und 0,3 Gew.-% Silizium.

Claims (3)

1. Hartlot auf der Basis Kupfer-Zink-Silber zum Löten von unter starken Verformungsspannungen stehenden Stahlrohren dadurch gekennzeichnet, daß es aus 20 bis 40 Gew.-% Kupfer, 20 bis 40 Gew.-% Zink, 15 bis 30 Gew.-% Silber, 0,1 bis 5 Gew.-% Nickel, 1,3 bis 5 Gew.-% Mangan, 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium, 0 bis 8 Gew.-% Germanium, 0 bis 7 Gew.-% Gallium und 0 bis 1 Gew.-% Bor besteht.

2. Hartlot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auch 30 bis 40 Gew.-% Kupfer, 30 bis 40 Gew.-% Zink, 20 bis 30 Gew.-% Silber, 1 bis 4 Gew.-% Nickel, 1,5 bis 4 Gew.-% Mangan und 0,2 bis 0,4 Gew.-% Silizium besteht.

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