DE19938229C1 - Hard solder silver-based alloy used in the production of solder joints on special steel in ammonia producing plants contains alloying additions of tin and/or indium, manganese, nickel, copper and cobalt or iron - Google Patents

Hard solder silver-based alloy used in the production of solder joints on special steel in ammonia producing plants contains alloying additions of tin and/or indium, manganese, nickel, copper and cobalt or iron

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DE19938229C1 DE1999138229 DE19938229A DE19938229C1 DE 19938229 C1 DE19938229 C1 DE 19938229C1 DE 1999138229 DE1999138229 DE 1999138229 DE 19938229 A DE19938229 A DE 19938229A DE 19938229 C1 DE19938229 C1 DE 19938229C1
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Abstract

Hard solder alloy contains (in weight %): 81-95 Ag, 4-12 Sn and/or In, 0.1-10 Mn, 0.1-4 Ni, 0-3 Cu, and 0-4 Co or Fe.

Description

Die Erfindung betrifft hochsilberhaltige, niedrig schmel­ zende Hartlotlegierungen mit guter Benetzungsfähigkeit auf Edelstahl und hoher Korrosionsbeständigkeit.The invention relates to high silver content, low melt hard brazing alloys with good wettability Stainless steel and high corrosion resistance.

Löten ist ein besonders werkstoffschonendes, wirtschaftli­ ches Fügeverfahren und hat sowohl in der Serienfertigung als auch beim Fügen von Einzelteilen eine hohe technische Bedeutung. Ein großer Vorteil des Lötens liegt darin, daß bei relativ niedrigen Temperaturen Werkstoffe stoffschlüs­ sig miteinander verbunden werden können. Seit einigen Jah­ ren sind Silber-Hartlote bekannt, die durch Zusätze von Gallium besonders niedrige Löttemperaturen von unter 630°C erreichen. Derartige Legierungen sind z. B. in den Patent­ schriften DE 43 15 190, DE 43 15 189 und DE 43 23 227 be­ schrieben. Diese Legierungen sind speziell als Ersatz für die niedrig schmelzenden Cadmium-haltigen Lote konzipiert. Diese Lote enthalten maximal 80 Gew.-% Silber und Mindestge­ halte von 10 Gew.-% Kupfer.Soldering is a particularly material-friendly, economical ches joining process and has both in series production as well as a high technical level when joining individual parts Importance. A big advantage of soldering is that materials at relatively low temperatures sig can be connected. For a few years ren are hard solder solders, which by addition of Gallium particularly low soldering temperatures of below 630 ° C to reach. Such alloys are e.g. B. in the patent publications DE 43 15 190, DE 43 15 189 and DE 43 23 227 be wrote. These alloys are specially designed to replace the low-melting cadmium-containing solders. These solders contain a maximum of 80% by weight of silver and minimum ge hold of 10 wt .-% copper.

In FR 94 9063 wird eine Lotlegierung beschrieben, die über 75% Silber, 5-20% Mangan und im Rest Zinn enthält und die zum Löten von austenitischen Stählen unter oxidierenden Be­ dingungen vorgesehen ist.A solder alloy is described in FR 94 9063, which is based on Contains 75% silver, 5-20% manganese and the rest tin and the for brazing austenitic steels under oxidizing conditions conditions is provided.

Beim Löten von Edelstahl sind auch an den Lotverbund und das Lotmaterial selbst hohe Ansprüche bezüglich der Korro­ sionsbeständigkeit zu stellen, um die hohe Korrosionsbe­ ständigkeit des Edelstahls gegenüber vielen Medien auch bei gelöteten Konstruktionen nutzbar zu erhalten.When soldering stainless steel are also on the solder joint and the soldering material itself has high requirements regarding corrosion resistance to the high corrosion resistance resistance of the stainless steel to many media to get usable soldered constructions.

Aufgrund der Problematik von FCKW-haltigen Kühlmitteln kom­ men zunehmend Kälteanlagen zum Einsatz, die Ammoniak als Kühlmittel enthalten. Da Kupfer und Legierungen mit höheren Cu-Gehalt gegenüber Ammoniak nicht korrosionsbeständig sind, können Ammoniak-führende Anlagenteile nicht aus oder mit solchen Werkstoffen gefertigt werden. Geeignet ist stattdessen der Einsatz von Edelstahl. Edelstahlrohrverbin­ dungen können entweder nur geschweißt oder mit Cu-freien Hartloten gelötet werden. Hierzu grundsätzlich geeignete Cu-freie Hartlote basieren auf Ag-Mn-Legierungen. Ein typi­ sches derartiges Hartlot ist das Lot Ag85Mn15 ("Degussa 8500") Lote dieses Typs sind jedoch relativ hochschmelzend und führen daher beim Löten zu einer starken thermischen Belastung des Edelstahls. Außerdem ist die Verarbeitbarkeit durch die hohe Löttemperatur schwierig. Daneben ist die produktionstechnische Herstellung dieser Lote aufgrund des hohen Mn-Gehaltes aufgrund erschwerter Gieß- und Verform­ barkeit sehr aufwendig.Due to the problem of CFC-containing coolants com Refrigeration systems are increasingly being used, which are called ammonia Coolant included. Because copper and alloys with higher Cu content not resistant to ammonia are ammonia-carrying plant parts from or be made with such materials. Suitable is  instead the use of stainless steel. Stainless steel pipe connection The ends can either be welded or with Cu-free Brazing alloys are soldered. Basically suitable for this Cu-free brazing alloys are based on Ag-Mn alloys. A typi Such a hard solder is the solder Ag85Mn15 ("Degussa 8500 ") solders of this type are, however, relatively high-melting and therefore lead to a strong thermal when soldering Stainless steel load. It is also workability difficult due to the high soldering temperature. Next to it is the production of these solders based on the high Mn content due to difficult casting and shaping Availability very expensive.

Generell ist beim Löten von Edelstahl das Benetzungsverhal­ ten des Lotes ein kritischer Faktor. Eine gute Benetzung durch das Lot ist unabdingbar.In general, the wetting behavior is when brazing stainless steel a critical factor. Good wetting through the solder is essential.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, Hartlote zu entwickeln, die eine ähnliche gute Korrosionsbeständigkeit wie die Cu­ freien Lote auf Basis Ag-Mn-Legierungen haben, die einen niedrigeren Schmelzbereich aufweisen und die auf Edelstahl ein gutes Benetzungsverhalten besitzen.It was therefore an object of the invention to develop brazing alloys which have a similar corrosion resistance as the Cu have free solders based on Ag-Mn alloys that have a have lower melting range and that on stainless steel have good wetting behavior.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch hochsilber­ haltige Hartlotlegierungen der Zusammensetzung
81-95 Gew.-% Ag
4-12 Gew.-% Sn und/oder In
0,1-10 Gew.-% Mn
0,1-4 Gew.-% Ni
0-3 Gew.-% Cu
0-4 Gew.-% Co oder Fe.This object is achieved according to the invention by high-silver brazing alloys of the composition
81-95 wt% Ag
4-12% by weight of Sn and / or In
0.1-10 wt% Mn
0.1-4 wt% Ni
0-3 wt% Cu
0-4% by weight of Co or Fe.

Besonders bevorzugt sind Legierungen der Zusammensetzung
85-90 Gew.-% Ag
5-11 Gew.-% Sn und/oder In
0,2-7 Gew.-% Mn
0,5-3 Gew.-% Ni
0-2 Gew.-% Cu.Alloys of the composition are particularly preferred
85-90 wt% Ag
5-11% by weight of Sn and / or In
0.2-7 wt% Mn
0.5-3 wt% Ni
0-2% by weight of Cu.

Die erfindungsgemäßen hochsilberhaltigen Hartlotlegierungen können besonders vorteilhaft für das Hartlöten von Edel­ stahl eingesetzt werden.The high-silver brazing alloys according to the invention can be particularly beneficial for brazing noble steel can be used.

So weisen die erfindungsgemäßen Hartlote deutlich niedrige­ re Schmelzintervalle auf als konventionelle Hartlote auf Basis von Ag/Mn.So the brazing alloys according to the invention have significantly lower re melting intervals than conventional hard solders Base of Ag / Mn.

Insbesondere liegen die Solidustemperaturen (Ts) um ca. 60-200°C und die Liquidustemperaturen (T1) um ca. 45-115°C un­ ter den entsprechenden Werten für beispielsweise die Lotle­ gierung Ag85Mn15.In particular, the solidus temperatures (T s ) are around 60-200 ° C and the liquidus temperatures (T 1 ) are around 45-115 ° C below the corresponding values for, for example, the solder alloy Ag85Mn15.

In der weiter unten folgenden Tabelle 1 sind die Zusammen­ setzungen einiger erfindungsgemäßer Legierungen (Nr. 1-5) im Vergleich zu Ag85Mn15 (Nr. 6) aufgeführt (Zusammenset­ zung in Gew.-%) und deren Schmelzbereiche (Ts-T1) angege­ ben.Table 1 below shows the compositions of some alloys according to the invention (No. 1-5) compared to Ag85Mn15 (No. 6) (composition in% by weight) and their melting ranges (T s -T 1 ) specified.

Aufgrund des geringen Anteils an Mn als Legierungsbestand­ teil sind die erfindungsgemäßen Lote sehr gut gießbar und verformbar und damit im Herstellungsprozess problemlos ver- und bearbeitbar.Due to the low proportion of Mn as an alloy stock the solders according to the invention are very easy to cast and deformable and thus easily deformed in the manufacturing process and editable.

Eine besonders überraschende und unerwartete Eigenschaft der erfindungsgemäßen Hartlote ist deren vorzügliches Be­ netzungsverhalten auf Edelstahl.A particularly surprising and unexpected characteristic the brazing alloy according to the invention is its excellent Be wetting behavior on stainless steel.

Zur Beurteilung der Benetzungsfähigkeit der Lote auf Edel­ stahl werden von verschiedenen Lotlegierungen ausgestanzte runde Lotplättchen definierter Dicke (0,2 mm) und Größe (5 mm ∅) auf Edelstahlplättchen gelegt, Flußmittel appli­ ziert und diese Proben an Luft unter anwendungstypischer Aufheizrate im Ofen auf Löttemperatur gebracht. Nach dem Abkühlen wird die mit Lot benetzte Fläche des Edelstahls bestimmt und mit der Ausgangsfläche der Lötplättchen ins Verhältnis gesetzt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 unter der Spalte "Benetzungsindex" aufgeführt. Es zeigt sich dabei überraschenderweise, daß die erfindungsgemäßen Lote eine erheblich bessere Benetzungsfähigkeit auf Edelstahl aufwei­ sen als das Lot Ag85Mn15.To assess the wettability of the solders on precious steel is punched out of various solder alloys round solder platelets of defined thickness (0.2 mm) and size (5 mm ∅) placed on stainless steel plates, flux appli  adorns and these samples in air under typical application Heating rate in the furnace brought to the soldering temperature. After this The surface of the stainless steel wetted with solder will cool down determined and with the starting surface of the solder plates ins Ratio set. The result is shown in Table 1 under the Column "wetting index" listed. It shows up Surprisingly, the solders according to the invention have a considerably better wettability on stainless steel sen as the solder Ag85Mn15.

Ein weiterer praxisrelevanter Vorzug der erfindungsgemäßen Hartlote ist die vorzügliche Korrosionsbeständigkeit der Lote und der damit hergestellten Lotverbunde.Another practical advantage of the invention Brazing alloys is the excellent corrosion resistance of the Solders and the solder composites made with them.

Für entsprechende Testreihen können vergleichende Korrosi­ onsuntersuchungen in chloridischem Medium und in Ammoniak durchgeführt werden. Die Untersuchungen in chloridischem Medium erfolgten nach DIN 50 021. Die Untersuchungen zur Be­ ständigkeit gegenüber Ammoniak erfolgen in einem Autoklaven in flüssigem Ammoniak. Zur Beurteilung des Korrosionsan­ griffs können Schliffuntersuchungen, Analyse der Korrosi­ onslösungen auf Korrosionsprodukte sowie Bestimmungen zu eventuellen Gewichtsverlusten von Lot- bzw. Lötverbindungs­ proben herangezogen werden. In allen Fällen zeigen die er­ findungsgemäßen Lote einen geringeren oder einen allenfalls gleichstarken Korrosionsangriff wie etwa das Lot Ag85Mn15.Comparative corrosion tests can be carried out for corresponding test series on investigations in chloride medium and in ammonia be performed. The investigations in chloride Medium was carried out in accordance with DIN 50 021. The investigations on Be Resistance to ammonia takes place in an autoclave in liquid ammonia. To assess the corrosion Griff can be examined, analysis of corrosion solutions to corrosion products and regulations possible loss of weight of solder or solder connection samples can be used. In all cases he shows solders according to the invention a lower one or at most corrosion attack of the same strength as the solder Ag85Mn15.

Aufgrund des vorstehend dargelegten Eigenschaftsprofiles sind die erfindungsgemäßen hochsilberhaltigen Hartlotlegie­ rungen im besonderen Maße für das Löten von Edelstahl ge­ eignet. Wegen ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber aggressiven Medien wie insbesondere Ammoniak sind sie die Lote der Wahl zur Herstellung von Lotverbindungen an Edel­ stahl in ammoniakführenden Anlagen. Due to the property profile set out above are the high silver brazing alloy according to the invention especially for soldering stainless steel is suitable. Because of their high resistance to corrosion they are the aggressive media such as ammonia in particular Solders of choice for making solder connections to precious metals steel in ammonia-carrying systems.  

Tabelle 1 Table 1

Claims (3)

1. Hochsilberhaltige Hartlotlegierungen, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung:
81-95 Gew.-% Ag
4-12 Gew.-% Sn und/oder In
0,1-10 Gew.-% Mn
0,1-4 Gew.-% Ni
0-3 Gew.-% Cu
0-4 Gew.-% Co oder Fe. 1. Brazing alloys containing high silver, characterized by the composition:
81-95 wt% Ag
4-12% by weight of Sn and / or In
0.1-10 wt% Mn
0.1-4 wt% Ni
0-3 wt% Cu
0-4% by weight of Co or Fe. 2. Hartlotlegierungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung:
85-90 Gew.-% Ag
5-11 Gew.-% Sn und/oder In
0,2-7 Gew.-% Mn
0,5-3 Gew.-% Ni
0-2 Gew.-% Cu.2. Brazing alloys according to claim 1, characterized by the composition:
85-90 wt% Ag
5-11% by weight of Sn and / or In
0.2-7 wt% Mn
0.5-3 wt% Ni
0-2% by weight of Cu. 3. Verwendung der hochsilberhaltigen Hartlotlegierungen gemäß den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Lot­ verbindungen an Edelstahl in Ammoniak-führenden Anla­ gen.3. Use of the high-silver brazing alloys according to claims 1 and 2 for the production of solder Stainless steel connections in ammonia-carrying systems gene.
DE1999138229 1999-08-12 1999-08-12 Hard solder silver-based alloy used in the production of solder joints on special steel in ammonia producing plants contains alloying additions of tin and/or indium, manganese, nickel, copper and cobalt or iron Expired - Fee Related DE19938229C1 (en)

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