DE2112418C

DE2112418C - Weichlot

Info

Publication number: DE2112418C
Application number: DE19712112418
Authority: DE
Inventors: Jun Nishibon Yoshihiro Tokio Tanaka
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1970-03-17
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1973-06-14

Description

Silber weniger als 0,1% Aluminium diesen Nachteil be

seitigt. Durch Zusatz von mehr als 2% Aluminium

Die Anwesenheit von Silber bezweckt eine Verbesse- wird jedoch die Schmelztemperatur des Lotes unter rung der Zugfestigkeit des Lots und verhindert den 400⁰C erniedrigt. Der Alumini umgehalt des Lots Anstieg der Sprödigkeit bei erhöhter Temperatur, der 5 sollte daher nicht mehr als 2% betragen, und der durch Zugabe der anderen Elemente verursacht wird. bevorzugte Aluminiumgehalt liegt im Bereich von Durch Silber wird außerdem die Korrosionsfestigkeit 0,3 bis 1 %. merklich erhöht

Das erfindungsgemäße Lot sollte mindestens 0,5% Magnesium

Silber enthalten, weil ein zu niedriger Söbergehalt die io Magnesium besitzt bemerkenswerte Wirksamkeit Zugfestigkeit verschlechtert Ein Silbergehalt von zum Verhindern der interkristallinen Korrosion in mehr als 7% erhöht den Schmelzpunkt jedoch über einer Legierung auf Zinkbasis, die erfindungsgemäß angestrebte Schmelztemperatur. Die konventionelle Spritzgußlegierung auf Zink-

Das erfindungsgemäße Lot sollte daher nicht mehr als basis enthält 0,03 bis 0,06 % Magnesium, um die inter-7⁰Z₀ Silber enthalten. „₅ kristalline Korrosion zu verhindern. Ein Magnesium

?)er bevorzugte Silbergehalt liegt im Bereich von enthaltendes Lot ist daher zum Löten von Gegen-

1 bss 5%. ständen aus einer Zinklegierung oder aus Zinkle-

Kupfer gierung bzw. Aluminium geeignet Wenn jedoch Gegenstände aus anderen Metallen damit gelötet

Das erfindungsgemäße Lot soll nicht mehr als 2,5 % ao werden, so tritt leicht interkristalline Korrosion auf. Kupfer enthalten, da zwar ein hoher Kupfergehalt die Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß durch

Zugfestigkeit des Lotes verbessert, ein Gehalt von Zusatz von Magnesium in Kombination mit Chrom mehr als 2,5% Kupfer jedoch den Schmelzpunkt und/oder Nickel zu dem erfindungsgemäßen Lot die ei^öht und zu einer größeren Härte und Sprödigkeit Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion stark des Lotes führt.' _a5 verbessert wird, daß jedoch mehr als 0,3 % Magnesium

Der bevorzugte Kupfergehalt liegt im Bereich von den Lötvorgang erschwert. Das erfindungsgemäße Lot

()..; bis 2%. seilte 0,01 bis 0,3 °/₀ Magnesium enthalten, wobei der

Ch_rom bevorzugte Bereich für den Magnesiumgehalt 0,03 bis

0,2 °/„ beträgt.

Der Zusatz von Chrom ist ein Merkmal des erfin- 30 _A . _P]

dungsgemäßen Lotes. Eine der Wirkungen von Chrom Andere tiemenie

im das Verhindern des Anstiegs der Sprödigkeit, der Zufällige Verunreinigungen, wie Zinn, Blei und

durch Zugabe von Kupfer verursacht wird, und die Cadmium können in dem erfindungsgemäßen Lot Verbesserung der Zugfestigkeit des Lotes. Die charakte- toleriert werden. Es ist jedoch wünschenswert, diese ristischste Wirkung des Chroms liegt darin, daß es 35 Verunreinigungen aus dem erfindungsgemäßen Lot die Zugfestigkeit bei Temperaturen von 100 bis 200⁰C auszuschließen, da eine geringe Menge jeder dieser erhöht. Ein zu hoher Chromgehalt, d. h. von mehr als Verunreinigungen interkristalline Korrosion be-2⁰I₉, erhöht jedoch den Schmelzpunkt. In einem wirkt.

solchen Fall wird das Zusetzen von Legierungsele- Die Herstellung des erfindungsgemäßen Lotes be-

menten schwierig. Durch den Chromzusatz wird 40 reitet keine speziellen Schwierigkeiten. Es werden zu außerdem zum Verhindern der interkristallinen Korro- diesem Zweck übliche, vorher hergestellte Muttersion des Lots beigetragen. legierungen verwendet.

Chrom kann dabei mindestens teilweise durch Nachstehend wird eine beispielhafte Verfahrens- Nickel ersetzt werden. weise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lots,

Der bevorzugte Chromgehalt liegt im Bereich von 45 der Legierung des Beispiels 1, beschrieben. 0,05 bis 0,75%. Ein Graphittiegel wird mit einer vorbestimmten

Nj₀Jj₆I Zinkmenge beschickt und das Zink zum Schmelzen

erhitzt. Danach werden eine vorbestimmte Menge

Chrom kann durch Nickel ersetzt werden, das die- einer Zink-Silber-Mutterlegierung (geeigneter Silberselbe Wirkung hervorruft wie Chrom. Um durch die 5p gehalt etwa 10%) und dann eine Zink-Kupfer-Chrom-Nickelzugabe den gewünschten Effekt zu erzielen, ist Mutterlegierung (geeigneter Kupfergehalt etwa 5%, eine Menge von 0,05% Nickel erforderlich. Durch Chromgehalt etwa 2%) sowie eine Zink-Kupfermehr als 1% Nickel wird der Schmelzpunkt des Lots Mutterlegierung (Kupfergehalt etwa 5%) zugesetzt. erhöht und die Legierung zu stark gehärtet. Der ge- Die Schmelze wird bei 500° C gut gerührt und dann in eignete Nickelgehalt des Lots beträgt daher 0,05 bis 55 eine Gußform gegossen. Wenn das gewünschte Pro-1 %, und bevorzugt wird ein Nickelgehalt im Bereich dukt als Draht vorliegen soll, wird die Schmelze zu von 0,05 bis 0,75 %. einem Barren gegossen und bei 200 bis 300° C zu einem

Stab von etwa 10 mm Durchmesser stranggepreßt. Aluminium Schließlich wird dieser Stab bis auf die gewünschte

Die Zugabe von Aluminium verbessert die Lot- 60 Abmessung gezogen, um den gewünschten Lottyp zu eigenschaften des Lots. Wenn Stahlgegenstände mit erhalten.

einem Lot auf Zinkbasis, das kein Aluminium enthält, Die Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und

miteinander verbunden werden sollen, so wird eine Schlagzähigkeit der erfindungsgemäßen Lote wurden harte und spröde intermetallische Eisen-Zink-Verbin- bestimmt.

dung gebildet, so daß die Bindefestigkeit (Festigkeit 65 Die Zusammensetzungen der Lote sind in Tabelle 1 der Lötverbindung) zwischen dem Lot und dem Gegen- aufgeführt, in der auch die Zusammensetzung von stand sich vermindert. bekannten Loten (mit * versehen) zu Vergleichs-

Es wurde gefunden, daß eine Zugabe von nicht zwecken angegeben ist. Tabelle 1

Beispiel	Ag	Cu	Al	Mg	Cd	Ni	Cr	Zn
1	3	1					i 0,1	Rest
2	1	0,5					. 0,05	Rest
3	5	2					0,75	Rest
4*	1	1				—	—	Rest
5*	3	1,5				—	—	Rest
6	1	0,5	0,3	0,03		—	0,08	Rest
7	3	1	0,5	0,1		—	0,15	Rest
8	5	2	1	0,2		—	0,75	Rest
9*	2	0,5	1			—	—	Rest
10*	4	1	2	0,04		—	—	Rest
11	1	0,5	0,3	0,03		0,08	—	Rest
12	3	1	0,5	0,1		0,15	—	Rest
13	5	2	1	0,2		0,75	—	Rest
14*	2	0,5	1				—	Rest
15*	1,8	0,15			Rest	—	—	10
16*	2,0	3,2	4,3	—	—	—	—	Rest

	Um- gebungs- tempe-	Zugfestigkeit (kg/mm·)	200⁰C	30O⁰C	24 Stunden	Tabelle	2	Korrosion	120 Stunden	240 Stunden	Kerb-	Schm.- Punkt
	ratur		.13,1	9,8	keine				keine	keine	schlag- zähig- keit
Bei spiel		100⁰C	8,1	7,5	keine		72 Stunden	keine	keine	(kg-m/	(⁰C)
	14,5	16,2	18,6	10,3	keine		keine	keine	keine	cm¹)	444
	9,8	11,0	8,4	7,0	keine	48 Stunden	keine	keine	geringe	6,6	430
1	20,1	22,5				keine	keine		Korrosion	5,2	480
2	10,7	9,3	10,6	8,0	keine	keine	keine	keine	geringe	7,5
3						keine			Korrosion		432
4*	15,0	13,8	8,6	7,9	keine	keine	keine	keine	keine	4,9
			15,1	10,3	keine			keine	keine		452
5*	10,2	11,7	19,0	11,6	keine	keine	keine	keine	keine	6,1	420
	14,9	16,5	8,9	7,8	geringe		keine			5,5	440
6	21,6	24,2			Korrosion	keine	keine	— ■	—	7,1	478
7	12,1	10,4	14,0	10,9	keine	keine	Korrosions	merkliche	völlige	8,0
8						keine	bruch	Korrosion	Korrosion		418
9*	19,3	17,1	13,9	10,0	keine	merkliche	geringe	keine	keine	5,1
			16,0	11,2	keine	Korrosion	Korrosion	keine	keine		434
10*	12,6	18,0	22,3	14,4	keine	keine	keine	keine	keine	6,5	417
	15,2	19,8	8,9	7,8	geringe		keine			11,1	432
11	22,9	27,0			Korrosion	keine	keine			12,5	475
12	12,1	10,4	4,8	—	keine	keine	Korrosions	geringe	merkliche	5,8
13						keine	bruch	Korrosion	Korrosion		418
14*	14,1	13,0	12,5	6,3	geringe	merkliche	keine			5,1
					Korrosion	Korrosion		—	—		294
15*	24,1	18,2			keine	Korrosions			6,9
					bruch			415
16*				merkliche			5,5
			Korrosion

Prüfung der Zugfestigkeit

Die Prüfung der Zugfestigkeit wurde gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) Z 2201-4 durchgeführt. Die Prüfkörper hatten eine Meßlänge von 50 mm und einen Durchmesser von 14 mm. Die Zugrate (Veriermungsgeschwindigkeit) betrug 10 mm/min. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Prüfung der Korrosionsbeständigkeit

Prüfkörper w. rden in einem Gefäß aus rostfreiem Stahl über siedendem Wasser aufgehängt und während einer bestimmten Dauer dem darin erzeugten Dampf ausgesetzt.

Als Prüfkörper wurden Kupferstreifen verwendet, die 0,5 mm dick, 20 mm breit und 50 mm lang waren und die mit verschiedenen Loten und mit Hilfe verschiedener Lötmethoden gelötet waren. Der Grad der Korrosionsbeständigkeit wurde durch die Ermittlung der nach der Einwirkungszeit erfolgten Verminderung der Festigkeit des gelöteten Teils der Prüfkörper bestimmt. Wenn die Differenz zwischen den Festigkeitswerten vor und nach Durchführung des Prüfversuchs gering war, so wurde das Lot als gut bewertet. Wenn die Bruchflächen des gelöteten Teils der Prüfkörper, die dem Zugfestigkeitsprüfversuch unterworfen wurden, schwärzlich waren und keinen metallischen Glanz

zeigten, so wurden die Prüfkörper als korrodiert angesehen. Prüfkörper, die solche Anzeichen der Korrosion zeigten, wiesen eine außerordentlich verschlechterte Festigkeit der Lötstelle auf. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Prüfung der Kerbschlagzähigkeit

Die Prüfung der Kerbschlagzähigkeit wurde nach der Charpy-Methode gemäß JlS Z-2202 durchgefühlt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Aus den in Tabelle 2 niedergelegten Ergebnissen der Vergleichsversuche ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Lot ausgezeichnete Zugfestigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen aufweist und daß gleichzeitig die Nachteile der Versprödung und schlechten Korrosionsbeständigkeit, die den bisher bekannten Loten eigen waren, überwunden wurden.

Das erfindungsgemäße Lot ist besonders gut geeignet zum Löten von Gegenständen aus Kupfer ίο Eisen, Aluminium oder deren Legierungen.

Claims

Aus der deutschen Auslegeschrift 1063 010 ist ein Patentansprüche: Hartlot bekannt, das außer Zink die Metalle Silber, Kupfei, Nickel und zusätzlich Silicium enthält. Dieses

1. Weichlot mit verbesserter Hochtemperatur- bekannte Lot hat jedoch außerordentlich hohe Gehalte Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, 5 an Kupfer und Nickel, woraus ein hoher Schmelzdaß es aus 0,5 bis 7% Silber, 0,5 bis 2,5 % Kupfer punkt, jedoch auch große Härte und Sprödigkeit re- und 0,05 bis 2% Chrom und/oder 0,05 bis 1% sultieren.

Nickel, Rest Zink besteht Zinklegierungen wurden auch bereits als Ausgangs-

2. Lot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- materialien für den Guß und zum Verwalzen verwennet, daß es außerdem 0,1 bis 2°/„ Aluminium und io det. So wird in der USA.-Patentschrift 2 385 497 eine 0,01 bis 0,3 °/o Magnesium enthält durch Heiß- oder kaltwalzen zu verarbeitende Zink-

3. Lot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- legierung beschrieben, die außer Zink, Kupfer, Silber, net, daß es aus 1 bis 5°/o Silber, 0,5 bis 2% Kupfer Aluminium und eines der Metalle Mangan, Eisen, und 0,05 bis 0,75% Chrom und/oder 0,05 bis Nickel oder Kobalt enthält. Diese Legierung hat je-0,75% Nickel, Rest Zink besteht. 15 doch einen sehr geringen Silbergehalt, der im Höchst-

4. Lot nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- fall 0,25% betragen kann.

net, daß es bei sonst gleicher Zusammensetzung Gegenstand der deutschen Patentschrift 414 211

0,05 bis 0,75 °/o Chrom und/oder 0,08 bis 0,75% ist eine Spritz- und Kokülengußlegierung auf Basis

Nickel enthält. von Zink, die außerdem geringe Mengen Silber bis

5. Lot nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- ao höchstens 2,5% und Kupfer enthalten kann. Aus net, daß es außerdem 0,3 bis 1 % Aluminium und dieser Patentschrift ist zwar bekannt, daß zur weiteren 0,03 bis 0,2% Magnesium enthält Erhöhung der Härte und Festigkeit auch die für

6. Lot nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- gleiche Zwecke angewendeten Zusätze beigegeben net, daß es bei sonst gleicher Zusammensetzung werden können, wie beispielsweise Nickel. Daraus läßt 0,08 bis 0,75 % Chrom und/oder 0,08 bis 0,75% »5 sich jedoch nicht die spezielle Zusammensetzung einer Nickel enthält. Zinklegierung herleiten, die zur Verwendung als

Weichlot geeignet ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Weichlot mit verbesserter Festigkeit bei hoher Temperatur, das aus 30 0,5 bis 7% Silber, 0,5 bis 2,5% Kupfer und 0,05 bis 2 % Chrom und/oder 0,05 bis 1% Nickel, Rest Zink,

Die Erfindung betrifft ein Weichlot mit verbesserter besteht.
Festigkeit bei hohen Temperaturen. Die angegebenen Prozentgehalte bedeuten Ge-

Die bisher bekannten Lote auf Basis von Zinn-Blei- wichtsprozent.

Legierungen und andere bei hohen Temperaturen 35 Dieses Lot hat einen Schmelzpunkt zwischen 400 verwendeten Lote besitzen meist Schmelzpunkte unter und 500⁰C, eine mechanische Festigkeit (Zugfestig-350⁰C. Außerdem ist die mechanische Festigkeit keit) von mindestens 10 kg/mm* bei Temperaturen dieser konventionellen Lote nicht nur unzureichend, zwischen 100 und 200⁰C und ausgezeichnete Korrosondern vermindert sich auch bei Anstieg der Tempe- sionsfestigkeit. Durch die Verwendung des erfindungsratur. Alle bisherigen Versuche, ein Weichlot zu 40 gemäßen Lotes können Gegenstände mit geringer schaffen, das seine mechanische Festigkeit bei hohen Dicke oder geringer Größe miteinander verbunden Temperaturen von mehr als mindestens 100⁰C bei- werden, und die resultierende Bindung zeigt verbesserte behält, sind fehlgeschlagen. mechanische Eigenschaften bei langdauernder Ein-

Andererseits besitzt ein Hartlot, wie ein Silberlot wirkung von Temperaturen über 100⁰C.
oder Messingiot gute mechanische Festigkeit und 4s Die Eigenschaften dieses Lotes werden noch weiter behält seine Festigkeit bei relativ hohen Temperaturen verbessert, wenn 0,1 bis 2% Aluminium und 0,01 bis bei. Diese Lote haben jedoch Schmelzpunkte von mehr 0,3 % Magnesium zugesetzt werden,
ah 700° C, und wenn Gegenstände mit geringer Dicke Eine bevorzugte Zusammensetzung des erfindungs- oder von geringer Größe miteinander verbunden gemäßen Lotes ist daher: 0,5 bis 7% Silber, 0,5 bis werden sollen, so kann durch das Löten bei derart 50 2,5 % Kupfer, 0,1 bis 2% Aluminium, 0,01 bis 0,3 % hohen Temperaturen eine Deformation oder der Magnesium und 0,05 bis 2% Chrom und/oder 0,05 bis Bruch des zu lötenden Gegenstandes bewirkt werden. 1 % Nickel, Rest Zink.

Ein Hartlot kann daher zum Löten von Gegenständen Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfin-

mit geringer Dicke oder mit geringer Größe nicht dung ist ein Lot, bestehend aus 1 bis 5% Silber, angewendet werden. 55 0,5 bis 2% Kupfer und 0,05 bis 0,75 % Chrom

In letzter Zeit wurden zahlreiche Lote auf Zinkbasis und/oder 0,05 bis 0,75% Nickel, Rest Zink, oder aus entwickelt So wird beispielsweise in der japanischen 1 bis 5% Silber, 0,5 bis 2% Kupfer und 0,05 bis Patentschrift 223 959 (Patentveröffentlichung 2969/ 0,75% Chrom und/oder 0,08 bis 0,75% Nickel, Rest 1956) eine Zn-Cu-Cd-Ag-Legierung mit einem Schmelz- Zink.

punkt zwischen 270 und 315°C beschrieben, die ver- 60 Noch vorteilhafter ist ein erfindungsgemäßes Lot besserte Hochtemperatureigenschaften aufweist. In der folgenden Zusammensetzung: 1 bis 5% Silber, der japanischen Patentschrift 413 171 (PatentveröSent- 0,5 bis 2% Kupfer, 0,3 bis 1% Aluminium, 0,03 bis lichung 17133/1962) wird eine Zn-Cu-Al-Ag-Legierung 0,2% Magnesium, 0,05 bis 0,75% Chrom und/oder beschrieben, die bei hohen Temperaturen verbesserte 0,05 bis 0,75 % Nickel bzw. 0,08 bis 0,75 % Chrom mechanische Festigkeit zeigt. Diese bekannten Zink- 65 und/oder 0,08 bis 0,75 % Nickel, Rest Zink,
legierungen fanden jedoch keine praktische Verwen- Die Gründe, die zu der Begrenzung der Anteile der

dung wegen ihrer geringen Korrosionsfestigkeit und Legierungselemente in dem erfindungsgemäßen Lot ihrer Sprödigkeit. führen, werden nachfolgend angegeben.