DE2124252C3 - Solder for high temperature soldering of construction materials - Google Patents
Solder for high temperature soldering of construction materialsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lot zum Hoch- Zur Senkung der Lot^™P"^rj-"jn ichender Eigcil!The invention relates to a solder for high- To lower the Lot ^ ™ P "^ r j-" j n ichender Eigcil !
temperaturlöten von Konstruktionswerkstoffei, der ein^flußrnIU* «^ LoU^e ^, ^ ^^temperature soldering of construction materials, the a ^ flußrnIU * «^ LoU ^ e ^, ^ ^^
Besondt.s günstig ist die Verwendung der genai.n- schäften kann ein' "" Komponenten Antimon,Particularly favorable is the use of the genai.n shafts, a '"" component antimony,
ten Lote bei der Fertigung von sperrigen Stahlkon- den y™^™*** vTcntsp°ozent) bis zu 3,5« a struktionen aus Kohlenstoff- u»d niedriglegiertcn 30 in fi^^^^Vie übrigen Bestandteile in folgcn- ^SaTbesagte Lot ,äßt sic.^auch bei der Lötung von ^Mengen 0" Ge.-htsprozent)^eSen. 3«;. Eisen-Nickel-Legierungen, Hartlegierungen mit Stah- Mangan l„. » 1 . 3„/o Aium; th solders in the manufacture of bulky steel condensate y ™ ^ ™ *** vTcntsp ° ozent) up to 3.5 " a struc- tures made of carbon and low-alloy 30 in fi ^^^^ Many other components in the following SaT said solder, sic. ^ Also when soldering ^ quantities 0 "Ge.-ht%) ^ e S en. 3";. Iron-nickel alloys, hard alloys with steel-manganese 1 "." 1. 3 " / o Aium;
lcn sowie von Metallkeramik anwenden. zium, 0,1 % ^f J^"1 "^" 0 06 »/. Schwefel undApply lcn as well as metal-ceramic. zium, 0.1% ^ f J ^ " 1 " ^ " 0 06 » /. sulfur and
Für das Hochtemperaturlöten von Konstruktions- 35 nium, insgesamt höchstens υ,υο werkstoffen ist weitgehend die Verwendung von Lo- Phosphor, Rest bisen.^ . t des ΐ^,Γι /l( For high-temperature soldering of construction materials, a total of no more than υ, υο materials is largely the use of Lo-phosphorus, the rest bisen. ^. t des ΐ ^, Γι / l (
ten bekann,, die Mangan, Silizium, Kohlenstoff, Bor Um e.ne min m ^e -hmelz mpe ^ ten known ,, the manganese, silicon, carbon, boron Um e.ne min m ^ e -hmelz mpe ^
^»rsÄÄ. SEJ:= - 3Ä 2Ϊ-» - -n, Nicke, u. So' ist ausPd;r britischen Patentschrift 996 177 ^u-^ »RsÄÄ. SEJ: = - 3Ä 2Ϊ- »- -n, nod, u. So 'is from P d; r British Patent 996 177 ^ u-
Ttsrrs;: ^ 45 ^pf^^^^^^- Ttsrrs ;: ^ 45 ^ pf ^^^^^^ -
auf Grenzen bei Konstruktionen mit großer Länge schäften beeinträchtigt vverden . z on the limits of constructions with great lengths. z
der Verbindungen (beispielsweise in Fachwerkträ- Weiterhin verschle O«erl das g"J^of the connections (for example in trusses), the g "J ^
gern) sowie bei der Massenfertigung verschiedener menschmelzen der Komponci engladly) as well as in the mass production of various human melts of the components
Irzeugnisse (beispielsweise bei de. Stoßverbindung 5* ^8^^^^/-^;^°^ ^. (in Form von(For example in the case of the butt joint 5 * ^ 8 ^^^^ / - ^; ^ ° ^ ^. (In the form of
von Rohren). In den genannten Fallen ist man ge- das Lot in der ge Wim menof pipes). In the above-mentioned cases, you are in balance
zwungcn, andere weniger fertigungsgerechte Verbin- Fohe ^^^^ Lots soll gewährleisten,Zwungcn, other less production-friendly connections Fohe ^^^^ Lots should ensure
Verfahren w^e dem Hochtemperatur.öten, dessen Bcgjel^mpe»^^^^^^Process w ^ e the high temperature, whose Bcgjel ^ mpe »^^^^^^
(mechanisches Reinigen, Beizen usw.) sowie Gewähr- ^'^"^^3aIl im Lol von weniger als(mechanical cleaning, pickling, etc.) as well as guarantee ^ '^ "^^ 3 aIl im Lol of less than
S1ES SIÄÄ^Ä", 1!inCrlKilb dCr fUr " -^= sSr Schmelztemperatur des Lo. bisS 1 ES SIÄÄ ^ Ä ", 1! InCrlKilb dCr for " - ^ = sSr melting temperature of the Lo. until
Zweck der Erfindung ist die Beseiligung der e5 auf 1400 C ^ „„,„ im L()t The purpose of the invention is the participation of the e 5 at 1400 C ^ "", " in the L () t
einspricht seinem Summengehalt in festen Lösungen mit Eisen, Nickel und Kupfer und gewährleistet dabei ein geringes Schmelzintervall. (1080 bis 1120 C), was eine der Hauptanforderungen beim Löten (geringe Haltezeit bei der Löttemperatur) ist.corresponds to its total content in solid solutions with iron, nickel and copper and guarantees a short melting interval. (1080 to 1120 C), which is one of the main requirements in soldering (short holding time at the soldering temperature).
Kupfer wird in das Lot wegen seiner hohen plastischen Charakteristiken sowie wegen seiner Fähigkeil eingeführt, den erfinuungsgemäßen Loten Benetzungs- und hohe kapillare Eigenschaften zu verleihen. Copper is used in the solder because of its high plastic characteristics as well as its ability introduced, the solder wetting according to the invention and to impart high capillary properties.
Die Verminderung des Prozentgehaltes von Kupfer unter 7 %> hinunter erhöht die Schmelztemperatur des Lots, während die Steigerung dieses Gehalts über 15 0Zo zu Steigerungserscheinungen beim Löten führt, so daß eine nachträgliche Bearbeitung des Erzeugnisses (Verputzen des Lotüberschusses in Form von Wulsten) erforderlich wird.The reduction of the percentage of copper below 7%> increases the melting temperature of the solder, while an increase in this content above 15 0 Zo leads to increase phenomena during soldering, so that subsequent processing of the product (plastering of the excess solder in the form of bulges) is necessary .
Der Kupfergehalt im Lot in einer Menge von 12 °/o entspricht der festen Lösung mit Mangan und Silizium. Dieser Kupfergehah im Lot verbürg! guie kapillare Eigenschaften des Lots und dessen Benetzungsfähigkeit. The copper content in the solder in an amount of 12% corresponds to the solid solution with manganese and silicon. This copper case is guaranteed in the Lot! guie capillary Properties of the solder and its wettability.
Nickel wird in das Lot zur Verbesserung der plastischen Eigenschaften der Lötverbindung und zur Gewährleistung der Korrosionsfestigkeit der letzteren eingeführt.Nickel is used in the solder to improve the plastic properties of the soldered joint and to help Ensuring the corrosion resistance of the latter introduced.
Die Vergrößerung des Nickelgehalts im Lot über 20 u υ erhöht dessen Schmelztemperatur.The increase in the nickel content in the solder above 20 u υ increases its melting temperature.
Der Gehalt von Nickel im Lot unter 11 0Zo verschlechtert die Korrosionseigenschaften des Lots.The content of nickel in the solder below 11 0 Zo worsens the corrosion properties of the solder.
Die Schmelztemperatur der binären Nickel-Mangan-Legierung beträgt 1018 C bei dem Mangangehalt in der Legierung von 60° u, wobei der optimale Gehalt an Nickel im Lot 12,5 "0 ausmacht. Die genannte Schmelztemperatur der binären Legierung Nickel—Mangan ist die niedrigste Schmelztemperatur für das gegebene Paar von Metallen.The melting temperature of the binary nickel-manganese alloy is 1018 C for the manganese content in the alloy of 60 ° u, with the optimal content of nickel in the solder being 12.5 "0. The said Melting temperature of the binary alloy nickel-manganese is the lowest melting temperature for the given pair of metals.
Silizium erhöht dank seiner Ei.ueiischaften die Festigkeit der Legierung und, da es ein gutes Desoxydationsmittel ist, gewährleistet seine Einführung in das Lot ein flußmittelfreies Löten.Thanks to its egg-like properties, silicon increases strength the alloy and, being a good deoxidizer, ensures its introduction into the Solder a flux-free solder.
Silizium bildet mit Eisen, Mangan und Nickel begrenzte feste lösungen, die der 1 Jerung erhöhte plastische Eigenschaften verleihen. Jedoch bewirkt die Einführung von über 4,5 0O Silizium in das Lot den Verlust dieser Eigenschaften, während die Verringerung seines Gehalts unter 0,5 0O herunter beträchtlich die das flußmittelfreie Löten ermöglichenden Charakteristiken senkt.Silicon forms limited solid solutions with iron, manganese and nickel, which give the 1 increased plastic properties. However, causes the introduction of about 4.5 0 O silicon in the solder is the loss of these properties, while the reduction of its content below 0.5 0 O down considerably lowers the fluxless brazing enabling characteristics.
Sein optimaler Gehalt in einer Menge von 2,5 0O im Lot gewährleistet volle Löslichkeit von Silizium und verleiht dem Lot die notwendigen Eigenschaften zum flußmittelfreien Löten.Its optimal content in an amount of 2.5 0 O in the solder ensures full solubility of silicon and gives the solder the properties necessary for flux-free soldering.
Kohlenstoff wird in das Lot zur Erniedrigung der Schrdztemperatur eingeführt, jedoch ist der maximale Gehalt desselben im Lot mit 0,5 n» wegen des Auftretens der Lolsprödigkeit begrenzt. Dies ist dadurch zu erklären, daß beim Verhältnis Mn/C> 10 die Kerbschlagzähigkcit der Lotlcgierung sinkt, so daß das Lot gegen Rißbildung empfindlich wird.Carbon is introduced into the solder for lowering the Schrdztemperatur, however, the maximum content thereof is limited in the solder with 0.5 n "due to the occurrence of Lolsprödigkeit. This can be explained by the fact that at the ratio Mn / C> 10 the notched impact strength of the solder alloy falls, so that the solder becomes sensitive to cracking.
Es ist nachgewiesen, daß bei einem Kohlenstoffgehalt über 0,5 0Zo in dem Lot sich eine Pniitzone infolge der Diffusion der Legierungsbestandteile (Bor. Aluminium, Silizium) bildet, die von einer schroffen Störung der gleichmäßigen Kohlenstoffvcrteilung begleitet wird.It has been proven that if the carbon content in the solder exceeds 0.5 0 zo, a pin zone is formed as a result of the diffusion of the alloy components (boron, aluminum, silicon), which is accompanied by a sharp disturbance of the even distribution of carbon.
Das Vorhandensein der Perlitzone führt zur Herabminderung der Festigkeit der Lötverbindung. The presence of the pearl zone leads to a reduction in the strength of the soldered joint.
De. optimale Kohlenstoffgehalt (0,1 u/'o) entspricht seiner vollständigen Lösung im Lot.De. optimal carbon content (0.1 u / 'o) corresponds to its complete solution in the solder.
Bor, das ein oberflächenaktives Element ist, verteilt sich auf der Oberfläche der Körner des Grundmetalls und verlangsamt die Fhasenumwandlungen in der Lötverbindung.Boron, which is a surface active element, spreads on the surface of the grains of the base metal and slows down the phase conversions in the solder joint.
Bor senkt beträchtlich die Schmelztemperatur der Legierung und gewährleistet das gute flußmittelfreie Löten, jedoch erhöht sein Gehalt im Lot über 0,5 % die Sprödigkeit des letzteren.Boron considerably lowers the melting temperature of the alloy and ensures that it is flux-free Soldering, however, its content in the solder above 0.5% increases the brittleness of the latter.
Der Gehalt an Bor unter 0,05 0Zo bringt keinen Benetzungseffekt ohne Flußmittel zustande.The boron content below 0.05 0 Zo brings about no wetting effect without flux.
Der Borgehalt in einer Menge von 0,07 % verleiht dem Lot eine gute Eignung zum flußmittelfreien Löten und senkt dessen Schmelztemperatur, wobei auch das plastische Verhalten der Lötverbindung beeinflußt wird.The boron content in an amount of 0.07% gives the solder good suitability for flux-free soldering and lowers its melting temperature, which also influences the plastic behavior of the soldered joint will.
Aluminium wird in das Lot eingeführt, um die Viskosität beim Löten von Erzeugnissen mit großen Spalten sicherzustellen; gleichzeitig erniedrigt es die Schmelztemperatur.Aluminum is introduced into the solder to increase the viscosity when soldering products with large To ensure gaps; at the same time it lowers the melting temperature.
Jedoch wird bei einem Aluminiumgehalt von über 10,50Zo die Legierung infolge der Bildung von Nitriden aherungsanfällig.However, with an aluminum content of over 10.5 0 Zo the alloy due to the formation of nitrides is aherungsanfällig.
Außerdem führt ein Aluminiumgehalt über 10,50Zo bei Temperaturen über 10000C zum Kornwachstum, wodurch die Festigkeit der Lötverbindung abnimmt. In addition, an aluminum content above 10.5 0 Zo leads to grain growth at temperatures above 1000 0 C, as a result of which the strength of the soldered connection decreases.
Der Aluminiumgehalt unter 0,03 %> im Lot gewährleistet nicht die erforderliche Viskosität und erlaubt folglich nicht, Konstruktionen mit 0,2 mm übersteigenden Spalten zu löten.The aluminum content below 0.03%> in the solder does not guarantee the required viscosity and allows consequently not to solder constructions with gaps exceeding 0.2 mm.
Aluminium, das im Lot in einer Menge von 0.05 "Zo enthalten ist, sorgt für eine ausreichende Viskosität und hält die Schmelze in den Spalten bis zu 1,5 mm fest.Aluminum, which is contained in the solder in an amount of 0.05 "Zo, ensures sufficient viscosity and holds the melt in the gaps up to 1.5 mm.
Da die in der Technik zur Anwendung gelangenden Rohstoffe (Eisen, Mangan u. a) Beimengungen von Schwefel und Phosphor enthalten, so ist ihre Anwesenheit im Lot unumgänglich.Since the raw materials used in technology (iron, manganese, etc.) are admixtures contain sulfur and phosphorus, their presence in the solder is inevitable.
Jedoch bewirkt die Vergrößerung des Gesamtgehalts dieser Elemente über 0,08 ° 0 eine starke Beeinträchtigung der Loteigenschaften (Rißbildung bei Verformungen, Hitzefestigkeit, Toxizität u. a).However, increasing the total content of these elements over 0.08 ° 0 causes a severe deterioration the soldering properties (cracking when deformed, heat resistance, toxicity, etc.).
Eine dilatometrische Analyse des Lots, welches aus 320Zo Mangan, 12,50Zo Nickel, 12,00Zo Kupfer, 2.5 «0 Silizium, 1,00Zo Kohlenstoff, 0,07 0Zo Bor, 0,030O Aluminium, Schwefel und Phosphor insgesamt höchstens 0,06 ° 0, Rest Eisen, besteht, zeigte, daß im Temperaturbereich zwischen 20 und 950° C keine von Volumenänderungen begleiteten Umwandlungen zu verzeichnen waren. Dies zeugt davon, daß keine Phasenumwandlungen vorliegen und keine inneren Spannungen entstehen, weshalb ein Rissigwerden ausgeschlossen ist.A dilatometric analysis of the solder, which consists of 32 0 zo manganese, 12.5 0 zo nickel, 12.0 0 zo copper, 2.5 «0 silicon, 1.0 0 zo carbon, 0.07 0 zo boron, 0.03 0 O aluminum, sulfur and phosphorus in total not more than 0.06 ° O, the remainder being iron, showed that in the temperature range between 20 and 950 ° C no conversions accompanied by changes in volume were recorded. This shows that there are no phase changes and no internal stresses arise, which is why cracking is impossible.
Antimon im Lot verbessert die Eignung zum flußmittelfreien Löten und senkt die Schmelztemperatur des Lotes, aber sein Gehalt im Lot über 3,5 "Z0 ruft den Abfall der Festigkeitswertc der Lötverbindungen hervor.Antimony in the solder improves the suitability for flux-free soldering and lowers the melting temperature of the solder, but its content in the solder above 3.5 "Z 0 causes the strength values of the soldered joints to drop.
Über die genannten vorteile hinaus ist das Lot der vorgeschlagenen Zusammensetzung gegenüber den zu denselben Zwecken eingesetzten Loten kostengünstig, da anstatt der teuren und knappen Komponenten (Silber, Palladium. Zinn) sowie Komponenten, die in großen Mengen verwendet werden (Kupfer, Nickel), weniger teure und we;.'ger knappe Bestandteile wie Mangan u. a. zur Verwendung kommen.In addition to the advantages mentioned, the solder is the the proposed composition is inexpensive compared to the solders used for the same purposes, because instead of expensive and scarce components (silver, palladium, tin) and components, which are used in large quantities (copper, nickel), less expensive and weaker components like manganese and others come to use.
Zum besseren Verstehen der Erfindung wird nachstehend ein konkretes Ausführungsbeispiel derselben .•ingeführt.For a better understanding of the invention, a specific embodiment of the same is given below . • introduced.
Das Löten von niedriggekohltem Stahl wird mittels eines Lots, welches aus 320Zo Mangan, 12,5«/o Nikkei, 12,0% Kupfer, 2,5 0Zo Silizium, 0,1 0Zo Kohlenstoff, 0,07 0Zo Bor, 0,03 0Zo Aluminium, insgesamt höchstens 0,060Zo Schwefel und Phosphor, Rest Eisen, besteht, bei der Temperatur von 1150c C in einer Schutzatmosphäre durchgeführt.The soldering of low-carbon steel is carried out by means of a solder consisting of 32 0 zo manganese, 12.5% nikkei, 12.0% copper, 2.5 0 zo silicon, 0.1 0 zo carbon, 0.07 0 zo Boron, 0.03 0 Zo aluminum, a total of at most 0.06 0 Zo sulfur and phosphorus, the remainder being iron, is carried out at a temperature of 1150 c C in a protective atmosphere.
Zugproben der überlappten Stöße zeigten, daß in einem Temperaturbereich von —SO bis +4000C eine Festigkeit der Lötverbindung entsprechend 3ü bis 27 kg/mm2 sichergestellt wird.Tensile specimens of the overlapped shocks revealed that in a temperature range from 0 C to +400 -SO strength of the soldered joint according 3Ü to 27 kg / mm 2 is secured.
Prüfungen der Stumpfstöße mit Spalten von 0,2 bis 1,2 mm ergaben, daß die Festigkeit der Lötverbindung der des Grundmetalls entspricht.Tests of the butt joints with gaps of 0.2 to 1.2 mm showed that the strength of the soldered joint corresponds to that of the base metal.
Kerbschlagbiegeversuche mit Lötverbindungen unter dem Winkel 45 ergaben 7,4kpZcm-, was 800Zo von den Werten der Kerbschlagzähigkeit des Grundmetalls ausmacht. Notched bar impact tests with soldered connections at an angle of 45 gave 7.4 kpZcm-, which makes up 80 0 Zo of the values of the notched impact strength of the base metal.
ίο Zugproben der überlappten Stöße zeigten, daß mit der Vergrößerung des Lötspaltes von 0,2 bis 0.6 mm die Festigkeit auf 25 bis 32 kpZmm2 wächst.ίο Tensile tests of the overlapped joints showed that the strength increases to 25 to 32 kpZmm 2 with the enlargement of the soldering gap from 0.2 to 0.6 mm.
Dehnungsproben der überlappten Stöße zeigten, daß die größte Festigkeit beim Löten von warmgewalztem Stahl ohne vorhergehende Vorbereitung Jer Oberflächen erreicht wird.Tensile tests of the overlapped joints showed the greatest strength when brazing hot rolled Steel without prior preparation Jer Surfaces is achieved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712124252 DE2124252C3 (en) | 1971-05-15 | 1971-05-15 | Solder for high temperature soldering of construction materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712124252 DE2124252C3 (en) | 1971-05-15 | 1971-05-15 | Solder for high temperature soldering of construction materials |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2124252A1 DE2124252A1 (en) | 1972-11-30 |
DE2124252B2 DE2124252B2 (en) | 1973-10-18 |
DE2124252C3 true DE2124252C3 (en) | 1974-05-09 |
Family
ID=5808015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19712124252 Expired DE2124252C3 (en) | 1971-05-15 | 1971-05-15 | Solder for high temperature soldering of construction materials |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2124252C3 (en) |
-
1971
- 1971-05-15 DE DE19712124252 patent/DE2124252C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2124252B2 (en) | 1973-10-18 |
DE2124252A1 (en) | 1972-11-30 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |