DE2417060C3 - Hartlotlegierung - Google Patents

Description

Hartlote vorge-

15

ZO

Die Erfindung betrifft eine kadmiumfreie Hartlotlegierung auf Silberbasis mit Zusätzen von Kupfer, Zink,

Zinn und Indium.

Unter Löten versteht man das Verbinden metallischer Werkstücke durch geschmolzene metallische Bindemittel, den sogenannten Loten. Beim Löten erfolgt die Verbindung zwischen den Werkstücken auf die Weise, daß das Lot, das bei niedrigeren Temperaturen schmelzen muß als der Werkstoff der beteiligten Werkstücke, eine Verbindungsschicht bildet. Die Begriffe »Weichlöten« und »Hartlöten« sind durch die Arbeitstemperatur der verwendeten Lote und durch die Festigkeit der entstandenen Lötverbindungen definiert. Dabei sind Weichlötungen Verfahren, die unterhalb 450⁰C anwendbar sind, während bei Hartlötungen die Arbeitstemperatur mehr als 450°C beträgt und die entstehenden Verbindungen im allgemeinen mechanisch fester sind als beim Weichlöten. Es sind allerdings bis heute keine praktisch verwendbaren Hartlote für Schwermetalle bekannt, deren Arbeitstemperatur unterhalb 60O⁰C liegt. Je geringer jedoch die Arbeitstemperatur ist, in desto geringerem Ausmaß werden beim Lötvorgang durch das Erhitzen auf diese Temperatur die mechanischen Eigenschaften der zu verbindenden Werkstücke geschädigt. Gleichzeitig wird auch de^r Energiebedarf verringert. Es ist also wichtig, Hartlote zur Verfügung zu haben, deren Arbeiistemperatur möglichst niedrig liegt.

Hartlote mit Arbeitstemperaturen zwischen 600 und 700⁰C bestehen überwiegend aus Legierungen der Metalle Silber, Kupfer, Zink und Kadmium. Es ist aber bekannt, daß Kadmium toxisch wirkt, wenn es vom menschlichen Körper aufgenommen wird. Diese Möglichkeit läßt sich bei nicht sachgemäßem Löten mit kadmiumhaltigen Loten nicht immer vollständig ausschalten, so daß die Gefahr von Vergiftungserscheinungen bestehen kann. Wegen dieser Gefahrenquellen muß damit gerechnet werden, daß die MAK-Werte für Kadmium in der Zukunft unter Umständen herabgesetzt werden. Dadurch stellt sich die Forderung, den Kadmiumgehalt in Hartloten stark zu verringern bzw.

³⁵ _Gcwi_chtsprozent Zinn bestehen Ά Diese Lo\e haben jedoch den ihr Schmelzbereich beträchtlich oberhalb ^Ä?vSÄ«e um 700°C, so daß auch hier

Ste Arbeifstemperaturen für viele Anwendungsfalle zu die Arbeitsie μ _{auch fflr das sogenannte}

S rS 38 (DIN Im) und für sonstige Silberlote mit SSSSS - KuU Zink und Zinn (GB-PS

⁵⁷Es⁶war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, kadmiumfreie Hartlotlegierungen zu entwickeln deren ArbSmperaturen möglichst tief und insbesondere m der Se der bekannten kadm.umhalugen Hartlote Hegen Außerdem sollten diese Lote aus Kostengrunden

^A^Äungsgemäß dadurch geS daß man Legierungen auf Silberbas s verwende^ Hie 40 bis 50 Gewichtsprozent Silber 15 bis 38 Gewichtsprozent Kupfer, 22 bis 32 Gewichtsprozent Zink 1 bis 6 Gewichtsprozent Z.nn und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Indium enthalten.

Betrachtet man Liquidustemperaturen von S.lber- ^,Ser Zink-Legierungen im enindungsgemäßen LegieingsbereicKo bewirkt der Zusatz gleicher Mengen von Zinn oder Indium etwa gleiche Absenkungen der üquidustemperatur. Das gleiche geschaht, wenn Z.nn und Indium zusammen zugesetzt werden.

GanzSbe^{rraschenderxveise wurde nun aber gefu}"^den· d,ßTar die Anwendung dieser Lote w.chuge Arbeit temperatur, die zwischen Liquidus- und SohdusfemDeratur liegt, durch den gleichzeitigen Zusatz von SZ un"dIndium gegenüber der Liquidustemperatur wp«nt!ch stärker abgesenkt wird, als durch den Zusatz V^r zl oder Indium allein, vor allem bei Silber-Kupf^Zink-Legierungen mit Silbergehalten zw.schen 40

50 Afs^!erSfür einige erfindungsgemäße Legierungen in Tabelle 1 die Schmelzbereiche und die Arbeitstemperaturen angegeben.

Tabelle 1
Lotnummer

LegierungsEUsammensetzung (Gewichtsprozent) Liquiduslemperatur

Ag Cn Zn Sn In (⁰C)

Solidustemperatur

CQ

Arbeitstemperatur (⁰C)

30
34
38
39
40
40
43
45
45
50
50

36
36
30
30
26
26
28
27
22
17
17

28 27 26 28 30 30 23 25 27 30 30

3,5

2,5

0,5

0.5

721

728

688

700

684

684

680

682

655

655

610
632
604
640
635
632
616
639
615
625
630

710 705 680 690 680 660 645 660 530 635 650

ι/

Die Lote 1, 2, 4, 5, 8 und Ü liegen außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs und weisen deutlich höhere Arbeitstemperaturen auf als die entsprechenden indiumhaltigen Lote.

Die erfindungsgemäßen Legierungen sind verformbar und können zu Lotformteilen verarbeitet werden, was für die Anwendung in der Praxis von wesentlicher Bedeutung ist.

Zur besseren Veranschaulichung des erzielten technischen Fortschritts in bezug auf die Arbeitstemperatur (AT) der erfindungsgemäßen Hartlotlegierungen gegenüber den bisher bekannten Hartloten sind in der Abbildung die Arbeitstemperaturen dieser Lote in Abhängigkeit von Silbergehalt aufgetragen. Dargestellt sind die Werte für bekannte kadmiumhaltige Lote (1), für bekannte kadmium- und zinnfreie Lote (2), für bekannte kadmiumfreie, aber zinnhaltige Lote (3) und für Lote ohne Indium- (4) und arfindungsgemäße Lote mit Indiumzusatz (5).

Die bisher bekannten kadmiumfreien Lote weisen Arbeitsiemperaturen von 770 bis 720⁰C im Bereich von 28 bis 50 Gewichtsprozent Silber auf. Bei den erfindungsgemäßen Hartlotlegierungen (5) konnte durch den Zusatz von Zinn und Indium die Arbeitstemperatur auf 715°C (bei 28 Gewichtsprozent Silber) bis 630⁰C (bei 45 bis 55 Gewichtsprozent Silber) abgesenkt werden. Sie liegen nur um 10 bis maximal 50⁰C oberhalb den Arbeitstemperaturen der bisher bekannten, besonders häufig verwendeten kadmiumhaltigen Legierungen (1). Die indiumhaltigen Legierungen (5) bringen insbesondere im Bereich zwischen 40 und 55 Gewichtsprozent Silber eine deutliche Absenkung der Arbeitstemperaturen gegenüber den indiumfreien, aber zinnhaltigen (4), während unterhalb von 40 Gewichtsprozent Silber dieser Effekt nicht mehr so ausgeprägt ist.

Lötungen mit den erfindungsgemäßen Hartlotlegierungen ergeben hochfeste Verbindungen an Werkstoffen, wie beispielsweise Stahl, Kupfer oder Messing.

In Tabelle 2 wird die Zugfestigkeit von Lötungen an St 37 und St 50 angegeben.

Tabelle 2

Lot- Legierungszusammensetzung Zug- Zugnummer (Gewichtsprozent) festig- festig

keit keit

(N/mm 2) (N/mm ²) Ag Cu Zn Sn In an St 37 an St 50

1	30	36	28	6	0	305	403
2	34	36	27	3	0	352	414
3	38	30	26	3	3	324	410
4	39	30	28	3	0	373	503
5	40	26	30	4	0	300	403
6	40	26	30	3,5	0,5	326	443
7	43	28	23	3	3	353	422
8	45	27	25	3	0	306	407
9	45	22	27	3	3	350	425
10	50	17	30	2,5	0,5	385	432
11	50	17	30	3	0	312	402

Die Lote 1, 2, 4, 5, 8 und 11 liegen außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs und zeigen niedrigere Zugfestigkeitswerte als die indiumhaltigen Lote.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kadiumfreie Hartlotlegierungen auf Silberbasis, dadurch gekennzeichnet, daß sie 40 bis 50 Gewichtsprozent Silber, 15 bis 38 Gewichtsprozent Kupfer, 22 bis 32 Gewichtsprozent Zink, 1 bis 6 Gewichtsprozent Zinn und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Indium enthalten.

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