DE2435925A1

DE2435925A1 - Verfahren zum weichloeten von edelstahlrohren

Info

Publication number: DE2435925A1
Application number: DE2435925A
Authority: DE
Inventors: Takehiko Ito; Toshihiko Taguchi
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1973-08-13
Filing date: 1974-07-25
Publication date: 1975-02-20
Also published as: GB1481965A; US3963162A; FR2240789A1; JPS5340933B2; SE419951B; DE2435925B2; SE7409358L; CA1008310A; JPS5039257A; FR2240789B1; DE2435925C3

Description

Patentanwälte Lied!, Dr. Pontani, Nöth, Zeitler 2435925

München 22, Steinsrlnrfr.traße 2i-22, Telefon 089/29 84 62

B 6851

SENJU METAL IM)USTRY CO., LTD. No. 23, Senju Hashido-cho, Adachi-ku, Tokyo/ JAPAN

und

NISSHIN STEEL CO., LTD. 4-1, Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo/ JAPAN

Verfahren zum Weichlöten von Edelstahlrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren unter Verwendung von Weichlot.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Weichlöten von Edelstahlrohren, die zur Verwendung in Wasser- oder Heißwasserleitungen vorgesehen sind.

Edelstahle sind vorzügliche Materialien zur Verwendung in Wasser- oder Heißwasserleitungen, weil sie eine hohe Korrosions-, Wärme- und mechanische Festigkeit besitzen. Aus diesem Grund ist oftmals versucht worden, Edelstahlrohre als Wasserleitungsrohre innerhalb und außerhalb von Gebäuden zu verwenden. Falls es sich als möglich erweist, Edelstahlrohre als Wasserleitungsrohre zu verwenden, so läßt sich das bei konventionellen, galvanisierten Stahlrohren und Kupferrohren auftretende Problem einer für den Menschen schädlichen Verunreinigung des Wassers beseitigen. Da Edelstahlrohre auch starr sind und eine vorzügliche Korrosionsfestigkeit besitzen, lassen sie sich in einen Betonfußboden einbetten. Dagegen müssen die konventionellen Kupferrohre oberhalb der Fläche des Fußbodens verlegt werden, wodurch innerhalb eines Raumes Platz beansprucht wird. Da die Edelstahlrohre während ihrer Benutzung noch weniger abgenutzt werden als Rohre aus Polyvinylchlorid, kommen bei ihnen Wasserlecks oder ein Aufplatzen beim Einfrieren des Wassers im Winter kaum vor.

Das Löten von Edelstahl mit Weichloten hat sich jedoch als sehr schwierig oder fast unmöglich erwiesen. Insbesondere ist es nicht gelungen, eine weichgelötete Edelstahlrohrverbindung herzustellen, die sich bei der Verwendung in Wasser- oder Heißwasser leitungsrohr en, bei denen die gelötete Rohrverbindung eine hohe Korrosionsfestigkeit und vollständige Dichtigkeit aufweisen muß, als befriedigend erwiesen hat. Dies ist, weil sich aus den folgenden Umständen viele Schwierigkeiten ergeben.

1. Edelstahle sind mit einer eigenartigen Oxidschicht bedeckt, die von dem enthaltenen Chrom gebildet wird. Diese Oxidschicht ist dünn,

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aber kaum löslich und es wird während des Lötens ein besonderes Flußmittel benötigt, um die Oxidschicht vollkommen aufzulösen. Der Rückstand des Flußmittels ist jedoch an sich korrosiv gegenüber der Metallgrundlage, d.h. dem Edelstahl.

2. Die bei 0,03 - 0,06 cal/cm · sec C liegende thermische Leitfähigkeit des Edelstahls ist sehr niedrig im Vergleich zu der bei 0,94 cal/cm · sec°C liegenden thermischen Leitfähigkeit des Kupfers. Bei der Anwendung des konventionellen Lötverfahrens ist es deshalb nicht ungewöhnlich, wenn die Temperaturverteilung in der Rohrverbindung während des Lötens ungleichmäßig wird, wodurch sich aufgrund ungleicher Verteilung des geschmolzenen Lötmittels Hohlräume in den Verbindungsstellen ergeben. Diese Hohlräume in einer gelöteten Rohrverbindung stellen schwerwiegende Defekte dar bei Rohrverbindungen, die zur Verwendung in Leitungsrohren vorgesehen sind, weil sie die Haltbarkeit gegenüber Leckstellen nachteilig beeinflussen. Es ist sehr schwierig gewesen, Edelstahlrohre zu löten, ohne daß sich größere Hohlräume in den gelöteten Verbindungen bilden.

3. Beim Löten von Edelstahlen mit Weichloten muß ein aggressives Flußmittel, z.B. ein chloridenthaltendes Flußmittel, verwendet werden, damit die schwerlösliche Oxidschicht entfernt werden kann. Der Rückstand des Flußmittels läßt sich nicht vollkommen von der Innenseite der gelöteten Verbindung wegwischen und hat eine starke korrosive Wirkung, welche ein Aushöhlen der Edelstahlgrundlage zur Folge hat. Deshalb sollteibeim Löten von Edelstahl mit Weichloten keine chloridhaltigen Flußmittel verwendet werden.

4. Niehtkorrodierende Flußmittel, wie ein Flußmittel auf Phosphorsäurebasis oder ein Flußmittel auf Phosphorsäurebasis mit einer kleinen

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Beimengung von Kupfersalzen oder Zinnsalzen, lassen sich beim Lötverfahren mit Endeinführung verwenden, wobei zum Löten von Edelstahlrohren ein stangen- oder drahtförmiges Weichlot während des Lötens in den Zwischenraum der Verbindungsstelle eingeführt wird. Das US-Patent Nr. 3. 597.285 offenbart eine Flußmittelzusammensetzung zur Verwendung beim Löten von Edelstahl, welche aus Orthophosphorsäure oder Phosphorige Säure sowie feinzerteiltes Kupfer und/oder Kupfersalzen besteht. Der größere Teil einer solchen Flußmittelzusammensetzung besteht jedoch aus Orthophosphorsäure und sie enthält Kupfer oder Kupfersalze als unerläßliche Bestandteile. Aufgrund des engen Aktivierungstemperaturbereiches solcher nichtkorrosiven Flußmittel sowie der geringen thermischen Leitfähigkeit des Edelstahls enthält die entstehende Rohrverbindung viele größere Hohlräume und ist nicht einwandfrei. Es ist äußerst schwierig, den geeignetsten Zeitpunkt zum Einführen des Weichlots in den Zwischenraum der Verbindungsstelle zu bestimmen.

Weil das dem Stand der Technik entsprechende orthophosphorsäurehaltige Flußmittel viele unvermeidbare Nachteile aufweist, wurde auch die Verwendung einer orthophosphorsäurehaltigen Lötpaste vorgeschlagen. Die sich ergebende pastenartige Zusammensetzung ist jedoch während der Lagerung nicht haltbar. Um die Haltbarkeit der Lötpaste zu verbessern, wurde die Verwendung einer Lötmittelzusammensetzung, wie sie unter US-Serial Nr. 217 832 vom 14. Januar 1972 offenbart wurde, vorgeschlagen. Dabei wird ein Aminsalze enthaltendes Verzögerungsmittel der Lötmittelzusammensetzung zugesetzt. Bi der US-Anmeldung wird jedoch weder das Löten von Edelstahlrohren unter Verwendung von Lötpaste offenbart, noch die Zusammensetzung, bei der der Hauptbestandteil Monoammoniumphosphat und ein kleiner Bestandteil Orthophosphorsäure ist.

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5. Bei Edelstahlrohren ist es aufgrund der eigenartigen mechanischen Eigenschaften, wie der geringen Formbarkeit und der Federwirkung, schwierig, die erforderliche Genauigkeit der Form, Größe und der Anpassung zu erzielen.

Aus diesem Grund ist es auch schwierig, an der Rohrverbindungsstelle einen erforderlichen, mit enger Toleranz im Bereich von 0,1 - 0,2 mm liegenden Zwischenraum herzustellen. Wenn der für das tiefe Eindringen des Weichlots in die Rohrverbindung kritische Zwischenraum an der Verbindung zu groß ist oder in seiner Größe variiert, können in der gelöteten Rohrverbindungsstelle größere Hohlräume auftreten und diese verschlechtern.

Aus den angegebenen Gründen ist bei Edelstahlrohren noch keine weichgelötete Rohrverbindung, die bei Wasser- oder Heißwasserversorgungsleitungen zufriedenstellend verwendbar ist, verfügbar gemacht worden.

Aufgabe der Erfindung ist es entsprechenderweise, ein Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren vorzusehen, welches befriedigende Rohrverbindungen zur Verwendung in Wasser- oder Heißwasserversorgungsleitungen ergibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Rohrverbindungsstelle mit einem radialen lichten Abstand von 0,05 - 1,00 mm zwischen den zu verbindenden Stücken vorbereitet wird, daß der Zwischenraum an der Rohrverbindungsstelle mit einer Lötpaste gefüllt wird, daß die Lötpaste durch Erhitzen der Rohrverbindungsstelle zum Schmelzen gebracht wird und daß sofort nach dem durch das Erhitzen verursachte Schmelzen der Lötpaste zusätzliches Weichlot in den Zwischenraum eingeführt wird.

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Mit diesem Verfahren läßt sich eine zufriedenstellende, weichgelötete Edelstahlrohrverbindung herstellen. Eine noch mehr zufriedenstellende weichgelötete Edelstahlrohrverbindung läßt sich dadurch herstellen, daß bei dem angeführten Verfahren die Lötpaste zu 20 - 80 Gew. -% aus einer Flußmittelzusammensetzung und zu 80 - 20 Gew. -% aus Lötpulver besteht, wobei die Flußmittelzusammensetzung aus einer in einem Träger aufgelösten oder aufgeschwemmten Flußmittelkomponente besteht, und daß die Flußmittelkomponente aus einer Mischung von 5-50 Gew. -% Orthophosphorsäure (HoPO₇₁) und 95 - 50 Gew. -% Monoammoniumphos phat (NH₄H₀PO-) besteht.

Ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß ein Verfahren zum Weichlöten von Edelstahlrohren vorgesehen werden kann, bei dem sich konventionelle Heizgeräte einsetzen lassen, z.B. ein Wider-Standsheizgerät, ein Ultrarotstrahler, ein Schweiß- oder Gasbrenner usw..

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren vorgesehen werden kann, bei dem die auf der Edelstahloberfläche befindliche Chromoxidschicht bei der Löttemperatur vollkommen entfernt wird, so daß die Oberfläche ohne die Gefahr einer Korrosion der gelöteten Edelstahlrohrverbindung aktiviert werden kann.

Noch ein Vorteil der Erfindung ist es, daß ein Verfahren zum Weichlöten von Edelstahlrohren vorgesehen werden kann, bei dem die Edelstahlrohrverbindungen in erwünschter Weise im wesentlichen frei sind von größeren Hohlräumen, auch wenn ein nichtkorrodierendes Flußmittel auf einer Orthophosphorsäurebasis, welche einen schmalen Aktivierungstemperaturbereich besitzt, verwendet wird.

Ferner ist es ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil, daß ein Verfahren zum Weichlöten von Edelstahlrohren vorgesehen werden kann, welches

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auch bei den relativ Undefinierten Lötbedingungen, z.B. einer ungleichmäßigen Beheizung und einem zu großen lichten Abstand der Verbindungsstükke, eine zufriedenstellende Edelstahlrohrverbindung ergibt.

Anhand der beiliegenden Figuren wird an bevorzugten Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt der Edelstahlrohrverbindung,bei dem die verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zusammenfügen von Edelstahlrohren dargestellt werden;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, bei der für das konventionelle sowie für das erfindungsgemäße Verfahren die Hohlraumflächen innerhalb von Verbindungen gegen die verschiedenen lichten Abstände der verbundenen Stücke aufgetragen sind;

Fig. 3 eine photographische Mikroaufnahme eines Querschnitts einer mit dem konventionellen Verfahren weichgelöteten Edelstahlrohrverbindung;

Fig. 4 eine photographische Mikroaufnahme eines Querschnitts einer erfindungsgemäß gelöteten Edelstahlrohrverbindung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der zeitlichen Änderung des Korrosionsstromes zwischen einem Edelstahl (der Serie AISI 304) und einer 60 % Sn - 40 % Pb-Lötlegierung in einer chlorionenhaltigen wässrigen Lösung;

Fig. 6 eine photographische Mikroaufnahme eines Querschnitts eines mit einer Silberhartlötlegierung hartgelöteten Edelstahls, bei

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der die auf der Edelstahlgrundlage auftretende Korrosion sichtbar ist.

Erfindungsgemäß wird eine Lötpaste auf die Oberflächen der durch Weichlöten zu verbindenden Rohrstücke aufgetragen. Die Lötpaste enthält Lötpulver in einer Flußmittelzusammensetzung. Durch Erhitzen der Verbindungsstelle wird die Lötpaste zum Schmelzen gebracht und die Oberflächen, die den später mit zusätzlichem Weichlot zu füllenden Zwischenraum definieren, werden zunächst mit dem Lötmetall der Lötpaste beschichtet. Der Zeitpunkt, zu dem das zusätzliche Weichlot mit Erfolg eingeführt werden kann, läßt sich leicht bestimmen, weil das geschmolzene Lötpulver eine silberähnliche Erscheinung aufweist, wodurch in klarer Weise angezeigt wird, daß die erforderliche Löttemperatur erreicht ist. Dann läßt sich ein zusätzliches Lötmetall, z.B. ein drahtförmiges Lötmetall, in den Raum zwischen den zu verbindenden Stücken einführen, um diesen aufzufüllen.

Demnach werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die den Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken definierenden Oberflächen vollkommen mit dem Lötmetall bedeckt und der Raum zwischen den Verbindungsstücken läßt sich fast gleichzeitig mit dem eingeführten Lötmetall auffüllen, ohne daß sich darin-größere Hohlräume bilden, auch wenn der Abstand zwischen den zu verbindenden Stücken ein einwandfreies Löten nach dem konventionellen Lötverfahren nicht zuläßt. Es ist zu bemerken, daß der lichte Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken nicht mit der Lötpaste allein vollständig aufgefüllt werden kann, und daß deshalb in bevorzugter Weise ein zusätzliches Lötmittel von der Art eines Weichlötmetalls sofort nach der Beobachtung, daß das Lötpulver der Lötpaste geschmolzen ist, in den Zwischenraum zwischen den zu verbinden Stücken einzuführen ist» Obwohl jedes geeignete Lötmetall auf Sn-Pfo-Basis als das in der Lötpaste enthaltende Löipilyer verwendet weirAmi Imim,

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ist ein Lötpulver, bestehend zu 40 - 80 Gew. -% aus Zinn und zu 60 - 20 Gew. -% aus Blei und von einer Korngröße, die einer Sieböffnung von weniger als 149 μ (100 mesh) entspricht, vorzuziehen.

Das zusätzliche Lötnietall kann die gleiche Zusammensetzung haben wie das Lötpulver. Vorzugsweise kann, das Lötmetall der Lötpaste zu 50 Gew. -% aus Zinn und zu 50 Gew. -% aus Blei bestehen, wobei das zusätzliche Weichlot zu 50 Gew. -% aus Zinn und zu 50 Gew. -% aus Blei besteht. In einigen Fällen kann die Zusammensetzung des zusätzlichen Lötmittels sich von der des Lötpulvers unterscheiden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Rohr verbindungsstelle vorbereitet, indem das Endstück eines Edelstahlrohres ausgeweitet wird, um das Endstück eines zweiten Edelstahlrohres aufzunehmen. Die Rohrverbindungsstelle kann durch eine andere geeignete Bearbeitung, z.B. eine maschinelle Bearbeitung, vorbereitet werden. Als Alternative kann zu diesem Zweck ein Verbindungsstück verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Löten von Edelstahlrohren unter Verwendung eines Flußmittels auf Orthophosphorsäurebasis, dessen thermische Haltbarkeit bei Verwendung im konventionellen Lötverfahren nicht ausreicht, obwohl Orthophosphorsäure bei Edelstahlen nicht korrosiv wirkt. _t

Die bei der Erfindung verwendbare Lötpaste besteht vorzugsweise zu 20 - 80 Gew. -% aus einer Flußmittelzusammensetzung und zu 80 - 20 Gew. -% aus Sn-Pb-Lötpulver, wobei die Flußmittelzusammensetzung aus einer in einem Träger aufgelösten oder aufgeschwemmten Flußmit-. te !komponente besteht, die eine Mischung aus 5-50 Gew. -% Orthophosphorsäure (HgPO₁J und 95 - 50 Gew. -% Monoammoniumphosphat (NH₄H enthält.

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Die Flußmittelzusammensetzung besteht vorzugsweise aus einer Flußmittelkomponente, die eine Mischung aus 10 - 30 Gew. -% Orthophosphorsäure (H_QPO,) und 70 - 90 Gew. -% Monoammoniumphosphat (NH .H_nPO.)

O rt 4 Δ 4

in einem Träger enthält.

Obwohl der Träger keinen Einschränkungen unterliegt, solange er keinen nachteiligen Einfluß auf die Flußwirkung der Zusammensetzung ausübt, kann der Träger aus mindestens einer der Substanzen aus der Gruppe Wasser, Alkohole, Glykole und Glykolather bestehen.

Die benetzende Wirkung des Lötmittels auf dem Edelstahl ist nur genügend, wenn eine ausreichende Reaktion, die von der Temperatur abhängt, zwischen dem Flußmittel und der Oberfläche des Edelstahls stattfindet. Dies ist besonders auffallend bei Flußmitteln auf Orthophosphorsäurebasis. Wenn die Erwärmung nicht gleichmäßig über die gesamte zu lötende Fläche verteilt ist, verteilt sich das Lötmittel ungleichmäßig, wobei sich größere Hohlräume bilden. Ferner ist die Hitzeresistenz des Flußmittels auf Orthophosphorsäurebasis und sogar des Morioammoniumphosphatflußmittels niedriger als die eines Chlor idf lußmittels, so daß zur Herstellung einer einwandfreien Lötverbindung erhebliches Geschick erforderlich ist.

Bei konventionellen Verfahren zum Löten von Edelstahl muß deshalb die durch ein nichtkorrosives Orthophosphorsäureflußmittel aktivierte Edelstahloberfläche aktiviert gehalten werden durch den Zusatz eines Kupfer- s alzes oder eines Zinnsalzes zum Flußmittel, um den schmalen Aktivierungstemperaturbereich des Flußmitteis zu erweitern. Bei der entspre chend der Erfindung verwendeten Lötpaste für Edelstahlrohre wird jedoch die aktivierte Oberfläche durch das sofort schmelzende Lötpulver geschützt, ' welches in der Lötpaste enthalten ist. Aus diesem Grund lassen sich ein-

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wandfreie Ergebnisse mit der Flußmittelzusammensetzung aus Orthophosphorsäure und Monoammoniumphosphat allein erhalten, wobei ein Kupfer- oder ein Zinnsalz nicht unbedingt erforderlich ist. Vorausgesetzt, daß Orthophosphorsäure und Monoammoniumphosphat die Hauptbestandteile der Flußmittelzusammensetzung sind, können andere Bestandteile,mit Ausnahme von Chloriden, Sulfiden und Nitraten, mitverwendet werden. Wie bereits erwähnt, können Chloride die Edelstahloberfläche aushöhlen und Sulfide und Nitrate können die Lötfähigkeit nachteilig beeinflussen, so daß diese Substanzen auszuschließen sind.

Folglicherweise kann bei der Erfindung die Flußmittelzusammensetzung bis zu 20 Gew. -% eines zusätzlichen Bestandteils,ausgenommen Chloride, Sulfide und Nitrate, enthalten. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der zusätzliche Bestandteil aus der Gruppe Kupfersalze und Zinnsalze ausgewählt werden. Zum Beispiel sind darin Kupfersalze, wie Kupfersulfat, Kupferkarbonat usw., und Zinnsalze, wie Zinnphosphat, enthalten.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 der Zeichnungen wird eine Folge von Schritten (a - e) dargestellt, in denen ein Paar Endstücke eines ersten und eines zweiten Ede!Stahlrohres 1 und 2, die zur Verwendung in einer Wasser- oder Heißwasserversorgungsleitung vorgesehen sind, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren weichgelötet wird. Wie beim Schritt (a) gezeigt wird, ist das zweite Edelstahlrohr 2 an seinem Verbindung sende 3 ausgeweitet, so daß ein Zwischenraum von 0,05 - 1,00 mm lichtem Abstand entsteht, wenn das erste Rohr 1 in das ausgeweitete Endstück 3 des zweiten Rohres 2 eingeführt wird. Die Oberflächen der Endstücke der ersten und zweiten Rohre 1 und 2, auf die das Lötmittel aufgetragen werden soll, werden vor der Anwendung der Erfindung entfettet.

Die Außenoberfläche des Endstücks des ersten Rohres 1 wird dann, wie

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dies beim Schritt (b) gezeigt wird, bestrichen mit einer Lötpaste 4, bestehend aus Sn-Pb-Lötpulver und der erwähnten Flußmittelzusammensetzung, die als Hauptbestandteile Orthophosphorsäure und Monoammoniumphosphat enthält. Das erste Edelstahlrohr 1 wird dann in das ausgeweitete Endstück 3 des zweiten Edelstahlrohres 2 so weit eingeführt, bis die äußere Kante des ersten Edelstahlrohres 1 gegen die sich verjüngende innere Wandung des ausgeweiteten Endstücks 4 des zweiten Rohres 2 anstößt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Lötpaste 4 den ringförmigen Zwischenraum oder « radialen : lichten Abstand zwischen den Endstücken des ersten und des zweiten Rohres 1 und 2 ausfüllt, wie dies beim Schritt (c) gezeigt wird, und daß vorzugsweise das erste und das zweite Rohr 1 und 2 durch eine geeignete Halterung festgehalten wird, damit während des Lötens die radiale Abmessung des Zwischenraums zwischen den zu verbindenden Stücken am ganzen Umfang im wesentlichen gleich bleibt.

Schritt (d) zeigt die Edelstahlrohrverbindung während des Erhitzens, welches gleichmäßig um den Umfang der Rohrverbindimg herum mittels einer geeigneten Heizvorrichtung, z.B. einem Propangasbrenner 5, stattfindet.

(Die Gleichmäßigkeit der Erhitzung ist beim konventionellen Verfahren nicht streng erforderlich.) Beim Erhitzen wird das Lötpulver der im Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken befindlichen Lötpaste geschmolzen, um eine silberartige Erscheinung zu ergeben und um die Rohroberflächen, welche den Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken definieren, zu beschichten, wie dies bei Schritt (d) gezeigt wird. Dies bedeutet, daß die optimale Löttemperaüir erreicht ist. Unmittelbar nach der Beobachtung, daß das Lötpulver vollkommen geschmolzen ist und der Erkenntnis, daß im Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken die richtige Löttemperatur erreicht worden ist, wird irgendein anderes geeignetes zusätzliches Lötmittel, wie drahtför-

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Lötmetall
miges 2 7, in den Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken eingeführt, wobei die Erhitzung fortgesetzt wird, um den Zwischenraum zwischen den zu verbindenden Stücken vollkommen mit geschmolzenem Lot 8 auszufüllen, wie dies bei Schritt (e) gezeigt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß sich während des E inführ ens des Lötmetalls 7 das geschmolzene Lötpulver 6 mit dem geschmolzenen zusätzlichen Lötmetall 7 vermischt, um eine einzige Lötlegierung 8 zu ergeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren wird anhand der folgenden Versuchsbeispiele erläutert.

Versuchsbeispiel 1

1. Herstellung der Lötpaste

Um die Lötpaste herzustellen, wurden 50 Gew. -% einer die unten angegebenen Bestandteile enthaltenen Flußmittelzusammensetzung und 50 Gew. -% Lötpulver, bestehend aus 60 Gew. -% Zinn und 40 Gew. -% Blei (Sieböffnung 100 μ, 150 mesh) vollkommen zusammengemischt.

Flußmittelzusammensetzung:

Monoammoniumphosphat 75 Gew. -%\ _{g8 G} ™

Orthophosphorsäure 25 Gew. -%}

Diäthylenglykolmonoäthyläther 29 Gew. -%

Wasser 3. Gew. -%

2. Lötvorgang

Zwei Edelstahlrohre aus AISI 304 Edelstahl mit einem Außendurchmesser von 22,2 mm und einer Wandstärke von 0,8 mm wurden zur Bildung einer Rohrverbindungsstelle mit einem Zwischenraum von 0,2 - 0,3 mm lichtem Abstand zwischen den zu verbindenden Stücken und einer Überlappungsstrecke von 20 mm verwendet. Nach dem Entfetten der zu lötenden

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Oberflächen mit Trichlorathylen wurde die oben beschriebene Lötpaste auf die äußere Oberfläche des ersten Rohres, welches in das ausgeweitete Endstück des zweiten Rohres eingefügt werden sollte, aufgetragen. Nach dem Zusammensetzen der Edelstahlrohrverbindungsstelle wurde die Verbindungsstelle mit einem Propangasbrenner erhitzt. Nachdem beobachtet wurde, daß das Flußmittel siedete und daß das Lötpulver im Flußmittel geschmolzen war, wurde ein drahtförmiges Weichlot, bestehend aus 3, 5 Gew. -% Silber und 96,5 Gew. -% Zinn,· mit einem Durchmesser von 1,6 mm,während des Erhitzens in den Zwischenraum eingeführt.

3. Prüfergebnisse

Die sich ergebende gelötete Rohrverbindung wurde 3 Minuten lang einem

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Wasserdruck von 60 kg/cm ausgesetzt, wobei kein Wasserleck usw. festgestellt wurde. Die geprüfte Rohrverbindung wies eine Zugfestigkeit von 3.100 kg auf, welche dem Zweck entsprechend groß genug war.

Die Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, in der die Hohlraumfläche als Prozentsatz der Fläche der gelöteten AISI 304-Edelstahlrohrverbindung gegen die verschiedenen lichten Abstände zwischen den verbundenen Stücken in Millimetern aufgetragen ist. Die Kurve A stellt die Hohlraumfläche in einer erfindungsgemäß weichgelöteten Rohrverbindung dar, und die Kurve B zeigt die Hohlraumfläche in einer Verbindung, die nach dem konventionellen Endeinführungslötverfahren mit einem Flußmittel auf Chloridbasis gelötet wurde«,

Aus der Kurve geht deutlich hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren in bemerkenswerter Weise die Hohlraumfläche in einer Rohrverbindung im gesamten Prüfbereich verschiedener lichter Abstände zwischen den verbundenen Stücken gegenüber der beim konventionellen Verfahren auftretenden Hohlraumfläche verringert.

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Die Fig. 3 und 4 sind Fotoaufnahmen (bei 10-facher Vergrößerung) von Querschnitten der gelöteten Edelstahlrohrverbindungen, welche durch ein konventionelles Lötverfahren unter Verwendung eines Flußmittels auf Chloridbasis bzw. durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten worden sind. Diese Fotoaufnahmen zeigen deutlich, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Fig. 4) weichgelötete Verbindung der Edelstahlrohre keinen großen Hohlraum aufweist, welcher bei Verwendung der Rohre in Wasser- oder Heißwasserversorgungsleitungen schädlich sein würde, und im wesentlichen vollkommen ist, während die durch das konventionelle Verfahren gelötete Edelstahlrohrverbindung (Fig. 3) viele größere Hohlräume aufweist.

Versuchsbeispiel 2

1. Herstellung der Lötpaste

Um die Lötpaste herzustellen wurden 50 Gew. -% einer die unten angegebenen Bestandteile enthaltenden Flußmittelzusammensetzung und 50 Gew. -% Sn-Pb-Lötpulver, bestehend aus 50 Gew. -% Zinn und 50 Gew. -% Blei (Sieböffnung 60 μ, 250 mesh), in einem Rührgerät zusammengemischt.

Flußmittelzusammensetzung:

Monoammoniumphosphat 80 Gew. -% ]

Orthophosphorsäure 19 Gew. -% > 35Gew.-%

Kupferphosphat 1 Gew. -% J

Diäthylenglykol 65 Gew. -%

2. Lötvorgang

Zwei Edelstahlrohre aus AISI 3 04-E de !stahl mit einem Außendurchmesser von 22 mm und einer Wandstärke von 1 mm wurden zur Bildung einer Rohrverbindungsstelle mit einem radialen . lichten Zwischenraum

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von 0,1 - 0,2 mm und einer Überlappungsstrecke von 16 - 17 mm verwendet. Nach dem Entfetten der zu lötenden Oberfläche mit Trichloräthylen wurde die oben beschriebene Lötpaste auf die äußere Oberfläche des in das ausgeweitete Endstück des zweiten Rohres einzuführenden ersten Rohres aufgetragen. Nach der Zusammensetzung der Edelstahlrohrverbindung wurde die Verbindung mit einem Propangasbrenner erhitzt. Nachdem beobachtet wurde, daß das Flußmittel siedete und daß das im Flußmittel enthaltene Lötpulver geschmolzen war, wurde ein drahtförmiges Weichlot, bestehend aus 50 Gew. -% Zinn und 50 Gew. -% Blei und mit einem Durchmesser von 1,6 mm, sofort in die Verbindungsstelle eingeführt, während diese erhitzt wurde.

3. Prüfergebnisse

Die sich ergebende weichgelötete Edelstahlrohrverbindung wurde 3 Minu-

2 ten lang an ihrer inneren Oberfläche einem Wasserdruck von 35 kg/cm ausgesetzt, wobei kein Wasserleck oder ähnliches auftrat. Die geprüfte Rohrverbindung wies eine Zugfestigkeit von 2.750 kg auf, welche für eine Anwendung in Wasserleitungsrohren groß genug ist.

Bisher wurde angenommen, daß sich eine Weichlötlegierung zum Löten von Edelstahlen nicht einwandfrei verwenden läßt aufgrund einer elektrischen Potentialdifferenz, die zwischen der Lötlegierung und dem Edelstahl auftritt und zu einer Korrosion der Lötlegierung führt, wodurch die Korrosionsfestigkeit der weichgelöteten Rohrverbindung beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund wurde zum Löten von Edelstahlen eine Silberhartlötlegierung verwendet, von der angenommen wird, daß sie eine geringere Potentialdifferenz verursacht als die Weichlötlegierung (z.B. eine Legierung auf Sn-Pb-Basis).

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde jetzt festgestellt

daß sich bezüglich der Potentialdifferenz die Weichlötlegierung auf eine mehr zufriedenstellende Weise zum Löten von Edelstahlen verwenden läßt. Dies ist aus den Fig. 5 und 6 klar ersichtlich.

Fig. 5 zeigt die Größe des galvanischen Korrosionsstromes in μΑ, welcher zwischen der Weichlötlegierung und dem AISI 304-Edelstahl in Wasser mit 200 ppm Cl" bei Zimmertemperatur fließt. Der Korrosionsstrom ist gegen die Zeit in Tagen aufgetragen. Aus der Figur geht hervor, daß der elektrische Strom mehrere Tage lang groß war, aber schnell abnahm. Nach einem Monat wurde kein erheblicher Strom mehr festgestellt und die weichgelötete Verbindung verblieb in einem stabilen Zustand.

Die Fig. 6 ist eine photographische Mikroaufnahme (mit einer 10-fachen Vergrößerung des Querschnitts) einer aus einer Silberhartlötlegierung ; (Ag-Cu-In-Ni) und einem AISI 304-Edelstahl gebildeten Verbindung nach 1-monatigem Eintauchen in Wasser bei 80 C, welches 200 ppm Cl enthielt. Die photographische Mikroaufnahme zeigt deutlich, daß die Verbindung zwischen der Silberhartlötlegierung b und dem Edelstahl a eine Korrosionsstelle c des Edelstahls a aufweist. Folglich eignet sich die Silberhartlötlegierung nicht in einwandfreier Weise zum Löten von Edelstahlrohr en.

Aus dem Obenstehenden geht in klarer Weise hervor, daß die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren zur Verwendung in Wasser- oder Heißwasserversorgungsleitungen unter Verwendung von Weichlot vorsieht, welches einwandfreie Edelstahlrohrverbindungen ergibt und gegenüber den konventionellen Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren viele Vorteile aufweist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verbinden von Edelstahlrohren unter Verwendung von Weichlot, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrverbindungsstelle mit einem radialen lichten Abstand von 0,05 - 1,00 mm zwischen den

an der Rohrverbindungsstel zu verbindenden Stücken vorbereitet wird, daß der Zwischenraumjmit einer Lötpaste gefüllt wird, daß die Lötpaste durch Erhitzen der Rohrverbindungsstelle zum Schmelzen gebracht wird und daß sofort nach dem durch das Erhitzen verursachte Schmelzen der Lötpaste zusätzliches Weichlot in den Zwischenraum eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₅, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzlich eingeführte Weichlot die gleiche Zusammensetzung hat wie das in der Lötpaste enthaltene Lötmetall.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in

der Lötpaste enthaltene Lötmetall zu 50 Gew. -% aus Zinn und zu 50 Gew. -% aus Blei besteht und daß das zusätzlich eingeführte Weichlot zu 50 Gew. -% aus Zinn und zu 50 Gew. -% aus Blei besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Lötpaste enthaltene Lötmetall zu 60 Gew. -% aus Zinn und 40 Gew. -% aus Blei besteht und daß das zusätzlich eingeführte Weichlot zu 3,5 Gew. -% aus Silber und 96, 5 Gew. -% aus Zinn besteht.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötpaste zu 20 - 80 Gew. -% aus einer Flußmittelzusammensetzung und zu 80 - 20 Gew. -% aus einem Lötpulver besteht, daß die Flußmittelzusammensetzimg aus einer Flußmittelkomponente in einem Träger besteht und daß die Flußmittelkomponente zu 5 - 50 Gew. -%

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Orthoaus phosphorsäure (H₃PO₄) und zu 95 - 50 Gew.-% aus Monoammoniumphosphat (NH₄Ii₂PO₄) besteht.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötpaste zu 20 - 80 Gew. -% aus einer Flußmittelzusammensetzung und zu 80 - 20 Gew. -% aus einem Lötpulver besteht, daß die Flußmittelzusammensetzung aus einer Flußmittelkomponente in einem Träger besteht und daß die Flußmittelkomponente zu 10

Ortho bis 30 Gew. -% aus phosphorsäure (H₃PO₄) und zu 70 - 90 Gew. -% aus

Monoammoniumphosphat (NH₄HpPO₄) besteht.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötpulver ein Sn-Pb-Lötpulver ist und der Träger aus mindestens einer Substanz aus der Gruppe Wasser, Alkohole, Glykole und Glykoläther besteht.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmittelzusammensetzung bis zu 20 Gew. -% eines zusätzlichen Bestandteils enthält, der kein Chlorid, Sulfid oder Nitrat ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Bestandteil der Gruppe Kupfersalze und Zinnsalze angehört.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötpaste zu 50 Gew. -% aus einer Flußmittelzusammensetzung und zu 50 Gew. -% aus einem Sn-Pb-Lötpulver besteht, daß die Flußmittelzusammensetzung zu 29 Gew. -% aus Diäthylenglykolmonoäthylather, zu 3 Gew. -% aus Wasser und zu 68 Gew. -% aus einer Flußmittelkomponente besteht und daß die Flußmittelkomponente 75 Gew. -% Monoammoniumphosphat und 25 Gew. -% Orthophosphorsäure enthält.

6851 509808/0772

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11. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötpaste zu 50 Gew. -% aus einer Flußmittelzusammensetzung und zu 50 Gew. -% aus einem Sn-Pb-Lötpulver besteht, daß die Flußmittelzusammensetzung zu 65 Gew. -% aus Diäthylenglykol und zu 35 Gew. -% aus einer Flußmittelkomponente besteht und daß die Flußmittelkomponente aus 80 Gew. -% Monoammoniumphosphat, 19 Gew. -% Orthophosphorsäure und 1 Gew. -.% Kupferphosphat besteht.

⁶⁸⁵¹ 5 0980 8/0772

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