DE2459971A1 - SOLDERING ALLOY - Google Patents
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Lötlegie.rungSoldering
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Lötlegierung.Solder alloy.
Die Erfindung betrifft eine Lötlegierung, ihre Verwendung sowie ein Verfahren zum Verlöten von Teilen, von denen mindestens eines aus einem Eisenmetall besteht.The invention relates to a soldering alloy, its use and a method for soldering parts, at least one of which consists of a ferrous metal.
Beim Verlöten (brazing) werden bekanntlich Metallteile durch interatomische Anziehungskräfte, die über die Lötstelle wirken, d.h. die aufeinander auftreffenden Oberflächen der zu verlötenden Teile, miteinander verbunden. Das Verlöten von Teilen erfolgt dabei unter Verwendung einer Lötlegierung, welche zwischen saubere Oberflächen der zu verlötenden Teile gebracht wird, und zwar unter Verwendung eines Flußmittels, z.B. eines Halogenidsalzes, Borax, Borsäure und dergleichen, worauf die zu verlötenden Teile auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Lötlegierung erhitzt werden, so daß die Legierung zum Fließen kommt und die miteinander zu verbindenden Oberflächen benetzt, so daß bei der Verfestigung der Lötstelle eine feste Verbindung erhalten wird. Die Art der im Einzelfalle verwendeten Lötlegierung hängt dabei von den zu verlötenden Teilen ab und dem Verwendungszweck der verlöteten Teile. Werden die verlöteten Teile beispielsweise hohen oder höheren Temperaturen ausgesetzt, beispielweise im Falle von Wärmekraftmaschinen, z.B. Umlauf-Verbrennungsmotoren, so muß die Lötfuge einen ausreichend hohen Schmelzpunkt aufweisen und des weiteren die erforderliche Festigkeit bei derart erhöhten Temperaturen.When soldering (brazing), metal parts are known to be caused by interatomic forces of attraction that act via the soldering point i.e. the surfaces of the parts to be soldered that hit each other, connected to one another. The parts are soldered together using a soldering alloy, which is brought between clean surfaces of the parts to be soldered, namely under Use of a flux such as a halide salt, borax, boric acid and the like, whereupon the parts to be soldered onto a Temperature above the melting point of the solder alloy are heated, so that the alloy comes to flow and the one another surfaces to be connected are wetted, so that a firm connection is obtained when the solder joint is solidified. The type of im The individual soldering alloy used depends on the parts to be soldered and the intended use of the soldered parts. If the soldered parts are exposed to high or higher temperatures, for example in the case of heat engines, E.g. recirculating internal combustion engines, the solder joint must have a have a sufficiently high melting point and furthermore the required strength at such elevated temperatures.
Ein Fall, in dem Lötlegierungen hohen Temperaturen und hohen Beanspruchungen ausgesetzt werden, ist das Verlöten von duktilen Eisenteilen im Falle von Umlauf-Verbrennungsmotoren.A case where solder alloys are exposed to high temperatures and high stresses is the soldering of ductile iron parts in the case of rotary internal combustion engines.
Duktiles Eisen ist bekanntlich eine andere Bezeichnung für Gußeisen, in welchem freies Graphit in knotiger oder kugelartiger oder sphäroider Form im gegossenen Zustand vorliegt. Das Verlöten von duktilem Eisen ist deshalb in gewisser Hinsicht kritisch, weil die Temperatur während des Lötprozesses nicht über 955°C und vorzugsweise nicht über 93O°C liegen soll, da sonst, wenn die Temperatur zu hoch ist, eine Diffusion von Kohlenstoff in die umgebenden Fer-Ductile iron is known to be another name for cast iron, in which free graphite in nodular or spherical or spheroidal Form is in the cast state. Soldering ductile iron is critical in some respects because the Temperature during the soldering process should not be above 955 ° C and preferably not above 930 ° C, otherwise when the temperature is too high, a diffusion of carbon into the surrounding fer-
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ritkörner oder Ferritteilchen erfolgen kann, wodurch der knotige oder kugelartige Graphit durch Austenit ersetzt wird. Diese Um-Wandlung beeinträchtigt die Eigenschaften des duktilen Eisenteiles in nachteiliger Weise.Rite grains or ferrite particles can be made, causing the nodular or spherical graphite is replaced by austenite. This conversion affects the properties of the ductile iron part in a disadvantageous manner.
Hat andererseits die Lötlegierung einen niedrigen Schmelzpunkt, beispielsweise von 760 C, so wird die Festigkeit der Lötstelle bei erhöhten Temperaturen vermindert.On the other hand, if the solder alloy has a low melting point, for example from 760 C, the strength of the solder joint is at increased temperatures.
Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Lötlegierung'(brazing alloy) anzugeben, die einen Schmelzpunkt von unter 955°C, vorzugsweise von etwa 815 bis 93O0C aufweist und welche.ein Verlöten von Teilen oberhalb des Schmelzpunktes der Legierung, beispielsweise bei 9000G ermöglicht.It is an object of the invention to provide a solder alloy '(brazing alloy), which has a melting point below 955 ° C, preferably from about 815 to 93O 0 C and welche.ein soldering of parts above the melting point of the alloy, for example, at 900 0 G allows.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß man zum Verlöten von Teilen, von denen mindestens eines aus einem Eisenmetall besteht, in vorteilhafter Weise eine Lötlegierung verwenden kann, die aus Mangan, Zink und Kupfer sowie gegebenenfalls Nickel besteht und einen Schmelzpunkt von unter 9550C aufweist.The invention was based on the finding that one can use a solder alloy in an advantageous manner for soldering of parts, one of which consists of an iron metal, at least consisting of manganese, zinc and copper, and optionally nickel and a melt point of less than 955 0 C. having.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge eine Lötlegierung, bestehend zu:The subject of the invention is therefore a solder alloy, consisting to:
10 bis 35 Gew.-% Mangan,10 to 35% by weight manganese,
5 bis 30 Gew.-% Zink,5 to 30% by weight zinc,
0 bis 10 Gew.-I Nickel sowie zum Rest zu0 to 10% by weight of nickel and the rest
40 bis 80. Gew."-% Kupfer40 to 80% by weight copper
mit einem Schmelzpunkt von unter 9550C.with a melting point of below 955 0 C.
Gegenstand der Erfindung ist des weiteren die Verwendung einer solchen Legierung zum Verlöten von Teilen, von denen mindestens eines aus einem Eisenmetall besteht.The invention also relates to the use of such Alloy for soldering parts, at least one of which consists of a ferrous metal.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich des weiteren ein Verfahren zum Verlöten von Teilen, von denen mindestens eines aus einem Eisenmetall besteht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Lötle-Finally, the invention also relates to a method for soldering parts, at least one of which is made of a ferrous metal consists, which is characterized in that the Lötle-
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gierung zwischen die zu verlötenden Teile bringt und die zu verlötenden Teile mit der Lötlegierung auf eine Temperatur von 845 bis 9820C erhitzt.brings alloy between the parts to be soldered and the parts to be soldered are heated to a temperature of 845 to 982 0 C with the solder alloy.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Verlöten von Teilen aus duktilem Eisen, ohne daß dabei die metallographische Struktur der Eisenteile nachteilig beeinflußt wird.The invention is particularly suitable for soldering parts from ductile iron without adversely affecting the metallographic structure of the iron parts.
Eine erfindungsgemäße Lötlegierung eignet sich jedoch nicht nur zum Verlöten von Eisenmetallteilen, z.B. Teilen aus duktilem Eisen, sondern vielmehr auch zum Verlöten von Eisenteilen mit nicht-metallischen Teilen.However, a solder alloy according to the invention is not only suitable for soldering ferrous metal parts, e.g. parts made of ductile iron, but rather also for soldering iron parts with non-metallic ones Share.
Die Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in:The drawings serve to explain the invention in more detail. In detail are shown in:
Fig. 1 bis 4 vergrößerte Querschnitte von miteinander verlötetenFig. 1 to 4 enlarged cross-sections of soldered together
Teilen im Schema;
Fig. 5 eine Photomikrographie von 100-facher Vergrößerung einer Lötstelle von zwei miteinander verlöteten TeilenShare in the scheme;
5 shows a photomicrograph, magnified 100 times, of a soldered joint of two parts soldered to one another
aus duktilem Eisen;
Fig. 6 und 7 Lötelemente zum Verlöten, und zwar gemäß Fig. 6 in Form eines Drahtes oder Stabes und im Falle der Fig.
in Form eines Lötmetallstreifens.made of ductile iron;
6 and 7 soldering elements for soldering, namely according to FIG. 6 in the form of a wire or rod and, in the case of the figure, in the form of a solder metal strip.
Eine erfindungsgemäße Legierung besteht somit im wesentlichen aus den Elementen Kupfer-Mangan-Zink sowie gegebenenfalls Nickel, wobei das Verhältnis der einzelnen Komponenten derart zueinander ausgewählt wird, daß der Schmelzpunkt der Legierung unterhalb 9550C, vorzugsweise bei 815 bis 93O0C liegt.An alloy according to the invention thus consists essentially of the elements copper-manganese-zinc and optionally nickel, wherein the ratio of the individual components is so selected to each other, that the melting point of the alloy below 955 0 C, preferably at 815 to 93O 0 C.
Eine besonders vorteilhafte Lötlegierung nach der Erfindung weist folgende Zusammensetzung auf:A particularly advantageous solder alloy according to the invention has the following composition:
15 bis 30 Gew.-I Mangan;
10 bis 30 Gew.-I Zink;15 to 30% by weight of manganese;
10 to 30% by weight of zinc;
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0,5 bis 10 Gew.-9o Nickel, z.B. 1 bis 8 Gew.-0* und 45 bis 65 Gew.-°s Kupfer,0.5 to 10 wt 9 o nickel, for example, 1 to 8 parts by weight 0 * and from 45 to 65 wt ° s copper,
wobei das Verhältnis der einzelnen Legierungskomponenten zueinander derart ausgewählt wird, daß die Schmelztemperatur der Legierung bei 815 bis 93O0C liegt.wherein the ratio of the individual alloy components to each other is selected such that the melting temperature of the alloy is 815 to 93O 0 C.
Die erfindungsgemäßen Legierungen benetzen gußeiserne Teile und andere zu verlötende Teile im aufgeschmolzenen Zustand sehr leicht und führen zu Lötstellen großer Festigkeit.The alloys according to the invention wet cast iron parts and other parts to be soldered very easily in the melted state and lead to solder joints of great strength.
Ternäre Kupfer-Mangan-Zink-Legierungen sind an sich aus der US-PS 2 479 596 bekannt, und zwar zur Herstellung von guß- oder schmiedeeisernen Metallformen. Die Verwendbarkeit von Kupfer-Mangan-Zink-Legierungen als Lötlegierung zum Verlöten von Eisenmetallteilen, beispielsweise Teilen aus duktilem gegossenem Eisen und anderen Teilen war jedoch bisher nicht bekannt.Ternary copper-manganese-zinc alloys are known per se from US Pat. No. 2,479,596, specifically for the production of cast or wrought iron Metal molds. The usability of copper-manganese-zinc alloys as a brazing alloy for brazing ferrous metal parts such as ductile cast iron parts and others However, sharing was not previously known.
Die vielseitige Verwendbarkeit von erfindungsgemäßen Lötlegierungen ergibt sich aus den Fig. 1 bis 4.The versatility of solder alloys according to the invention results from FIGS. 1 to 4.
Fig. 1 zeigt im Schema eine Lötstelle aus einem Eisenmetallteil 10 aus einfachem Kohlenstoffstahl (Stahl vom Typ 1040), der Lötfuge 11 und einem keramischen Sinterteil aus hitzebeständigem Oxyd oder hitzebeständigen Oxyden (sintered refractory oxide ceramic) 12 aus Al-O,, z.B. Alundum, wobei die Lötlegierung beispielsweise besteht zu 50 Gew.-0S Kupfer, 23 Gew.-°& Mangan, 22 Gew.-°s Zink und 5 Gew.-°s Nickel.Fig. 1 shows a schematic of a solder joint made of a ferrous metal part 10 made of simple carbon steel (steel of type 1040), the solder joint 11 and a ceramic sintered part made of heat-resistant oxide or heat-resistant oxides (sintered refractory oxide ceramic) 12 made of Al-O, for example aluminum wherein the solder alloy, for example, consists of 50 parts by weight 0 S copper, 23 wt ° & manganese, 22 wt ° s zinc and 5 wt ° s nickel.
Im Falle der Fig. 2 besteht die Lötstelle aus einem Eisenmetall 13 (z.B. Stahl vom Typ 1040) der Lötfuge 14 (beispielsweise aus einer Lötlegierung aus 58 Gew.-°& Kupfer, 20 Gew.-I Mangan, 16 Gew.-? 0. Zink und 6 Gew.^-I Nickel) und dem Eisenmetallteil 15 (ebenfalls aus Stahl vom Typ 1040).In the case of Fig. 2, the solder joint 13 of a ferrous metal (eg, steel type 1040) of the solder joint 14 (for example, of a solder alloy of 58 wt & ° copper, 20 parts by weight manganese I, 16 parts by weight? 0 . Zinc and 6 wt. ^ - I nickel) and the ferrous metal part 15 (also made of steel of type 1040).
Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Lötlegierung besteht darin, daßAn advantage of a solder alloy according to the invention is that
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eines der zu verlötenden Eisenmetallteile beispielsweise aus einem pulvermetallurgischen Stahl-Sinterteil bestehen kann. So kann beispielsweise das pulvermetallurgische Teil mit einem Eisenmetallteil, z.B. aus Schmiedestahl oder Schweißstahl miteinander verlötet werden. Auf Grund der Natur der Lötlegierung erfolgt kein oder praktisch kein Eindringen, der Lötlegierung in das pulvermetallurgische Teil beim Verlöten.one of the ferrous metal parts to be soldered can consist, for example, of a powder metallurgical sintered steel part. So For example, the powder metallurgical part can be joined together with a ferrous metal part, e.g. made of forged steel or welded steel be soldered. Due to the nature of the solder alloy, there is no or practically no penetration of the solder alloy into the powder metallurgy Part when soldering.
In Fig. 3 ist im Schema eine Lötstelle dargestellt zwischen einem Schmiedestahlteil 16 und einem Sinterstahlteil mittels der Lötfuge 17 aus einer Lötlegierung von beispielsweise 50 Gew.-% Kupfer, 23 Gew.-I Mangan, 22 Gew.-% Zink und 5 Gew.-0* Nickel.In Fig. 3 a soldering point is shown in the scheme between a forged steel part 16 and a sintered steel part by means of the solder joint 17 made of a solder alloy of, for example, 50 wt .-% copper, 23 wt .-% manganese, 22 wt .-% zinc and 5 wt .-%. - 0 * nickel.
Eine besonders vorteilhafte Lötlegierung nach der Erfindung besteht zu:There is a particularly advantageous solder alloy according to the invention to:
50 Gew.-I Kupfer,
24,5 Gew.-I Zink,
24,5 Gew.-I Mangan und
1 Gew.-I Nickel.50% by weight copper,
24.5% by weight zinc,
24.5% by weight of manganese and
1% by weight of nickel.
In Fig. 4 ist eine Lötstelle aus einem Teil 19 aus Gußeisen und einem anderen Teil 21 aus Gußeisen und der Lötfuge 20 dargestellt.In Fig. 4, a solder joint made of a part 19 made of cast iron and another part 21 made of cast iron and the solder joint 20 is shown.
Die metallurgische Struktur einer Lötstelle zwischen zwei Teilen aus duktilem Gußeisen ergibt sich aus Fig. 5, bei der es sich um eine Photomikrographie von 100-facher Vergrößerung handelt. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, sind beide miteinander verlöteten Teile 22 und 23 metallographisch gekennzeichnet durch eine Verteilung von knotigen oder sphäroidalen Graphitteilchen 25, die von Sphärit 26 umhüllt sind, wobei die beiden Teile fest miteinander über die Lötfuge 24 verbunden sind, wobei die Lötfuge beispielsweise zu 50 Gew.-0S Cu, 23 Gew.-I Mangan, 22 Gew.-% Zink und 5 Gew.-% Nickel bestehen kann.The metallurgical structure of a solder joint between two parts made of ductile cast iron is shown in FIG. 5, which is a photomicrograph magnified 100 times. As can be seen from FIG. 5, the two parts 22 and 23 soldered to one another are metallographically characterized by a distribution of nodular or spheroidal graphite particles 25 which are encased by spherite 26, the two parts being firmly connected to one another via the solder joint 24, the solder joint, for example to 50 wt 0 S Cu, 23 parts by weight manganese I, 22 wt -% zinc and 5 wt -.. may consist% nickel.
Eine Lötlegierung nach der Erfindung kann in verschiedenen Formen als Lötmaterial verwendet werden, beispielsweise in Form von DrähtenA solder alloy according to the invention can take various forms be used as soldering material, for example in the form of wires
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oder Stäben 30 gemäß Fig. 6 oder in Streifenform 31, gemäß Fig.or bars 30 according to FIG. 6 or in strip form 31, according to FIG.
Obwohl vorteilhafte Lötlegierungen nach der Erfindung zu 10 bis 35 Gew.-% Mangan, zu 5 bis 30 Gew.-0« Zink, zu 0 bis 10 Gew.-% Nickel und zum Rest zu 40 bis 80 Gew.-I Kupfer bestehen können, haben sich als besonders vorteilhafte Lötlegierungen solche erwiesen, die bestehen zu 15 bis 30 Gew.-% Mangan, 10 bis 30 Gew.-I Zink, 0,5 bis 10 Gew.-I Nickel, insbesondere 1 bis 8 Gew.-I Nickel und zum Rest im wesentlichen zu 45 bis 65 Gew.-I aus Kupfer.Although advantageous solder alloys according to the invention to 10 to 35 wt .-% manganese, 5 to 30 wt 0 "zinc, 0 to 10 wt% nickel and the balance of 40 to 80 parts by weight copper I may exist .- , have proved to be particularly advantageous solder alloys those which consist to 15 to 30 wt -.% manganese, 10 to 30 parts by I zinc, from 0.5 to 10 parts by weight of nickel I, in particular 1 to 8 parts by weight of I Nickel and the remainder essentially 45 to 65% by weight of copper.
Das Vorhandensein von Nickel fördert die Festigkeit der Bindung und macht im übrigen die Legierung auch besonders verträglich gegenüber Eisenmetallsubstraten.The presence of nickel promotes the strength of the bond and also makes the alloy particularly compatible with it Ferrous metal substrates.
Wie bereits dargelegt, können die erfindungsgemäßen Legierungen ganz allgemein zum Verlöten der verschiedensten Eisenteile miteinander verwendet werden oder zum Verlöten eines Eisenmetallteiles mit einem nicht-metallischen Sinterteil, z.B. einem keramischen Sinterteil aus einem oder mehreren hitzebeständigen Oxyden, z.B. gesintertem Al9O, oder gesinterten Boriden, Siliciden und Carbiden der hitzebeständigen Metalle Zirkon, Titan, Wolfram, Molybdän und Chrom.As already explained, the alloys according to the invention can be used in general for soldering a wide variety of iron parts to one another or for soldering a ferrous metal part to a non-metallic sintered part, e.g. a ceramic sintered part made of one or more heat-resistant oxides, e.g. sintered Al 9 O, or sintered borides , Silicides and carbides of the heat-resistant metals zircon, titanium, tungsten, molybdenum and chromium.
Das Verlöten von Teilen der zuletzt genannten Zusammensetzung, d.h. von Boriden, Silicden und Carbiden, ist besonders vorteilhaft, wenn es gilt, ein Eisenmetallteil mit einer abriebfesten Oberfläche zu versehen.The soldering of parts of the latter composition, i. of borides, silicides and carbides, is particularly advantageous when it comes to a ferrous metal part with an abrasion-resistant surface to provide.
Es ist beispielsweise bekannt, einen Boridstab als Elektrode in aufgeschmolzenen Salzbädern zu verwenden. Ein Teil einer solchen Elektrode, der nicht in das Bad taucht, kann beispielsweise aus einem Stahlstab bestehen, wobei der Teil der Elektrode, der in das Bad taucht, mit dem Ende des Stahlstabes mittels einer erfindungsgemäßen Lötlegierung verlötet sein kann. Eine solche Maßnahme ist insbesondere aus ökonomischen Gründen von Vorteil, da Sinterelektroden aus gesinterten Boriden, Siliciden und Carbiden sehr kostspielig sind.For example, it is known to use a boride rod as an electrode in to use molten salt baths. Part of such Electrode that is not immersed in the bath can consist of a steel rod, for example, with the part of the electrode that is in the bath dips, with the end of the steel rod by means of an inventive Solder alloy can be soldered. Such a measure is particularly advantageous for economic reasons, since it is sintered electrodes made of sintered borides, silicides and carbides are very expensive.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.The following examples are intended to illustrate the invention in more detail.
Zwei Teile aus duktilem gegossenem Eisen wurden miteinander überlappend mit einem Streifen Lötmetall, das zwischen die beiden Berührungsflächen der Teile gebracht wurde, verlötet. Das Legierungsmetall bestand zu 50 Gew.-% aus Kupfer, zu 23 Gew.-I aus Mangan, zu 22 Gew.-I aus Zink und zu 5 Gew.-I aus Nickel.Two pieces of ductile cast iron were soldered in an overlapping manner with a strip of solder placed between the two contact surfaces of the pieces. The metal alloy was 50 wt -.% Copper to 23 parts by weight of manganese I to 22 parts by weight of zinc and I to 5 parts by weight I of nickel.
An den überlappten Stoß wurde ein Flußmittel aus Borax, Borsäure, Boraten und bekannten Netzmitteln (beispielsweise vom Typ AWS 5, beschrieben auf Seite 687 des ASTM-Handbuches "Welding and Brazing", Band 8, 1971) gebracht, worauf das Ganze durch einen Lötofen mit einer eingestellten Temperatur von 9000C geführt wurde. Das Endo-Gas des Ofens war reduzierend und bestand zu 40 % aus No, 40 % PU und 20 % CO mit einem Taupunkt von -1°C bis 1,70C. Die Lötlegierung wurde dabei aufgeschmolzen und benetzte die miteinander zu verbindenden Teile unter Erzeugung einer sauberen festen Lötstelle.A flux of borax, boric acid, borates and known wetting agents (for example of the AWS 5 type, described on page 687 of the ASTM manual "Welding and Brazing", Volume 8, 1971) was applied to the overlapped joint, followed by a soldering furnace with a set temperature of 900 0 C was performed. The Endo-gas of the furnace was reducing and consisted of 40% No 40% PU and 20% CO with a dew point of -1 ° C to 1.7 0 C. The solder alloy was melted and wetted the case to be interconnected parts creating a clean, solid solder joint.
.Die Lötstelle wurde einer Scherbeanspruchung von 1476 kg/cm unterworfen, ohne daß sie brach.The solder joint was subjected to a shear stress of 1476 kg / cm, without breaking.
Ein Zugfestigkeitsprüfling aus zwei Teilen aus gegossenem Eisen, die an ihren Enden miteinander mit der Legierung verlötet wurden, wurde einem Zugfestigkeitstest unterworfen, wobei ein Bruch bei 5200 kg/cm2 erfolgte. Die Bruchstelle lag dabei in einem der verlöteten Metallteile und verlief nicht durch die Lötstelle.A tensile strength test piece composed of two pieces of cast iron which were soldered together at their ends with the alloy was subjected to a tensile strength test, whereby a breakage occurred at 5200 kg / cm 2. The breaking point was in one of the soldered metal parts and did not run through the soldering point.
Ein weiterer Versuch wurde unter Verwendung einer Legierung durchgeführt, die bestand zu 58,3 Gew.-% Cu, 20,2 Gew.-I Mn, 15,7 Gew.-I Zn und 5,8 Gew.-I Ni.Another experiment was carried out using an alloy this consisted of 58.3% by weight Cu, 20.2% by weight Mn, 15.7% by weight Zn and 5.8% by weight Ni.
Die ermittelte Scherfestigkeit lag bei über 1035 kg/cm2 und die Zugfestigkeit bei etwa 3590 kg/cm2.The shear strength determined was over 1035 kg / cm 2 and the tensile strength around 3590 kg / cm 2 .
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Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Legierung beruht darauf, daß man mit ihr einen pulvermetallurgischen· Stahlteil mit einem Stahlteil oder Stahlsubstrat verlöten kann.One advantage of an alloy according to the invention is based on the fact that it is used to create a powder metallurgical steel part with a steel part or solder the steel substrate.
Zunächst wurde eine Stahl-bildende Mischung aus Carbonyleisenpulver mit 0,5 Gew.-°s Kohlenstoff hergestellt. Das Pulver wurde in einer zylindrischen Form eines Durchmessers von 2,54 cm und einer Höhe von 2,54 cm unter einem Druck von 3520 kg/cm zu einem zylindrischen Pressling verpresst. Der Pressling wurde dann auf ein Stahlteil (Stahltyp 1040) gebracht, wobei ein Streifen einer Lötlegierung zwischen die aneinander stoßenden Oberflächen gebracht wurde und ein Flußmittel. Das Lötmetall bestand zu 55 Gew.-% aus Kupfer, zu 25 Gew.-I aus Mangan, 14 Gew.-% aus Zink und 6 Gew.-I aus Nickel. Das Flußmittel bestand aus dem bereits erwähnten Typ AWS Type 5.First, a steel-forming mixture of carbonyl iron powder with 0.5% by weight of carbon was produced. The powder was pressed into a cylindrical compact in a cylindrical mold with a diameter of 2.54 cm and a height of 2.54 cm under a pressure of 3520 kg / cm. The compact was then placed on a steel part (steel type 1040) with a strip of solder alloy placed between the abutting surfaces and a flux. The solder consisted of 55 wt .-% copper to 25 parts by weight of manganese I, 14 wt -.% Of zinc and 6 parts by weight I of nickel. The flux consisted of the already mentioned type AWS Type 5.
Die aneinandergefügten Teile wurden dann in einer Atmosphäre von gespaltetem Ammoniak auf 9550C erhitzt, bis die Lötlegierung aufschmolz und in die Lötfuge floss. Daraufhin wurde das Ganze noch weiter erhitzt, um eine Sinterung des Presslings zu bewirken. Nach dem Abkühlen wurde eine feste Bindung erhalten. Der Vorteil der verwendeten Legierung bestand darin, daß nur eine sehr geringe Einsickerung der Lötlegierung in das pulvermetallurgische Teil erfolgte. The assembled parts were then heated in an atmosphere of ammonia of split at 955 0 C, until the solder alloy aufschmolz and flowed into the solder joint. The whole was then further heated in order to cause the compact to sinter. A strong bond was obtained after cooling. The advantage of the alloy used was that there was only very little infiltration of the solder alloy into the powder-metallurgical part.
Beispiel 5 " = · Example 5 " = ·
Eine kleine Alundum-Platte (gesintertes Al2O-) wurde auf ein Teil aus Stahl vom Typ 1040 gebracht, wobei ein Streifen Lötlegierung zwischen die beiden Teile eingefügt wurde. Die verwendete Lötlegierung bestand zu 60 Gew.-% aus Kupfer, 20 Gew.-% aus Mangan und zu 20 Gew.-0S aus Zink. An die Verbindungsstelle wurde des weiteren ein Fluorid-Flußmittel vom Typ AWS 3 (vergl, Seite 687 des bereits zitierten ASM-Handbuches) gebracht, das bestand aus Fluoriden, Fluoroboraten, Borsäure und Boraten, worauf das Ganze in einer Atmosphäre von gespaltenem Ammoniak auf eine Temperatur von 93O0CA small plate of alundum (sintered Al 2 O-) was placed on top of a 1040 steel part with a strip of solder alloy inserted between the two parts. The brazing alloy used was about 60 wt .-% of copper, 20 wt .-% of manganese and 20 parts by weight of zinc S 0. A fluoride flux of the AWS 3 type (cf. page 687 of the ASM handbook already cited) was also brought to the junction temperature of 93O 0 C
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erhitzt wurde, bis die Lötlegierung aufschmolz und sich über die Lötstelle ausgebreitet hatte. Auf diese Weise wurde eine vorteilhafte Verbindung des Metallteiles mit dem Nichtmetallteil erreicht.was heated until the solder alloy melted and spread over the solder joint. In this way it became a beneficial one Connection of the metal part with the non-metal part achieved.
Eine Platte aus duktilem gegossenem Eisen wurde auf eine Platte aus Stahl vom Typ 1040 gebracht. Zwischen die beiden Platten wurde ein Streifen Lötlegierung sowie ein geeignetes Flußmittel gebracht. Die Lötlegierung bestand zu 45 Gew.-% aus Kupfer, zu 20 Gew.-% aus Mangan, zu 29 Gew.-I aus Zink und zu 6 Gew.-I aus Nickel. Das Ganze wurde dann durch einen Lötofen, wie in Beispiel 1 beschrieben, geführt, dessen Temperatur auf 9000C eingestellt worden war. Die Atmosphäre bestand aus dem gleichen Endo-Gas, wie im Beispiel 1 angegeben. Auf diese Weise wurde eine gute Verbindung erhalten, wobei die metallographische Struktur des duktilen Eisens praktisch nicht verändert wurde.A ductile cast iron plate was placed on top of a 1040 steel plate. A strip of solder alloy and a suitable flux was placed between the two plates. The solder alloy consisted of 45 wt -.% Copper, about 20 wt .-% of manganese, about 29 parts by weight of zinc and I to 6 parts by weight I of nickel. The whole was then carried out as described in Example 1 through a brazing furnace, whose temperature had been adjusted to 900 0 C. The atmosphere consisted of the same endo-gas as indicated in Example 1. In this way a good joint was obtained, the metallographic structure of the ductile iron being practically unchanged.
Wie bereits dargelegt, besteht einer der Vorteile der Verwendung einer erfindungsgemäßen Legierung darin, daß sie einen Schmelzpunkt von unter 9550C aufweist, beispielsweise einen Schmelzpunkt, der in einen Temperaturbereich von 815 bis 9300C fällt.As already stated, one of the advantages of using an alloy according to the invention is that it has a melting point of below 955 ° C., for example a melting point which falls within a temperature range of 815 to 930 ° C.
Je nach den zu verlötenden Materialien, kann die Löttemperatur innerhalb eines Bereiches von 845°C bis 98'20C, z.B. bei 87O0C bis 9820C, insbesondere bei 870 bis 93O0C liegen. Der besonders bevorzugte Temperaturbereich von 870 bis 93O0C eignet sich insbesondere zum Verlöten von Teilen aus duktilem Eisen und zwar entweder zum Verlöten von solchen Teilen oder zum Verlöten solcher Teile mit anderen Eisenmetallteilen oder anderen Nichteisenmetallteilen.Depending on the materials to be soldered, the soldering temperature for example, may be within a range of 845 ° C to 98'2 0 C, at 87O 0 C to 982 0 C, particularly at 870 to 93O 0 C lie. The most preferred temperature range of 870 to 93O 0 C is particularly suitable for soldering of parts made of ductile iron, either for soldering of such parts or for soldering such parts with other ferrous metal parts or other non-ferrous metal parts.
Eine Partie Titandiborid (TiB2)-Pulver wurde in üblicher bekannter Weise in einer Form zu einem Sinterteil einer Dichte von etwa 90 % der wirklichen Dichte verpresst. Das Sinterstück würde dann auf ein Eisenmetallteil aus Stahl vom Typ 1040 gebracht, woraufA batch of titanium diboride (TiB 2 ) powder was pressed in a conventional manner in a mold to form a sintered part with a density of about 90 % of the actual density. The sintered piece would then be placed on a ferrous metal part made of steel of the type 1040, whereupon
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ein Streifen.Lötlegierung zwischen die beiden Teile eingeführt wurde. Die Lötlegierung bestand zu 55 Gew.-I aus Kupfer, 15 Gew.-% aus Mangan, 23 Gew.-I aus Zink und zu 7 Gew.-I aus Nickel. Die zusammengefügten Teile wurden dann gemeinsam mit einem üblichen Fluorid-Flußmittel durch einen Lötofen unter nicht-oxydierenden Bedingungen und einer Temperatur von 93O0C geführt, wobei die Temperatureinwirkdauer bei etwa 10 Minuten lag. Auf diese Weise wurde eine feste Bindung erzielt.a strip of solder alloy was inserted between the two parts. The brazing alloy consisted of 55% by weight of copper, 15% by weight of manganese, 23% by weight of zinc and 7% by weight of nickel. The assembled parts were then passed together with a conventional fluoride flux through a brazing furnace under non-oxidizing conditions and at a temperature of 93O 0 C, wherein the Temperatureinwirkdauer was about 10 minutes. In this way a strong bond was achieved.
Eine Charge von Molybdandisilicidpulver (MoSi2) wurde in üblicher bekannter Weise zu einem Sinterteil einer Dichte von 88 bis 92 % der theoretischen Dichte heiß verpresst. Das Sinterstück wurde dann auf ein Eisenmetallstück, wie in Beispiel 5 beschrieben, aufgebracht, worauf ein Streifen Lötlegierung zwischen die beiden zu verlötenden Stücke gebracht wurde. Die Lötlegierung bestand zu 60 Gew.-% aus Kupfer, 18 Gew.-I Mangan, 15 Gew.-% Zink und 7 Gew.-I Nickel. Die zusammengefügten Teile wurden dann unter Verwendung eines üblichen bekannten Flußmittels durch einen Lötofen geführt, der, wie in Beispiel 5 angegeben, auf eine Temperatur von 9000C eingestellt worden war. Die Temperatureinwirkdauer betrug 6 Minuten, Nach dem Abkühlen wurde eine feste Verbindung erhalten.A batch of molybdenum disilicide powder (MoSi2) was hot-pressed in the customary known manner to give a sintered part with a density of 88 to 92 % of the theoretical density. The sintered piece was then applied to a piece of ferrous metal as described in Example 5, whereupon a strip of solder alloy was placed between the two pieces to be soldered. The solder alloy consisted of 60% by weight of copper, 18% by weight of manganese, 15% by weight of zinc and 7% by weight of nickel. The assembled parts were then performed using a conventional known flux by a brazing furnace, which, as had been described in Example 5, set at a temperature of 900 0 C. The temperature exposure time was 6 minutes. After cooling, a solid connection was obtained.
Ein Ansatz Wolframcarbidpulver wurde mit etwa 5 Gew.-I Cobaltpulver vermischt, worauf die Mischung unter einem Druck von 3520 kg/cm kalt verpresst wurde. Das Preßstück wurde dann in einem Ofen in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 145O0C gesintert, unter Erzeugung eines Sinterteiles hoher Dichte.A batch of tungsten carbide powder was mixed with about 5% by weight of cobalt powder, whereupon the mixture was cold-pressed under a pressure of 3520 kg / cm. The pressing piece was then sintered in a furnace in a hydrogen atmosphere at a temperature of 145 ° 0 C, to produce a high density of a sintered part.
Das Wolframcarbidsinterstück wurde dann mit einem Stahlstück aus Stahl der Type 1080, wie in Beispiel 6 beschrieben, verlötet und zwar unter Verwendung einer Lötlegierung, die zu 65siGew.-$ Kupfer, 20 Gew.-%. Mangan, 10 Gew.-% Zink und 5 Gew.-9» Nickel bestand.The Wolframcarbidsinterstück was then brazed to a steel piece of steel of the type 1080 as described in Example 6 by using a solder alloy to be 65 s iGew .- $ copper, 20 wt -.%. Manganese, 10 wt .-% zinc and 5 wt 9 »nickel was.
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