DE2633238A1 - Lotlegierung - Google Patents

Description

^m/th 23. Juli B76

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED, No.2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Lotlegierung

Die Erfindung betrifft eine Lotlegierung, die Blei, Antimon und Kupfer als notwendige Bestandteile und gegebenenfalls Zinn enthält und insbesondere ein Lot auf der Grundlage von Blei, das durch die Anwesenheit einer geringen Menge Kupfer und Antimon gekennzeichnet ist und das üblicherweise in Loten dieser Art vorhandene Zinn nicht enthält, obwohl dieses Element in einer sehr geringen Menge vorhanden sein kann. Dieses Lot ist besonders geeignet als Füllmaterial oder Material zum Ausfüttern bei der Blechverarbeitung bzw. bei Spenglerarbeiten, beispielsweise bei der Herstellung von Automobilkarosserien.

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Blei-Zinn-Antimon-Lote werden in großem Umfang als Füllmaterial oder Füttermaterial bei der Blechverarbeitung verwendet, insbesondere zum Ausfüllen von Verbindungsfugen und zum Glätten von Vertiefungen oder Beulen. Die für diesen Zweck eingesetzten üblichen Blei-Zinn-Antimon-Lote enthalten im allgemeinen 13 bis 25 Gew.-% Zinn und 1 bis 2 Gew.-% Antimon. Beispielsweise ist in der JA-OS Nr. 46(1966)-8569 ein Blei-Zinn-Antimon-Lot beschrieben, das 5 bis 19 Gew.-% Zinn enthält. Da Zinn ein sehr kostspieliges Material darstellt, machen die hohen Zinngehalte der herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Lote zum Ausfüllen und Ausfüttern diese Lote sehr teuer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein neues Lot zu Ausfütter- und Füll-Zwecken zu schaffen, das hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften und seiner Verarbeitbarkeit mit den herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Loten vergleichbar, jedoch wesentlich billiger ist.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Lotlegierung, die insbesondere als Füllmaterial oder als Material zum Ausfüttern geeignet ist, gelöst, die dadurch gekennzeichne-t ist, daß sie im wesentlichen aus 2,0 bis 7,0 Gew.-% Antimon, 0,2 bis 2,0 Gew.-% Kupfer, 0 bis 5 Gew.-% Zinn und zum Rest aus Blei besteht.

Im Vergleich zu den herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Loten zeichnet sich das erfindungsgemäße Lot dadurch aus, daß es das kostspielige Zinn nicht oder nur in sehr geringer Menge enthält. Wegen der Anwesenheit des Antimons bzw. des Kupfers in den angegebenen Mengen erzielt man die Duktilität und die mechanische Festigkeit des Lots, die für den angestrebten Verwendungszweck als Füttermaterial oder Ausfüllmaterial für die Verarbeitung von Blech, beispielsweise bei der Herstellung von Automobilkarosserien, erforderlich sind.

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Weitere Ausführungsformen, Gegenstände und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Die in der beigefügten Zeichnung dargestellte einzige

Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines Probestücks, das zur Untersuchung der Zugfestigkeit eines erfindungsgemäßen Lotes verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Lot enthält 0,2 bis 2,0 Gew.-% Kupfer, damit es eine gute Duktilität besitzt. Dieser Zweck kann dann nicht vollständig erreicht werden, wenn der Kupfergehalt weniger als 0,2 Gew.-% beträgt. Man erhält jedoch ein relativ hartes und sprödes Lot, wenn der Kupfergehalt 2 Gew.-% übersteigt, so daß das Lot seine Duktilität praktisch verliert und nur eine schlechte Formbarkeit besitzt.

Die herkömmlichen Lote der oben beschriebenen Art enthalten 1,0 bis 2,0 Gew.-% Antimon, das überwiegend dazu dient, die mechanische Festigkeit der Lote zu verbessern. Der erfindungsgemäß erhöhte Antimongehalt von 2,0 bis 7,0 Gew.-% des Lotes führt nicht nur zu einer Verbesserung der mechanischen Festigkeit, sondern auch zu einer Steigerung der Duktilität. Im Fall eines zinnfreien Lotes auf der Grundlage von Blei ist die mechanische Festigkeit dann nicht zufriedenstellend, wenn der Antimongehalt weniger als 2,0 Gew.-% beträgt. Die Anwesenheit von mehr als 7,0 Gew.-% Antimon beeinflußt jedoch die Duktilität des Lotes in ungünstiger Weise.

Eine zinnfreie Blei-Antimon-Kupfer-Legierung ist dann hervorragend als Lot zu Ausfütter- und Füll-Zwecken geeignet, wenn der Antimongehalt und der Kupfergehalt in den oben angegebenen Bereichen liegen. Es ist jedoch möglich, die Verarbeitbarkeit dieser Legierung durch die Zugabe einer geringen Menge Zinn zu verbessern. Erfindungsgemäß ist die Zinnmenge auf maximal 5,0 Gew.-% beschränkt, da die Bearbeitbarkeit des Lotes nicht in einem solchen Ausmaß verbessert wird, das die erhöhten Kosten

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TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

der Verwendung von mehr als 5,0 Gew.-% Zinn rechtfertigen würde.

Die Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Lotes werden im folgenden durch die in der nachstehenden Tabelle II angegebenen Beispiele verdeutlicht. Zum Vergleich zeigt die Tabelle I die Eigenschaften von vier verschieden zusammengesetzten herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Loten. Die in den Tabellen I und II angegebenen Zugfestigkeits- und Dehnungs-Werte sind im Rahmen eines üblichen Zugversuchs unter Verwendung einer Amsler-Prüfvorrichtung ermittelt worden. Durch maschinelle Bearbeitung bereitet man eine Zugprobe, wie sie in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, worauf die Prüfung dieser Probe bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Die Breite D, die Dicke t und die Normlange L betragen 15 mm, 4,5 mm bzw. 100 mm. Der Krümmungsradius R beträgt 30 mm.

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Tabelle I

cn ο to· ca Goon **·* ο co OO

Probe Nr.	Zusammensetzung (Gew.-%)	Sb Cu Pb	-	75	Thermische	i Eigenschaften	Mechanische Eigenschaften	60
	Sn	■ 1,5	—	78,5	Schmelz punkt (0C)	Erstarrungs punkt (0C)	Zugfestig- Dehnung (%) keit (kg/mm2)	62
Vergleichs- . probe Nr. 1	23,5	1,5	—	84	228	263	3,5	70
Vergleichs probe Nr. 2	20,0	1,5		85,5	212	266	3,8	70
Vergleichs probe Nr. 3	14,5	1,5	228	277	3,9
Vergleichs probe Nr. 4	13,0	234	279	3,8

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- 6 Tabelle II

Beispiel	Zusammensetzung (Gew.-%)	Sb	Cu	Pb	Thermische Eigenschaften	Erstar rungs punkt (0C	Mechanische Eigenschaften	Dehnung (%)
Nr.	Sn	2,0	1,0	97	Schmelz punkt (°C)|	318	Zugfestig keit ) ikg/nm2)	40
1	0	5,0	0,2	94,8	251	298	3,5	51
2	0	5,0	0,5	94,5	248	301	4,0	45
3	0	5,0	1,0	94	250	300	4,3	48
4	0	5,0	2,0	93	249	302	4r2	45
5	0	7,0	1,0	92	250	291	4,2	40
6	0	5,0	0,5	93,5	252	296	4,4	39
7	1,0	5,0	0,5	92,5	244	291	4,8	57
8	2,0	5,0	0,5	89,5	244	285	5,1	48
9	5,0	2,0	0,5	95,5	246	309	5,6	44
10	2,0	7,0	0,5	90,5	244	280	4,7	45
11	2,0	2,0	0,5	92T5	245	302	5,2	60
12	5,0	5,0	0,3	92,7	244	294	4,4	53
13	2,0	5,0	1,0	92	243	296	4,7	48
14	2,0	5,0	IrS	91,5	243	296	4,9	48
15	2,0	5,0	2,0	91	245	298	4,9	44
16	2,0	245	4,9

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Aus den obigen Tabellen ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäße Lotlegierung eine größere Zugfestigkeit als die herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Lotlegierungen besitzt, jedoch eine geringfügig niedrigere Dehnung aufweist. Obwohl sie kleiner sind, sind die in der Tabelle II angegebenen Dehnungswerte noch ausreichend groß, so daß die Lote dieser Beispiele als Füllmaterial oder Ausfüttermaterial verwendet werden können.

Bezüglich des Schmelzpunkts und des Erstarrungspunkts ist bei den erfindungsgemäßen Loten eine allgemeine Erhöhung um etwa' 10 bis 20°C festzustellen. Der Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt und dem Erstarrungspunkt der erfindungsgemäßen Lote stimmt im wesentlichen mit demjenigen der herkömmlichen Lote überein. Demzufolge wird die Verarbeitbarkeit des Lotes und dessen Verwendung als Füttermaterial oder Füllmaterial für die Herstellung von Automobilkarosserien durch die geringfügig erhöhten Erstarrungspunkte und Schmelzpunkte kaum beeinträchtigt.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Lote zur Herstellung von Automobilkarosserien ist ein relativ hoher Schmelzpunkt des Lotes eher von Vorteil denn von Nachteil. Bei dem sich an die Spenglerarbeiten anschließenden Lackieren der Automobilkarosserien wird der aufgetragene Lack in vielen Fällen bei Temperaturen von mehr als 200⁰C eingebrannt oder fixiert. Als Ergebnis davon neigen die auf Teilen der Karosserie vorliegenden herkömmlichen Lote dazu, in den Oberflächenbereichen zu schmelzen oder zu erweichen, so daß sich Blasen oder Lackfehler ergeben. Da die erfindungsgemäßen Lote einen Schmelzpunkt von mehr als 24O⁰C besitzen, besteht nur eine geringe Chance dafür, daß das Lot auf der Automobilkarosserie durch die Hitze zum Schmelzen gebracht wird, die beim Einbrennen der Lackierung angewandt wird.

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Im Vergleich mit typischen herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Loten, die etwa 14 bis 18,5% Zinn enthalten, können die
erfindungsgemäßen Lote mit Kosten von lediglich etwa 50% oder
weniger hergestellt werden, wenn auf das Zinn vollständig verzichtet wird. Selbst wenn das Zinn in der maximalen Menge,
das heißt in einer Menge von 5 Gew.-%, vorhanden ist, betragen die Kosten für die erfindungsgemäßen Lote weniger als etwa 80% der üblichen Lote. Es ist ein erheblicher und überraschender
Vorteil der Erfindung, daß eine derart große Kostenverminderung im wesentlichen ohne jegliche Beeinträchtigung der für die Verwendung des Lotes als Füllmaterial oder Füttermaterial wesentlichen Eigenschaften erreicht wird.

Bei einigen herkömmlichen Blei-Zinn-Antimon-Loten ist der Zinngehalt auf etwa 1 bis 5 Gew.-% begrenzt. Diese Lote sind relativ billig, sind jedoch für Ausfütter- und Füll-Zwecke ungeeignet, da sie eine stark verschlechterte Zähigkeit bzw. Zugfestigkeit und Verformbarkeit besitzen. Demgegenüber wird durch die
erfindungsgemäße Zugabe von 0,2 bis 2,0 Gew.-% Kupfer die
Verschlechterung der Duktilität, der Zähigkeit bzw. Zugfestigkeit und der Verformbarkeit des Lotes durch die starke Verminderung des Zinngehalts verhindert, wobei die Anwesenheit des Antimons in erfindungsgemäß spezifischen Mengen dieses vorteilhafte
Verhalten der erfindungsgemäßen Legierungen begünstigt.

Durch übliche Ermüdungsuntersuchungen konnte gezeigt werden, daß die mit den erfindungsgemäßen Loten hergestellten Automobilkarosserien weder auf der Oberfläche des Füllots noch an den
Grenzflächen zwischen dem Lot und dem Blech schädliche Veränderungen, wie die Bildung von Rissen, zeigen.

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Claims (3)

TER MiIER- MÜLLER- STEINMEIS IER Patentansprüche

1. Lotlegierung, die insbesondere als Füllmaterial geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus 2,0 bis 7,0 Gew.-% Antimon, 0,2 bis 2,0 Gew.-% Kupfer und zum Rest aus Blei besteht.

2. Lotlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich bis zu 5,0 Gew.-% Zinn enthält.

3. Lotlegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1,0 bis 5,0 Gew.-% Zinn enthält.

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