DE2715176C2 - Hartlöt-Verfahren - Google Patents

Description

— auf den zu verbindenden Rächen ein Flußmittel aufgetragen wird,

— die Teile zum Löten so zusammengefügt werden, daß zwischen den zu verbindenden Rächen ein Kapillarspalt gebildet wird,

— auf mindestens eine der zu verbindenden Rächen ein Hartlot aufgebracht wird und

— die beiden Teile mindestens im Bereich der zu verbindenden Rächen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Hartlots erhitzt werden,

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daduren gekennzeichnet, daß als Flußmittel Titanhydrid verwendet und das Erhitzen in einer nichtoxydierenden, stickstofffreien Atmosphäre ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlot eine Legierung mit scharf ausgeprägtem Schmelzpunkt verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlot eine eutektische Legierung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlot eine Gold-Palladium- oder Silber-Kupfer-Legierung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlot in fester Form auf mindestens eine der zu verbindenden Flächen aufgebracht wird.

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Die Erfindung betrifft ein Hartlot-Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einem Gußeisen-Teil der mindestens an der mit dem Gußeisen zu verbindenden Fläche aus einem anderen Metall besteht, bei dem

— auf den zu verbindenden Flächen ein Flußmittel aufgetragen wird,

— die Teile zum Löten so zusammengefügt werden, daß zwischen den zu verbindenden Flächen ein Kapillarspalt gebildet wird,

— auf mindestens eine der zu verbindenden Flächen ein Hartlot aufgebracht wird und

— die beiden Teile mindestens im Bereich der zu verbindenden Flächen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Hartlots erhitzt werden.

Ein solches Verfahren ist aus »Handbuch der Löttechnik«, 1952 von E. Lüder, Verlag Technik Berlin, Seite 332, bekannt. Gußeisen läßt sich bekanntlich wegen des in ihm vorhandenen Graphits schlecht hartlöten. Der Graphit muß deshalb aus der Lötfläche entfernt werden, was auf mechanischem Wege oder durch Oxydation des Graphits durch Zusatz von Kupferoxid, Perborate oder Perphosphate zum Flußmittel versucht wurde. Voll zu befriedigen vermochten die damit erzielten Ergebnisse jedoch nicht. Das gilt auch für das auf Seite 270 des vorgenannten Fachbuchs beschriebene Rußmittel nach der DE-PS 4 74 460, das neben Borax, Alkalichlorid und Alkalicarbonat 5% Titanhydroxid enthält Teils gelang es nicht, den Graphit an der Lötfläche zu entfernen, teils hinterließen die Rußmittel Rückstände, die nur schwer zu beseitigen waren und häufig Korrosion verursachter?.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Hartsöt-Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einem Gußeisen-Teil und einem anderen Teil, das mindestens an der Verbindungsfläche aus einem anderen Metall besteht, zu schaffen, durch das eine bessere Lötverbindung von mechanisch zufriedenstellender Festigkeit und gutem Wärmeleitvermögen erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch Verwendung von Titanhydrid als Flußmittel wird im Gegensatz zu bekannten Flußmitteln der Graphit aus der Lötfläche nicht durch Oxydation, sondern durch Bildung von Titancarbid entfernt, das mit dem Lot eine feste Bindung eingeht Es entsteht also neben einer Metall-Metall-Bindung auch noch eine Carbid-Metall-Bindung unter gleichzeitiger Freisetzung von Wasserstoff, der in erwünschter Weise an der Lötfläche gebildet wird und eventuell vorhandene Oxide reduziert. Es verbleibt kein wasserlöslicher oder gar hygroskopischer Salzrückstand wie bei den bekannten Rußmitteln, der Korrosion verursachen könnte.

Vorzugsweise hat das Hartlot einen scharf ausgeprägten Schmelzpunkt.

Als Hartlot wird am besten eine eutektische Legierung, insbesondere eine Gold-Palladium-Legierung oder eine Silber-Kupfer-Legierung verwendet.

Zweckmäßigerweise wird das Hartlot in fester Form auf mindestens eine der zu t™rbindenden Flächen aufgebracht Beim Schmelzen fließt das Hartlot durch Kapillarwirkung zwischen die Vcrbindungsflächen.

Der eine Teil kann ein Gußeisenkörper mit einer darin befindlichen Bohrung sein und der andere Teil eine Kupferstange, die in die Bohrung eingesetzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert

In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel soll eine Verbindung mit guter Wärmeleitfähigkeit zwischen einer Kupferstange 11 mit einem Durchmesser von etwa 25 mm und einem Gußeisenblock 12 hergestellt werden. Um die benötigte Verbindung herzustellen, wurde zunächst in den Block 12 eine 19 mm tiefe Blindbohrung 13 gebohrt, die einen im wesentlichen ebenen Boden hat, der sich im wesentlichen im rechten Winkel zur zylindrischen Wand der Bohrung erstreckt. Die Bohrung 13 diente zur Aufnahme eines Endes der Stange 11. Die Bohrung wurde so bemessen, daß bei Raumtemperatur ein ringförmiges Spiel von 0,150 mm zwischen der Stange und der zylindrischen Wand der Bohrung 13 vorhanden war.

Nach dem Bohren wurden das eine Ende der Stange 11 und die Wandung der Bohrung 13 mit einer Suspension von Titanhydrid in einer solchen Menge Methanol beschichtet, daß die Suspension eine sahnige Konsistenz hatte. Das eine Ende der Stange 11 wurde dann in die Bohrung 13 eingeführt, und nach Entfernen eines eventuellen Überschusses der Titanhydrid-Suspension wurden vier Hartlötringe 14 über das freie

Ende der Stange 11 geschoben und nach unten auf den Block 12 gedruckt. Jeder Ring 14 bestand aus Hartlotdraht aus einer eutektischen Silber-Kupfer-Legierung mit einem Durchmesser von 0.762 mm und war so groß, daß er um die Stange 11 paßte. Die Hartlotringe hätten auch aus einer Gold-Palladium-Legierung bestehen können, wären dann aber natürlich teurer gewesen.

Nachdem die vorstehenden Teile und Stoffe zusammengefügt waren, wurde das Ganze etwa eine Stunde lang stehengelassen, um den Methanol verdampfen zu lassen; dann wurden die Teile einer reinen Argon-Atmosphäre auf 950⁰C erhitzt Es ist zu beachten, daß die Silber-Kupfer-Hartlötlegierung einen scharf ausgeprägten Schmelzpunkt bei 782°C und das Titanhydrid-Flußmittel eine Aktivierungstemperatur von etwa 900° C hat. Das Ganze wurde etwa 15 Minuten lang auf 950°C gehalten, um die Einstellung eines Gleichgewichts zu ermöglichen, und bei dieser Temperatur entfernte das

10 Titanhydrid-FIußmittel Oberflächenoxide und Kohlenstoff aus der Wandung der Bohrung 13. Ferner schmolz bei dieser Temperatur die Hartlotlegierung der Ringe 14 und floß durch Kapillarwirkung zwischen die Stange 11 und die Wandung der Bohrung 13. Danach wurde das Ganze in der Argon-Schutzatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, und bei der anschließenden Prüfung der verbundenen Teile wurde festgestellt, daß eine Hartlötverbindung mit guter Wärmeleitfähigkeit zwischen der Stange 11 und dem Block 12 entstanden war. Das Flußmittel dürfte in der Weise gewirkt haben, daß es sich zunächst zu Titanmetall zersetzte, das dann mit Oberfiächenoxiden und Kohlenstoff reagierte und Titandioxid bildete, das sich in der geschmolzenen Hartlötlegierung auflöste, und daß dann an der Wandung der Bohrung 13 eine Titankarbid-Schicht gebildet wurde, auf der sich weiteres Titanmetall absetzte und eine geeignete Oberfläche für die Benetzung dihrh das Hartlot bildete.

^u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Hartlötverfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einem Gußeisen-Teil und einem Teil, das mindestens an der mil dem Gußeisen zu verbindenden Fläche aus einem anderen Metall besteht, bei dem