DE3304736A1

DE3304736A1 - Gold-loetmittel

Info

Publication number: DE3304736A1
Application number: DE19833304736
Authority: DE
Inventors: Kasai Tokorozawa Saitama Takao; Takasugi Hanno Saitama Tsuneji; Sakakibara Higashimurayama Tokyo Yousuke
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB2116210A; HK9886A; GB2116210B; JPH029558B2; US4444719A; JPS58151992A; DE3304736C2; GB8303737D0; CH642106A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Gold-Lötmittel. Derartige Gold-Lötmittel werden insbesondere für das Löten ornamentaler Teile wie Uhrengehäuse verwendet, die beispielsweise aus einer Goldlegierung, aus rostfreiem Stahl, aus Stell it, aus gesintertem Karbid oder dergleichen bestehen. Ornamentale TePIe, die aus den genannten Materialien bischen, haben eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Wenn deshalb mehrere Teile durch Löten miteinander verbunden werden, rt.uß das Lötmittel ebenfalls eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit haben. Für diesen Fall wurden bisher Gold-Lötmittel aus Au-Cu-Ag-Legierungen oder Au-Cu-Ni-Legierungen mit 50 % Gold (entsprechend 12 Karat) oder mehr verwendet. Sie weisen eine Schmelztemperatur um 85O⁰C auf. Werden jedoch spiegel polierte ornamentale Teile zum Zwecke des Lötens auf hohe Temperaturen aufgeheizt, so werden ihre Oberflächen oft durch Rekristallisation vergröbert. Nach dem Löten müssen sie erneut poliert werden, aber einige Formen sind nicht geeignet, wiederaufpoliert zu werden.

Die ,Tabelle I zeigt die Degradatjionszustände, die auftreten, wenn verschiedene Metalloberflächen, die zuvor mittels Chromoxid- oder Diamant-Puder spiegel poliert wurden, auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden.

Tabelle 1

Degradation von spiegel polierten Metalloberflächen, die auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden

Temp.	Zeit	SUS304	Stell it	TaC	WC	18kt Au
7 5O⁰C-	15 Min	Keine Ver änderung	Keine Ver änderung	Kerrie Ver änderung	Keine Ver änderung	Keine Ver änderung
800OC	60 Min	Keine Ver änderung	Ver schwommen	Keine Ver änderung	Ver schwommen	Birnen Oberfläche
3 Min	Keine Ver änderung	Keine Ver änderung	Keine Ver änderung	Keine Ver änderung	Keine Ver änderung
•15 Min	Ver schwommen	"Ver- ' schwömmen	Keine Ver änderung	Ver schwommen	Birnen Oberfläche
60 Min	—	__	Ver schwommen	—	—

*in einer Wasserstoff-Atmosphäre aufgeheizt (Taupunkt -7O⁰C)

VWT f VV

Wie aus der Tabelle I hervorgeht, ist es im Bereich von 15 Minuten bei 75O⁰C oder bei 3 Minuten und 800⁰C möglich, die Metalloberflächen der 18 Karat Goldlegierungen, des rostfreien Stahls (SUS304), des Stell it (Co-Basis-Legierung) und der gesinterten Karbide (TaC und WC) aufzuheizen, ohne ihre spiegel polierten Oberflächen zu degradiern. Deshalb ist ein Gold-Lötmittel mit einer Schmelztemperatur von 800°C erwünscht.

Wenn Zn, In, Su und Pb zu einem Gold-Lötmittel hinzugefügt werden, das 50 oder mehr Prozent Gold enthält, so dienen diese EIe-.

mente zur Herabsetzung der Schmelztemperatur des Lötmittels. Das Hinzufügen dieser Elemente bewirkt jedoch den Nachteil, daß die Korrosionsbeständigkeit und die Zähigkeit des Gold-Lötmittels herabgesetzt wird. Außerdem wird die Umgebung der miteinander verbundenen Teile verunreinigt, weil der Dampfdruck des Lötmittels sehr hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gold-Lötmittel zu schaffen, das eine Schmelztemperatur von 800⁰C oder darunter hat, ohne daß die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit oder die Zähigkeit des herkömmlichen Gold-Lötmittels mit 50 % oder°mehr Gold verschlechtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnug dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Zusammensetzungs-Karte, welche die Verbindungslinien der Schmelztemperaturen von 50 % Au-Cu-Ag-Ge-Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine Zusammensetzungs-Karte, welche die Verbindungslinien der Schmelztemperaturen von 58 % Au-Cu-Ag-Ge-Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 3 eine Zusammensetzungs-Karte, welche die Verbindungslinien

der Schmelztemperaturen von 67 % Au-Cu-Ag-Ge-Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es wurden viele Legierungen mit 50 bis 67 % Gold, mit 5 bis 40 % Kupfer, mit 5 bis 30 % Silber und mit 3 bis 6 % Germanium untersucht. Ihre Schmelzpunkte (Soliduspunkt und Liquiduspunkt) wurden gemessen, und .sodann wurde die jeweilige Verarbeitungsfä'higkeit für die Herstellung aer Blattformen und Drähte ermittelt.

Das Ergebnis und die Legierungszusammensetzungen sind in der Tabelle II gezeigt, und die Verbindungspunkte der Schmelztemperaturen sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. In diesen Figuren bedeuten die offenen Kreise die geprüften Legierungszusammensetzungen.

Tabelle II

Zusammensetzung, Schmelzpunkt und Bearbeitbarkeit von Gold-Lötmitteln gemäß der Erfindung

Löt mittel	Nr.	Zusammensetzung (Gewichtsprozent)	Cu	Ag	Ge	Schmelzpunkt (⁰C)	Liquidus	Bearbeitbar keit	Blatt
Kt	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	Au	15 37 25 22 20 21.5 22.5 25 27.5 30 21.5 23 24.5 24	29 7 19 22 25 23.5 22.5 20 17.5 15 24.5 23 21.5 23	6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 4 4 4 3,	Solidus	790 800 730 720 760 765 730 740 750 790 765 735 760 780	Draht	E E E E E E E E E E E E E E '
12Kt (Karat)	15 16 17	50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50	24.8 20.4 16.8	13.2 17.6 21.2	4 4 4	630 650 535 505 625 515 525 520 630 625 645 615 640	790 780 765	H H H H P P P P P P E E E E	Ul Ul UJ
14Kt	18 19	cn cn cn OO CO OO	9 14	20 15	4 4	605 635 615	790 790	H H H	Ul UJ
16Kt	67 67	670 660	H H ■

E = leicht zu bearbeiten P = bearbeitungsfähig

H = schwer zu bearbeiten

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-6-Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Die Fig.l ist eine Zusammensetzungs-Karte, welche die Verbindungslinien der Schmelztemperaturen von 50 % Au-Cu-Ag-Ge-Legierungen, die 12-Karat-GoldLegierungen entsprechen·, zeigt. Die Schmelztemperaturen der ternären 50 % Au-Cu-Ag-Leqierungen liegen bei 850⁰C, wenn der Kupferanteil 15 bis 40 % beträgt, aber das Hinzufügen von 3 % oder mehr Germanium erniedrigt die Temperaturen auf 800⁰C oder darunter.

Die Fig.2 ist eine Zusammensetzungs-Karte, welche die Verbindungslinien der Schmelztemperaturen von 58 % Au-Cu-Ag-Ge-Legierungen, die 14-Karat-Gold Legierungen entsprechen zeigt. Die Schmelztemperaturen der ternären 58 % Au-Cu-Ag-Legierungen liegen bei 850 bis 950⁰C, wenn der Kupferanteil 10 bis 30 % beträgt, aber durch das Hinzufügen von 3 % oder mehr Germanium wird die Temperatur auf 80O⁰C oder darunter erniedrigt.

Die Fig.3 ist eine Zusammensetzungs-Karte, welche die Verbindungslinien der Schmelztemperaturen von 67 % Au-Cu-Ag-Ge-Legierungen, die 16-Karat-Goldlegierungen entsprechen, zeigt. Die Schmelztemperaturen der ternären 67 % Au-Cu-Ag-Legierungen betragen ungefähr 900° im Bereich von 5 bis 20 % Kupfer, aber das Hinzufügen von 3 % oder mehr Germanium erniedrigt die Temperaturen auf 800° oder darunter.

Im Bereich der oben erwähnten Legierungs-Zusammensetzungen wird die Aufgabe der Erfindung durch das Hinzufügen von 3 % oder mehr Germanium gelöst. Wenn der Germaniumanteil jedoch mehr als 6 % ausmacht, tritt eine Versprödung auf, und die Gesamtfestigkeit wird zerstört, und zwar insbesondere die Stoßfestigkeit. Deshalb ist der Germaniumanteil auf 3 bis 6 % beschränkt.

Alle Lötmittel, die auf einem Goldanteil von 50 % oder mehr beruhen,

zeigen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Wenn jedoch der

Goldanteil 67 % Überschreitet und beispielsweise 75 % (18 Karat) erreicht, kann die Schmelztemperatur nicht auf SOO⁰C oder da» runter herabgesetzt werden, indem man 3 oder β % Germanium hinzufligt. Deshalb ist der Goldanteil auf den Bereich von 50 bis 67 % beschränkt (12 bis 16 Karat).

Die Gold-Lötmittel gemäß der Erfindung, welche Yi bis 16 Karat Goldlegierungen entsprechen, sind nicht nur zum Löten ornamentaler Teile, die aus Goldlegierungen bestehen, geeignet, sondern auch flir solche, die aus rostfreien Stahlen, Stelliten, gesinterten Karbiden und dergleichen bestehen. Sie ermöglichen ein äußerst zuverlässiges Löten ohne die Oberflächenqualität von spiegelpolierten ornamentalen Teilen zu verschlechtern.

IS Die erfindungsgemäßen Lötmittel beseitigen die Notwendigkeit des Nachpolierens nach dem Lötvorgang. Sie sind bestens zum Löten ornamentaler Teile geeignet, insbesondere für solche, die komplizierte Formen haben, wie beispielsweise Uhrengehäuse, Halsbänder, Hängesehmuck und dergleichen.

Claims

P 254-CW/83

Gold-Lötmittel

Patentansprüche

1/ Gold-Lötmittel, bestehend aus 50 bis 67 Gewichtsprozenten Gold, 3 bis 6 Gewichtsprozenten Germanium, 5 bis 40 Gewichtsprozenten Kupfer und ggf. dem Ausgleichs-Silber.
2. Gold-Lötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur bis zu 800⁰C beträgt.
3. Gold-Lötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Goldgehalt 50 Gewichtsprozent und der Kupfergehalt 15 bis 40 Gewichtsprozent beträgt.
4. Gold-Lötmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur bis zu 800⁰C beträgt.

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5. Gold-Lötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Goldgehalt 58 Gewichtsprozent und der Kupfergehalt 10 bis 30 Gewichtsprozent beträgt.
6. Gold-Lötmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur bis zu 800⁰C beträgt.
7. Gold-Lötmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Goldgehalt 67 Gewichtsprozent und der Kupfergehalt 5 bis 20

Gewichtsprozent beträgt.
8. Gold-Lötmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur bis zu 80O⁰C beträgt.