DE3321437A1

DE3321437A1 - Kupferlegierungs-lot und kupferlegierung

Info

Publication number: DE3321437A1
Application number: DE3321437A
Authority: DE
Inventors: Peter Listemann; Sigurd Dipl.-Ing. Dr.rer.nat. Mauren Moench
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1984-12-20
Also published as: US4518662A; GB2141439B; CH658215A5; DK89484D0; GB8405078D0; GB2141439A; DK171692B1; JPS609596A; DK89484A

Description

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Anwaltsakte: 32 685 14. Juni 1983

HILTI Aktiengesellschaft Schaan, Fürstentum Liechtenstein

"Kupferlegierungs-Lot und Kupferlegierung"

« (089! 9B 8? 72 · 74 Ißlex S ?4 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700 202 70)

ieiegiamme icablel Teirt· [ncret (089I983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

SEFiGSTAPfPATENT Munrden Κ.ίΙιβ l'ilolec b350 Gi Il + III Postscheck München 653 43-808 (BLZ 70010080)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupferlegierungs-Lot, das insbesondere auch die Eigenschaften eines Reaktionslots aufweist und Kupferlegierungen, die insbesondere als Kupferlegierungs-Lote verwendet werden können.

Kupfer-Lote und Kupferlegierungs-Lote sind als Hartlote seit langem bekannt. Neben der Verwendung von ausschließlich aus Kupfer bestehendem Lotmaterial sind zum Beispiel Kupferlegierungs-Lote bekannt, die zwischen ca. 4 0 und 6 0 Gewichtsprozent Kupfer, geringe Mengen, z.B. o,2 Gewichtsprozent Silizium, Rest Zink oder gegebenenfalls noch Nickel, enthalten.

Kupfer- und Kupferlegierungs-Lote besitzen in Abhängigkeit von ihrer Verwendung die Fähigkeit mit dem zu verlötenden Stahl, Hartmetall usw. unter Bildung fester Lösungen und/oder stöchiometrisch definierter Verbindungen zu reagieren und können dann auch als Reaktionslote bezeichnet werden. Sie werden insbesondere zum Hartlöten von Stahl, Gußeisen und Hartmetallen in großem Umfang beim Bau von Maschinenteilen, Apparaten, Geräten, Werkzeugen, Elektromotoren und dergleichen verwendet. Dabei wird häufig, namentlich beim Löten von Stahl und Hartmetallen, wie Wolframkarbid-Kobalt-Legierungen, wobei das Kobalt-Bindemittel zum Teil auch durch andere Metalle (wie z.B. Nickel) ersetzt sein kann, bei relativ hohen Temperaturen, zum Beispiel über 1100°

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im Vakuum oder unter Schutzgas gearbeitet.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei Verwendung der bekannten Lote, beispielsweise bei der Lötung von Stahl mit Hartmetall die erzielten Ergebnisse nicht voll befriedigen. So wurden hierbei zum Beispiel Auflösungserscheinungen entlang der Korngrenze des Stahls mit entsprechender Senkung der statischen und vor allem dynamischen Festigkeit festgestellt. Namentlich die Zähigkeit des Stahls in diesem Bereich wurde merklich verringert. Beim Hartmetall wurde dagegen häufig eine Versprödung der Randzone durch Diffusion, Bildung intermetallischer Phasen und Kirkendall-Effekt, unter Bildung einer "morschen" Zone beobachtet. Weiter wurde bisweilen die Bildung einer J - ähnlichen Schicht vor allem bei der Lötung von Stahl mit dem Hartmetall, als Folge einer gewissen hartmetallseitigen KohlenstoffVerarmung, beobachtet. Namentlich bei Schlagbeanspruchung hat dies zu unerträglich schlechten Ergebnissen geführt.

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden können durch ein Kupferlegierungs-Lot, das 0,5 bis 20 Gewichtsprozent Kobalt enthält. Neben dem, den ganz überwiegenden Anteil ausmachenden Kupfer und der angegebenen Kobaltmenge können noch weitere übliche Legierungsbestandteile, wie zum Beispiel Silicium und Kohlenstoff, insbesondere in einer Menge bis zu 0,8 Gewichtsprozent,

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enthalten sein. Weiter können dem Lot übliche Lotbestandteile, wie Flußmittel, bei Löttemperatur flüchtige Bindemittel, namentlich bei pulverförmigem Lot bzw. Pulverformlingen, unter Lötbedingungen Kohlenstoff spendende organische Verbindungen insbesondere anstelle oder neben einem sonstigen Kohlenstoff anteil, f estiqkeit sst ₍m viernilo Substanzen, Metalle, Nichtmetalle und organische Substanzen zugesetzt" sein.

Bewährt hat sich vor allem ein Kupferlegierungs-Lot mit 88 - 97 Gewichtsprozent Kupfer, 1-12 Gewichtsprozent Kobal 0 - 0,6 Gewichtsprozent Kohlenstoff, insbesondere 0,05 - 0,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff, wobei ein gegebenenfalls noch vorhandener Restbestandteil aus üblichen Lotbestandteilen, wie eingangs dargelegt, bestehen kann.

Insbesondere gut bewährt hat sich ein Kupferlegierungs-Lot, das mindestens 91 Gewichtsprozent Kupfer, 2-8 Gewichtsprozent Kobalt und bis zu 0,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Kupferlegierungs-Lot aus 94 - 97 Gewichtsprozent Kupfer, 3-6 Gewichtsprozent Kobalt und bis zu 0,6 Gewichts prozent Kohlenstoff. Gans: allgemein ist es besonders bevorzugt, wenn der Kobaltgehalt zwischen 1 Gewichtsprozent und der bei Löttemperatur maximal löslichen Gewichtsmenge Kobali liegt.

Der in dem erfindungsgemäßen Kupferlegierungs-Lot gegebenenfalls vorhandene Kohlenstoff kann dabei z.B. als Gemengebestandteil, namentlich bei pulverförmiger Struktur, als gegebenenfalls gesättigte CoC-Legierung oder als, eine entsprechende Kohlenstoffmenge bildende organische Substanz vorliegen.

Neben der Lötung von Stahl und Gußeisen haben sich die erfindungsgemäßen Kupferlegierungs-Lote insbesondere zur Verlötung von Stahl mit Hartmetallen, insbesondere Wolframkarbid -Kobalt-Hartmetallen, die regelmässig WC, Co und C in ausgewogenen Anteilen enthalten, bewährt. Auch die Verwendung zur Lötung von Stahl mit Hartmetallen auf Titan- oder Tantal-Karbid-Basis, die Kobalt oder andere Metalle wie z.B. Nickel als Bindemittel enthalten, ist möglich.

Weiter betrifft die vorliegende Erfindung Nichteisenlegierungen aus mindestens 91 Gewichtsprozent Kupfer, 3-8 Gewichtsprozent Kobalt und 0,05-0,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff. Bevorzugt sind hier Nichteisenlegierungen mit 92 - 96 Gewichtsprozent Kupfer, 4-8 Gewichtsprozent Kobalt und 0,05 0,6 insbesondere 0,05 - 0,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff.

Diese Legierungen können mit Vorteil als Reaktionslote, insbesondere zur Lötung von Stahl mit Hartmetallen wie solche auf Wolframcarbid-Kobalt-Basis verwendet werden.

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Beispiel

Es wurde die Festigkeit von Lötungen von Hartmetall mit Stahl bei Gesteinsbearbeitungswerkzeugen, die an der Spitze eingelötet Hartmetallplättchen trugen, untersucht.

Es ergab sich folgendes:

Cu-Lot:

Cu + 6 % Co-Lot:

4 χ 1 Bohrung
3 χ 5 Bohrungen

1 χ 50 Bohrungen «

2 x>100 Bohrungen

1x4 Bohrungen 1x5 Bohrungen 1 χ 21 Bohrungen 1 χ 28 Bohrungen ■> 6 χ >100 Bohrungen.

Bruch Bruch

Claims

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Anwaltsakte 32 685

Patentansprüche

1\ Kupferlegierungs-Lot, dadurch gekennzeich net, daß es 0,5 - 20 Gew.-% Kobalt enthält.
2. Kupferlegierungs-Lot gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es

88 - 97 Gew.-% Kupfer
1 - 12 Gew.-% Kobalt

0 - 0,6 insbesondere 0,05 - 0,5 Gew.-% Kohlenstoff Rest übliche Lotbestandteile

enthält.
3. Kupferlegierungs-Lot gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es

COPY

«■(089)988272-74 Telex: 524 560 BERG <j ' fi^inkkonlen: Bayer Vereinsbank München 453100 (BL? 700202 70)

Telegramme (cable): TeteKopierei· (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122 85' (BLZ 700 20011) Swifl Code HYPO Dt MM

BERGSTAPFPATENT München KaIIe Inlolec 6350 Gr Il + III Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

mindestens 91 Gew.-% Kupfer

2-8 Gew.-% Kobalt und bis zu 0,4 Gew.-% Kohlenstoff

enthält.
4. Kupferlegierungs-Lot gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus

94 - 97 Gew.-% Kupfer

3-6 Gew.-% Kobalt und bis zu 0,6 Gew.-% Kohlenstoff

besteht.
5. Kupferlegierungs-Lot gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Kohlenstoff bis zur Sattigungsgrenze des Kobalts, vorzugsweise Kohlenstoff in einer der Sättigung des Kobalts entsprechenden Menge, enthält.
6. Nichteisenlegierung mit

mindestens 91 Gew.-% Kupfer

3-8 Gew.-% Kobalt und 0,05 - 0,5 Gew.-% Kohlenstoff

Rest übliche Verunreinigungen.
7. Nichteisenlegierung aus

92 - 96 Gew.-% Kupfer

4-8 Gew.-% Kobalt und 0,05 - 0,6 insbesondere 0,05 - 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.
8. Verwendung des Materials gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche zur Herstellung von Lötungen von Stahl mit Hartmetall, insbesondere WC-Co-Hartmetall.