DE3732749A1 - Nickel-basis-lot fuer hochtemperatur-loetverbindungen - Google Patents
Nickel-basis-lot fuer hochtemperatur-loetverbindungenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3033—Ni as the principal constituent
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Description
Die Erfindung betrifft ein Nickel-Basis-Lot für Hoch
temperatur-Lötverbindungen von Stählen und Nickel-
Basis-Legierungen gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Nickel-Basis-Lote werden überwiegend für Hochtemperatur-
Lötverbindungen von Stählen und Nickel-Basis-Legierungen
verwendet. Wegen der unvermeidbaren versprödenden inter
metallischen Verbindungen, werden die bisher üblichen
Nickel-Lote nur in Pulverform oder einer daraus herge
stellten Lotpaste oder als amorphe Bänder hergestellt.
Durch die DE-PS 27 55 435 ist eine homogene duktile Löt
folie für das Hartlöten von Metallteilen bekannt, die mit
Hilfe der an sich bekannten Rascherstarrungstechnik herge
stellt wird. Sie besteht aus 0 bis 4 Atom-% Eisen, 0 bis
21 Atom-% Chrom, 0 bis 16 Atom-% Bor, 0 bis 19 Atom-% Si
lizium, 0 bis 22 Atom-% Phosphor und als Rest Nickel und
gegebenenfalls Verunreinigungen, wobei die Gesamtheit von
Eisen, Chrom und Nickel im Bereich von 76 bis 84 Atom-%
und die Gesamtheit von Bor, Silizium und Phosphor im
Bereich von 16 bis 24 Atom-% liegen soll. Sie soll im
wesentlichen glasartig, also amorph sein.
Ferner ist durch die EP-OS 00 56 141 eine duktile Hartlöt
folie mit wenigstens 50% glasartiger Struktur und mit
einem Gehalt an Palladium, Bor und Nickel bekannt, die aus
1 bis 41 Atom-% Palladium, 0 bis 20 Atom-% Chrom, 11 bis
20 Atom-% Bor und Rest Nickel besteht, wobei die Gesamt
heit von Nickel, Palladium und Chrom im Bereich von 80 bis
89 Atom-% liegt.
Diese und ähnliche Legierungszusammensetzungen sind im
wesentlichen geeignet für das Hartlöten bei hohen Tempe
raturen von austenitischen, martensitischen und ferri
tischen rostfreien Stählen sowie von Legierungen auf
Nickel-Grundlage. Das Löten bei hohen Temperaturen, die im
wesentlichen über 1000°C liegen, ist bei solchen
Bauteilen erforderlich, die im Gebrauch hohen Temperaturen
ausgesetzt sind. Als Beispiel können hier Teile von Flug
zeugturbinen oder metallische Abgaskatalysatoren genannt
werden.
Beim Verlöten dünner Werkstoffe wird das Material um die
Lötstelle herum durch Hineindiffundieren des Lotes massiv
verändert. Hierdurch werden die Eigenschaften des
Materials meist drastisch verschlechtert. Hierzu zählen
neben den mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel
eine mögliche Versprödung, auch die Korrosionseigenschaf
ten, wie zum Beispiel die Verschlechterung der Oxidations
eigenschaften. Das Problem ist bei Hochtemperatur-Werk
stoffen, wie sie beispielsweise bei Abgaskatalysatoren für
Kraftfahrzeuge verwendet werden, als besonders erschwerend
anzusehen. Als Trägermaterial für diese Abgaskatalysatoren
haben sich insbesondere Fe-Cr-Al-Legierungen wegen ihrer
hohen Oxidationsbeständigkeit bestens bewährt. Um den
Durchströmwiderstand im Katalysator möglichst gering zu
halten, sind hier dünne Bänder von etwa 50 µm
erforderlich, aus denen der Trägerkörper gewickelt wird.
Aus Festigkeitsgründen wird eine Verlötung der einzelnen
Wickellagen untereinander verlangt. Dies hat sich nicht
nur als sehr schwierig erwiesen, sondern diese Lötstellen
konnten auch nicht befriedigen, und zwar aus folgenden
Gründen:
- a) Die Lötung mit Pulverloten erfordert einen erheblichen technischen Aufwand, weil eine Benetzung und Verun reinigung durch das Lot auch an nicht zu verlötenden Stellen unvermeidlich ist.
- b) Eine genaue Dosierung des Lotes in Pulverform ist kaum möglich; dadurch kann eine massive Veränderung der Legierungszusammensetzung des etwa 50 µm Träger materials an der Lötstelle eintreten.
- c) Lotpasten werden aus Pulverloten mit einem organischen Binder hergestellt, der bis zu 50% der Lotpaste aus machen kann. Die Verwendung solcher Pasten ist durch diesen Binder eingeschränkt, denn er muß während des Lötens verbrennen. Dadurch verschlechtert sich die Benetzung des Lotes, und eine Verunreinigung der Löt stelle mit Kohlenstoff kann nicht vermieden werden.
- d) Die Lötung mit amorphen Lotbändern ist insofern unbe friedigend, weil sich herausgestellt hat, daß die sehr hohe Streckgrenze des amorphen Lotbandes die Verar beitung erheblich erschweren kann. Überall, wo ein Schneiden oder Knicken erforderlich ist, bereitet die Verwendung des amorphen Lotbandes erhebliche Schwie rigkeiten.
- e) Ein hoher Gehalt an Bor oder Phosphor, wie er für die Glasbildung in amorphen Legierungen notwendig ist, sollte im Lot weitgehend vermieden werden. Die sonst entstehenden Ausscheidungen verschlechtern die mecha nischen Eigenschaften und die Oxidationseigenschaften erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nickel-Basis-
Lot zur Lösung der vorstehenden Probleme zu schaffen, das
auch relativ einfach herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Nickel-Basis-Lot gelöst, wie
es im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist. Weitere Einzel
heiten und Merkmale sind in den Unteransprüchen gekenn
zeichnet.
Die erfindungsgemäße Legierungszusammensetzung hat sich als
besonders günstig erwiesen. Bisher konnten Lote mit ähnli
chen Legierungszusammensetzungen wegen des relativ hohen
Anteils von Metalloidelementen und der damit verbundenen
Versprödung nur als Pulver oder mit einem zusätzlichen
organischen Binder als Lotpaste hergestellt und verwendet
werden. Es hat sich überraschend gezeigt, daß mit Hilfe der
Rascherstarrungstechnik kristalline und duktile Lotbänder
mit diesen Legierungszusammensetzungen auf einfache Weise
hergestellt werden können. Durch die schnelle Abkühlung bei
der Herstellung der Bänder können die sonst auftretenden
versprödenden intermetallischen Phasen weitgehend unter
drückt werden. Es gelingt so, ein kristallines und duktiles
Lotband auch in geringen Bandstärken herzustellen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Lotbandes liegen insbe
sondere in einer Vereinfachung des Lötprozesses. So ist es
am Beispiel des Katalysatorträgers einfach und kosten
günstig, das Lotband in den Wabenkörper miteinzuwickeln.
Durch Erhitzen des ganzen Wabenkörpers kommt dann die
Lötung zustande, und zwar lokal begrenzt nur in dem dafür
vorgesehenen Bereich.
Im folgenden werden einige besonders vorteilhafte Legie
rungen für Lötbänder näher beschrieben:
- a) Nickel-Silizium-Basislegierung mit einem Siliziumgehalt
von 2 bis 15 Gew.-%. Zur Verbesserung der Benetzung und
Lötfähigkeit, sowie zur genauen Einstellung der Schmelz
temperaturen können geringe Zusätze vorgesehen sein:
Ti, Zr, Nb, As, P, Cu, Mn, Zn, In, Ge, Sc, C bis zu einem Gesamtgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%.
Beispielslot: Ni+11 Gew.-% Si+1 Gew.-% Ti - b) Nickel-Chrom-Basislegierung mit einem Chromgehalt von 2
bis 40 Gew.-%.
Beispielslot: Ni+8,3 Gew.-% Si+13 Gew.-% Chrom - c) Nickel-Mangan-Basislegierung mit einem Mangangehalt von
2 bis 80 Gew.-%. Zur Verbesserung der Benetzung und Löt
fähigkeit, sowie zur genauen Einstellung der Schmelztempe
raturen sind geringe Zusätze vorgesehen an:
Ti, Zr, Nb, As, P, Cu, Zn, In, Ge, Sc, C bis zu einem Gesamtgehalt von 0 bis 10 Gew.-%.
Beispielslot: Ni+10 Gew.-% Mn+8 Gew.-% Si+5 Gew.-% Cu
Zu Testzwecken wurden 5 mm breite Musterbänder in verschie
denen Banddicken zwischen 60 µm und 10 µm her
gestellt. An diesen Bändern wurde neben der Duktilität, die
Lötfähigkeit, die Benetzung und die Oxidationseigenschaften
an Testlötungen von 50 µm dicken Fe-Cr-Al-Blechen
erfolgreich geprüft.
Claims (10)
1. Nickel-Basis-Lot für Hochtemperatur-Lötverbindungen von
Stählen und Nickel-Basis-Legierungen, dadurch gekenn
zeichnet, daß es 2 bis 15 Gew.-% Silizium enthält und bis
zu einem Gesamtgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens
eines der Elemente Titan, Zirkon, Niob, Arsen, Phosphor,
Kupfer, Zink, Indium, Germanium, Skandium, Kohlenstoff und
gegebenenfalls Verunreinigungen enthält und daß aus dieser
Legierung durch Rascherstarrung ein duktiles Lotband mit
kristalliner Struktur hergestellt wird.
2. Lotband nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es 6 bis 12 Gew.-% Silizium enthält.
3. Lotband nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet
durch folgende Legierungszusammensetzung: 9 bis 11,5
Gew.-% Silizium, 0,5 bis 2 Gew.-% Titan und Rest Nickel.
4. Lotband nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß es 2 bis 80 Gew.-% Mangan enthält.
5. Lotband nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende
Legierungszusammensetzung: 7 bis 9 Gew.-% Silizium, 5 bis
15 Gew.-% Mangan, 4 bis 6 Gew.-% Kupfer und Rest Nickel.
6. Lotband nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß es 2 bis 40 Gew.-% Chrom enthält.
7. Nickel-Basis-Lot für Hochtemperatur-Lötverbindungen von
Stählen und Nickel-Basis-Legierungen, dadurch gekenn
zeichnet, daß es 2 bis 8,3 Gew.-% Silizium und einen
Chrom-Gehalt bis 55 Gew.-% und gegebenenfalls Verun
reinigungen enthält und daß aus dieser Legierung durch
Rascherstarrung ein duktiles Lotband mit kristalliner
Struktur hergestellt wird.
8. Lotband nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende
Legierungszusammensetzung: 6 bis 8,3 Gew.-% Silizium,
12 bis 20 Gew.-% Chrom und Rest Nickel.
9. Lotband nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß es eine geringe Dicke zwischen
10 und 60 µm besitzt.
10. Lotband nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Löten von dünnen
Blechfolien verwendet wird.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873732749 DE3732749A1 (de) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Nickel-basis-lot fuer hochtemperatur-loetverbindungen |
DE8888114578T DE3875444D1 (de) | 1987-09-29 | 1988-09-07 | Nickel-basis-lot fuer hochtemperatur-loetverbindungen. |
EP88114578A EP0309786B1 (de) | 1987-09-29 | 1988-09-07 | Nickel-Basis-Lot für Hochtemperatur-Lötverbindungen |
US07/247,661 US4913752A (en) | 1987-09-29 | 1988-09-22 | Nickel-based solder for high-temperature soldered joints |
JP63243787A JPH01107996A (ja) | 1987-09-29 | 1988-09-27 | ニツケルをベースとするろう |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3732749A1 true DE3732749A1 (de) | 1989-04-13 |
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ID=6337107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873732749 Withdrawn DE3732749A1 (de) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Nickel-basis-lot fuer hochtemperatur-loetverbindungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3732749A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT400692B (de) * | 1994-04-13 | 1996-02-26 | Plansee Ag | Hartlot |
DE10003329B4 (de) * | 1999-01-27 | 2006-04-27 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd., Nagasawa | Verfahren zum Löten eines EGR-Kühlers |
DE102010050754A1 (de) * | 2010-11-10 | 2012-05-10 | Integrated Dynamics Engineering Gmbh | Verbesserter Sensor-/Aktor-Korpus |
DE102019125474A1 (de) * | 2019-09-23 | 2021-03-25 | Hans-Jürgen Köhler | Verfahren zur Herstellung eines Hochtemperaturlötmittels zum Ofenlöten von Körpern aus Stahl und/oder Edelstahl, Hochtemperaturlötmittel und Verwendung eines Hochtemperaturlötmittels |
-
1987
- 1987-09-29 DE DE19873732749 patent/DE3732749A1/de not_active Withdrawn
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