DE60019952T2

DE60019952T2 - Verfahren zum herstellen von mit mehreren kanälen versehenen lötstukturen

Info

Publication number: DE60019952T2
Application number: DE60019952T
Authority: DE
Inventors: Anatol Rabinkin; Nicholas Decristofaro
Original assignee: Metglas Inc
Current assignee: Metglas Inc
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: CN1413135A; KR20020044172A; EP1224050B1; DE60019952D1; US6544662B2; AU1227301A; JP5600231B2; US6609650B2; KR100668163B1; JP5553864B2; WO2001030528A1; JP2012254480A; EP1224050A1; ATE294663T1; US20020150788A1; JP2003512177A; US20030077474A1; CN1254344C; ES2242645T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Hartlöten von Teilen und auf eine hartgelötete Struktur gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 6 (siehe beispielsweise US-A-4 801 072).
GEBIET DER ERFINDUNG
1. Beschreibung des Standes der Technik
Hartlöten ist ein Prozess, um Metallteile, die häufig eine verschiedenartige Zusammensetzung aufweisen, miteinander zu verbinden. Typischerweise wird ein Hartlot, das einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger als der der zu verbindenden Grundmetallteile ist, zwischen den Teilen angeordnet, um eine Baugruppe zu bilden. Die Baugruppe wird dann auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das Hartlot zu schmelzen. Beim Abkühlen wird eine starke und vorzugsweise korrosionsbeständige Verbindung gebildet.
Bestimmte Metallverbindungsprozesse, die amorphe Metalle benutzen, werden beim Stand der Technik offenbart. Das US-Patent 5 964 398 offenbart ein Verfahren zum Verbinden erster und zweiter Elemente, um eine Flügelstruktur mit einem Diffusionsverbindungsprozess zu bilden. Man sagt, dass das Verfahren zum Bilden eines Flügelrades oder eines Diffusors für eine Fluid-Maschine, wie beispielsweise eine Pumpe, Kompressor, Blasmaschine oder dergleichen, geeignet ist. Das US-Patent 4 801 072 liefert einen Prozess zum Anfertigen eines hartgelöteten Artikels mit den Schritten eines (a) Bereitstellens einer homogenen, duktilen Hartlötfolie, die aus metastabilem Material, mit mindestens 50%iger glasartiger Struktur und einer Zusammensetzung, die aus etwa 0 bis etwa 10 Atomprozent Eisen, etwa 5 bis etwa 15 Atomprozent Chrom, etwa 2 bis etwa 5 Atomprozent Molybdän, etwa 10 bis etwa 30 Atomprozent Kobalt, etwa 16 bis etwa 18 Atomprozent Bor zusammengesetzt ist, wobei der Rest im Wesentlichen Nickel und sonstige Verunreinigungen ist; (b) eines Anordnens der Hartlötfolie zwischen mindestens einem Abschnitt jedes der beiden Teilen; und (c) eines Veranlassens, dass die Hartlotfolie geschmolzen und das geschmolzene Metall danach verfestigt wird, um das Hartlöten der Teile zu bewirken.
Eine Klasse von Produkten, die durch Hartlötprozesse erzeugt werden, ist der Wärmetauscher, eine dreidimensionale Struktur, die aus abwechselnden flachen Metallplatten und Rippen oder Wellblech zusammengesetzt ist, die in engem physikalischen Kontakt gehalten werden. Hartgelötete Lötstellen verbinden die Kontaktbereiche zwischen den flachen Platten und Rippen mechanisch und dichten diese ab, wie in dem Fall von Platten/Rippen-Wärmetauschern oder zwischen den gestanzten Wellen bei dem Platten/Platten-Fall. Die Wellprofile können ein V-Muster, ausgestanzte Verzahnungen verschiedener kreisförmiger Formen oder einige andere Profile aufweisen. Im hartgelöteten Zustand werden diese Einbuchtungen mit flachen Platten oder miteinander verbunden, wobei ein aufwändiges System von Kanälen oder ineinander greifenden Hohlräumen gebildet wird. Im Dienst strömen heiße und kalte Flüssigkeiten und/oder Gase getrennt in diesen Kanälen, wobei Wärme ausgetauscht wird. In vielen Fällen sind diese Strukturen aus wärme- und korrosionsbeständigen Stählen hergestellt und arbeiten bei hohen Temperaturen als Kühler bei Versorgungssystemen, als Wärmetauschern bei Raumfahrtstrukturen und als Rekuperatoren in der chemischen, Lebensmittel- und anderen verarbeitenden Industrien.
Die Mehrheit von hartgelöteten Vielkanal-Strukturen wird mit einem Zusatzmetall hergestellt, das zwischen den Grundmetallteilen vor dem tatsächlichen Hartlötprozess platziert wird. Zusatzmetalle in Pulverform können auf die Oberflächen der Grundmetallteile gesprüht oder in der Form einer Pulver/Polymer-Verbundpaste aufgebracht werden. In jedem der beiden Fälle ist das Zusatzmetall in Pulverform porös und enthält beträchtliche Verunreinigungen in der Form von Oxiden. Die Verwendung von Pulver-Zusatzmetallen auf diese Art und Weise führt zu ungleichen, porösen Verbindungen schlechter Qualität. Alternativ kann Zusatzmetall in Folienform direkt zwischen den zu verbindenden Grundmetallteilen platziert werden. Eine Folie ist im Vergleich 100% dicht, befördert weniger Verunreinigungen und kann genauer in dem Lötstellenbereich dosiert werden. Die Verwendung von Folie bei gebundenen Baugruppen, obwohl viel effektiver als Pulver, erfordert kleine Variationen in der Foliendicke. Dies ist besonders bedeutsam, wenn diese zusammengebauten alternierenden Grundmetallplatten und Folien-Vorformlinge an der gemeinsamen Bewegung während des Hartlötens gehindert werden.
Um die hartgelötete Strukturleistung zu optimieren, muss man mühsame vorläufige Experimente durchführen, um die richtige Menge von Pulver oder Folie bezogen auf die Dicke und Geometrie der Grundmetallplatte zu bestimmen. Außerdem erfordern gebundene Baugruppen, dass alle Teile sehr genaue Abmessungen und eine sehr genaue Teilepositionierung aufweisen, die mit existierender Technologie schwierig und aufwändig zu erfüllen ist. Um dies darzustellen, sei Wellblech in einem Platten/Platten-Wärmetauscher betrachtet, das 250 mm breit × 100 mm lang × 0,1 mm dick ist und eine Kanalhöhe von 5 mm aufweist. Eine optimierte hartgelötete Lötstelle wird eine Lücke von 0,025 bis 0,050 mm aufweisen. Eine 1%ige Variation in der Kanalhöhe wird veranlassen, dass sich die Lücke um 0,05 mm ändert. Eine 1%ige Ausbiegung in der Ebenheit des Blechs wird veranlassen, dass sich die Lücke um 1 mm ändert. Die einzige Art und Weise, um diese lokalen großen Lücken abzudichten, besteht darin, sie mit Hartlot zu füllen. Wenn die Lücken groß sind, jedoch die Menge verfügbaren Zusatzmetalls klein ist oder das Zusatzmetall einen schlechten Fluss aufweist, dann kann das Füllen der überschüssigen Lücken in einer mechanisch gebundenen Anordnung von Platten und Vorformlingen nicht ausreichend sein. Als Ergebnis kann es große, nicht hartgelötete Bereich geben.
Ein ordnungsgemäß ausgestalteter Wärmetauscher muss die Flüssigkeiten und/oder Gase in ihren geeigneten Kanälen enthalten und dem auf ihn durch die Fluid-Medien ausgeübten Druck sicher widerstehen. Diese Ausgestaltungskriterien finden auf jede hartgelötete Lötstelle in der Struktur Anwendung. Die Verbindungsfestigkeit ist ein Parameter, der durch die Größe und Mikrostruktur der Lötstelle bestimmt wird. Sie wird durch Zeit-Temperatur-Hartlötbedingungen beeinflusst. Mit der vorgegebenen größeren Anzahl von Lötstellen bei einem Wärmetauscher ist es ziemlich schwierig, Festigkeit und Integrität der Lötstellen vorherzusagen, und noch schwieriger, sie zu regeln. Im idealen Fall einer Lötstelle mit hoher Festigkeit würde ein potentieller Ausfall der hartgelöteten Struktur unter dem kritischen internen Druck bei den aus dem Grundmetall hergestellten Strukturteilen und nicht in der hartgelöteten Lötstelle auftreten.
Stahlwärmetauscher werden typischerweise mit Cu-, Ni- oder Co-basierten Zusatzmetallen hartgelötet. Cu-Zusatzmetall ist in Folienform verfügbar. Die Verwendung von Cu ist jedoch auf Wärmetauscher begrenzt, die mäßige Temperatur erfahren und minimal korrodierende Medien enthalten. Ni- und Co-basierte Zusatzmetalle erzeugen hartgelötete Lötstellen, die im Stande sind, hohen Temperaturen und mäßig korrodierenden Medien zu widerstehen. Die Mehrheit von Ni- und Co-basierten, ausgereiften Zusatzmetallen, die zum Verbinden dieser Strukturen verwendet werden können, enthalten eine beträchtliche Menge an Metalloid-Elementen, wie beispielsweise Bor, Silizium und/oder Phosphor. Folglich sind derartige Legierungen in herkömmlicher kristalliner Form sehr spröde und nur als Pulver, Pulverbindemittelpasten und Bänder und massige Gussvorformlinge verfügbar. Pulver und Pulver-basierte Vorformlinge erlauben nicht ohne weiteres ein Hartlöten komplexer Formen. Diese Ni- und Co-basierten Legierungen können jedoch in eine duktile biegsame Folie transformiert werden, die durch Verwenden einer schnellen Verfestigungstechnologie erzeugt wird und die eine amorphe Struktur im festen Zustand aufweist. Derartige amorphe Legierungen für Hartlötanwendungen werden in vielen Patenten, wie beispielsweise in den US-Patenten Nr. 4 148 973 und 4 745 037, offenbart. Trotz beträchtlicher Vorteile der schnellen Verfestigungstechnologie, die bis jetzt erreicht wurden, weisen somit erzeugte Folien Querschnitts- und Längsdickenvariationen auf, die manchmal ± 40% überschreiten.
Somit besteht ein kontinuierlicher Bedarf nach einem verbesserten Verfahren zum Hartlöten von komplexen dreidimensionalen Platten/Platten- und Platten/Rippen-Strukturen, das starke Lötstellen mit gesteuerten Querschnittsabmessungen bereitstellen kann, ohne übermäßig von: (a) der Hartlötfoliendicke und ihren Variationen; und (b) der Form und Genauigkeit von Abmessungen von Rippen und Profilen abhängig zu sein.
Es existieren experimentelle Daten, die die vorteilhafte Auswirkung einer Last zeigt, die normal an die Lötstellen von Prüfkörpern angelegt wurde, die Hartlötvorgängen unterzogen wurden. Bei jedem dieser Prüfkörper wurde eine amorphe Metallfolie als das Hartlot verwendet. Die Dicke der hartgelöteten Lötstelle veränderte sich mit der angelegten Last. Diese Daten geben die Bedeutung der Last bei der Verbesserung einer Flüssigzusatzmetall-Benetzung von rauen Lückenoberflächen und der Bildung von nicht porösen Lötstellen an. Außerdem optimiert die selbsteinstellende Wechselwirkung zwischen der Oberflächenspannung eines flüssigen Zusatzmetalls und der angelegten Last ebenfalls die Dicke, die Mikrostruktur und am bedeutsamsten die Festigkeit der Hartlötung. Diese fundamentale Lastwirkung liefert die wissenschaftliche Grundlage für das vorgeschlagene Verfahren der vorliegenden Erfindung, um hartgelötete Vielkanal-Strukturen zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist in einem Hartlötverfahren verkörpert, wie in Anspruch 1 definiert ist.
Die Erfindung umfasst ebenfalls eine hartgelötete Struktur, wie in Anspruch 6 definiert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einzelheiten der Erfindung und bestimmter bevorzugter Ausführungsformen derselben werden besser mit Bezug auf die Zeichnungen verstanden, in denen zeigen:
1(a) eine Draufsicht einer in einem hartgelöteten Wärmetauscher gebildeten kreisförmigen Lötstelle;
1(b) eine Draufsicht einer in einem hartgelöteten Wärmetauscher gebildeten länglichen Lötstelle;
1(c) eine Querschnittsansicht der in 1(a) und in 1(b) gezeigten Lötstellen, die in einem hartgelöteten Wärmetauscher ausgebildet sind;
2(a) eine schematische Ansicht einer Platten/Rippen-Baugruppe vor und nach dem Hartlöten;
2(b) eine schematische Ansicht einer Platten/Platten-Baugruppe vor und nach dem Hartlöten;
3(a) eine Fotografie einer Probe, die verwendet wird, um eine Ausführungsform der Erfindung vor dem mechanischen Prüfen bei 650°C zu zeigen;
3(b) eine Fotografie einer Probe, die verwendet wird, um eine Ausführungsform der Erfindung nach dem mechanischen Prüfen bei 650°C zu zeigen.
4(a) eine Fotografie der Mikrostruktur einer rostfreien Stahllötstelle, die mit 25 μm dicken amorphen Folien hartgelötet wurde;
4(b) eine Fotografie der Mikrostruktur einer rostfreien Stahllötstelle, die mit 50 μm dicken amorphen Folien hartgelötet ist;
5(a) eine Fotografie, die eine Seitenansicht einer Probe nach dem Ausfall unter mechanischer Prüfung im Zugmodus bei 650°C zeigt, die die Ausfallstelle in der hartgelöteten Lötstelle zeigt;
5(b) eine Fotografie, die eine Seitenansicht einer Probe nach dem Ausfall unter mechanischer Prüfung im Zugmodus bei 650°C zeigt, die die Ausfallstelle in dem Grundmetall zeigt; und
6 eine Fotografie, die eine Ansicht von zwei Hälften einer Probe zeigt, die mit einem dünnen (25 μm) vorplatzierten amorphen Hartlot in einer Folienform hergestellt wurde, die einen großen, nicht hartgelöteten Bereich aufgrund der Anwesenheit einer kleinen Delle in der Rippe zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um ein Leck-widerstandsfähiges Produkt zu garantieren, müssen hartgelötete Vielkanal-Strukturen vollständige Hartlötungen an jeder Kontaktoberfläche aufweisen. Um eine verlängerte Lebensdauer sicherzustellen, müssen diese Hartlötungen außerdem gleichmäßig und stark sein.
Die mechanische Leistung der Vorrichtung wird durch drei primäre Parameter gekennzeichnet: 1) dem maximalen Berstdruck, dem durch die hartgelötete Struktur widerstanden werden kann, 2) der Langzeit- Abmessungsstabilität der Struktur gegen Dauerdruck und 3) der mechanischen Langzeit-Stabilität der Struktur gegen veränderlichen Druck und Temperatur. Die Vorrichtung kann entweder an den hartgelöteten Lötstellen oder innerhalb der Grundmetall-Strukturelemente ausfallen. Wenn die Vorrichtung an den hartgelöteten Lötstellen ausfällt, wird die Festigkeit durch die Gesamtkontaktoberfläche der Lötstellen und der Festigkeit der Hartlötungen bestimmt. Wenn sie in den Grundmetall-Strukturelementen ausfällt, wird die Festigkeit durch die Querschnittsfläche und die intrinsische Festigkeit der Strukturelemente bestimmt. Diese Regionen in der Vorrichtung werden in 1 dargestellt.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer gleichmäßigen, nicht leckenden, starken Platten/Rippen- und Platten/Platten-hartgelöteten Vielkanal-Struktur bereitgestellt, bei der eine amorphe Folie als ein Zusatzmetall verwendet werden kann. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

(a) ein Zusatzmetall in Folienform mit einer amorphen Struktur und mit einer Schmelztemperatur, die geringer als die Schmelztemperatur der Grundmetallplatte und Rippenteile ist, wird ausgewählt;
(b) Platten 1, Rippen 2 und Hartlot-Vorformlinge 3 werden in einer tragenden Vorrichtung 5 gemäß den in 2 gezeigten Abläufen zusammengebaut, sodass sie sich frei in der vertikalen Richtung bewegen können, jedoch am seitlichen Bewegen während des Hartlötvorgangs gehindert werden;
(c) eine Kompressionslast wird an die Baugruppe durch Platzieren eines festgelegten Gewichtsbetrags auf den Stapel angelegt, wie in 2 gezeigt ist. Die Kompressionslasten sollten nicht bewirken, dass der Stapel bei der Hartlöttemperatur zusammenfällt;
(d) die Baugruppe wird in einen Ofen platziert und auf mindestens die Schmelztemperatur des Zusatzmetalls erwärmt; und
(e) die Baugruppe wird abgekühlt.

Unter diesen Bedingungen schmilzt das Hartlot und füllt die anfänglichen Lücken zwischen den Teilen, die hartgelötet werden, wie in 2 „nach dem Hartlöten" gezeigt ist. Gleichzeitig und am bedeutsamsten stellt die angelegt Last die Lücken jeder einzelnen Hartlötung, die gebildet wird, abhängig von der Last auf etwa 50 μm bis 30 μm ein. Dies findet statt, indem die Grundmetallteile entweder enger zusammen oder weiter weg bewegt werden, bis die Bewegung aufgrund des Gleichgewichts zwischen der angelegten Last und der Oberflächenspannungskräfte des geschmolzenen Metalls in den Lücken aufhört. Überschüssiges geschmolzenes Metall wird teilweise aus den hartgelöteten Lücken ausgestoßen, die Auskehlungen mit großen Querschnitten bilden und zu Lötstellen mit hoher Festigkeit führen. Die Gesamtabmessungen der hartgelöteten Struktur werden ohne Rücksicht auf Variationen in der Dicke der verwendeten Folien und der Gleichmäßigkeit der Platte/Rippe gesteuert. Außerdem erreichen alle gebildeten Kanäle der Struktur gleiche Querschnitte.
Folien, die bei dem oben beschriebenen Prozess nützlich sind, sind typischerweise etwa 37 μm bis etwa 60 μm dick, was ebenfalls die gewünschte Beabstandung zwischen zu verbindenden Teilen ist. Eine derartige Beabstandung maximiert die Festigkeit der hartgelöteten Lötstellen. Dünnere Folien können zu unzureichenden Mengen von flüssigem Zusatzmetall führen, um alle möglichen übermäßigen Lücken zu füllen. Dickere Folien sind nicht wirtschaftlich und können nicht notwendig sein, da der Ausfall der bei der vorliegenden Erfindung beschriebenen Struktur nicht in den hartgelöteten Lötstellen sondern stattdessen in den Grundmetallteilen auftreten würde. Demgemäß wird die ideale Leistung der hartgelöteten Struktur erreicht, wobei der Ausfall durch die Festigkeit des Grundmaterials bestimmt wird.
BEISPIEL
Um das Vorhergehende zu veranschaulichen, wurden Proben geliefert, die in Übereinstimmung mit den folgenden allgemeinen Konzepten der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Aus rostfreien UNS4360-Stahlplatten mit Dicken von 100 μm bzw. 50 μm wurden flache Platten gestanzt und sinusförmige Rippen ausgebildet. Ein abrasives Wasserstrahlschneide-Verfahren wurde verwendet, um flache Füllmetall-Vorformlinge in eine Folienform aus Ni-basierter amorpher Legierung gemäß der American Welding Specification ANSI/A5.8 für BNi-2 zu bilden.
Amorphe Folien von 25 μm, 37 μm und 50 μm durchschnittlicher Dicke wurden verwendet, wobei ihre Über-die-Bahn-Profile, gemessen von einem Profilometer mit einer Sonde mit dünner Spitze, lokale Wannen aufwiesen, die bis zu 15 – 20 μm tief waren. Drei Proben wurden als Stapeln von Sätzen aus 16 identischen Teilen zusammengebaut. Jeder Satz umfasste Platten/Vorformling/Rippen/Vorformling/Platten-Teile. Beim Hartlöten wurde jeder der 16 Sätze zu einer Mehrzahl von abgedichteten Kanälen, die die Kanäle bei tatsächlichen Wärmetauschern simulieren. Jede Probe war aus identischen Basismetallplatten- und Rippenelemente für alle Proben aufgebaut, enthielten jedoch Folien-Vorformlinge, die eine der oben erwähnten Dicken aufwiesen. Jede Probe wurde zwischen vertikalen Führungen eingebaut, die an einer dicken Platte eines speziellen Halters befestigt waren, der allen Stapelteilen ermöglichte, sich frei in der vertikalen Richtung während eines vollständigen Hartlötzyklus zu bewegen. Eine Last wurde auf jede Probe in der Form eines Metall- oder Graphitblocks platziert, wie in 2 gezeigt ist. Die belasteten Proben bei der Struktur 5 wurden in einen Vakuumofen in der vertikalen Position platziert und bei einer Temperatur von ungefähr 1090°C für 15 min hartgelötet. Nach dem Hartlöten wurden die Proben für das mechanische Prüfen aufbereitet. Sie wurden geschnitten und dann durch das elektrische Entladungsverfahren in Prüfkörper mit I-Trägerformen maschinell gefertigt, die etwa einen Querschnitt von 25 mm × 25 mm in dem „Hals" des Prüflings aufwiesen, wie in 3(a) dargestellt ist. Die ausgeschnittenen Stücke wurden verwendet, um metallographische Proben herzustellen. Die Abmessungen und die Mikrostruktur der Lötstellen wurde mit einem optischen Mikroskop als eine Funktion der Vorformling-Dicke mit mäßiger 100-facher Vergrößerung gemessen.
Die metallographischen Beobachtungen zeigten, dass die Lötstellendicke in den mittlerem Abschnitt aller Hartlötungen ohne Rücksicht auf die Dicke der jungfräulichen amorphen Folie die gleiche ist, sogar wenn Proben verglichen wurden, die mit 25 μm und 50 μm dicken Folien hergestellt wurden, wie 4a und 4b zeigen. Diese Wirkung wurde beobachtet, da Hartlötlücken nicht eingeschränkt wurden. In der Tat wurde die überschüssige flüssige Legierung MBF-20 teilweise aus den Kapillarlücken beim Schmelzen ausgestoßen, bis die Oberflächenspannungskräfte an allen Lückenoberflächen gleich der an den Prüfkörper angelegten Gesamtlast wurde, wobei die Gesamtlast das Gewicht der Teile und das Gewicht des externen Blocks ist. Dieses überschüssige geschmolzene Metall MBF-20 strömte insbesondere bei der 50-μm-Folie aus den anfänglichen Lücken, wobei große Auskehlungen gebildet wurden, und stieg teilweise an den vertikalen Wänden der Rippen hinauf. Das dickere Zusatzmetall führte zu größeren Lötstellenkehlungen, die vorteilhafte Formen ohne ein enges hohlraumähnliches Kristallisations-Schrumpfmuster, wie in 4a gezeigt ist, und daher größere Verbindungsquerschnitte, wie in 4b dargestellt, aufwiesen.
Die Höhe der gebildeten einzelnen Durchgänge in allen hartgelöteten Prüflingen wurde mittels eines optischen Standard-Komparators mit den folgenden Ergebnissen gemessen:
Da sechzehn Hartlötfolien in jedem der Prüflinge vorplatziert wurden, betrug der Anfangsunterschied zwischen zusammengebauten Baueinheiten mit 25 μm und 50 μm dicken Folien 0,4 mm. Diese Differenz verringerte sich auf nahezu Null in den hartgelöteten Strukturen. Die Gesamtdifferenz in den Höhen dieser beiden Proben in dem hartgelöteten Zustand beträgt lediglich 0,042 mm.
Die I-Träger-geformten, hartgelöteten Proben wurden bei 650°C mit einer Standardzugprüfmaschine Zug-geprüft. Die Proben zeigten die folgende maximale Last bei Ausfall, und diese Last veränderte sich linear mit der Foliendicke:
Optische Beobachtungen der ausgefallenen Proben unter mäßiger 20-facher Vergrößerung zeigten, wie in den 5a und 5b dargestellt, dass bei Proben, die mit Folien mit durchschnittlichen Dicken von 25 μm und 37 μm hartgelötet wurden, der Ausfall in den Hartlötungen auftrat, wie in 5a dargestellt ist. Bei einigen Proben, die mit einer 25-μm-Folie hartgelötet wurden, wurden ebenfalls große ungelötete Stellen aufgrund einer unzureichenden Menge von hartgelöteten Zusatzmetall beobachtet, das benötigt wird, um gelegentliche Dellen oder andere Defekte in der Rippenform zu füllen, wie 6 zeigt. In dem Fall der 50-μm-Folienprobe trat der Ausfall in der Mitte der Rippen auf, wie in 5b dargestellt ist. Daher wurde in diesem Fall die Festigkeit der hartgelöteten Struktur Idealerweise durch die Festigkeit des Grundmetalls bestimmt.
Nachdem die Erfindung somit ziemlich ausführlich beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass derartigem Detail nicht streng gefolgt werden muss, sondern dass einem Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen in den Sinn kommen können, die alle innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung fallen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Hartlöten von Teilen (1, 2), umfassend die folgenden Schritte: a) Anordnen einer metallischen Zwischenschicht (3) in amorpher Folienform zwischen den zu verbindenden Teilen, wobei die amorphe Metallfolie eine durchschnittliche Dicke aufweist, die von etwa 25 μm bis etwa 60 μm reicht; b) Zusammenbauen der Teile in einem zwanglosen Stapel; c) Erwärmen des Stapels auf eine Temperatur, bei der die Zwischenschicht schmilzt und mit dem Grundmetall reagiert; d) Kühlen des Stapels, um eine Struktur mit hartgelöteten Verbindungen zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ebenfalls umfasst; e) Anbringen einer gesteuerten Last oben an dem Stapel nach dem Zusammenbauschritt, wobei die Last ausgewählt wird, um die Spalten zwischen den Teilen, die verbunden werden, auf etwa 15 μm bis 30 μm einzustellen, wodurch die hartgelöteten Verbindungen gleichmäßig sind und vollständig alle Hartlötspalten ohne Restporen abdichten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Teile aus der Gruppe bestehend aus Platten (1) und Rippen (2) ausgewählt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Platten und die Rippen jeweils aus Metallen hergestellt sind.
Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Zwischenschicht aus flachen Vorformlingen zusammengesetzt ist, die aus amorpher Metallfolie hergestellt sind.
Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Wert der angelegten Last nicht den Wert überschreitet, der veranlassen wird, dass der Stapel bei der Hartlöttemperatur zusammenfällt.
Hartgelötete Struktur mit: a) einer Mehrzahl von Teilen (1, 2); und b) einer amorphen metallischen Folienzwischenschicht (3) zwischen den Teilen, die gleichmäßige hartgelötete Verbindungen bildet, wobei die Festigkeit der Struktur gleich der Festigkeit des darunter liegenden Materials der Teile ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalten zwischen den Teilen etwa 15 μm bis 30 μm betragen und die gleichmäßigen hartgelöteten Verbindungen voll gefüllte Auskehlungen aufweisen, die vollständig alle Hartlötspalten ohne Restporen abdichten, was zu einer Struktur führt, die Undichtigkeit widersteht.
Struktur gemäß Anspruch 6, bei der die Teile aus der Gruppe bestehend aus Platten (1) und Rippen (2) ausgewählt werden.
Struktur gemäß Anspruch 7, bei der die Platten und Rippen jeweils Metalle sind.