DE804749C - Process for soldering objects made of oxidation-resistant alloys - Google Patents

Process for soldering objects made of oxidation-resistant alloys

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DE804749C
DE804749C DEP26477D DEP0026477D DE804749C DE 804749 C DE804749 C DE 804749C DE P26477 D DEP26477 D DE P26477D DE P0026477 D DEP0026477 D DE P0026477D DE 804749 C DE804749 C DE 804749C
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Germany
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soldering
oxidation
resistant
metal
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DEP26477D
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German (de)
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Gerardus Baas
Gerhard Wolfgang Rathenau
Hendrik De Wit
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
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Description

Verfahren zum Löten von aus oxydationsbeständigen Legierungen bestehenden Gegenständen Beim Löten von Gegenständen, welche aus einer Legierung bestehen, die wegen eines hinreichenden Gehaltes an einem an der Oberfläche des Gegenstandes eine Oxydschutzschicht bildenden Legierungselement oxydationsbeständig ist, ist das Vorhandensein dieser Oxydschicht zur Erhaltung einer festen Lötverbindung hinderlich.Method for brazing of alloys which are resistant to oxidation Objects When soldering objects that are made of an alloy that because of a sufficient content of one on the surface of the object Oxide protective layer-forming alloy element is resistant to oxidation, is the presence this oxide layer hinders the maintenance of a solid soldered connection.

Die gleichen Schwierigkeiten treten naturgemäß bei Gegenständen auf, die nur oberflächlich aus einer solchen oxydationsbeständigen Legierung bestehen. Wenn daher im nachfolgenden von aus einer orydationsbeständigen Legierung bestehenden Gegenständen gesprochen wird, so müssen darunter auch eine oxydationsbeständige Oberflächenschicht aufweisende Gegenstände x-erstanden werden. Wenn zur Lösung der gegen Oxydation schützenden Oxydhaut ein Flußmittel verwendet wird, so tritt häufig der Nachteil auf, daß infolge der Lösung des Oxyds während des Lötverfahrens ein oxydationsbeständigmachender Bestandteil an die Oberfläche des Gegenstandes diffundiert, welcher abermals ein Oxyd bildet und sich im Flußmittel löst. Auf diese Weise entsteht an der Oberfläche eine Verarmung an oxydationsbeständigmachendem Bestandteil, die besonders bei einem dünnwandigen Material zu einer bleibenden unzulässigen Abnahme der Oxydationsbeständigkeit des Gegenstandes fuhren kann. Ferner ist bei Anwendung eines Flußmittels das Zurückbleiben von Überresten desselben in der Verbindungsschicht schwer vermeidbar, was in mechanischer Hinsicht unerwünscht ist und außerdem eine fortschreitende Diffusion und Oxydation desOxydationsbeständigkeit erteilenden Metalls und eine Lösung des gebildeten Oxyds bewirkt.The same difficulties naturally arise with objects which only superficially consist of such an oxidation-resistant alloy. If, therefore, in the following from consisting of an oxidation-resistant alloy Objects are spoken of, one must also be resistant to oxidation Objects having a surface layer are x-purchased. If to solve the If a flux is used to protect against oxidation, this occurs frequently the disadvantage that a result of the dissolution of the oxide during the soldering process oxidation-resistant constituent diffuses onto the surface of the object, which again forms an oxide and dissolves in the flux. This is how it arises a depletion of the antioxidant component on the surface, which especially with a thin-walled material to a permanent inadmissible decrease the oxidation resistance of the object can lead. Furthermore, when applying a flux, the residue of the same remaining in the bonding layer difficult to avoid, which is mechanically undesirable and also a progressive diffusion and oxidation of the oxidation resistance imparting metal and a solution of the oxide formed causes.

Mit Rücksicht darauf ist es häufig erforderlich, die Verwendung eines Flußmittels zu unterlassen. Zu diesem Zweck kann in bekannter Weise das Lötverfahren in einer reduzierenden Gasatmosphäre durchgeführt werden. Verwendet man aber durch einen Gehalt an Be, Al, Cr o. dgl. oxydationsbeständige Lötlegierungen, damit eine oxydationsbeständige Verbindung erhalten wird, so stößt man auf die Schwierigkeit, daß die reduzierende Gasatmosphäre schwer oder überhaupt nicht in so hinreichendem Maße von Sauerstoff gereinigt werden kann, daß eine Oxydation der beim Lötvorgang flüssigen Legierungen vermieden bzw. zunichte gemacht werden kann. Zu diesem Zweck würden in den günstigsten Fällen bei der Löttemperatur relative Wasserdampfdrucke erforderlich sein, nämlich für durch einen Gehalt an Cr oxydationsbeständiges Lot bei etwa 130o° C Drucke von etwa 1o-3, die sich technisch schwer verwirklichen lassen.In view of this, it is often necessary to refrain from using a flux. For this purpose, the soldering process can be carried out in a known manner in a reducing gas atmosphere. However, if oxidation-resistant soldering alloys containing Be, Al, Cr or the like are used, so that an oxidation-resistant connection is obtained, the difficulty is encountered that the reducing gas atmosphere is difficult or impossible to purify from oxygen to such an extent that oxidation of the alloys that are liquid during the soldering process can be avoided or destroyed. For this purpose, in the most favorable cases, relative water vapor pressures would be used at the soldering temperature may be necessary, namely for solder which is oxidation-resistant due to a content of Cr at about 130 ° C., pressures of about 1o-3, which are technically difficult to achieve.

Nach der Erfindung wird beim Löten in reduzierender Gasatmosphäre mittels einer oxydationsbeständigen Legierung trotzdem eine hinreichend starke Verbindung erhalten durch Anwendung eines Lötmaterials, vorzugsweise in Form einer Folie, deren von ihrer Oxydhaut befreite Oberfläche mit einer Schutzschicht aus Metall versehen ist, das, insoweit es Oxyd bildet, von der Gasatmosphäre, in welcher das Lötverfahren stattfindet, reduziert werden kann; das Metall kann dabei einen Bestandteil der Lötlegierung bilden, mit der die Verbindung hergestellt werden soll; etwa weiter für die Lötlegierung erforderliches Metall wird dabei der Lötstelle zugeführt, worauf die zum Löten und zur gewünschten Legierungsbildung erforderliche Erhitzung erfolgt.According to the invention, soldering is carried out in a reducing gas atmosphere nevertheless a sufficiently strong connection by means of an oxidation-resistant alloy obtained by using a soldering material, preferably in the form of a foil, their Provided the surface freed from its oxide skin with a protective layer of metal that, as far as it forms oxide, of the gas atmosphere in which the soldering process takes place, can be reduced; the metal can be part of the Form solder alloy with which the connection is to be made; about further The metal required for the soldering alloy is fed to the soldering point, whereupon the heating required for soldering and the desired alloy formation takes place.

Die Metallschutzschicht, die z. B. aus Cu, Ni oder Ag bestehen kann, läßt sich auf galvanischem Wege oder durch Aufbrennen, Aufschmelzen oder durch ein ähnliches Verfahren anbringen.The metal protective layer, which z. B. can consist of Cu, Ni or Ag, can be galvanically or by burning on, melting or by a apply similar procedure.

Befinden sich die oxydationsbeständigen Gegenstände beim Löten, bevor ein Kontakt mit dem geschmolzenen Lot erfolgt ist, völlig in festem Zustand, so ist die Sauerstoffaufnahme aus der redu-@ zierenden Gasatmosphäre im allgemeinen weniger störend, als es beim flüssigen Lot der Fall ist; in diesen Fällen genügt es also, die Gegenstände von ihrer Oxydhaut zu befreien. Wenn der die Oxydationsbeständigkeit verleihende Bestandteil sich unter den Lötverhältnissen noch reduzieren läßt, so erfolgt die Entfernung der Oxydhaut während der Lötbearbeitung. Dies kann der Fall sein bei Verwendung einer sehr gereinigten Gasatmosphäre bei einigen Cr-haltigen Legierungen. Im allgemeinen aber wird man die an den Gegenständen oberflächlich immer vorhandenen Oxydhäute vorher, z. B. auf mechanischem oder chemischem Wege, entfernen müssen. Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung kann in solchen Fällen noch eine wesentliche Qualitätsverbesserung dadurch erzielt werden, daß der Gegenstand nach Entfernung der Oxydschicht von seiner Oberfläche mit einer Metallschicht versehen wird, welche den gleichen Bedingungen entspricht, wie sie im vorstehenden für die die oxydationsbeständige Lotfolie schützende Schicht gestellt sind.Are the oxidation-resistant objects when soldering before contact with the molten solder has occurred, completely in the solid state, so is the oxygen uptake from the reducing gas atmosphere @ in general less disruptive than is the case with liquid solder; in these cases it is sufficient it is, therefore, to free objects from their oxide skin. If the oxidation resistance imparting component can still be reduced under the soldering conditions, so the oxide skin is removed during the soldering process. This may be the case be when using a very purified gas atmosphere with some Cr-containing ones Alloys. In general, however, one becomes superficial about objects always existing oxide skins before, z. B. by mechanical or chemical means, need to remove. In a particularly favorable embodiment of the invention, can in such cases a significant improvement in quality can be achieved by that the object after removal of the oxide layer from its surface with a Metal layer is provided, which corresponds to the same conditions as them above for the layer protecting the oxidation-resistant solder foil are.

Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, daß bereits ein Verfahren zum Löten von Kupferlegierungen ohne Anwendung eines Flußmittels bekannt ist, bei dem die Gegenstände an der Stelle der zu erhaltenden Lötverbindung mit einer Silberschicht versehen werden. Hierbei wird für die Verbindung die Bildung des Kupfer-Silber-Eutektikums angestrebt. Ferner ist ein ähnliches Lötverfahren, ebenfalls unter Anwendung einer Silberschicht, für völlig oder oberflächlich aus einer Kupfer-Zink-Legierung bestehende Gegenstände bekannt, wobei zum Verbinden das ternäre Kupfer-Zink-Silber-Eutektikum gebildet wird.For the sake of completeness it is mentioned that a procedure is known for soldering copper alloys without the use of a flux which the objects at the point of the solder connection to be obtained with a silver layer be provided. The formation of the copper-silver eutectic is required for the connection aimed at. There is also a similar soldering process, also using a Silver layer, for completely or superficially consisting of a copper-zinc alloy Articles known, wherein the ternary copper-zinc-silver eutectic to connect is formed.

Daraus geht aber nicht hervor, daß beim Löten von oxydationsbeständigen Gegenständen mit Hilfe einer oxydationsbeständigen Lotlegierung in einer reduzierenden Gasatmosphäre vorteilhaft Metallbeläge verwendet werden können zum Schutz der oxydationsbeständigen Legierungen, aus denen das Lötmaterial und gegebenenfalls die Gegenstände bestehen, gegen die Bildung von schwer oder überhaupt nicht in der Gasatmosphäre reduzierbaren Oxydhäuten. Beispiel Zwei aus Aluminiumbronze mit 8 0/0 A1 (Anfang der Schmelzstrecke 1o33° C) bestehende Gegenstände werden an der Verbindungsstelle von ihrer Oxydhaut befreit und mit einer Kupferschicht von 5 Mikron versehen. Darauf wird eine aus 45 % Zn, 1,5% Al, Rest Cu bestehende Folie mit einer Stärke von etwa 15o Mikron, welche beiderseitig mit einer Cu-Schicht von 5 Mikron versehen ist, zwischengebracht und dasGanze aufeinandergedrückt. Durch Erhöhung der Temperatur in reinem Wasserstoff innerhalb 3 Minuten auf etwa gio° C und darauffolgende weitere Erhitzung während etwa 2 Minuten ergibt sich eine stärke oxydationsbeständige Verbindung, die bei einer Betriebstemperatur von 750' C homogenisiert und gut haltbar ist.But it does not follow that when soldering of oxidation-resistant Objects with the help of an oxidation-resistant solder alloy in a reducing Gas atmosphere advantageously metal coverings can be used to protect the oxidation-resistant Alloys of which the brazing material and, if applicable, the objects are made, against the formation of difficult or impossible to reducible in the gas atmosphere Oxide skins. Example two made of aluminum bronze with 8 0/0 A1 (beginning of the melting section 1o33 ° C) existing objects are removed from their oxide skin at the junction freed and provided with a copper layer of 5 microns. It turns out to be one of them 45% Zn, 1.5% Al, remainder Cu existing foil with a thickness of about 150 microns, which is provided with a Cu layer of 5 microns on both sides and the whole thing pressed together. By increasing the temperature in pure hydrogen within 3 minutes to about gio ° C and subsequent further heating during about 2 minutes a strong oxidation-resistant connection results, which at is homogenized at an operating temperature of 750 ° C and has a good shelf life.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum .lnbringen einer oxydationsbeständigen Verbindung bei einem völlig oder oberflächlich aus einer oxydationsbeständigen Legierung bestehenden Gegenstand durch Löten in einer reduzierenden Gasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötverfahren unter Anwendung eines Lötmaterials, vorzugsweise in Form einer Folie, durchgeführt wird, welche aus einer oxydationsbeständigen Legierung besteht, deren von ihrer Oxydhaut befreite Oberfläche mit einer Schutzschicht versehen ist, welche aus einem Metall besteht, das, insofern es Oxyd bilden wird, von der Gasatmosphäre, in welcher das Lötverfahren erfolgt, reduziert werden kann, wobei dieses Metall einen Bestandteil der Lötlegierung sein kann, und daß ferner etwa weiter für die Lötverbindung erforderliches Metall an die Lötstelle zugeführt und die zum Löten und zur gewünschten Legierungsbildung erforderliche Erhitzung durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Ag, Cu oder Ni besteht. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zu lötende Gegenstand in gleicher Weise wie die Lötfolie mit einer Metallschutzschicht versehen wird. Gegenstände, welche nach einem der Ansprüche i bis 3 gelötet sind. PATENT CLAIMS: 1. A method for .lnringen an oxidation-resistant compound in an object consisting entirely or superficially of an oxidation-resistant alloy by soldering in a reducing gas atmosphere, characterized in that the soldering process is carried out using a soldering material, preferably in the form of a foil, which consists of an oxidation-resistant alloy whose surface, freed from its oxide skin, is provided with a protective layer which consists of a metal which, in so far as it will form oxide, can be reduced by the gas atmosphere in which the soldering process takes place, this metal being one Can be part of the soldering alloy, and that further metal required for the soldered connection is also supplied to the soldering point and the heating required for soldering and the desired alloy formation is carried out. Method according to claim i, characterized in that the protective layer consists of Ag, Cu or Ni. 3. The method according to claim i, characterized in that the object to be soldered is provided with a metal protective layer in the same way as the soldering foil. Objects which are soldered according to one of Claims i to 3.
DEP26477D 1947-08-28 1948-12-23 Process for soldering objects made of oxidation-resistant alloys Expired DE804749C (en)

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DE1030846B (en) * 1955-09-02 1958-05-29 Siemens Ag Process for the production of thermocouples, in particular for electrothermal cold generation

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