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.