DE964198C

DE964198C - Use of a nickel-copper alloy for soldering or welding objects

Info

Publication number: DE964198C
Application number: DEP26508A
Authority: DE
Inventors: Jan Laurens Meyering; Gerhart Wolfgang Rathenau; Michael Gottfried Van De Steeg
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1947-08-28
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1957-05-16

Description

Verwendung einer Nickel-Kupfer-Legierung zum Löten oder Schweißen von Gegenständen Eine Legierung, die neben Nickel und Kupfer als Basismetalle noch Chrom enthält, ist bekannt. Erfindungsgemäß wird eine solche Legierung als Werkstoff zum Löten oder Schweißen von Gegenständen verwendet, die ganz oder an der Oberfläche aus oxydbeständigen Legierungen mit einem Gehalt an Chrom bestehen, und deren Oxvdhaut bei der Erhitzung in einer Gasatmosphäre mit einem relativen Wasserdampfdruck von mehr als etwa ro-s noch reduzierbar ist, insbesondere von nichtrostenden Stählen.Use of a nickel-copper alloy for soldering or welding of objects An alloy, which in addition to nickel and copper as base metals It is known to contain chromium. According to the invention, such an alloy is used as a material used for soldering or welding objects, wholly or on the surface consist of oxide-resistant alloys with a content of chromium, and their oxide skin when heated in a gas atmosphere with a relative water vapor pressure of more than ro-s can still be reduced, especially of stainless steels.

Beim Löten solcher Legierungen ist die Verwendung eines Flußmit.tels zum Lösen der gegen Oxydation schützenden Oxydhaut manchmal nachteilig, da Rückstände desselben, die sich schwer vermeiden lassen, .nach der Lötung zu einer unzulässigen bleibenden Verringerung der Oxydbestärndigkeit des Gegenstandes führen und in mechanischer Beziehung die Verbindung beeinträchtigen können.When soldering such alloys, the use of a Flußmit.tels sometimes disadvantageous for loosening the oxide skin protecting against oxidation, as residues of the same, which are difficult to avoid, after soldering to an impermissible permanent reduction in the oxide resistance of the object and in mechanical Relationship can affect the connection.

Aus diesem Grunde wird die Lötung, um Oxydation beim Löten zu verhüten bzw. bereits erfolgte Oxydation rückgängig zu machen, wie es beim Löten im allgemeinen an sich bekannt ist, vorzugsweise in einer reduzierenden Gasatmosphäre ausgeführt. Wenn man als Lot eine Legierung auf der Basis von Kupfer, Nickel und/oder Silber verwendet, die vermöge eines Gehaltes an Aluminium oder Beryllium oxydationsbeständig ist, stößt man auf die Schwierigkeit, daß die letztgenannten Bestandteile oxydiert werden bzw. bei Verwendung .einer reduzierenden Gasatmosphäre diese nicht dermaßen gereinigt werden kann, daß sich eine Oxydation der erwähnten Bestandteile vermeiden läßt. Zu diesem Zweck würden für Aluminium und Beryllium bei Löttemperaturen von etwa iooo° relative Wasserdampfdrücke von etwa 1o-9 bzw. 1o-13 und bei etwa 1300° von etwa 10-7 bzw. 1o-19 erforderlich.For this reason, soldering is used to prevent oxidation during soldering or to reverse oxidation that has already occurred, as is the case with soldering in general is known per se, preferably carried out in a reducing gas atmosphere. if an alloy based on copper, nickel and / or silver is used as the solder, which is resistant to oxidation due to the fact that it contains aluminum or beryllium, one encounters the problem that the latter components are oxidized or if a reducing gas atmosphere is used, it is not cleaned to such an extent can be that an oxidation of the constituents mentioned can be avoided. For this purpose, for aluminum and beryllium at soldering temperatures of about 100 ° relative water vapor pressures of about 1o-9 or 1o-13 and at about 1300 ° from around 10-7 or 1o-19 required.

Nach der Erfindung wird mit einer Legierung auf der Basis von Nickel und Kupfer .mit 2o bis 75 °/o Kupfer gelötet oder geschweißt, die als Oxydationsbeständigkeit verleihenden Bestandteil Chrom enthält, das bis zu einer Menge von etwa 3(1/o, durch Silizium ersetzt ist. Eine solche Legierung hat den Vorteil, d:aß sie im gereinigten Wasserstoff mit einem relativen Wasserdampfdruck von etwa 1o-3, der praktisch leicht erreichbar ist, bei den sodann in Betracht kommenden Löttemperaturen von etwa 1300° C nicht oxydiert bzw. daß lbereits gebildetes. Oxyd reduziert wird. Als Basisbestandteil für die Legierung sind die Metalle Nickel und Kupfer sehr geeignet, da diese meist keine nachteilige Wirkung durch Lösen und Legierungbildung auf rostfreiem Stahl und. ähnlichen oxyda ionsbestäudigen Legerungen haben.According to the invention, an alloy based on nickel is used and copper .with 20 to 75% copper soldered or welded, which serves as resistance to oxidation bestowing constituent contains chromium, up to an amount of about 3 (1 / o, by Silicon is replaced. Such an alloy has the advantage that it ate it in the purified Hydrogen with a relative water vapor pressure of about 1o-3, which is practically light is achievable at the soldering temperatures of about 1300 ° which then come into consideration C does not oxidize or that oil is already formed. Oxide is reduced. As a basic component The metals nickel and copper are very suitable for the alloy, as these are usually no detrimental effect from loosening and alloying on stainless steel and. have similar oxidation-resistant legends.

Die Oxydationsbeständigkeit der Lötlegierung ist von der Zusammensetzung de Basismetalls und des Chromgehalts abhängig. Wenn der Kupfergehalt des Basismetalls hoch gewählt wird, muß der Chromgehalt der Legierung zur Erzielung einer hinreichenden Oxydationisbeständigkeit bei Rotglut ebenfalls hoch gewählt werden-. Bekanntlich aber geht in. Legierungen auf der Basis von Nickel und Kupfer mit hohem Kupfergehalt nur wenig Chrom in Lösung. Daher wird der Kupfergehalt des Basismetalls bis auf höchstens 75 % beschränkt. Auch empfiehlt es sich, den, Chromgehalt der Legierung nicht höher als 25 "/o zu halten, da .im Gebiete homogener Legierungen dann nicht zu hohe Schmelzpunkte auftreten, die beim Löten an Gegenständen, die aus verhältnismäßig tiefschmelzenden Legierungen beistehen, unerwünscht wären. Im Zusammenhang mit der erwünschten Oxydationsbeiständ.igkeit wird der Chromgehalt aber nicht niedriger als 1o °/o gewählt. Um den, Chromgehalt möglichst niedrig zu halten und trotzdem eine hinreichende Oxydationsbeständigkeit zu erzielen, wird das Chrom teilweise durch eine Menge von höchstens 3 % Silizium ersetzt. Hierdurch entstehen. keine Schwierigkeiten bei der Reduktion oder beim Hinhalten von Oxydation.The resistance to oxidation of the solder alloy depends on its composition de base metal and the chromium content. When the copper content of the base metal is chosen to be high, the chromium content of the alloy must be sufficient to achieve a Resistance to oxidation in red heat can also be selected to be high. As is well known but goes in. Nickel and copper based alloys with high copper content only a little chromium in solution. Therefore, the copper content of the base metal becomes up to limited to a maximum of 75%. It is also advisable to check the chromium content of the alloy not to be kept higher than 25 "/ o, since then not in the area of homogeneous alloys Too high melting points occur when soldering on objects that are out of proportion assisting low-melting alloys would be undesirable. In connection with the The chromium content does not decrease if the resistance to oxidation is desired chosen as 1o ° / o. To keep the chromium content as low as possible and still To achieve a sufficient resistance to oxidation, the chromium is partially replaced by an amount of not more than 3% silicon. This creates. no Difficulty reducing or holding off oxidation.

Weiter kann die Legierung noch bis zu etwa 5 0/0 Mangan enthalten, um das Fließvermögen des Lotes und die Bindung von gegebenenfalls vorhandenem Schwefel zu fördern, wie es an sich bekannt ist; es kann die Wirkung dies Kohlenstoffgehates auf die mechanischen Eigenschaften der Verbrindung ebenfalls auf bekannte Weise durch geringe Zusätze von Titan. und/oder Niob in Mengen bis zu insgesamt 5 "/o, beeiuflußt werden. Beispiel Ein Gegenstand aus rostfreiem Stahl von der Zusammensetzunig 13 % Chrom, 13'°/o Nickel, io°/o Kobalt, 3 % Niob -f- Taantal, 2 0% Molybdän, 2,5 0/0 Wolfram, i o/o Silizium, o,80/9 Mangan, 0,4% Kohlenstoff, Rest Essen, muß an einem raus i8-8-Stahl (18 % Chrom, 81/o Nickel) bestehenden Gegenstand befestigt werden. Der Beginn der Schmelzstrecke dieser Legierungen liegt bei 1340 bzw. 143o° C.The alloy can also contain up to about 5% manganese, about the fluidity of the solder and the binding of any sulfur that may be present to promote as it is known per se; it can have the effect of this carbon content on the mechanical properties of the joint also in a known manner due to small additions of titanium. and / or niobium in amounts up to a total of 5 "/ o, be influenced. Example A stainless steel item from the composition 13% chromium, 13% nickel, 10% cobalt, 3% niobium -f- taantalum, 20% molybdenum, 2.5 0/0 tungsten, i o / o silicon, 80/9 manganese, 0.4% carbon, the rest food, must be attached to an object made out of i8-8 steel (18% chromium, 81 / o nickel) will. The start of the melting range of these alloys is at 1340 or 1435 ° C.

Zum Löten wird .eine ioo,u starke Folie einer Kupfer-Nickel-Chrom-Legierung der Zusammensetzung 5o0/9 Nickel, 40'/@ Kupfer, 1o o/o Chrom, welche Zusammensetzung durch Zusatz von i % Silizium, o, i % Niob und o,25 % Mangan auf 49,33'/o Nickel, 39,460/9 Kupfer, 9,87%, Chrom, o,99%, Silizium, o,io% Niob und o,25% Mangan gebracht wird, zwischen den Gegenständen angeordnet, das Ganze zusammengedrückt und in einer gereinigten Wasserstoffatmosphäre während 2 Stunden auf etwa 128o° erhitzt.A copper-nickel-chromium alloy foil that is 100% thick is used for soldering the composition 50/9 nickel, 40 '/ @ copper, 1o o / o chromium, which composition by adding i% silicon, 0.1% niobium and 0.25% manganese to 49.33% nickel, 39.460 / 9 copper, 9.87%, chromium, o.99%, silicon, o.10% niobium and 0.25% manganese is placed between the objects, the whole is compressed and in one Purified hydrogen atmosphere heated to about 128o ° for 2 hours.

Es -empfiehlt sich hierbei, die zu verbindenden Teile vor dem Lötvorgang einer Weichglühung auszusetzen, i8-8-Stahl z. B. während einer Stunde auf i ioo° C, da flüssiges Lot bekanntlich in ungeglühtes nicht spannungsfreies Material interkristallinisch eindringen und so das Ergebnis der Lötung oder Schweißung beeinträchtigen könnte.It is advisable to remove the parts to be connected before the soldering process subject to a soft annealing, i8-8 steel e.g. B. for one hour to i 100 ° C, since liquid solder is known to be intergranular in unannealed, stress-free material penetrate and thus impair the result of the soldering or welding.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Use of a nickel-copper alloy from 2o up to 75% copper, 10 to 25% chromium, up to 3% replaced by silicon, The remainder of nickel, for soldering or welding objects entirely or on the surface from oxidation @ s-resistant. Alloys with a content of chromium exist and, their Oxide skin when heated in a gas atmosphere with a relative water vapor pressure can still be reduced by more than about 1o-5, especially of stainless steels.

2. Use of an alloy of the type mentioned in claim i, which, however, also contains up to 5 1 / o manganese and / or up to 5 0% titanium and / or niobium, for the purpose stated in claim i. Documents considered: French Patent No. 770 902; U.S. Patent No. 2,422,489.