DEP0048387DA - Leichtschmelzendes, phosphorhaltiges Lot. - Google Patents

Description

Für werkstoffverbindende Arbeiten benutzt die Metalltechnik seit langem Hartlote. Neben den bekannten, im wesentlichen aus Kupfer und Zink bestehenden Hartloten und den Silber, Kupfer, Zink und Kadmium enthaltenden Silberloten kennt man seit langem Legierungen aus Kupfer und Phosphor, zum Teil mit geringen Zusätzen weiterer Metalle, wie Mangan, Nickel oder Zink. Die Verwendbarkeit zum Löten verdanken diese Legierungen dem Vorhandensein des Eutektikums aus Kupfer und Cu(sub)3P, das bei 8,4 % Phosphor liegt und bei 707°C schmilzt.

Es ist bekannt, dass man den Schmelzpunkt des Cu-Cu(sub)3P-Eutektikum durch Zulegieren von Zinn auf etwa 640°C senken kann. Diese Legierungen sind aber spröde und wenig geeignet für stoffverbindende Arbeiten.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass bestimmte Cu(sub)3P und zinnhaltige Legierungen dennoch für Lotzwecke vorzüglich geeignet sind. Diese Legierungen gemäss der Erfindung enthalten neben mindestens 65% Kupfer, 2,5 bis 8 % Phosphor und gegebenenfalls bis 25 % Zink noch 10 bis 18 % Zinn. Es hat sich ferner gezeigt, dass man zu sehr guten Ergebnissen kommen kann, wenn neben oder anstelle des Zinngehaltes 3 bis 15% Kadmium oder Indium oder Antimon verwendet werden. Schliesslich kann das Lot auch noch 0,5 bis 5 % Silber unter entsprechender Herabsetzung des Kupferanteils enthalten.

Besonders vorteilhafte Lote findet man, wenn man die Zusammensetzung so abstimmt, das bei der Abkühlung des geschmolzenen Lotes zuerst ein kupferreicher Mischkristall anschliessend ein Gemenge dieser Kristallart mit Cu(sub)3P kristallisiert, und dass die Hauptmenge der Zusatzmetalle Zinn und/oder Kadmium oder Indium oder Antimon, gegebenenfalls Silber erst im ternären oder höheren Eutektikum kristallisiert. Die Abbildung soll an einem möglichst einfachen System diesen Gedanken veranschaulichen. Der durch den Phosphorgehalt von 2,5 bis 8% und einen Zinngehalt von 10 bis 18 % begrenzte Bereich im Dreistoffsystem entspricht der Zeichnung nach der durch den Linienzug A.B.L.D. begrenzten Fläche. Im Kupfer löst sich Phosphor und Zinn entsprechend dem Mischkristallbereich Cu-F-G-H. Vom Cu-Cu(sub)3P-Eutektikum geht eine eutektische Rinne nach dem Punkt 0, derjenigen Schmelze, die sowohl mit Cu(sub)3P, als mit dem kupferreichen Mischkristall G, als mit der Beta-Kupfer-Zinn-Phase J im Gleichgewicht ist. In 0 mündet auch die Kurve der doppelt gesättigten Schmelzen, die von dem peritektischen Punkt P von der Kupfer-Zinn-Seite in Dreistoffsystem hinein sich erstreckt. Von 0 aus geht nach höheren Zinngehalten die Kurve tiefst, schmelzender Legierungen weiter.

Verbindet man G mit 0 durch eine Gerade, so liegen im Raum F G 0 E alle diejenigen Legierungen, die nach primärer Ausscheidung von Alpha-Kupfer-Mischkristall entlang der eutektischen Rinne E 0 ein Gemenge aus Kupfermischkristall und Cu(sub)3P kristallisieren lassen, ehe in 0 ein grösserer Anteil an Beta-Kupfer-Zinn-Phase entsteht. Im Raum H G 0 P dagegen liegen diejenigen Legierungen, die nach primärer Ausscheidung von Alpha-Kupfer-Mischkristall zunächst unter der Bildung von Beta-Kupfer-Zinn-Phase (die sich peritektisch us dem alpha-Mischkristall und der Schmelze bildet) erstarren und bei denen erst zum Schluss im Punkt 0 ein nennenswerter Anteil an Phosphor in Form von Cu(sub)3P-kristallen erscheint. Besonders vorteilhaft sind diejenigen Lotlegierungen, die aus dem Feld F G 0 E stammen; sie sind günstiger als diejenigen, die im Feld H G 0 P liegen.

Dreistoffsystem Kupfer, Phosphor-Zinn, sondern gelten ganz analog auch für Legierungen der vier- und Fünfstoffsysteme mit Kadmium, Indium, Antimon oder Silber.

Die nachstehende Tabelle gibt einige Beispiele

Die Lote 5 und 13 entstammen den durch Patentanspruch 4 geschützten Bereichen.Ihre Zusammensetzung liegt hinsichtlich des Gehaltes n Kupfer, Zinn und Phosphor vorwiegend innerhalb des in der Zeichnung angegebenen, durch den Linienzug A L 0 M begrenzten Bereiches.

Diese Lote eignen sich vorwiegend zur Lötung von kupferhaltigen Legierungen, wie Bronze, Messing u.dgl., gegebenenfalls auch zum Löten von Silber, Gold und Legierungen dieser Metalle sowie für Eisen und Stahl.

Als besonders günstige Anwendungsform insbesondere für Legierungen, die in der Wärme , mässig oder schlecht walzbar sind hat sich die Verwendung von Lot in Pulverform erwiesen. Die Verwendung einer einheitlichen Lotfeilung anstelle von<Nicht lesbar> Lotblech ist bekannt. Es hat sich jedoch bei den Loten gemäss der Erfindung gezeigt, dass es keineswegs notwendig ist, die Legierung erst zu erschmelzen, sondern dass man beispielsweise ein gepulvertes Cu(sub)3P mit gepulvertem Kupfer und gepulverten Kupfer-Zinn-Legierungen zusammen mischen kann, und dass diese Mischung die gewünschten Loteigenschaften besitzt. Infolge der Möglichkeit, die Lotlegierung durch Mischung von Pulvern der verschiedensten Zusammensetzung herzustellen, ist die Verwendung der erfindungsgemässen Lote erheblich vereinfacht. Dem Pulvergemisch kann gleichzeitig noch gepulvertes Flussmittel zugegeben werden.

Für gewisse Zwecke, bei denen flächenhafte Verlötung von Blechen oder profilierten Teilen erstrebt wird, hat sich die Verwendung von doubliertem Lot als vorteilhaft erwiesen. Man bringt auf die zu verbindende Fläche überall oder örtlich eine Schicht Lot von der gewünschten Stärke auf, vereinigt mit dem anzulötenden Werkstück-Teil und erhitzt z.B. in sauerstoffreier Atmosphäre oder im Schmelzbad. Das Lot lötet an den Stellen, wo es vorher auf dem Werkstück aufdoubliert war.

Claims (8)

1. Leicht schmelzendes Lot, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: 2,5 bis 8 % Phosphor 0 bis zu 25 % Zink, 10 bis 18 % Zinn, Rest aber mindestens 65 % Kupfer.

2. Lot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es neben oder anstelle des Zinngehaltes 3 bis 15 % Kadmium oder Indium oder Antimon enthält.

3. Lot nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es unter entsprechender Verringerung des Kupfergehaltes noch 0,5 bis 5 % Silber enthält.

4. Lot nach Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorgehalt so bemessen wird, dass bei der Abkühlung des geschmolzenen Lotes zuerst ein kupferreicher Mischkristall, anschliessend ein Gemenge dieser Kristallart mit Cu(sub)3P kristallisiert, und dass die Hauptmenge der Zusatzmetalle erste im ternären oder höheren Eutektikum kristallisiert.

5. Lot nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zusammensetzung hinsichtlich des Gehaltes an Kupfer, Zinn und Phosphor innerhalb des in der Zeichnung angegebenen, durch den Linienzug A. L. 0. M. begrenzten Bereiches liegt.

6. Lot nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Mischung von einzelnen Pulvern besteht, die ihrerseits aus reinen Metallen oder Legierungen z.B. durch Zerspanen hergestellt worden sind.

7. Lot nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulvermischung gleichzeitig gepulvertes Flussmittel enthält.

8. Lot in doublierter Form nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es in dünner Schicht auf den Werkstoff wie Kupfer, Bronce, Stahl o.dgl. durch Aufschweissen, Aufschmelzen, Aufspritzen oder sonstwie aufgebracht ist.