HU188730B - Method for brazng copper to copper or to stainless steel respectivaly stainless steels to one another - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás réznek rézhez vagy rozsdamentes acélhoz történő keményforrasztására, rézből, rozsdamentes acélból vagy más acéiötvőzetekből készülő hőcserélők és más gépalkatrészek előállítására.

Ismeretes, hogy ötvözött acélok egymáshoz vagy más fémekhez történő keményforrasztása általában nehéz feladat, mert a vasnál kevésbé nemes ötvözök, mint a króm, a molibdén, a mangán, a titán, a vanádíum stb. olyan körülmények között is nehezen megbontható oxidréteget hoznak létre a felületen, amikor a szénacélok felülete még tiszta marad. Ez az oxidréteg akadályozza a rozsdamentes acélnak a nedvesítését a forrasztóanyaggal, és ezáltal a megfelelő forrasztás kialakulását. Különösen nehéz a helyzet a folyaíóanyag nélküli, védőgázas és vákuum forrasztások megvalósítása esetén. Ebben az esetben ugyanis a védőgázban vagy maradék nyomásban lévő oxigén- és/vagy vízgőzszennyezés a forrasztás egész időtartama alatt növeli a felületi oxidréteget, ami a forrasztás meghiúsulását is eredményezheti.

Rozsdamentes acélok védőgázas és vákuum forrasztásánál alkalmazott ismert eljárások legnagyobb hiányossága az, hogy a forrasztóanyagot a hőkezelés előtt kell felvinni az acél felületére és az azon kialakuló tömör és könnyen újraképződő oxidréteg miatt soklépcsős, bonyolult technológiával lehet csak felvinni, és esetenként még gázalakú folyatóanyagot is alkalmazni kell, hogy a keményforrasztás megvalósítható legyen, amint erre több helyen is található utalás N. Lashko és S. Lashko: Brazing and Soldering of Metals (MIR Publishers, Moscow) c. munkájában.

Ugyancsak a forrasztóanyagnak a hőkezelés előtti felvitelét írja elő a felület megvédése céljából a 77 76,254 és a 79 85,158 lajstromszámú japán szabadalmi leírásban és a 28 08,106 sz. NSZK nyilvánosságrahozatali iratban ismertetett eljárás.

Meg kell azonban jegyezni, hogy az NSZK nyilvánosságrahozatali iratban ismertetett diffúziós forrasztás a forrasztások egy olyan speciális esete, amely sok tekintetben közelebb áll a hegesztéshez, mint a forrasztáshoz, mert az összeforrasztandó felületek között a kötést létrehozó fémréteg összetétele azonos vagy közel azonos, mint az alapfém összetétele. A forrasztáshoz felhasznált diffúziós forraszanyagok tulajdonképpen diffúziós hegesztést megkönnyítő segédanyagok. Maga az eljárás körülményes és hosszadalmas, fémtömegcikkek előállítására alkalmatlan.

A réznek sem a rézhez, sem pedig más fémekhez történő keményforrasztása általában nem jár különösebb technikai nehézségekkel, csupán a kívánt célra alkalmas forrasztóanyagot és eljárást kell kiválasztani. A forrasztóanyag olvadáspontjának alacsonyabbnak kei! lennie, mint a réz olvadáspontja, és a forrasztás hőmérsékletén nem szabad a réz alapfém erózióját okoznia.

A fenti alapelveken nyugvó eljárások hiányossága, hogy esetenként a forrasztóanyagnak a forrasztandó felület közelében való elhelyezése bonyolult, sok műveletből álló technológiát eredményez, ami2 re példaként az egyébként korszerűnek tekinthető 1 558 264 lajstromszámú angol szabadalmi leírás szerinti eljárás szolgálhat.

Hőkezelés közben a forrasztás hőmérsékletén az. arany megolvadása nélkül a forrasztandó rézfeiületen képződő aranyban dús arany — rézeutektikumnak forrasztóanyagként való felhasználásán alapszik az igen korszerűnek tekinthető 26 28 345 lajstromszámú NSZK nyilvánosságrahozatali iratban leírt eljárás, amelynek a legfőbb hiányossága az, hogy az eljárás csak színarany forrasztóanyag alkalmazása esetén használható, és ez széleskörű felhasználását nem teszi lehetővé.

Találmányunkkal az a célunk, hogy rozsdamentes acélból és/vagy rézből védőgázas vagy vákuumforrasztással előállítandó fémipari tömegcikkek előállítására alkalmas és olyan egyszerű eljárást dolgozzunk ki, amely kiküszöböli az előzőekben ismertetett eljárások hiányosságait.

A találmány alapja az a felismerés, hogy megfelelően tiszta védőgázban vagy elég kis nyomáson és elég hosszú ideig végzett hőkezelés mellett a rozsdamentes acélok többsége a felület előzetes védelme nélkül is keményforrasztható, ha van a forraszanyagnak a rozsdamentes acél felületén olyan jól adszorbeálódó komponense, ami a hőkezelés körülményei között képes leszorítani a rozsdamentes acélok felületén képződő oxidokat, és ezáltal előidézni a forrasztandó rozsdamentes acél felületnek a forraszanyagga! való nedvesítését, tehát a forrasztás megvalósulását.

A találmány alapja réznek rézhez vagy más fémekhez történő keményforrasztásánál, továbbá az a felismerés, hogy a réz alapfémből és a rézfelületre a forrasztás előtt felvitt ötvözetképző forraszanyagból, valamint az alapfém erózióját megszüntető alapbevonatból a hőkezelés során a helyszínen kialakuló felületi ötvözet is szolgálhat forraszanyagként, tekintet nélkül arra, hogy az ötvözetképző forraszanyagnak mi az olvadáspontja és milyen eróziót okozna a réz alapfémen.

Találmányunk értelmében az előzőekben ismertetett felismerések alapján réznek rézhez vagy rozsdamentes acélhoz való keményforrasztásánál az ismert megoldások hiányosságait úgy küszöböljük ki, hogy a rézfelületre ötvözetképző forrasztóanyagot viszünk fel. Az összeforrasztandó felületeket egymáshoz szorítjuk. A munkadarabot a keményforrasztás bekövetkeztéig tisztított védőgázba vagy 850- 1080 °C hőmérsékletű, legfeljebb 1 Pa nyomású vákuumba helyezzük. A réznek a rozsdamentes acélhoz történő keményforrasztását 10-200 percig végezzük. Adott esetben az ötvözetképző forrasztóanyag alá legfeljebb 30 mikron vastagságú nikkel, kobalt, índíum és/vagy ezüst alapbevonatot viszünk fel, és ötvözetképző forrasztóanyagként ónt, ónbronzot, indiumot és/vagy mangánt használunk.

Mind az ötvözetképző forrasztóanyagot, mind pedig az alapbevonatot célszerű elekttolitoldatból leválasztani 1 — 30 mikron vastagságban.

A találmányt részletesen példák alapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti keményforrasztá-21

188 730 sok foganatosításának lehetséges módjai. Ezek elkészítéséhez rézkatalizátoron és molekulaszitán tisztított argon védőgázzal öblített, vagy evakuált és elektromos fűtéssel ellátott csőkemencét használtunk. 5

A példák, amelyeket eredményeink ismertetésére kívánunk bemutatni, három csoportra oszthatók. Először foglalkozunk a rozsdamentes acélok rézhez való forrasztásával, majd a réznek rézhez való forrasztásával, és végül összefoglaljuk a találmány 10 szerinti eljárás foganatosításának általunk vizsgált változatait.

I. Példák rozsdamentes acélok rézhez való 15 forrasztására

1. példa. Rézfelülelre elektrolitoldatból kb. öt mikron vastag ónréteget választottunk le. Az ily módon előkészített rézfelületet rozsdamentes acél felületéhez szorítottuk, és tisztított argon védőgázban körülbelül 1000 °C hőmérsékleten 90 percig hőkezeltük. Kiváló forrasztást kaptunk.

2. példa. Rézfelületre elektrolitikusan húsz mikron vastag ónbronz réteget választottunk le, és az ily módon előkészített felülethez az 1. példában leírt módon rozsdamentes acélt forrasztottunk. Kiváló forrasztást kaptunk.

3. példa. Rézfelületre elektrolitikusan egy mikron vastag nikkel réteget választottunk le. A nikkelezett felületre még hét mikron vastag ónréteget is felvittünk. Az így előkészített felülethez az 1. példában leírt eljárás szerint rozsdamentes acélt forrasztottunk. Kiváló forrasztást kaptunk.

4. példa. Az I. példában ismertetett kísérletet megismételtük úgy, hogy az ón helyett indiumot választottunk le a réz felületére. Szintén kiváló forrasztást kaptunk.

II. Példák réznek rézhez történő forrasztására

5. példa. Az 1. példában ismertetett kísérletet megismételtük oly módon, hogy az ónbevonattal ellátott rézfelületet rozsdamentes acél helyett rézfelülethez szorítottuk, és csupán egynegyed óráig folytattuk a hőkezelést. Kiváló forrasztást kaptunk.

6. példa. Rézfelületre egy mikron vastag nikkel réteget választottunk le, és erre még nyolc mikron vastag indium réteget is leválasztottunk. Az így előkészített felülethez rezet szorítva és védőgázban kb. 1000 °C hőmérsékletig hevítve igen kiváló forrasztást kaptunk.

7. példa. A 6. példában leírt kísérletet megismételtük azzal a különbséggel, hogy nikkel bevonat helyett kobalt bevonatot alkalmaztunk. Szintén kiváló forrasztást kaptunk.

III. További példák összefoglalása

A rozsdamentes acélok rézhez forrasztásának ismertetése végett leírt példák után .táblázatban foglaljuk össze mindazokat a változatokat, amelyeket a találmány szerinti eljárás foganatosításának során kipróbáltunk, és keményforrasztásra alkalmasnak találtunk. A kísérleteket egy bar nyomású tisztított argon védögázban vagy vákuumban végeztük. A réz felületére a felületi ötvözet képzéséhez szükséges fémeket elektrolitoldatból elektrolitikusan választottuk le. A felületi ötvözetet képező fémek eróziós hajlamának csökkentése végett más fémekből alapbevonatot is választottunk le, ugyancsak elektrolitikusan, és erre választottuk le az ötvözetképző fémet.

	Ötvözetképző fém és vastagsága (μιη)	Alapbevonat fém és vastagsága (μηι)	Hőkezelés
hőmérs. CC)	időtartama (perc)
8.	indium	7,5	_	_	1000	20
9.	indium	7,5	nikkel	0,5	1000	30
10.	indium	10	kobalt	. 1	1050	60
II.	indium	2	ezüst	7,5	1000	45
12.	ón	10	—		975	90
13.	ón	8	nikkel	1	975	90
14.	ón	7	kobalt	0,5	975	90
15.	ónbronz	13	—	-	1000	90
16.	ónbronz	13	nikkel	1	975	90
17.	ón	4	indium	4	1000	90
18.	ón	7	ezüst	3	1000	75
19.	mangán	10	-	-	975	90
20.	mangán	10	nikkel	1	975	90
21.	mangán	10	kobalt	1	975	90

Minden esetben kiváló forrasztást kaptunk.

188 730

Példa. A találmány szerinti eljárás foganatosításának a rozsdamentes acélok rézhez forrasztásánál alkalmazott és a táblázatban összefoglalóan ismertetett módjai változtatás nélkül alkalmazhatók rézfelületek egymáshoz forrasztására is. Ebben az esetben azonban gyakorlatilag nincs szükség hőntartásra, csupán a munkadarabot kell felmelegíteni a szükséges hőmérsékletre.

Claims (2)

1. ... Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás réznek rézhez vagy rozsdamentes acélhoz történő keményforrasztására, ötvözetképző forrasztóanyagnak rézfelületre való felvitelével, az összeforrasztandó felületek egymáshoz szorításával és a munkadarabnak a keményforrasztás bekövetkeztéig tisztított védőgázba vagy 850- 1080 °C he mérsékletű, legfeljebb 1 Pa nyomású vákuumba

   5 helyezésével, amikor is a réznek a rozsdamentes acélhoz történő keményforrasztását 10 - 200 percig végezzük, azzaljellemezve, hogy — adott esetben az ötvözetképző forrasztóanyag alá legfeljebb 30 mikron vastagságú nikkel, kobalt, indiuin és/vagy ezüst 10 alapbevonatot viszünk fel és - ötvözetképző forrasztó anyagként ónt és/vagy ónbronzot és/vagy indiumot és/vagy mangánt használunk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az ötvözetképző forrasztóanyagot és/vagy

   1b- az alapbevonatot elektrolitoldatbó! választjuk le í-30 mikron vastagságban.