NO792504L

NO792504L - Loddemateriale og fremgangsmaate til dets fremstilling

Info

Publication number: NO792504L
Application number: NO792504A
Authority: NO
Inventors: Mieczyslaw Herman Sloboda; John Sidney Hatswell
Original assignee: Johnson Matthey Co Ltd
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1979-07-30
Publication date: 1980-02-04
Also published as: FR2432360A1; ES483021A1; ZA793893B; NL7905877A; GB2027617A; SE7906495L; GB2027617B; CA1146025A; US4301211A; BE878006A; JPS5545591A; IT1193704B; IN152853B; IE48459B1; DE2931040A1; AU4936179A; IE791465L; DK323379A; IT7968595A0

Description

"Loddemateriale og fremgangsmåte til dets fremstilling"

Den foreliggende oppfinnelse angår et loddemateriale. Nærmere bestemt angår den en ny kombinasjon av loddelegering og flussmiddel.

Lodding er en vanlig benyttet fremgangsmåte til å forbinde metalldeler ved hjelp av en legering med et lavere smeltepunkt enn noen av de deler som skal forbindes. En slik legering er en såkalt "loddelegering" og vil bli betegnet som dette i den foreliggende fremstilling. I litteraturen blir imidlertid det som her vil bli kalt en "loddelegering", ofte også betegnet som "tilsett-materiale" eller "loddemetall"

Ved lodding blir de metalliske deler satt slik sammen at der foreligger en liten klaring, som kalles "skjøtspalten", mellom de sammenpassende overflater. Deretter blir delene, i det minste i området for den skjøt som skal dannes, oppvarmet til en temperatur over smeltepunktet for loddelegeringen, men under sitt eget smeltepunkt (eller under det.laveste smeltepunkt, når der foreligger to eller flere deler fremstilt av ulike metaller eller legeringer). Deretter blir loddelegering påført og smeltet,

slik at den fyller skjøtspalten som følge av kapillarvirkning. Metalldelene forblir usmeltet, men blir fast forbundet når loddelegeringen stivner. Loddelegeringer smelter som regel ved temperaturer på over 425°C.

Når metalldelene forbindes ved lodding, er det avgjørende

å sørge for at både den smeltede loddelegering og skjøteflåtene av de deler som forbindes, er frie for oksydfilmer når skjøten dannes. Dette kan oppnås ved at loddeoperasjoner utføres i en reduserende atmosfære i en ovn. Når loddingen utføres i luft, oppnås imidlertid den ønskede frihet fra oksydfilmer på den smeltede loddelegering og de deler som forbindes, ved hjelp av et flussmiddel. Dette består vanligvis av en blanding av borater, fluorborater og undertiden"klorider av et eller flere alkali-metaller.

Skjønt hovedhensikten med flussmiddelet er å hindre oksyda-sjon av den smeltede loddelegering og i det minste utvalgte områder av de deler som forbindes, ved oppvarmingen, må det også smelte og flyte ved en temperatur som.ligger under smeltepunktet for loddelegeringen, fukte overflaten av metalldelene, lette den smeltede loddelegerings fukting av metalldelene og kunne fortrenges av den smeltede loddelegering.

Den vanlige praksis ved lodding er å påføre loddeflussmiddel i form av en pasta på området for skjøten mens arbeidsstykkene er kalde, oppvarme skjøteområdet til loddetemperaturen nås og deretter påføre loddelegeringen ved smelting av endepartiet av en "loddetråd", dvs. en stav eller tråd av loddelegering, ved munningen av skjøtspalten.

For å slippe påføring av flussmiddel på forhånd på den ovenfor beskrevne måte og derved eliminere et trinn i lodde-prosessen, har man utviklet loddetråder som er belagt med flussmiddel .

Slike flussmiddelbelagte loddetråder fremstilles ved at et flussmiddelpulver først blandes med vann eller en organisk væske til en deiglignende konsistens. Den resulterende blanding blir deretter anbragt i en beholder hos en ekstruder og ekstrudert rundt stenger eller tråder av loddelegering mens disse mates gjennom midten av ekstruderingsdysen. På denne måte fås der en hovedsakelig konsentrisk mantel av flussmiddelpasta med ønsket tykkelse rundt loddetråden. Til slutt blir de flussmiddelbelagte tråder eller stenger varmebehandlet (baked) for herding av mantelen.

En ulempe ved tilgjengelige flussmiddelbelagte loddetråder som stort sett fremstilles på den ovennevnte måte, er at beleggene er relativt sprø. Av denne grunn sprekker flussmiddelbeleggene lett ved transport og håndtering, slik at deler av beleggene kan løsne fra stengene med tilsvarende reduksjon av deres bruk-barhet og effektivitet.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en flussmiddelbelagt loddetråd hvor flussmiddelbelegget er gitt en viss elastisitet, hvorved de beskrevne ulemper ved kjente tråder eller stenger er eliminert eller i det minste redusert.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter derfor flussmiddelbelegget på en stang av flussmiddelbelagt loddelegering, til utførelse av slagloddeoperasjoner en elastomer.

I henhold til ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter

en fremgangsmåte til fremstilling av slike flussmiddelbelagte stenger av loddelegering at der rundt stenger av loddelegering ekstruderes en deiglignende pasta som består av pulverformet loddeflussmiddel og en oppløsning av en elastomer.

Omfattende undersøkelser har vist at en elastomer som er egnet for bruk i henhold til oppfinnelsen, fortrinnsvis bør ha følgende egenskaper:

1) Når elastomeroppløsningen blandes med et flussmiddelpulver,

må den gi en pasta som ved ekstrudering på en loddestang er istand til å gi et glatt,tett,sammenhengende belegg med tilstrekkelig råstyrke til å tillate den nettopp belagte stang å håndteres lett og sikkert.

2) Elastomeren må være slik at den nylig'fremstilte blanding av flussmiddelpulver og elastomeroppløsriing vil beholde sin bearbeidbare konsistens i tilstrekkelig lang tid til at belegningen med flussmiddelet kan utføres. 3) Elastomeren og eventuelle andre bestanddeler av blandingen som blir tilbake i flussmiddelbelegget på loddestengene når disse skal benyttes, må ikke forstyrre den riktige virkning av lodde-flussmiddelet. Nærmere bestemt må elastomeren og eventuelle andre bestanddeler som blir tilbake i flussmiddelbelegget, ha gode avbrenningsegenskaper, dvs. at de ikke må gi store mengder røk eller damp. når en flussmiddelbelagt i henhold til oppfinnelsen oppvarmes, og må brennes opp eller forflyktiges fullstendig uten å levne noen faste reststoffer. 4) Elastomeren må være slik at blandingen som inneholder flussmiddelpulveret og elastomeren, vil kunne gi et belegg som etter herding og/eller tørking er tilstrekkelig fleksibelt til å motstå hårdhendt behandling. 5) Elastomeren må være slik at blandingen av flussmiddelpulveret og elastomeren har de ovennevnte ønskelige egenskaper 1-4 og dessuten har tilstrekkelig høyt flussmiddelinnhold til å tillate loddeoperasjoner å. utføres effektivt. Flussmiddelinnholdet bør fortrinnsvis være på over 65 vektprosent, f.eks. 70 vektprosent.

I henhold til ytterligere trekk ved oppfinnelsen bør derfor den elastomer som anvendes, ha egenskapene 4 og 5 ovenfor og fortrinnsvis en eller flere av de øvrige egenskaper 1-3.

Det er nå oppdaget at alle de ovennevnte egenskaper 1-5 oppvises av slike elastomerer som polyisobutener med høy molekylvekt og visse syntetiske gummier. Typiske for disse gummier er butyl-, polybutadien-, polyisopren- og butadienstyrengummier. Polyisobutenet eller den syntetiske gummi (i et egnet oppløsnings-middel) kan benyttes hver for seg for å gi en blanding av et flussmiddel og en elastomer. Alternativt kan der benyttes blandinger av polyisobutener og en eller flere syntetiske gummier eller blandinger av to eller flere syntetiske gummier. Egnede oppløsningsmidler består av eller inneholder xylen, men disse er ikke de eneste oppløsningsmidler som kan anvendes. Et spesielt effektivt oppløsningsmiddel er et som inneholder både xylen og petroleum (parafin).

En sammensetning av utgangsblandingen som vil gi et sterkt, hardt belegg med en viss fleksibilitet, er den følgende:

1 vektdel butylgummi

4 vektdeler, xylen

10 vektdeler loddeflussmiddelpulver.

Utgangsblandingen for fremstilling av et sterkt, hardt belegg med en viss fleksibilitet har fortrinnsvis følgende sammensetning:

1 vektdel butylgummi

3-4 vektdeler xylen

10 vektdeler loddeflussmiddelpulver.

En sammensetning av utgangsblandingen som vil gi et noe mykere og meget fleksibelt belegg er:

1 vektdel polyisobuten med høy molekylvekt

3 vektdeler xylen

11 vektdeler loddeflussmiddelpulver.

Ved fremstilling av utgangsblandingen er det hensiktsmessig først å fremstille den organiske bærer ved oppløsning av elastomeren i oppløsningsmiddelet og deretter tilsette flussmiddelpulveret til bæreren. Egnede organiske bærere er slike som har følgende sammensetning:

idet en hensikt med stabilisatoren er å redusere til et minimum depolymeriseringen av elastomeren, som kan være polyisobuten eller en syntetisk gummi eller blandinger herav, som ;tidligere angitt.

En spesielt effektiv organisk bærer har følgende sammensetning:

hvor det butylerte hydroksytoluen er stabilisatoren og polyisobutenet er elastomeren.

Ved fremstilling av den organiske bærer er det hensiktsmessig å oppløse elastomeren i en blanding av oppløsningsmiddelet og stabilisatoren ved forsiktig omrøring i en gasstett beholder ved ca. 80°C.

For fremstilling av utgangsblandingen fra en organisk bærer, f.eks. en av de ovenfor angitte bærere, kan 65-95 vektprosent pulverformet flussmiddel tilsettes 5-35 vektprosent av bæreren og omrøres, hensiktsmessig i et apparat som f.eks. en Hobart deig-mikser. Et foretrukket blandingsforhold ved bruk av en organisk bærer som angitt ovenfor er:

Det er også funnet at tilsetning av én liten mengde av et fuktemiddel ved tilsetning av flussmiddelpulveret til en organisk bærer letter blandingen og fører til et homogent produkt. ,Det er videre nyttig å tilsette et fargestoff på dette trinn for å identifisere blandingen og det endelige flussmiddelbelegg på loddetråden.

Et egnet fuktemiddel er "DUOMEEN T", som markedsføres av AKZO Chemie (UK) Limited. Dette er en blanding av oljesyre og 1,3-diaminopropan og bør vanligvis utgjøre ca. 0,01 vektprosent av blandingen.

Fargestoffer som er funnet å være særlig egnet til farging av blandingen, er følgende organiske fargestoffer som markedsføres av Keegan, Brico and Tetly Chemicals Limited, London: "Waxoline Green 5GSW"

"Waxoline Yellow RPEW"

"Waxoline Red MP"

"Waxoline Blue A"

"Waxoline Orange EPFW" og

"Kenawax Brown 5806"

Slike mekaniske egenskaper av belegget som styrke og fleksibilitet, kan varieres ved egnet valg av molekylvekten av polyisobutenet, hår dette benyttes alene, ved bruk av blandinger av polyisobuten og syntetiske gummier i forskjellige mengdeforhold, ved valg av molekylvekten av polyisobutenet i slike blandinger og ved endring av andelen av flussmiddel i utgangsblandingen.

For oppnåelse av et hardt belegg vil man anvende polyisobuten med en molekylvekt på over 125 000, f.eks. 140 000. Mykere belegg fås med slike materialer med en molekylvekt på ca. 90 000 eller mindre, f.eks. 55 000.

En egnet form for polyisobuten er den som selges under handelsnavnet "VISTANEX", og for myke belegg er "VISTANEX MM

L-80" med en midlere molekylvekt etter Staudinger på mellom

64 000 og 81 000 egnet. For hardere belegg kan der benyttes "VISTANEX MM L-140" med en midlere molekylvekt etter Staudinger på mellom 117 000 og 135 000.

Sammensetningen av en typisk utgangsblanding vil således være:

For belegging av loddetråd eller loddestenger med en slik blanding blir blandingen hensiktsmessig komprimert til korte, tykkveggede rør, som deretter anbringes i en ekstruderingspresse og ekstruderes rundt en rekke etter hverandre følgende loddestenger. Disse belagte stenger blir deretter oppvarmet til 80°C for avdrivning av flyktige stoffer og herding av beleggene.

Et hvilket som helst av de mange loddelegeringer og lodde-flussmidler som er tilgjengelige på markedet, kan anvendes i den foreliggende oppfinnelse.

Det skal bemerkes at forskjellige flussmidler anvendes i vanlige loddeoperasjoner som utføres under et. dekke av flussmiddel. Valget av flussmiddel avhenger av sammensetningen og smeltepunktet av loddelegeringen og sammensetningen av de materialer som skal forbindes. De samme faktorer bestemmer sammensetningen av det flussmiddel som anvendes ved fremstilling av flussmiddelbelagte stenger av loddelegering.

Et typisk velykket produkt fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse er en stang av sølv/kobber/zink/kadmium-legering (solgt under handelsnavnet "EASY-FLO") belagt med en blanding av kaliumborat/kaliumfluorborat-flussmiddel (solgt under handelsnavnet "TENACITY Flux No. 2").

Det er funnet at beleggene på flussmiddelbelagte loddestenger i henhold til oppfinnelsen har en høy grad av elastisitet og er betydelig mindre skjøre enn belegg på de fleste vanlige tilgjengelige loddestenger. En metode til å prøve beleggets elastisitet på, omfatter å bøye loddestangen som skal prøves,

rundt dorer med avtagende diameter, inntil de to armer av stangen på hver side av bøyen først ligger parallelt med hinannen, hvoretter stangen igjen, rettes ut inntil den er hovedsakelig rett. Etter hverandre følgende prøver utføres på ikke belastede deler

av stangen eller på nye prøver av stangen inntil man når den dordiameter hvor belegget sprekker ved bøying og/eller utretting av stangen.

Av de flussmiddelbelagte loddestenger som for tiden er tilgjengelige, kunne noen nesten ikke bøyes uten at belegget sprakk. For andre stenger sprakk belegget når stengene ble bøyd rundt

dorer med en diameter på 9,5 cm, og mange kunne ikke tåle bøying rundt en dor med en diameter på mindre enn 3,8 cm. Visse prøver på de beste stenger som kunne finnes, kunne bøyes rundt dorer med en diameter på 0,95 cm og tilbake uten skade, men dette var den minste gjennomførbare størrelse.

I motsetning til dette kunne alle de flussmiddelbelagte loddestenger i henhold til oppfinnelsen bøyes rundt dorer med en diameter på 0,6 cm og rettes ut igjen uten skade på belegget. Videre kunne mange av stengene legges dobbelt ved bøyning inntil de to armer berørte hinannen, uten noen mellomliggende dor, og deretter rettes ut igjen uten at beleggene ble skadd.

Dette viser klart den markerte overlegenhet av flussmiddelbelagte loddestenger i henhold til oppfinnelsen i forhold til de fleste tilgjengelige stenger av denne type, i det minste med hensyn til elastisitet og fjæring av beleggene.

Claims

1. Loddemateriale.omfattende en loddelegering med et belegg av et loddeflussmiddel/karakterisert ved at belegget inneholder en elastomer.

2. Loddemateriale som angitt i krav 1, karakteri-c. sert ved at elastomeren innbefatter ett eller flere materialer valgt blant polyisobutener med høy molekylvekt og syntetiske gummier.

3. Loddemateriale som angitt i krav 2, karakterisert ved at de syntetiske gummier er valgt blant butyl-, polybutadien-, polyisopren-.og butadienstyrengummier.

4. Loddemateriale som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at polyisobutenet har en molekylvekt i området 55 000-140 000.

5. Loddemateriale som angitt i krav 4, karakterisert ved at polyisobutenet har en molekylvekt i området 64 000-135 000.

6. Loddemateriale som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at flussmiddelet foreligger i en mengde på opptil 70 vektprosent.

7. Loddemateriale som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at loddelegeringen er i form av en stang ,som er omhyllet av det belegg som inneholder lodde-flussmiddelet og elastomeren.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av et loddemateriale som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der på en loddelegering påføres en pasta av loddefluss middel i pulverform og en organisk bærer som inneholder en elastomer.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at der anvendes en bærer som inneholder ett eller flere oppløsningsmidler valgt blant xylen, petroleum (parafin) og isopren.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at der anvendes en bærer som inneholder en stabilisator til å redusere depolymeriseringen av elastomeren.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at stabilisatoren er butylert hydroksytoluen.

12. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 8-11, karakterisert ved at der påføres en pasta som er fremstilt av en utgangsblanding omfattende 65-95 vektprosent pulverformet loddeflussmiddel og 5-35 vektprosent av bæreren.

13. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 8-12, karakterisert ved at der anvendes en bærer som inneholder 10-30 vektprosent elastomer, 30-70 vektprosent petroleum, 10-40 vektprosent xylen og 0,1-0,3 vektprosent stabilisator.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved at bæreren inneholder ca. 22,5 vektprosent polyisobuten, ca. 52,3 vektprosent petroleum, ca. 25,0 vektprosent xylen og ca. 0,2 vektprosent butylert hydroksytoluen.

15. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 8-14, karakterisert ved at der anvendes en bærer som inneholder et fuktemiddel i en mengde på opptil 0,01 vektprosent.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at fuktemiddelet omfatter en blanding av oljesyre og 1,3-diaminopropan.