NO800523L - Gjenstand av staal eller staallegering paaloddet et legeme av en staallegering eller et sammensatt metall-legeme - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår primært kokekar av stållarainat.

Stållaminatet kan bestå 'av en kjerne, belagt med forskjel-lige typer metall som plater eller tynne skikt. Som kjerne-materiale kan brukes bløtt stål, kobber eller kobberlegeringer. Kjernen kan belegges med plater av forskjellig art:

Kobber,.nikkel, rustfritt stål eller bløtt stål.

Produktet av denne type fremstilles bl.a. av plater ved

bruk av sølvlodd og flussmiddel som induksjonsoppvarmes ved høgfrekvens eller mellomfrekvens vekselstrøm, samtidig som delene settes under trykk fra en hydraulisk presse.

Da denne metoden ble introdusert benyttet man til formålet loddemiddel med ca. 30% sølvinnhold, 28% Cu, 21% Zn og 21% Cd. Denne legering har et smelteinterval på 600 til 690°C og en arbeidstemperatur på 680°C.

Sølv er kostbart og i årenes løp er utstyret forbedret slik

at det vanlige idag er følgende data: Ag 20%, Cu 4 0%, Zn 3 0%, Cd 10%. Smelteintervall for denne legering er .604 - 765°C og arbeidstemperatur 750°C.

Mulighetene for ytterligere senking av sølvinnholdet med på-følgende heving av arbeidstemperaturen er i de fleste til-feller begrenset. Siden induksjonsspolen tjener som press-verktøy i en hydraulisk presse, vil en ytterligere hevning av temperaturen skape problem. Isolasjonsplatene under spolen må allerede ved 750°C byttes daglig, ved hevning av arbeidstemperaturen blir problemene større. Hertil kommer at varene som loddes vil bli deformert ved høyere temperatur.

Det serieproduseres idag ikke høgfrekvensmaskiner større enn 55kW. Apparaturmessig er det derfor også problematisk å heve temperaturen.

Prisen på sølvlodd er mer enn 10 doblet i løpet av et par år, og representerer for operasjoner av den type som er nevnt innledningsvis en stor kostnad.

Det gis begrensede muligheter for erstatning av sølv ved fremstilling av slaglodd for stållegeringer med smelteintervall 600°C til 800°C.

Tilsats av kadmium øker flyteevnen og senker smeltepunktet, men strekkfastheten synker ved bfukstemperaturer på

2 - 3 00°C. Maksimum innhold er 2 4%.

Det er imidlertid i de vestlige land satt strenge grenser

for tillatt luftforurensing fra kadmium, vanligvis 50 mikro-gram pr. m3 luft. Denne grense overskrides ved ikke ventilerte arbeidsplasser, og innskjerping av regler pågår. Det er ut fra miljøvernhensyn ønskelig å komme bort fra kadmiumholdige loddemidler.

Sølv inngår som det viktigste element i loddemetallet, det øker flyt, styrke, forlengelse og korrosjonsmotstand, det senker vanligvis også smeltepunktet. Sølvprisen er imidlertid økende i forhold til mange andre metall. Vanlig sølvlodd koster fra 20 til 4 0 ganger mer enn f.eks. et messing slaglodd. Materialkost for loddemetall slår særlig sterkt ut for produkt av den type som er nevnt innledningsvis.

Det er en hensikt med denne oppfinnelse å anvise en metode for fremstilling av stållaminater for kokekar hvor det kost-bare sølvlodd ikke er nødvendig.

Det er også andre forhold enn prisen som gjør at sølvlodding av store flater ikke er noen ideell prosess.

Det må benyttes flussmiddel under lodding for å redusere oksyd. Vanligvis er flussmiddelet bestående av borsyre, boråter og fluorider. Dette flussmiddel vil ved lodding av store flater bli inneleiret i skjøten og hindrer en fullstendig metallur-gisk binding. Dette svekker styrken og reduserer varmeover-føringen.

Flussmiddel har en begrenset tid det virker. Det må derfor nøye avstemmes med loddelegeringens smelteinterval. Ved feil tidsinnstilling og oppvarmingssyklus kan flussmiddelet lett komme over i en ikke-aktiv fase og loddeforbindelsen blir dårlig-

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe et system for hardlodding som helt eller delvis eliminerer disse problem. Dette er oppnådd ved at delen eller delene av stållegering i bindsonen pletteres med et tynt lag kobber som forbehandling før lodding med et spesial-lodd som bare egner seg til binding av kobber eller kobberlegering.

■Det er tidligere kjent at kokekar av rustfritt stål kan bygges opp av flere metallskikt, bl.a. kopper og nikkel, norsk patent 140933 og 94621. Hensikten og oppnåelig effekt av de der beskrevne fremgangsmåter er imidlertid helt forskjellig fra foreliggende oppfinnelse.

Det er et kjent forhold at ved slaglodding av rustfritt stål og anvendelse av flussmiddel og sølvlodd kan lettsmelte-lige element i legeringen trenge inn i korngrensene og øde-legge forbindelsen. Sink er et slikt element. Men aller verst er fosfor. Fosforholdige kobberlegeringer danner sprøde faser i bindsonen og kan ikke benyttes til lodding av stål og nikkellegeringer.

Til lodding av kobber mot kobber har imidlertid fosforlodd (med 8% P og 92% Cu) en rekke fordeler fremfor et sølvlodd som DIN 8513 L-Ag20Cd - et sølvlodd med 20% sølv.

Fosforloddet (8% P, 92% Cu) koster bare 1/3 0. Det er kadmium-fritt og således ugiftig. Det inneholder ikke sink og det er følgelig ingen risiko for avsinking og korrosjon som ellers er vanlig. Det er selvflukserende, slik at innleiring av flussmiddel kan unngås. Varmeoverføringsegenskapene til loddeforbindelsen blir bedre på grunn av at intermetalliske faser eller flussrester ikke forekommer.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å forhånds-behandle stållegeringen før hardlodding ved pålegging av kobber på en slik måte at fosforholdige slaglodd inneholdende fra 1 til 10% fosfor kan benyttes.

Den eutektiske legering for fosfor og kobber er 92Cu 8P. Smeltepunktet for denne er 710°C. For en eutektisk legering er smeltepunktet bestemt. Andre legeringer smelter innenfor

et intervall. En hovedregel innen loddeteknikk er at smelte-intervallet for loddelegeringen bør være så litet som mulig.

Arbeidstemperaturen er laveste overflatetemperatur ved hvilken loddet fukter grunnmetallet. Denne temperatur er alltid høy-.ere enn loddets solidustemperatur, men den ligger under eller kan sammenfalle med loddets likvidustemperatur.

Et vanlig brukt sølvlodd som L-Ag20Cd har smelteintervall

605 - 765°C og arbeidstemperatur 750°C.

Det fremgår av dette at et fosforlodd kan benyttes for hardlodding av f.eks. rustfritt stål og kobber med samme utstyr som ved vanlig sølvlodd. Det omfattes av oppfinnelsen også

å benytte vanlig fosforlodd med sølvinnhold. Dette er ønskelig der det er behov for en forbindelse som skal tåle noen forlengelse.

Et lag kobber plettert på en overflate av rustfritt stål før hardlodding ifølge oppfinnelsen tjener flere formål. Det funk-sjonerer som et bindeskikt slik at kromoksyd ikke må fjernes under loddeprosessen, det virker som en diffusjonsbarriere og hindrer at fosfor danner sprøde forbindelser i ståloverflaten og det gir en større kontaktflate mellom rustfritt stål og systemet av varmeledende metaller.

Det omfattes av oppfinnelsen at et lag nikkel kan påføres mellom basismaterialet av rustfritt stål og det relativt tynne diffusjonssperreskikt av kobber for å få kobberet til å feste seg.

Disse to skikt kan påføres elektrolytisk, ved sputting eller ved ioneplettering.

Det er av loddemetallprodusenter gjort en rekke forsøk på fremstilling av sølvlodd i form av selvfluksende folie. En slik folie ville forenkle arbeidsoperasjonen og lette automatise-ring og robotisering. Forsøkene har imidlertid hittil ikke falt heldig ut.

Loddemiddelet i henhold til foreliggende oppfinnelse kan være i form av pulver. Kobber - fosfor - legering er sprø

og egner seg ikke til valsing. Ved tilsats av sølv blir imidlertid legeringen duktil slik at valsing til folie blir mulig.

Det omfattes av oppfinnelsen også å anvende til formålet beskrevet i innledningen fosforholdige sølvlodd i form av tynn selvfluksende folie.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av eksempel og under henvisning til skisse.

Fig. 1 viser et kokekar av stållegering med utvendig på-

loddet ekstrabunn av kobber.

Kokekarveggen og bunnen 4 består av rustfritt stål. Bunn-partiet er utvendig påført et tynt skikt nikkel 1 og utenpå dette igjen et tynt skikt kobber 3. Bunnen er forsterket med et tykkere lag kobber 5. Mellom kobberskiktet 3 og kobber-laget 5 er påført et lag 2 av en fosforholdig kobberlegering.

Fig. 2 viser et flerlags kokekar med en kjerne av bløtt stål i midten, og med et lag rustfritt stål plettert på hver side.

Innenfra er kokekaret bygget opp av et lag rustfritt stål 1

som utvendig er fast bundet til et lag nikkel 2, som igjen henger sammen med et tynt lag kobber 3. Kjernen 6 av bløtt stål er på begge sider forkobret med lagene 5 og 7. Denne kobberpletterte delen av bløtt stål er igjen bundet sammen med de indre deler ved et skikt av fosforholdig kobberlodd 4

og videre til det ytterste lag av rustfritt stål 11 med et annet loddeskikt 8.

Lodding med fosforlodd mot laget 11 er muliggjort ved å på-føre det rustfri stål 11 et heftlag av nikkel 10 og et diffusjonssperreskikt av kobber 9.

Det er selvinnlysende at også andre gjenstander av rustfritt stål enn kokekar kan påloddes en metallisk kobberforbindelse ved hjelp av fosfor kobberlodd når den rustfrie stålgjenstand først er belagt med et skikt nikkel som igjen er plettert med kobber.

Claims (3)

1. Gjenstand av stål eller stållegering, helt eller delvis påloddet et legeme av en stållegering eller et sammensatt metall-legeme av flere lag metall, -karakterisert vedat gjenstanden og legemet er plettert med kobber eller en kobberlegering med eller uten et underliggende nikkelskikt på de flater som skal sammen- loddes og at loddemiddelet består av hårdlodd med smeltepunkt mellom 600 og 800°C og at hårdloddet holder mer enn 50% kobber og mer enn 1% fosfor.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av gjenstand av stål eller stållegering påloddet et legeme av en stållegering eller et sammensatt metall-legeme av flere lag metall,karakterisert vedat på gjenstanden av stål eller stållegering på den flate som skal påloddes et metall-legeme, pletteres et nikkelskikt og utenpå nikkelskiktet pletteres et kobberskikt,og likeledes at det på det sammensatte metall-legeme på den flate som skal loddes til gjenstanden, pletteres et kobberskikt med eller uten et underliggende nikkelskikt,og at det sammensatte legeme slagloddes til gjenstanden med et hårdlodd med smeltepunkt mellom 600 og 800°C og et kobberinnhold på minst 50% og minst 1% P.

3. Kokekar av rustfritt stål ifølge krav 1 og 2,karakterisert vedat bunnen på kokekaret utvendig (1) er belagt med et skikt nikkel (2), hvorpå det er et plettert lag kobber (3) som med et lag fosforholdig kobberlodd (4) er hårdloddet til et sammensatt metall-legeme med et kobberlag (5) nærmest kokekarret, hvorpå følger en kjerne (6) av bløtt stål forsynt med et kobberskikt (7) og et lag. fosforholdig kobberlodd (8), et kobberskikt (9), et nikkelskikt (10) og et ytre lag av rustfritt stål (11).