WO2010015252A1 - Soldering tip comprising a barrier layer and a wear coat; method for producing said soldering tip - Google Patents

Soldering tip comprising a barrier layer and a wear coat; method for producing said soldering tip Download PDF

Info

Publication number
WO2010015252A1
WO2010015252A1 PCT/DE2009/075039 DE2009075039W WO2010015252A1 WO 2010015252 A1 WO2010015252 A1 WO 2010015252A1 DE 2009075039 W DE2009075039 W DE 2009075039W WO 2010015252 A1 WO2010015252 A1 WO 2010015252A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
barrier layer
soldering tip
layer
wear
wear layer
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/075039
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Zlatan Huzejrovic
Gerald Weseloh
Samir Alibabic
Original Assignee
Solutions And Tools Gmbh
Zah Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solutions And Tools Gmbh, Zah Gmbh filed Critical Solutions And Tools Gmbh
Publication of WO2010015252A1 publication Critical patent/WO2010015252A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/02—Soldering irons; Bits
    • B23K3/025—Bits or tips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/04—Heating appliances
    • B23K3/047—Heating appliances electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/06—Solder feeding devices; Solder melting pans
    • B23K3/0607—Solder feeding devices
    • B23K3/0615—Solder feeding devices forming part of a soldering iron

Definitions

  • the invention relates to a soldering tip, wherein the soldering tip is formed with a heat-generating or thermally conductive base body, which is coated with a wear layer.
  • the invention further relates to a method for producing a, in particular above-described soldering tip with a heat-generating or thermally conductive base body.
  • the invention equally relates to an active, that is, the body itself is electrically heated, and a passive soldering device, i. the heat is transported by an external heating element to the soldering tip.
  • the basic body can consist of different materials. Preferably of copper or aluminum but also silver or alloys of these main materials with each other or with other metals are conceivable.
  • the state of the art is to provide the base body with a wear layer. This layer protects the body from the attack of the solder but at the same time still wettable, so that a good heat transfer between the soldering tip, solder and soldering object is given.
  • the service life of a soldering tip is limited by the fact that the wear layer is broken at one point by the tin and thus a strong and rapid attack of the body of the tip. This breakthrough of the wear layer can be done by Ableg réelle or even mechanical influence. After a breakthrough in the wear simply the base material of the soldering tip is quickly alloyed into the solder and transported away. As a result, the soldering tip loses its good thermal conductivity and soldering is no longer possible.
  • Object of the present invention is that, despite small cracks and holes in the wear layer attack of the body is suppressed and thus the service life of the soldering tip, which is given by the wettable and at this time still largely intact wear layer, is extended.
  • a blocking layer substantially repellent to a solder is formed between the base body and the wear layer. Due to the repellent barrier layer, the solder is not or only slightly wettable.
  • a solder-repellent barrier layer has the advantage that the soldering tip has a longer life and the contour of the soldering tip is maintained until the end of usability.
  • the object is achieved by a method in that a solder in the Substantially repellent barrier layer is applied to the body, to which a wear layer is applied.
  • the barrier layer is an alloy.
  • An alloy has the advantage that the properties of the barrier layer can be varied within wide limits. This depends largely on the elements used in the alloy.
  • the barrier layer of at least one of the main elements comprises nickel, chromium, iron, cobalt, titanium, aluminum, molybdenum, tungsten, boron, nitrogen, oxygen and / or carbon.
  • Advantages of these main elements are that they are accessible in the coating methods described and thus the barrier layer can be adapted within wide limits of the requirements of the soldering tip.
  • the barrier layer is coated directly with the wear layer. This has the advantage that the soldering tip is much easier to produce, since it is possible to dispense with a layer between the barrier layer and the wear layer, thus saving a procedural step.
  • the barrier layer is formed with a thickness of 0.1 .mu.m to 30 .mu.m. This has the advantage that an effective barrier layer can be achieved, which has no significant influence on the heat conduction and thus does not significantly limit the properties of the soldering tip.
  • the wear layer and the barrier layer are preferably designed to pass continuously through a mixed layer.
  • the barrier layer is applied by means of a galvanic process.
  • a galvanic process This has the advantage that the barrier layer in a process line is replaced by a change of coating. baths can be applied.
  • the electrodeposition baths are known but have not yet been used to coat an active or passive soldering tip for a barrier layer application.
  • the advantage of the galvanic coating is that it can be applied online in the same way as the application of the galvanic wearing coat
  • the barrier layer is applied by a vacuum evaporation method.
  • the vacuum evaporation method has the advantage that alloys and ceramic-like element mixtures, such as nitrides and carbides and oxides, can be applied as a barrier layer on the base body, which can not be applied very heavily by means of a galvanic process.
  • a vacuum evaporation method has a large variance in the mixture of elements. By the nature of these coating methods, the composition of the deposit can be varied widely between the deposited elements. As a result, the property of the barrier layer with respect to service life, wettability and electroplated coatability is controllable.
  • the coating with a vacuum method has the disadvantage over a galvanic coating that the complete coating must take place in two separate steps.
  • the barrier layer is applied by means of a physical vapor deposition method.
  • a physical vapor deposition method has the advantage that the base body is exposed to less temperatures.
  • the barrier layer is applied by means of a chemical vapor deposition process.
  • a chemical vapor deposition method has the advantage that depositions of elements are possible for which a physical vapor deposition method is inappropriate.
  • the wear layer is preferably applied by electroplating and preferably comprises an alloy, in particular of at least one of Main elements nickel, cobalt, iron and / or chromium.
  • a wear layer is applied directly to the barrier layer.
  • This method has the advantage that an adhesive layer, which was previously necessary between the barrier layer and the wear layer, can be omitted.
  • the soldering tip is heat-treated with the barrier layer and the wear layer in a diffusion process, in particular at a temperature of approximately 250 ° C. to 800 ° C. ,
  • the wear layer may be advantageous to let the wear layer flow smoothly into the barrier layer.
  • This flowing transition can be achieved either by a special galvanic process or, after the coating has been coated with the wearing layer, the achieved layer sequence can be tempered at an elevated temperature. It is thereby achieved that at the boundary layer of wear layer and barrier layer, a diffusion zone is generated, which can represent a further improvement of the barrier layer and the wear layer with respect to the Lottechnikstoffen.
  • the condition does not occur that the wear layer is consumed and then the unwettable barrier layer appears, but the tip becomes slowly unwettable at the point of wear.
  • the barrier layer on which this invention is based is a thin, preferably 2 ⁇ m to 30 ⁇ m, thick alloy layer of at least one of the elements chromium, nickel and iron applied by means of a PVD or CVD process. This may contain other elements such as molybdenum or cobalt.
  • Fig. 1 shows a cross section of the soldering tip according to the invention.
  • Fig. 1 shows a vertical section through an embodiment of a soldering tip according to the invention for a soldering device.
  • the soldering tip is axially symmetrical with a substantially cylindrical shaft.
  • it is a passive soldering tip, which has in its interior a thermally conductive base body 1, which is made for example of copper, silver or aluminum.
  • the body would comprise a heating element and possibly a thermocouple.
  • a solder-repellent barrier layer 2 is provided on the surface of the main body 1.
  • This layer which is not wettable by a solder material 5, can be between 0.2 ⁇ m and 50 ⁇ m or more. It serves to protect the base body 1 against small holes in a directly overlying wear layer 3 from the attack of the solder material 5.
  • Thin layer thicknesses of the barrier layer 2 are advantageous because then the heat transfer from the base body 1 to the wear layer 3 and thus ultimately to the workpiece is only slightly hindered.
  • An adhesive layer between the barrier layer 2 and the wear layer 3 is advantageously not necessary according to the invention. By a heat treatment process, a mixed layer, not shown, is generated in which the wear layer 3 passes continuously into the barrier layer 2. Thus, the life of the wear layer 3 and the barrier layer 2, as well as the total of the soldering tip is extended.
  • the already described wear layer 3 is applied, which in the rear area by a corrosion protection plain 4 formed of, for example, nickel followed by chromium, or chromium, or chromium followed by cobalt.
  • This corrosion layer 4 also has the task of preventing the solder material 5 from flowing back.
  • the wear layer 3 and the barrier layer 2 are indispensable and are wettable by the solder material 5.
  • Fig. 1 The illustration in Fig. 1 is merely schematic. In particular, the layer thicknesses are not shown to scale. In addition, the different layers have very different layer thicknesses, which are in the range of 10 .mu.m to a few 100 .mu.m.
  • the barrier layer 2 has an order of magnitude in the range of 0.2 .mu.m and less than 100 .mu.m. Incidentally, reference is made in particular to the drawings for the invention as essential.

Abstract

The invention relates to a soldering tip and to a method for producing a soldering tip for a soldering device comprising a heat-producing or heat-conducting base (1) which is coated with a wear coat (3). In order to increase the life time of the soldering tip, a barrier layer (2) is formed between the base (1) and the wear coat (3), which barrier layer is substantially solder-resistant.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Titel LÖTSPITZE MIT EINER SPERRSCHICHT UND EINERTitle SOLDERING TIP WITH A BARRIER LAYER AND ONE
VERSCHLEISSSCHICHT; VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER SOLCHEN LÖTSPITZEwearing course; METHOD FOR PRODUCING SUCH A SOLDERING TIP
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lötspitze, wobei die Lötspitze mit einem wärmeerzeugenden oder wärmeleitenden Grundkörper ausgebildet ist, der mit einer Verschleißschicht überzogen ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen einer, insbesondere oben beschriebenen Lötspitze mit einem wärmeerzeugenden oder wärmeleitenden Grundkörper.The invention relates to a soldering tip, wherein the soldering tip is formed with a heat-generating or thermally conductive base body, which is coated with a wear layer. The invention further relates to a method for producing a, in particular above-described soldering tip with a heat-generating or thermally conductive base body.
Damit bezieht sich die Erfindung gleichermaßen auf eine aktive, das heißt der Grundkörper selbst wird elektrisch beheizt, und eine passive Lötvorrichtung, d.h. die Wärme wird von einem externen Heizelement zur Lötspitze transportiert.Thus, the invention equally relates to an active, that is, the body itself is electrically heated, and a passive soldering device, i. the heat is transported by an external heating element to the soldering tip.
Der Grundkörper kann aus verschiedenen Materialien bestehen. Bevorzugt aus Kupfer oder Aluminium aber auch Silber oder Legierungen aus diesen Hauptwerkstoffen untereinander oder mit anderen Metallen sind denkbar.The basic body can consist of different materials. Preferably of copper or aluminum but also silver or alloys of these main materials with each other or with other metals are conceivable.
Stand der Technik ist es den Grundkörper mit einer Verschleißschicht zu versehen. Diese Schicht schützt den Grundkörper vor dem Angriff des Lötzinns ist aber gleichzeitig noch benetzbar, damit ein guter Wärmetransfer zwischen Lötspitze, Lötmittel und zu lötenden Gegenstand gegeben ist.The state of the art is to provide the base body with a wear layer. This layer protects the body from the attack of the solder but at the same time still wettable, so that a good heat transfer between the soldering tip, solder and soldering object is given.
Die Nutzungsdauer einer Lötspitze ist dadurch begrenzt, dass die Verschleißschicht an einer Stelle vom Zinn durchbrochen wird und damit ein starker und schneller Angriff des Grundkörpers der Spitze erfolgt. Dieser Durchbruch der Verschleißschicht kann durch Ablegierung oder aber auch mechanischen Einfluss geschehen. Nach einem Durchbruch der Verschleiß- schlicht wird der Grundwerkstoff der Lötspitze rasch in das Lötzinn einlegiert und abtransportiert. Dadurch verliert die Lötspitze ihre gute Wärmeleitfähigkeit und ein Löten ist nicht mehr möglich.The service life of a soldering tip is limited by the fact that the wear layer is broken at one point by the tin and thus a strong and rapid attack of the body of the tip. This breakthrough of the wear layer can be done by Ablegierung or even mechanical influence. After a breakthrough in the wear simply the base material of the soldering tip is quickly alloyed into the solder and transported away. As a result, the soldering tip loses its good thermal conductivity and soldering is no longer possible.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Schutzschichten vorgeschlagen, z.B. Nickel, Nickelphosphor, Hartchrom und keramische Verschleißschichten. Es zeigt sich, dass diese Schichten keine Wesentliche Schutzfunktion erfüllen oder sehr schwierig mit der üblichen galvanischen Nickel, Kobalt oder Eisenschicht haftfest beschichtet werden können.Various protective layers have been proposed in the past, e.g. Nickel, nickel phosphorous, hard chrome and ceramic wear layers. It turns out that these layers do not fulfill any essential protective function or can be coated very firmly with the usual galvanic nickel, cobalt or iron layer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dass trotz kleiner Risse und Löcher in der Verschleißschicht ein Angriff des Grundkörpers unterbunden wird und damit die Standzeit der Lötspitze, die durch die benetzbare und zu diesem Zeitpunkt noch weitgehende intakte Verschleißschicht gegeben ist, ver- längert wird.Object of the present invention is that, despite small cracks and holes in the wear layer attack of the body is suppressed and thus the service life of the soldering tip, which is given by the wettable and at this time still largely intact wear layer, is extended.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentan- Sprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Aufzählungsreihenfolge der Verfahrensschritte in den Ansprüchen soll nicht als Einschränkung des Schutzbereiches aufge- fasst werden, es sind vielmehr Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, bei denen diese Verfahrensschritte ganz oder teilweise in anderer Reihenfol- ge ausgeführt werden.According to the invention the object is achieved by the subject matter of patent claims 1 and 8. Advantageous developments emerge from the dependent claims. The enumeration sequence of the method steps in the claims should not be construed as limiting the scope of protection, but embodiments of the invention are provided in which these method steps are carried out wholly or partly in a different order.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine ein Lötzinn im Wesentlichen abweisende Sperrschicht zwischen Grundkörper und Verschleißschicht ausgebildet ist. Aufgrund der abweisenden Sperrschicht ist das Lötzinn nicht oder nur gering benetzbar. Eine ein Lötzinn abweisende Sperrschicht hat den Vorteil, dass die Lötspitze eine längere Standzeit aufweist und die Kontur der Lötspitze bis zum Schluss der Gebrauchsfähigkeit erhalten bleibt.The object is achieved in that a blocking layer substantially repellent to a solder is formed between the base body and the wear layer. Due to the repellent barrier layer, the solder is not or only slightly wettable. A solder-repellent barrier layer has the advantage that the soldering tip has a longer life and the contour of the soldering tip is maintained until the end of usability.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren dadurch gelöst, dass ein Lötzinn im Wesentlichen abweisende Sperrschicht auf dem Grundkörper aufgebracht wird, auf die eine Verschleißschicht aufgebracht wird.The object is achieved by a method in that a solder in the Substantially repellent barrier layer is applied to the body, to which a wear layer is applied.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist die Sperr- schicht eine Legierung. Eine Legierung hat den Vorteil, dass die Eigenschaften der Sperrschicht in weiten Grenzen variiert werden kann. Dies hängt maßgeblich von den in der Legierung verwendeten Elementen ab.According to an embodiment which further develops the barrier layer is an alloy. An alloy has the advantage that the properties of the barrier layer can be varied within wide limits. This depends largely on the elements used in the alloy.
Gemäß besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Sperr- schicht mindestens eines der Hauptelemente Nickel, Chrom, Eisen, Kobalt, Titan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Bor, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Kohlenstoff. Vorteile dieser Hauptelemente sind, dass sie in den beschriebenen Beschichtungsverfahren zugänglich sind und damit die Sperrschicht in weiten Grenzen den Erfordernissen der Lötspitze angepasst werden kann.According to particularly preferred embodiments, the barrier layer of at least one of the main elements comprises nickel, chromium, iron, cobalt, titanium, aluminum, molybdenum, tungsten, boron, nitrogen, oxygen and / or carbon. Advantages of these main elements are that they are accessible in the coating methods described and thus the barrier layer can be adapted within wide limits of the requirements of the soldering tip.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sperrschicht direkt mit der Verschleißschicht beschichtet. Dies hat den Vorteil, dass die Lötspitze wesentlich einfacher herstellbar ist, da auf eine Schicht zwischen Sperrschicht und Verschleißschicht verzichtet werden kann und somit ein Verfah- rensschritt eingespart wird.According to a preferred embodiment, the barrier layer is coated directly with the wear layer. This has the advantage that the soldering tip is much easier to produce, since it is possible to dispense with a layer between the barrier layer and the wear layer, thus saving a procedural step.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist die Sperrschicht mit einer Dicke von 0,1 μm bis 30 μm ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine wirkende Sperrschicht erzielbar ist, die auf die Wärmeleitung keinen wesentlichen Einfluss nimmt und somit die Eigenschaften der Lötspitze nicht wesentlich einschränkt.According to a further embodiment of the invention, the barrier layer is formed with a thickness of 0.1 .mu.m to 30 .mu.m. This has the advantage that an effective barrier layer can be achieved, which has no significant influence on the heat conduction and thus does not significantly limit the properties of the soldering tip.
Um eine möglichst lange Lebensdauer der Lötspitze zu erreichen, sind bevorzugt die Verschleißschicht und die Sperrschicht durch eine Mischschicht in einander stufenlos übergehend ausgebildet.In order to achieve the longest possible service life of the soldering tip, the wear layer and the barrier layer are preferably designed to pass continuously through a mixed layer.
Gemäß einem besonders bevorzugten Verfahren wird die Sperrschicht mittels eines galvanischen Verfahrens aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass die Sperrschicht in einer Verfahrenslinie durch Wechslung von Beschich- tungsbädern aufgebracht werden kann. Die galvanischen Legierungsbäder sind bekannt, wurden aber noch nicht zur Beschichtung einer aktiven oder passiven Lötspitze für einen Auftrag einer Sperrschicht verwendet. Der Vorteil der galvanischen Beschichtung ist, dass diese online in der gleichen An- läge wie der Auftrag der galvanischen Verschleißschicht erfolgen kannAccording to a particularly preferred method, the barrier layer is applied by means of a galvanic process. This has the advantage that the barrier layer in a process line is replaced by a change of coating. baths can be applied. The electrodeposition baths are known but have not yet been used to coat an active or passive soldering tip for a barrier layer application. The advantage of the galvanic coating is that it can be applied online in the same way as the application of the galvanic wearing coat
Gemäß einem alternativ bevorzugten Verfahren wird die Sperrschicht durch ein Vakuumverdampfungsverfahren aufgebracht. Das Vakuumverdampfungsverfahren hat den Vorteil, dass Legierungen und keramikartige EIe- mentmischungen, wie Nitride und Carbide und Oxide als Sperrschicht auf dem Grundkörper aufgebracht werden können, die mittels eines galvanischen Verfahrens nicht oder sehr schwer aufgebracht werden können. Ein Vakuumverdampfungsverfahren weist eine große Varianz in der Mischung der Elemente auf. Durch die Natur dieser Beschichtungsverfahren lässt sich die Zusammensetzung der Abscheidung in weiten Grenzen zwischen den abgeschieden Elementen variieren. Dadurch ist die Eigenschaft der Sperrschicht in Bezug auf Standzeit, Benetzbarkeit und galvanischer Beschicht- barkeit steuerbar. Die Beschichtung mit einem Vakuumverfahren hat gegenüber einer galvanischen Beschichtung den Nachteil, dass die komplette Be- Schichtung in zwei getrennten Schritten erfolgen muss.According to an alternatively preferred method, the barrier layer is applied by a vacuum evaporation method. The vacuum evaporation method has the advantage that alloys and ceramic-like element mixtures, such as nitrides and carbides and oxides, can be applied as a barrier layer on the base body, which can not be applied very heavily by means of a galvanic process. A vacuum evaporation method has a large variance in the mixture of elements. By the nature of these coating methods, the composition of the deposit can be varied widely between the deposited elements. As a result, the property of the barrier layer with respect to service life, wettability and electroplated coatability is controllable. The coating with a vacuum method has the disadvantage over a galvanic coating that the complete coating must take place in two separate steps.
Gemäß einem weiter bevorzugten Verfahren wird die Sperrschicht mittels eines physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens aufgebracht. Ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren hat den Vorteil, dass der Grundkörper weniger Temperaturen ausgesetzt ist.According to a further preferred method, the barrier layer is applied by means of a physical vapor deposition method. A physical vapor deposition method has the advantage that the base body is exposed to less temperatures.
Gemäß einem alternativ bevorzugten, die Erfindung weiterbildenden, Verfahren wird die Sperrschicht mittels eines chemischen Gasphasenabschei- dungsverfahrens aufgebracht. Ein chemisches Gasphasenabscheidungsver- fahren hat den Vorteil, dass Abscheidungen von Elementen möglich sind, für die ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren unpassend ist.According to an alternative preferred, further developing the invention, the barrier layer is applied by means of a chemical vapor deposition process. A chemical vapor deposition method has the advantage that depositions of elements are possible for which a physical vapor deposition method is inappropriate.
Die Verschleißschicht wird vorzugsweise galvanisch aufgetragen und um- fasst bevorzugt eine Legierung, insbesondere aus mindestens einem der Hauptelemente Nickel, Kobalt, Eisen und/oder Chrom.The wear layer is preferably applied by electroplating and preferably comprises an alloy, in particular of at least one of Main elements nickel, cobalt, iron and / or chromium.
Gemäß einem besonders bevorzugten Verfahren wird eine Verschleißschicht direkt auf die Sperrschicht galvanisch aufgebracht. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine Haftschicht, die bisher zwischen Sperrschicht und Verschleißschicht notwendig war, weggelassen werden kann.According to a particularly preferred method, a wear layer is applied directly to the barrier layer. This method has the advantage that an adhesive layer, which was previously necessary between the barrier layer and the wear layer, can be omitted.
Um eine möglichst große Lebensdauer verlängernde Mischschicht zu erzeugen, in der die Verschleißschicht in die Sperrschicht stufenlos übergeht, wird die Lötspitze mit der Sperrschicht und der Verschleißschicht in einem Diffusi- onsprozess, insbesondere bei einer Temperatur von ca. 250° C bis 800° C wärmebehandelt.In order to produce a mixing layer that extends as long as possible, in which the wear layer passes smoothly into the barrier layer, the soldering tip is heat-treated with the barrier layer and the wear layer in a diffusion process, in particular at a temperature of approximately 250 ° C. to 800 ° C. ,
Es kann von Vorteil sein die Verschleißschicht fließend in die Sperrschicht über gehen zu lassen. Dieser fließende Übergang kann sowohl durch einen speziellen galvanischen Prozess erreicht werden oder nach erfolgter Be- schichtung der Sperrschicht mit der Verschleißschicht kann die erzielte Schichtfolge bei einer erhöhten Temperatur getempert werden. Dadurch wird erreicht, dass an der Grenzschicht von Verschleißschicht und Sperrschicht eine Diffusionszone erzeugt wird, die eine weitere Verbesserung der Sperrschicht und der Verschleißschicht gegenüber den Lotwerkstoffen darstellen kann. So tritt nicht der Zustand ein, dass die Verschleißschicht aufgebraucht wird und dann die unbenetzbare Sperrschicht in Erscheinung tritt, sondern die Spitze an dem Punkt des Verschleißes langsam unbenetzbar wird. Die Sperrschicht, die dieser Erfindung zu Grunde liegt, ist also eine galvanisch oder im PVD oder CVD Verfahren aufgetragene dünne vorzugsweise 2 μm bis 30 μm starke Legierungsschicht aus mindestens einem der Elemente Chrom, Nickel und Eisen. Diese kann noch weitere Elemente wie Molybdän oder Kobalt enthalten.It may be advantageous to let the wear layer flow smoothly into the barrier layer. This flowing transition can be achieved either by a special galvanic process or, after the coating has been coated with the wearing layer, the achieved layer sequence can be tempered at an elevated temperature. It is thereby achieved that at the boundary layer of wear layer and barrier layer, a diffusion zone is generated, which can represent a further improvement of the barrier layer and the wear layer with respect to the Lotwerkstoffen. Thus, the condition does not occur that the wear layer is consumed and then the unwettable barrier layer appears, but the tip becomes slowly unwettable at the point of wear. The barrier layer on which this invention is based, therefore, is a thin, preferably 2 μm to 30 μm, thick alloy layer of at least one of the elements chromium, nickel and iron applied by means of a PVD or CVD process. This may contain other elements such as molybdenum or cobalt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Kurze Beschreibung der ZeichnungenIt goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations. Brief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to drawings. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Lötspitze.Fig. 1 shows a cross section of the soldering tip according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lötspitze für eine Lötvorrichtung. Die Lötspitze ist axialsymmetrisch mit einem im Wesentlichen zylindrischen Schaft. Bei dem Beispiel handelt es sich um eine passive Lötspitze, die in ihrem Inneren einen wärmeleitenden Grundkörper 1 aufweist, der beispielweise aus Kupfer, Silber oder Aluminium hergestellt ist. Bei einer aktiven Lötspitze würde der Grundkörper ein Heizelement und möglicherweise ein Thermoelement umfassen.Fig. 1 shows a vertical section through an embodiment of a soldering tip according to the invention for a soldering device. The soldering tip is axially symmetrical with a substantially cylindrical shaft. In the example, it is a passive soldering tip, which has in its interior a thermally conductive base body 1, which is made for example of copper, silver or aluminum. For an active soldering tip, the body would comprise a heating element and possibly a thermocouple.
Auf der Oberfläche des Grundkörpers 1 ist eine ein Lötzinn abweisende Sperrschicht 2 vorgesehen ausgebildet. Diese von einem Lotwerkstoff 5 nicht benetzbare Schicht kann zwischen 0,2 μm und 50 μm oder mehr betragen. Sie dient dazu bei kleinen Löchern in einer direkt darüber liegenden Verschleißschicht 3 den Grundkörper 1 vor dem Angriff des Lotwerkstoffes 5 zu schützen. Dünne Schichtdicken der Sperrschicht 2 sind von Vorteil, weil dann der Wärmetransport von dem Grundkörper 1 zur Verschleißschicht 3 und damit letztendlich zum Werkstück nur wenig behindert wird. Eine Haftschicht zwischen Sperrschicht 2 und Verschleißschicht 3 ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise nicht notwendig. Durch ein Wärmebehandlungsverfahren wird eine nicht dargestellte Mischschicht erzeugt, in der die Verschleißschicht 3 stufenlos in die Sperrschicht 2 übergeht. Somit ist die Lebensdauer der Ver- schleißschicht 3 und der Sperrschicht 2, sowie insgesamt der Lötspitze verlängert.On the surface of the main body 1, a solder-repellent barrier layer 2 is provided. This layer, which is not wettable by a solder material 5, can be between 0.2 μm and 50 μm or more. It serves to protect the base body 1 against small holes in a directly overlying wear layer 3 from the attack of the solder material 5. Thin layer thicknesses of the barrier layer 2 are advantageous because then the heat transfer from the base body 1 to the wear layer 3 and thus ultimately to the workpiece is only slightly hindered. An adhesive layer between the barrier layer 2 and the wear layer 3 is advantageously not necessary according to the invention. By a heat treatment process, a mixed layer, not shown, is generated in which the wear layer 3 passes continuously into the barrier layer 2. Thus, the life of the wear layer 3 and the barrier layer 2, as well as the total of the soldering tip is extended.
Auf diese Sperrschicht 2 wird dann die schon beschriebene Verschleißschicht 3 aufgetragen, die im hinteren Bereich durch eine Korrosionsschutz- schlicht 4, die beispielsweise aus Nickel gefolgt von Chrom, oder Chrom, oder Chrom gefolgt von Kobalt umfasst, ausgebildet wird. Diese Korrosionsschicht 4 hat auch die Aufgabe ein Rückfließen des Lotwerkstoffes 5 zu vermeiden. Im vorderen vom Lotwerkstoff 5 benetzbaren Bereich ist die Ver- schleißschicht 3 und die Sperrschicht 2 unabdingbar und ist benetzbar durch den Lotwerkstoff 5 ausgeführt.On this barrier layer 2, the already described wear layer 3 is applied, which in the rear area by a corrosion protection plain 4 formed of, for example, nickel followed by chromium, or chromium, or chromium followed by cobalt. This corrosion layer 4 also has the task of preventing the solder material 5 from flowing back. In the front area wettable by the solder material 5, the wear layer 3 and the barrier layer 2 are indispensable and are wettable by the solder material 5.
Die Darstellung in Fig. 1 ist lediglich schematisch aufzufassen. Insbesondere sind die Schichtdicken nicht maßstabsgetreu dargestellt. Zudem weisen die unterschiedlichen Schichten stark unterschiedliche Schichtdicken auf, die im Bereich von 10 μm bis einigen 100 μm liegen. Die Sperrschicht 2 hat eine Größenordnung im Bereich von 0,2 μm und weniger bis 100 μm. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellung für die Erfindung als Wesentlich verwiesen. The illustration in Fig. 1 is merely schematic. In particular, the layer thicknesses are not shown to scale. In addition, the different layers have very different layer thicknesses, which are in the range of 10 .mu.m to a few 100 .mu.m. The barrier layer 2 has an order of magnitude in the range of 0.2 .mu.m and less than 100 .mu.m. Incidentally, reference is made in particular to the drawings for the invention as essential.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Lötspitze für eine Lötvorrichtung mit einem wärmeerzeugenden oder wärmeleitenden Grundkörper (1 ), der mit einer Verschleißschicht (3) überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Lötzinn im Wesentlichen abweisende Sperrschicht (2) zwischen Grundkörper (1 ) und Verschleißschicht (3) ausgebildet ist.1. soldering tip for a soldering device with a heat-generating or thermally conductive base body (1), which is coated with a wear layer (3), characterized in that a solder a substantially repellent barrier layer (2) between the base body (1) and wear layer (3) is trained.
2. Lötspitze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (2) eine Legierung ist.2. soldering tip according to claim 1, characterized in that the barrier layer (2) is an alloy.
3. Lötspitze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (2) mindestens eines der Hauptelemente Nickel, Chrom, Eisen und/oder Kobalt, Titan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Bor, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Kohlenstoff umfasst.3. soldering tip according to claim 1 or 2, characterized in that the barrier layer (2) comprises at least one of the main elements nickel, chromium, iron and / or cobalt, titanium, aluminum, molybdenum, tungsten, boron, nitrogen, oxygen and / or carbon ,
4. Lötspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (2) direkt mit einer Verschleißschicht (3) beschichtet ist.4. soldering tip according to one of claims 1 to 3, characterized in that the barrier layer (2) directly with a wear layer (3) is coated.
5. Lötspitze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht (3) eine Legierung, insbesondere mit mindestens einem der Hauptelemente Nickel, Kobalt, Eisen und/oder Chrom, umfasst.5. soldering tip according to claim 4, characterized in that the wear layer (3) comprises an alloy, in particular with at least one of the main elements nickel, cobalt, iron and / or chromium.
6. Lötspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (2) mit einer Dicke von 0,1 bis 100 μm ausgebildet ist.6. soldering tip according to one of claims 1 to 5, characterized in that the barrier layer (2) is formed with a thickness of 0.1 to 100 microns.
7. Lötspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht (3) und die Sperrschicht (2) mittels einer Mischschicht ineinander stufenlos übergehend ausgebildet sind. 7. soldering tip according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wear layer (3) and the barrier layer (2) are formed by means of a mixed layer into each other steplessly transitioning.
8. Verfahren zum Herstellen einer Lötspitze, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lötspitze einen wärmeerzeugenden oder wärmeleitenden Grundkörper (1 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Lötzinn abweisende Sperrschicht (2) auf den Grundkörper (1 ) aufgebracht wird.8. A method for producing a soldering tip, in particular according to one of claims 1 to 7, wherein the soldering tip comprises a heat-generating or heat-conducting base body (1), characterized in that a solder-repellent barrier layer (2) is applied to the base body (1) ,
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (2) mittels eines galvanischen Verfahrens aufgebracht wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the barrier layer (2) is applied by means of a galvanic process.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (2) durch ein Vakuumverdampfungsverfahren aufgebracht wird.10. The method according to claim 8, characterized in that the barrier layer (2) is applied by a vacuum evaporation method.
11. Verfahren nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, dass die11. The method according to claim 10, characterized in that the
Sperrschicht (2) mittels eines physikalischen Gasphasenabscheidungs- Verfahrens (PVD) aufgebracht wird.Barrier layer (2) by means of a physical vapor deposition method (PVD) is applied.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die12. The method according to claim 10, characterized in that the
Sperrschicht (2) mittels eines chemischen Gasphasenabscheidungsver- fahrens (CVD) aufgebracht wird.Barrier layer (2) by means of a chemical vapor deposition (CVD) process is applied.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschleißschicht (3) direkt auf die Sperrschicht (2) galvanisch aufgebracht wird.13. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that a wear layer (3) directly on the barrier layer (2) is applied by electroplating.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötspitze mit einer Sperrschicht (2) und einer Verschleißschicht (3) in einem Diffusionsprozess, insbesondere bei einer Temperatur von ca. 250° C bis 800° C wärmebehandelt wird. 14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the soldering tip is heat treated with a barrier layer (2) and a wear layer (3) in a diffusion process, in particular at a temperature of about 250 ° C to 800 ° C.
PCT/DE2009/075039 2008-08-06 2009-08-05 Soldering tip comprising a barrier layer and a wear coat; method for producing said soldering tip WO2010015252A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008002988.2 2008-08-06
DE200810002988 DE102008002988A1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Soldering tip and method of making a soldering tip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010015252A1 true WO2010015252A1 (en) 2010-02-11

Family

ID=41354867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2009/075039 WO2010015252A1 (en) 2008-08-06 2009-08-05 Soldering tip comprising a barrier layer and a wear coat; method for producing said soldering tip

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008002988A1 (en)
WO (1) WO2010015252A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102500860A (en) * 2011-11-07 2012-06-20 刘洋 Durable welding head
DE102019002184A1 (en) * 2019-03-27 2020-10-01 Gerald Weseloh Soldering tip and method of making a soldering tip

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE731270C (en) * 1936-07-28 1943-02-05 Siemens Ag Soldering iron with a soldering fin or tip made of porous metal
GB862584A (en) * 1956-06-05 1961-03-15 Hans Eckstaedt Improvements in and relating to soldering tools
DE7530792U (en) * 1975-09-29 1976-01-22 Franz, Dieter, 8192 Geretsried Soldering tip with a thermally conductive base material
JPH02274376A (en) * 1989-04-14 1990-11-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Soldering iron tip
DE20302566U1 (en) * 2003-02-18 2004-06-24 Cooper Tools Gmbh Soldering tip has heat conductive body with non-wettable layer and outer tinned layer with adhesive layer between
DE202007002436U1 (en) * 2007-02-19 2008-06-26 Cooper Tools Gmbh tip
EP2065114A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-03 Nordson Corporation Soldering tip with a non-wetting solder contact layer ; Soldering iron comprising such soldering tip ; Soldering system comprising such soldering iron

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE731270C (en) * 1936-07-28 1943-02-05 Siemens Ag Soldering iron with a soldering fin or tip made of porous metal
GB862584A (en) * 1956-06-05 1961-03-15 Hans Eckstaedt Improvements in and relating to soldering tools
DE7530792U (en) * 1975-09-29 1976-01-22 Franz, Dieter, 8192 Geretsried Soldering tip with a thermally conductive base material
JPH02274376A (en) * 1989-04-14 1990-11-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Soldering iron tip
DE20302566U1 (en) * 2003-02-18 2004-06-24 Cooper Tools Gmbh Soldering tip has heat conductive body with non-wettable layer and outer tinned layer with adhesive layer between
DE202007002436U1 (en) * 2007-02-19 2008-06-26 Cooper Tools Gmbh tip
EP2065114A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-03 Nordson Corporation Soldering tip with a non-wetting solder contact layer ; Soldering iron comprising such soldering tip ; Soldering system comprising such soldering iron

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008002988A1 (en) 2010-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1990438B1 (en) Tool with coating
EP3030528B1 (en) Enamel powder, metal component having a surface portion provided with an enamel coating and method for producing such a metal component
DE19521344C5 (en) Use of plasma polymer-hard material layer sequences as functional layers in mass transport or heat exchanger systems
EP2809826B1 (en) Method for applying a protective layer to a turbine component
DE102005039188B4 (en) X-ray tube
WO2016034484A1 (en) Plain bearing or part thereof, method for producing same and use of a cucrzr alloy as a plain bearing material
WO2010015252A1 (en) Soldering tip comprising a barrier layer and a wear coat; method for producing said soldering tip
DE102012108057A1 (en) Protective coating for titanium vanes of the last stage
EP0783830B1 (en) Electric heating element
EP2045350A2 (en) Method for manufacturing a coating of MMC und component thereof
DE102005039187B4 (en) X-ray tube
Liu et al. Effect of laser‐induced nanocrystallisation on the properties of electroless Ni‐P/Ni‐W‐P duplex coatings
DE102006001855A1 (en) Evaporator body and method for providing an evaporator body
DE202015002779U1 (en) Closing unit of a plastic processing machine, in particular an injection molding machine
EP2840166B1 (en) Intermetallic anti-wear protective coating for titanium materials
EP1468761A1 (en) Casting roll for casting of aluminium or aluminium alloys strips
DE102007016411A1 (en) Semi-finished refractory metal product for producing ingot has protective layer giving protection against oxidation during hot deformation of semi-finished product
EP3960329A1 (en) Casting component with anticorrosion layer structure
DE20302566U1 (en) Soldering tip has heat conductive body with non-wettable layer and outer tinned layer with adhesive layer between
DE10011583A1 (en) Wear resistant coating, especially for steel tools or punches, comprising chromium nitride in combination with niobium nitride or tantalum nitride
DE102008034399A1 (en) Production of metal matrix composite coatings comprises applying layer of aluminum or aluminum alloy powder containing non-metallic particles, quenching and then allowing specified repose times at room temperature and elevated temperature
DE2129164B2 (en) Use of a nickel-titanium alloy for erosion-resistant components
DE202007002436U1 (en) tip
DE102010042371B3 (en) Method for coating surface of base body of e.g. printing cylinder of offset rotary printing machine, involves adjusting coating to characteristics of base body, and adjusting electric current in form of impulses at specific range of period
DE102013101790A1 (en) Temperature control device for controlling temperature of sheet metal plate of vehicle structure during manufacture, has cooling element for cooling insulation segment adjacent to segment region of second heating plate

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09776145

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09776145

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1