NL8001781A

NL8001781A - METHOD FOR BRAZING METALS

Info

Publication number: NL8001781A
Application number: NL8001781A
Authority: NL
Original assignee: Servimetal Soc
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1980-09-30
Also published as: DE3011252B1; SG75283G; IT7921905A0; IT1165035B; NO800883L; MX153763A; AR220613A1; DE3011252C2; GB2047150A; BR8001808A; GR67226B; FR2452347A2; PT71018A; JPS55130395A; SE439745B; CH636290A5; GB2047150B; BE882444A; CA1133765A; SE8002294L

Description

ff

' ’ 80.3098/M/Rey/MvC80.3098 / M / Rey / MvC

Korte aanduiding: Werkwijze voor het hardsolderen van metalen.Short designation: Method for brazing metals.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het hardsolderen van metalen en in het bijzonder op het met een vloei-middel hardsolderen van samengestelde bodems van keukengereedschap.The invention relates to a method for brazing metals and, in particular, to soldering composite bottoms of kitchen tools with a flux.

Het is bekend om soldeemaden tussen metalen van 5 hetzelfde soort of van een verschillend soort te vervaardigen met behulp van een vulmateriaal in aanwezigheid van een vast afbijtend vloeimiddel.It is known to produce brazing alloys between metals of the same kind or of a different kind using a filler material in the presence of a solid stripping flux.

In het vervolg zal onder de term "metaal" in het algemeen zowel zuivere metalen als metaallegeringen worden verstaan. Men kan zodoende bijvoorbeeld aluminium met roestvrij-staal, koper met aluminium of koper met 10 roestvrij-staal hardsolderen. Hiertoe gebruikt men vulmateriaal dat bestaat uit een met vloeimiddel bedekte draad, of uit een draad die is voorzien van een met vloeimiddel gevuld kanaal of uit een met vloeimiddel gemengd metaalpoeder. De chemische samenstellingen van het soldeer en het vloeimiddel. zijn de vakman bekend, evenals de methoden voor het ver-15 hitten waarmee de soldeerverbinding tot stand komt (verwarmen met inductie, met weerstand, in een oven of door middel van een brander).In the following, the term "metal" will generally mean both pure metals and metal alloys. It is thus possible, for example, to braze aluminum with stainless steel, copper with aluminum or copper with stainless steel. Fill material consisting of a flux-coated wire, or of a wire provided with a flux-filled channel or of a flux-mixed metal powder, is used for this purpose. The chemical compositions of the solder and flux. are known to the person skilled in the art, as are the methods of heating with which the solder joint is established (heating with induction, with resistance, in an oven or by means of a burner).

In het Franse octrooi Nr. 2.391.893, is een werkwijze voor het hardsolderen van metalen beschreven, die in het bijzonder geschikt is voor het zowel afzonderlijk als in serie vervaardigen van bodems van 20 keukengereedschap, die zijn samengesteld uit verschillende metalen, alsmede voor de elektrische aansluitingen tussen de metalen geleiders. In het eerste geval, gaat het om het verschaffen van een goede warmtegeleiding, in het tweede geval om een uitstekende elektrische geleiding tussen de verschillende door middel van hardsolderen'samengevoegde elementen, 25 waarbij niet altijd werkwijzen kunnen worden toegepast, die gebruik maken van poedervormig soldeer.French patent no. No. 2,391,893, a method of brazing metals has been described, which is particularly suitable for the manufacture, both individually and in series, of bases of 20 kitchen utensils composed of different metals, as well as for the electrical connections between the metal conductors . In the first case, it is about providing good heat conduction, in the second it is about excellent electrical conductivity between the different elements joined by means of brazing, whereby processes which use powdered solder cannot always be used .

Deze werkwijze onderscheidt zich doordat gebruik wordt gemaakt van een soldeer, dat eerst wordt bedekt met een homogene en hechtende laag vloeimiddel en in de vorm en de afmetingen van. de te ver-30 binden elementen wordt uitgesneden. Het soldeer kan bestaan uit een smalle homogene band, maar kan ook bestaan uit een smalle band , waarvan de elementen tussen zich in lege ruimten vrij laten waarin het vloeimiddel zal komen te liggen, zoals een gaas, een rooster, geperforeerd of uitgevouwen metaal, dat al of niet is voorzien van een oppervlaktebehandeling 80 0 1 7 ff1 - 2 - voor het verbeteren van de hechting van het vloeimiddel, Het is tevens mogelijk, dat één van de te verbinden delen op één van zijn vlakken of op beide vlakken door middel van een bekende werkwijze zoals lijmen vooraf is voorzien van een laag soldeer, waarbij de laag soldeer zelf 5 is bedekt met een. laag geschikt vloeimiddel in verband met de hierop volgende bevestiging. In alle gevallen, wordt het vloeimiddel met een conventionele methode aangebracht, bijvoorbeeld door onderdompeling in een suspensie van vloeimiddel in een vloeistof (water waarin verschillende toevoegingen zijn toegevoegd, waardoor een suspensie wordt verkregen, 10 organische vloeistof enz....) door het met een pistool besprenkelen of opspuiten van suspensie, enz. Het is tevens mogelijk om het soldeer onder te dompelen in een bad met gesmolten vloeimiddel. Wanneer het soldeer bestaat uit een smalle band, is het mogelijk om de band door een oven met een ingestelde temperatuur te laten circuleren, welke oven een bad met 15 gesmolten vloeimiddel bevat.This method is distinguished in that use is made of a solder, which is first covered with a homogeneous and adhesive layer of flux and in the form and dimensions of. the elements to be bonded are cut out. The solder may consist of a narrow homogeneous band, but may also consist of a narrow band, the elements of which leave between them in empty spaces in which the flux will be deposited, such as a mesh, a grid, perforated or unfolded metal, which whether or not provided with a surface treatment 80 0 1 7 ff1 - 2 - to improve the adhesion of the flux, It is also possible that one of the parts to be joined on one of its surfaces or on both surfaces by means of a known method, such as gluing, is previously provided with a layer of solder, wherein the layer of solder itself is covered with a. low suitable flux due to subsequent attachment. In all cases, the flux is applied by a conventional method, for example, by immersion in a suspension of flux in a liquid (water in which various additives have been added, whereby a suspension is obtained, 10 organic liquid, etc.) by applying sprinkle a gun or spray suspension, etc. It is also possible to immerse the solder in a bath of molten flux. When the solder consists of a narrow band, it is possible to circulate the band through an oven with a set temperature, which oven contains a bath with 15 molten flux.

Na het verlaten van de oven wordt de band gekoeld, en een dunne laag goed hechtend vloeimiddel blijft achter op de twee vlakken van de band, waaruit men direct de plaatjes van de gwenste vorm en afmeting kan knippen. Hetzelfde geschiedt indien het soldeer bestaat uit een gaas, 20 uit een rooster of uit uitgevouwen of geperforeerd metaal. Voor het verbeteren van de hechting .van het vloeimiddel, kan men het soldeer onderwerpen aan verschillende oppervlaktebehandelingen, zoals verhitten tot een geschikte temperatuur, ontvetten en borstelen. Het toepassen van deze zojuist beschreven werkwijze heeft echter een aantal nadelen. Enerzijds is het 25 roostervormige of het ontvouwen metaal van de soldeerlegering geen gangbaar voorkomend materiaal, en het speciaal fabriceren hiervan zal relatief duur zijn. Bovendien is de hechting van het vloeibare of in oplossing zijnde vloeimiddel tussen de mazen van het rooster afhankelijk van de oppervlaktespanning, welke spanning niet altijd goed kan worden beheerst, en aan-30 leiding kan geven tot onregelmatige adhesieverschijnselen. Anderzijds smelten bij het gebruik van een smalle band tijdens het solderen, de smalle band soldeer en het vloeimiddel nagenoeg gelijktijdig en krijgt het vloeibare vloeimiddel de neiging om grote niet bedekte vlakken te vormen, die na afkoeling niet vastgesoldeerde zones zullen vormen, in 35 welke zones de warmte-overdracht tussen de verschillende lagen die de bodem van het gereedschap vormen, zal zijn verstoord. Bovendien zal de mechanische sterkte van een op deze wijze vervaardigde verbinding kleiner zijn.After leaving the oven, the belt is cooled, and a thin layer of well-adhering flux remains on the two surfaces of the belt, from which the plates of the desired shape and size can be cut directly. The same occurs if the solder consists of a mesh, of a grid or of expanded or perforated metal. To improve the adhesion of the flux, the solder can be subjected to various surface treatments, such as heating to a suitable temperature, degreasing and brushing. However, the application of this method just described has a number of drawbacks. On the one hand, the lattice-shaped or the unfolded metal of the solder alloy is not a commonly occurring material, and its special manufacturing will be relatively expensive. Moreover, the adhesion of the liquid or dissolving flux between the meshes of the grid depends on the surface tension, which tension cannot always be well controlled, and may lead to irregular adhesion phenomena. On the other hand, when using a narrow band during soldering, the narrow band solder and the flux melt almost simultaneously, and the liquid flux tends to form large uncovered areas, which will form unsoldered areas after cooling, in which zones the heat transfer between the different layers that form the bottom of the tool will be disturbed. In addition, the mechanical strength of a compound made in this way will be less.

800 1 7 81 - 3 - sjj? ^ '*’0800 1 7 81 - 3 - sjj? ^ '*' 0

De uitvinding beoogt deze nadelen te vermijden.The object of the invention is to avoid these drawbacks.

Zij beoogt de verdelingen de hechting van het vloeimiddel op de soldeer-band te verbeteren doordat de genoemde band op tenminste één van zijn twee takken wordt ingesneden, zodat kleine holten ontstaan, waarin het 5 vloeimiddel zal komen te liggen. Er zijn verschillende manieren voor het aanbrengen van dergelijke holten, waarbij met één van de meest efficiënte, die zich het best leent voor industriële toepassing, de band hetzij tussen een aangedreven snij- of graveerwiel en een vrij draaiend wiel, waarvan de buitenste bekleding elastisch kan deformeren, zoals 10 karton, rubber of bepaalde meegevende plastics, hetzij zonder slippen tussen twee synchroon aangedreven graveerwielen wordt gevoerd. In het eerste geval vormt het van een relief voorziene graveerwiel regelmatige holten in de band. Deze holten kunnen zeer verschillende vormsn hebben, maar gebleken is, dat de beste resultaten worden verkregen wanneer zij 15 regelmatige geometrische vormen hebben en hun omtrek bestaat uit een gelijkzijdige of gelijkbenige driehoek, een vierkant of ruit waarvan de zijde of diagonaal een grootte heeft in de orde van 0,5 tot 5 mm en bij voorkeur tussen de 1 en 2 mm, en waarbij de holten een maximale diepte hebben van enkele honderdsten tot enige tienden milimeters. Deze regel-20 matige geometrische vormen kunnen zeer gemakkelijk worden verkregen met goedkope en eenvoudige mechanische middelen, terwijl soldeerbanden van een aluminium-siliciumlegering, met een siliciumgehalte, dat bijvoorbeeld kan lopen van 5 tot 20%, zoals AS13 (met 13% silicium), en een dikte van enige tenden milimeters, in ruime mate beschikbaar zijn zodat de produktie-25 kosten worden verlaagd.It aims at the distributions to improve the adhesion of the flux to the solder tape by cutting said tape on at least one of its two branches, so that small cavities are formed in which the flux will settle. There are several ways of arranging such cavities, with one of the most efficient, which is best suited for industrial application, is the tire either between a driven cutting or engraving wheel and a freely rotating wheel, the outer covering of which can be elastic deforming, such as cardboard, rubber or certain compliant plastics, or is passed between two synchronously driven engraving wheels without slipping. In the former case, the embossed engraving wheel forms regular voids in the belt. These cavities can have very different shapes, but it has been found that the best results are obtained when they have regular geometric shapes and their perimeter consists of an equilateral or isosceles triangle, a square or diamond of which the side or diagonal has a size in the in the order of 0.5 to 5 mm and preferably between 1 and 2 mm, and wherein the cavities have a maximum depth of a few hundredths to a few tenths of a millimeter. These regular geometric shapes can be very easily obtained with inexpensive and simple mechanical means, while solder tapes of an aluminum-silicon alloy, with a silicon content, for example, can range from 5 to 20%, such as AS13 (with 13% silicon), and a thickness of a few tens of millimeters, are widely available to reduce production costs.

De op één vlak van de band aangebrachte holten vormen op het tegenover liggende vlak uitstulpingen, die tussen zich in ruimten vrijlaten waarin eveneens vloeimiddel kan worden opgenomen. Op deze wijze wordt op beide oppervlakken een in hoofdzaak gelijke verdeling van het 30 vloeimiddel verkregen, waarbij men tracht het totale volume van de holten op elk vlak gelijk te houden. Dit resultaat kan worden verkregen wanneer het reliëf van het graveerwiel de vorm heeft, van ruiten of vierkanten, die zo wel met hun grote als met hun kleine diagonaal op één lijn liggen en elkaar met hun hoekpunten raken. Het op één lijn plaatsen van gelijkzijdige 35 driehoeken zou eveneens mogelijk kunnen zijn.The cavities arranged on one face of the belt form bulges on the opposite face, which leave space between them in which flux can also be received. In this way, a substantially equal distribution of the flux is obtained on both surfaces, attempting to keep the total volume of the cavities equal on each plane. This result can be obtained when the relief of the engraving wheel is in the form of diamonds or squares aligned with their large as well as their small diagonal and touching each other with their vertices. Aligning equilateral 35 triangles could also be possible.

In het tweede geval, zijn de twee graveerwielen voorzien van een identiek profiel dat eveneens is gevormd door met hun twee diagonalen in eikaars verlengde liggende regelmatige vierzijdige vierkanten of ruiten ann17 «1 - 4 - of door gelijkbenige of gelijkzijdige driehoeken die met een der hoogtelijnen en hun basis op één lijn liggen, waarbij één van de wielen over de halve profiel-afstand ten opzichte van het andere wiel is verschoven, d.w.z. zowel in longitudinale richting als in de dwarsrichting over één 5 halve diagonaal. Deze verplaatsing moet constant worden gehouden, terwijl de rotatie zonder slippen met bekende middelen synchroon moet worden gehouden. Men verkrijgt zodoende een strikte symmetrie tussen de op elk vlak gevormde holten, maar weliswaar ten koste van een aanzienlijke complicatie.In the second case, the two engraving wheels have an identical profile, which is also formed by regular four-sided squares or diamonds ann17 «1 - 4 - extended by their two diagonals, or by isosceles or equilateral triangles with one of the height lines and align their base with one wheel offset half profile distance from the other wheel, ie both longitudinally and transversely by one half diagonal. This displacement must be kept constant, while the rotation without slipping must be kept synchronous by known means. A strict symmetry is thus obtained between the cavities formed on each plane, but at the expense of a considerable complication.

Een andere manier voor het vormen van de holten om het vloei-10 middel vast te houden, kan bestaan uit het chemisch of elektrochemisch etsen van één of beide oppervlakken waarbij de inwerkdiepte op bekende wijze wordt geregeld door middel van de concentratie, de temperatuur en de inwerktijd van het reactiemiddel.Another way of forming the cavities to retain the flowable agent may be by chemical or electrochemical etching of one or both surfaces, the action depth of which is controlled in known manner by the concentration, temperature and temperature. reaction time of the reagent.

De aldus gegraveerde soldeerbanden kunnen door middel van één 15 der hiervoor beschreven wijzen worden bekleed met vloeimiddel.The solder tapes thus engraved can be coated with flux by any one of the methods described above.

Voor een goede hechting van het vloeimiddel kan men naar keuze en afhankelijk van de eisen van elke gebruiker, hetzij eerst de band met vloeimiddel .. bekleden en vervolgens de plaatjes in de vormen en afmetingen, die overeenkomen met die van de te verbinden elementen, uit-20 knippen of eerst de plaatjes uit de bewerkte band knippen en deze vervolgens met vloeimiddel bedekken.For good adhesion of the flux, one can, depending on the requirements of each user, either coat the flux band first and then the plates in the shapes and sizes corresponding to those of the elements to be joined. -20 or first cut the plates from the processed band and then cover them with flux.

Met het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding, wordt de hechting van het vloeimiddel op de soldeerband sterk verbeterd, waardoor het transporteren, het opslaan en het hanteren van de plaatjes 25 kan worden uitgevoerd zonder enig risico dat er ten tijde van het solderen plaatselijk vloeimiddel ontbreekt. Bovendien loopt men door de regelmatige verdeling van het vloeimiddel in de holten geen risico meer, dat bij het beproeven van de vastgesoldeerde delen grote niet vastgesoldeerde gebieden worden gevonden, die zijn omgeven door gestold vloeimiddel. Dit vloeimiddel 30 is daarentegen op zeer regelmatige wijze verdeeld. Dit leidt tot een regelmatige verdeling over de gesoldeerde vlakken, waardoor over het gehele oppervlak een gelijkmatige warmtegeleiding is verzekerd. Maar doordat een deel van het vloeimiddel tussen de gesoldeerde delen blijft ingesloten, en teneinde corrosieverschijnselen in de gebieden waar het vloeimiddel aan 35 het oppervlak verschijnt (op de verbindingssnede) te vermijden wordt bij voorkeur een niet-corrosie vloeimiddel toegepast en in het bijzonder vloeimiddel op basis van alkali-chloriden of alkali-fluoriden gebruikt.With the application of the method according to the invention, the adhesion of the flux to the solder tape is greatly improved, so that the transporting, storing and handling of the plates 25 can be carried out without any risk of local flux being present at the time of soldering is missing. Moreover, due to the regular distribution of the flux in the cavities, there is no longer a risk that large areas of unsoldered, surrounded by solidified flux, will be found when testing the soldered parts. This flux 30, on the other hand, is distributed in a very regular manner. This leads to a regular distribution over the soldered surfaces, which ensures uniform heat conduction over the entire surface. However, because part of the flux remains trapped between the brazed parts, and in order to avoid corrosion phenomena in the areas where the flux appears on the surface (on the joint cut), a non-corrosion flux is preferably used, and in particular flux on based on alkali chlorides or alkali fluorides.

800 1 7 81 *ί _β - 5 -800 1 7 81 * ί _β - 5 -

Voorbeeld van de werkwijze:Example of the method:

Voor het fabriceren van keukengereedschap waarvan het lichaam bestaat uit roestvrijstaal en de bodem bestaat uit drie lagen: een onderste laag van roestvrijstaal, die deel uitmaakt van het lichaam, een tussenlaag 5 bestaande uit een schijf aluminium en een uitwendige laag, die bestaat uit een schijf roestvrijstaal; heeft men tussen de aluminium schijf enerzijds en de twee lagen roestvrijstaal anderzijds, een soldeerplaat aangebracht van een aluminium-siliciumlegering met ongeveer 13% silicium.For the manufacture of kitchen utensils, the body of which consists of stainless steel and the bottom consists of three layers: a bottom layer of stainless steel, which is part of the body, an intermediate layer 5 consisting of an aluminum disc and an external layer, which consists of a disc stainless steel; Between the aluminum disk on the one hand and the two layers of stainless steel on the other, a solder plate of an aluminum-silicon alloy with about 13% silicon is applied.

Deze plaat is verkregen door een gelamineerde band, van 0,040 10 mm dikte tussen een aangedreven graveercylinder en een vrij draaiende cylinder, die is bekleed met dik karton te voeren. Het profiel bestaat uit ruiten met een grote diagonaal van 2 mm en een kleine diagonaal van 1,5 mm, die elkaar in hun hoekpunten raken en met hun diagonalen regelmatig op één lijn zijn gelegen. De grote diagonaal is in de richting van 15 de lengte van de band geplaatst. De aldus gegraveerde band had een totale dikte van ongeveer 0,15 mm. De band wordt vervolgens voorverhit tot 200° C en hierna bestreken met een niet corrosief vloeimiddel op basis van kaliumaluminiumfluoride door het verstuiven van een waterige suspensie van vloeimiddel en het continu drogen.This plate was obtained by feeding a laminated tape, 0.040 mm thick, between a driven engraving cylinder and a freely rotating cylinder, which is covered with thick cardboard. The profile consists of panes with a large diagonal of 2 mm and a small diagonal of 1.5 mm, which touch each other at their vertices and are regularly aligned with their diagonals. The large diagonal is positioned in the direction of the length of the belt. The tape thus engraved had a total thickness of about 0.15 mm. The belt is then preheated to 200 ° C and then coated with a non-corrosive flux based on potassium aluminum fluoride by spraying an aqueous flux suspension and continuous drying.

20 Men heeft vastgesteld, dat er slechts een zeer gering verschil bestaat, in de orde van enkele procenten, tussen de hoeveelheid vloeimiddel die zich in de holten van het ene oppervlak en in die van het andere oppervlak hecht. De platen worden uit deze band gesneden. Het hardsolderen geschiedt op bekende wijze door verhitting met inductie tot een temperatuur van 25 ongeveer 600°C. Door middel van gebruikelijke trekproeven en thermische schokken heeft men vastgesteld, dat de aldus vervaardige verbinding een uitzonderlijke hoge kwaliteit heeft.It has been found that there is only a very slight difference, on the order of a few percent, between the amount of flux that adheres in the cavities of one surface and that of the other surface. The plates are cut from this belt. The brazing is effected in a known manner by heating with induction to a temperature of about 600 ° C. It has been found by means of conventional tensile tests and thermal shocks that the compound thus produced has an exceptionally high quality.

- conclusies - • i 800 1 7 81- conclusions - • i 800 1 7 81

Claims

Method for brazing metals and in particular for flux-brazing composite bottoms of kitchen utensils, the solder being in the form of a narrow strip, characterized in that the narrow solder strip is on at least one of its surfaces is incised so that small cavities are formed on it to receive the flux.

Method according to claim 1, 10, characterized in that the small engraved cavities on a first face of the solder strip in the opposite face form protuberances, which release between them in spaces whose filling capacity for the flux is substantially equal to that of the cavities in the first plane.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the perimeters of the cavities consist of four-sided regular panes or squares aligned with their diagonals and touching each other with their vertices or of isosceles or equilateral 20 triangles.

Method according to any one of the preceding claims 1-3, characterized in that the lengths of the diagonals of the quadrilaterals and of the sides of the triangles are between 0.5 and 5 mm.

A method according to any one of the preceding claims 1-4, that the cavities are formed by passing the solder tape between a driven engraving wheel and a freely rotating wheel which is covered with a yielding elastic material.

6. Method according to any one of claims 1-4, 30. characterized in that the small cavities are formed by passing the solder between two synchronously driven engraving wheels without slipping, the profile of one wheel both in the longitudinal direction and in the transverse direction has shifted by half a unit from the profile of the other wheel. 800 1 7 81 -7-. Λ ** '- - -. -S' \

A method according to claim 1, characterized in that the small voids in the solder strip are formed by the action of chemical substances.

8. A method according to any one of the preceding claims 1-7, characterized in that the engraved tape before cutting the plates is coated with flux.

9. Method according to any one of the preceding claims 1-7, 10. It is characterized in that the plates are cut from the engraved strip and then coated with flux.

10. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the flux is non-corrosive to the various brazing elements to form the composite base. 800 1 7 81