DE1197307B

DE1197307B - Kupfer-Nickel-Hartlot und Loetmischung in Pulverform auf Basis dieses Lotes

Info

Publication number: DE1197307B
Application number: DEG28441A
Authority: DE
Inventors: George Sidney Hoppin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1958-12-31
Filing date: 1959-11-25
Publication date: 1965-07-22

Description

Kupfer-Nickel-Hartlot und Lötmischung Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupfer-Nickel- in Pulverform auf Basis dieses Lotes Hartlot, das 20 bis 40% Nickel und gegebenenfalls Silicium enthält.
Bekannte Hartlote dieser Art, z. B. ein Lot, das aus einer Legierung von 50% Nickel, 40% Kupfer und 10% Chrom besteht, der 1% Silicium, 0,1% Niob und 0,25% Mangan zugesetzt sind, oder ein Lot, das 64% Kupfer, 25% Nickel und 11% Zink enthält, sind bei hohen Temperaturen von beispielsweise 760°C außerordentlich spröde.
Der Erfindung liegt nun nie Aufgabe zugrunde, ein Hartlot zu schaffen, das sich durch eine gute Benetzungsfähigkeit, hohen Oxydationswiderstand und hohe Dehnbarkeit auszeichnet. Dabei kommt es besonders auf die Dehnbarkeit an. Insbesondere soll sich das Lot zum Hartlöten von Werkstücken eignen, die aus hoch warmfesten Stahl- oder Kobaltlegierungen oder Nickellegierungen, die mit Titan, Aluminium und Molybdän gehärtet sind, bestehen. Infolge der hohen Benetzungsfähigkeit soll das Lot in der Lage sein, verhältnismäßig breite Spalten zwischen den zu verlötenden Werkstücken zu überbrücken.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das 20 bis 40% Nickel enthaltende Kupfer-Nickel-Hartlot neben 2 bis 3% Silicium noch 2 bis 10% Indium oder, beim Fehlen von Indium, 4% Silicium enthält.
Die Verwendung dieser Legierung als Lot hat nicht nahegelegen.
Eine günstige Lage des Schmelzpunktes allein begründet noch nicht die Eignung einer Kupfer-Nickel-Legierung als Hartlot. Ersetzt man bei Dreistoffsystemen oder noch verwickelteren Lotlegierungen ein den Schmelzpunkt erniedrigendes Metall durch ein anderes, dann erhält man ein völlig neues und anders geartetes Legierungssystem, dessen Eigenschaften nur in Ausnahmefällen aus den Eigenschaften des früheren Zweistoff oder Dreistoffsystems oder verwickelteren Systems abgeleitet werden können.
Wenn das Lot die angegebene Menge von 2 bis 100% Indium enthält, kann der Siliciumzusatz auch fortfallen. In diesem Falle kann sich der Nickelanteil besonders auf 35 bis 38% und der Anteil an Indium auf 4 bis 6% belaufen.
Besonders bewährt hat sich ein Kupfer-Nickel-Hartlot, das aus 30 bis 40% Nickel, 2 bis 30% Silicium, 2 bis 6% Indium, Rest Kupfer, besteht.
Auch dann erhält man ein Hartlot, das die gestellte Aufgabe löst, wenn nur 75% dieses Hartlotes der obigen Vorschrift entsprechen, während der Rest von einer Nickellegierung gebildet wird, der geringe Mengen von Silicium, Bor und Chrom zugesetzt sind, wie aus Tabellen III und IV hervorgeht.

Die folgende Reihe von Lotzusammensetzungen stellt eine Reihe von Beispielen nach der Erfindung dar.

Tabelle I

Zusammensetzung in Gewichtsprozent

Beispiel Cu Ni In Si

H 45 53 37 10 -

H 46 56 39 5 -

H 47 57 40 3 -

H 48 54 39 5 2

H 49 54 40 5 1

H 50 60 35 5 -

H 51 59 35 5- 1

H 52 65 30 5 -

H 55 66 30 0 4

H 56 65 30 2 3

1-157 65 30 3 2

H 58 65 30 4 1

Alle Lote der Tabelle I besitzen eine Solidustemperatur von mindestens etwa 980°C, und zwei der . Lote (H 46 und H 50) besitzen eine Solidustemperatur von über 1035°C.

Die Lote H 50, H 55 und H 56 werden zum Hartlöten der erwähnten warmfesten Legierung auf Nickelgrundlage bevorzugt verwendet, da sie die besten Eigenschaften zur Verwendung mit einem solchem Werkstoff in sich vereinigen. Keine der Legierungen von Tabelle I machte die zu lötende Legierung spröde.
Tabelle 1I gibt die durchschnittlichen Ergebnisse der Scherzugversuche an den Verbindungsstellen der beiden Legierungen an, die bei etwa 1175'C unter Verwendung eines Lotes aus 35 bis 38% Nickel, 4 bis 10% Indium, Rest Kupfer, hartgelötet waren. Nach dem Hartlöten wurde die Probe luftgekühlt und 4 Stunden bei 900°C gehärtet. Die in Tabelle Il verwendete Bezeichnung »Scherfestigkeit« stellt die maximale Belastung geteilt durch die Abscherfläche dar.

Tabelle II

.1. mtu, oC Scherfestigkeit.

Pe kglmmz

Probe A .... Zimmertemperatur 2,5

Probe B .... 540 2

Probe C .... 650 9,7

Probe D .... 760 6,3

Die Fähigkeit des Hartlotes oder der Hartlotmischung, verhältnismäßig breite Lötfugen zwischen den zu verbindenden Teilen zu überbrücken, erhöht die Wirksamkeit und setzt die Herstellungskosten für einen hartgelöteten Gegenstand herab. Ein Material, das verhältnismäßig breite Fugen (z. B. 1,9 cm) zwischen den zu verbindenden Teilen überbrückt, wird gewöhnlich als ein »breite Fugen schließendes Hartlot« bezeichnet. Ein solches Material, das üblicherweise in Pulverform verwendet wird, muß flüssig genug sein, damit die zu lötende Fläche benetzt wird, aber darf nicht so flüssig sein, daß es von der zu überbrückenden Verbindungsstelle abfließt. Deshalb muß ein solches »breite Fugen schließendes Hartlot« bei der Temperatur, bei der gelötet wird, gleichzeitig flüssig und träge sein.
Die Hartlote nach der Erfindung eignen sich ausgezeichnet als »breite Fugen schließende« Mischungen mit anderen warmfesten Legierungen in Pulverform.

Tabelle III führt einige brauchbare Mischungen von Hartlotpulvern (in Gewichtsprozent) an.

Tabelle III

Hartlote N-Legierung P-Legierung

nadt der

Erfindung % °%

Mischung E ... 85 - 15

Mischung F ... 95 5 -

Mischung G ... 75 24 1

Die Zusammensetzungen der in Tabelle III genannten Hartlote sowie der N- und P-Legierungen sind in der folgenden Tabelle angeführt.

Tabelle IV

Hartlote

Element nach der N-Legierung P-Legierung

Erfindung

°% % %

Nickel ..... 35 bis 38 98 bis 95,8 88,5 bis 83,5

Indium .... 4 bis 6 - -

Kupfer ..... 61 bis 56 - -

Silicium .... - 1,5 bis 2,4 3 bis 5

Bor . . . . . . . . - 0,5 bis 1,8 2,5 bis 3,5

Chrom ..... - - 6 bis 8

Außer der Fähigkeit, verhältnismäßig breite Fugen zu überbrücken und das Sprödewerden der zu verbindenden Werkstoffe zu verhüten, können die Mischungen der Tabelle III sowie die Kupferhartlote zur Verbindung von Teilen verwendet werden, von denen man weiß, daß eine Reparatur oder eine Lösungsglühung erforderlich sein wird, wobei der Gegenstand von der Lötstelle entfernt werden muß. Das Hartlot und seine Mischungen fließen bei einem wiederholten Löten nicht wesentlich zurück und schmelzen während des Lösungsglühens bis zu etwa 1090°C nicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Kupfer-Nickel-Hartlot, bestehend aus 20 bis 40% Nickel, gegebenenfalls Silicium, Rest Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot neben 2 bis 3% Silicium noch 2 bis 10% Indium oder, beim Fehlen von Indium, 4% Silicium enthält.
2. Lot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 30 bis 40% Nickel, 2 bis 3% Silicium, 2 bis 6% Indium, Rest Kupfer, besteht.
3. Kupfer-Nickel-Hartlot, bestehend aus 20 bis 40% Nickel, Rest Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß es noch 2 bis 10% Indium enthält.
4. Lot nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 35 bis 38% Nickel, 4 bis 6% Indium, Rest Kupfer, besteht.
5. Hartlotmischung in Pulverform, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu 85% aus gepulvertem Hartlot nach Anspruch 4 und zu 15% aus einem gepulverten Nickelhartlot besteht, das seinerseits aus 3 bis 5% Silicium, 2,5 bis 3,5% Bor, 6 bis 8% Chrom, Rest Nickel, besteht.
6. Hartlotmischung in Pulverform, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu 950% aus gepulvertem Hartlot nach Anspruch 4 und zu 5% aus einem gepulverten Nickelhartlot besteht, das seinerseits aus 1,5 bis 2,4% Silicium, 0,5 bis 1,80% Bor, Rest Nickel, besteht.
7. Hartlotmischung in Pulverform, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu 75% aus dem Hartlot nach Anspruch 4, zu 240% aus einem zweiten Hartlot besteht, das seinerseits aus 0,5 bis 1,8% Bor, 1,5 bis 2,4% Silicium, Rest Nickel, besteht, und zu 1% aus einem dritten Hartlot besteht, das seinerseits aus 3 bis 5% Silicium, 2,5 bis 3,5% Bor, 6 bis 8% Chrom, Rest Nickel, besteht. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 525 165; »Chemisches Zentralblatt«, 1953, S. 5571/5572.