Verfahren zur Herstellung einer hochtemperaturbeständigen Lötverbindung
zwischen Teilen aus Eisenwerkstoffen Bekanntlich lassen sich Verbindungen zwischen
Teilen aus Eisenwerkstoffen durch Löten oder Schweißen herstellen. Vorzugsweise
werden dabei derartige Werkstoffe, deren Gefüge und Eigenschaften durch die Schweißhitze
ungünstig beeinflußbar sind, durch Löten verbunden. Darüber hinaus werden vor allem
dünnwandige Werkstoffe gelötet, um die Gefahr des Durchbrennens und Verziehens weitgehend
zu vermeiden, und ebenso eignet sich die Lötung besser zur Verbindung an schwer
zugänglichen Stellen. Das Löten besteht darin, daß ein Lot verwendet wird, dessen
Arbeitstemperatur geringer ist als die Schmelztemperaturen der zu verbindenden Grundwerkstoffe.
Im allgemeinen weicht die Zusammensetzung des Lotes stark von der der Grundwerkstoffe
ab, insbesondere wenn es sich um die Verwendung von Eisenwerkstoffen handelt, bei
denen entweder reines Kupfer oder Legierungen aus Kupfer mit Zink, Silber und Nickel
als Lot verwendet werden. Bedingt durch die Eigenschaften dieser Lote sind die Verbindungen
von Eisenwerkstoffen bei Verwendung solcher Lote nicht hochtemperaturfest.Process for the production of a high temperature resistant solder joint
Between parts made of ferrous materials It is well known that connections between
Manufacture parts from ferrous materials by soldering or welding. Preferably
are such materials, their structure and properties due to the heat of welding
are unfavorably influenced, connected by soldering. In addition, especially
thin-walled materials are soldered to minimize the risk of burning through and warping
to avoid, and likewise the soldering is better suited for connection to difficult
accessible places. Soldering consists in using a solder whose
Working temperature is lower than the melting temperature of the base materials to be joined.
In general, the composition of the solder differs significantly from that of the base materials
especially when it comes to the use of ferrous materials
those either pure copper or alloys of copper with zinc, silver and nickel
can be used as plumb bob. The connections are conditioned by the properties of these solders
of ferrous materials when using such solders are not resistant to high temperatures.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, zur Herstellung hochtemperaturbeständiger
Lötverbindungen von Teilen aus Eisenwerkstoffen grundwerkstoffähnliche Lote zu verwenden,
deren Kohlenstoffgehalt größer oder kleiner als der der Grundwerkstoffe ist. Bei
Verwendung derartiger Lote treten jedoch insofern Schwierigkeiten auf, als die Oberflächenspannung
derartiger Lote so stark ist, daß ein Fließen des Lotes und damit eine einwandfreie
Lötung nur bei sehr hohen Temperaturen ermöglicht werden kann. Es ist deshalb ferner
vorgeschlagen worden, dem Lot Mittel zuzusetzen, die eine leichtere Fließbarkeit
bzw. Benetzbarkeit desselben ermöglichen unter Herabsetzung der hierfür notwendigen
Löttemperaturen. Zur Erzielung der notwendigen Eigenschaften des Lotes ist bereits
vorgeschlagen worden, dem grundwerkstoffähnlichen Lot beispielsweise Phosphor, Silizium
oder verschiedene Kombinationen dieser Elemente als Mischungs- oder Legierungsbestandteile
beizugeben, weil dadurch - wie bereits erwähnt - die Oberflächenspannung des flüssigen
Lotes herabgesetzt und die Temperatur der beginnenden Erstarrung erniedrigt wird.It has therefore already been proposed for the production of high temperature resistant
To use soldered joints of parts made of ferrous materials similar to base material,
whose carbon content is greater or less than that of the base materials. at
Using such solders, however, problems arise in that the surface tension
Such a solder is so strong that a flowing of the solder and thus a perfect
Soldering can only be made possible at very high temperatures. It is therefore further away
It has been proposed to add agents to the solder which make it easier to flow
or allow wettability of the same while reducing the necessary for this
Soldering temperatures. To achieve the necessary properties of the solder is already
been proposed, the base material-like solder, for example, phosphorus, silicon
or various combinations of these elements as components of a mixture or alloy
to be added because this - as already mentioned - the surface tension of the liquid
The solder is lowered and the temperature of the incipient solidification is lowered.
Dem an sich aus den vorgenannten Gründen erwünschten Zusatz derartiger
Mittel zum Lot sind jedoch dadurch Grenzen gesetzt, daß durch diesen Zusatz die
Festigkeit und Temperaturbeständigkeit der Lötung verringert wird.The addition of such substances, which is desirable per se for the reasons mentioned above
However, the means to the solder are limited by the fact that the
The strength and temperature resistance of the soldering is reduced.
Durch die deutsche Patentschrift 383 393 ist es bekanntgeworden, für
das Hartlöten von Gußeisen als Oxydationsmittel zur Verbrennung des Kohlenstoffes
Natriumperborat bzw. Natriumperphosphat das in Eisenpulver verteilt ist, zu verwenden.
Das Mittel zersetzt sich beim Löten, wobei es den Kohlenstoff im Gußeisen oxydiert
und die entstehenden Oxyde entfernt. Es dient als Zusatz zu einem beliebigen Lot
und bewirkt neben der Entfernung des Kohlenstoffes aus dem Gefüge eine Reinigung
der Oberfläche von diesen gebildeten Oxyden. Eine Verbesserung des Fließens von
Eisenwerkstofflot ist weder beabsichtigt, noch wird es auf diese Art erreicht.By the German patent specification 383 393 it has become known for
the brazing of cast iron as an oxidizing agent to burn the carbon
Sodium perborate or sodium perphosphate, which is distributed in iron powder, should be used.
The agent decomposes during soldering, oxidizing the carbon in the cast iron
and the resulting oxides are removed. It is used as an addition to any solder
and in addition to removing the carbon from the structure, it also cleans it
the surface of these oxides formed. An improvement in the flow of
Ferrous solder is neither intended nor achieved in this way.
Durch die deutsche Patentschrift 851886 und die USA.- Patentschrift
2 031909 ist die Verwendung von Phosphorverbindungen als Flußmittel beim Löten von
Leicht- und Buntmetallen bzw. Weichlöten von Metallen bekanntgeworden. Die Phosphorsalze
haben hier die Aufgabe die Oberflächen zu reinigen. Durch die Erfindung wird nicht
eine Reinigung der Oberflächen und/oder eine Oxydierung von Kohlenstoff in Eisen
angestrebt, sondern es wird eine Verbesserung des Fließens von Eisenwerkstofflot
beabsichtigt.Through the German patent specification 851886 and the USA patent specification
2 031909 is the use of phosphorus compounds as flux when soldering
Light and non-ferrous metals or soft soldering of metals became known. The phosphorus salts
have the task of cleaning the surfaces here. The invention does not
cleaning the surfaces and / or oxidizing carbon in iron
aimed, but rather an improvement in the flow of ferrous material solder
intended.
Gemäß der Erfindung kann eine gute Benetzbarkeit der zu lötenden Oberfläche
durch das Lot und eine ,Herabsetzung der Oberflächenspannung unter Vermeidung einer
Verminderung der mechanischen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit der Teile aus
Eisenwerkstoffen dadurch erzielt werden, daß vor dem Lötvorgang die zu verlötende
Oberfläche durch feinverteilt aufgebrachte Phosphorverbindungen in gelöster Form
eine Zustandsänderung erfährt, die beim Löten eine Legierungsbildung des Grundwerkstoffes
mit dem phosphorfreien Lot an den behandelnden Oberflächen herbeiführt. Vorteilhaft
wird dem insbesondere vorgewärmten Grundwerkstoff die Phosphorverbindung aufgesprüht
und auf diesem getrocknet,
bevor das Lot an die zu verlötende Stelle
gebracht wird. Die Aufbringung des Aktivierungsmittels kann auch durch Eintauchen
der zu verlötenden Teile in eine entsprechende Lösung, z. B. Phosphatbad, erfolgen.
Beispielsweise kann als Aktivierungsmittel eine etwa 10 o/oige Diammoniumphosphatlösung
verwendet werden. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, das Aufbringen und Trocknen
der Phosphorverbindungslösung unter einer Schutzgasatmosphäre vorzunehmen: Durch
das Aufbringen der Phosphorverbindung wird die Oberfläche des behandelten Grundwerkstoffes
in einen anderen Zustand gebracht, der es dem Lot ermöglicht, in die Oberfläche
des Grundwerkstoffes beim Lötvorgang einzudringen und mit diesem sich zu legieren.
Neben der auf diese Weise erreichten höheren Festigkeit des Lotes wird durch die
Legierungsbildung erreicht, daß an -der Lötstelle keine Elemente vorhanden sind;
die eine Korrosion erleichtern würden, d. h., ein nach dem erfindungsmäßigen Verfahren
vorgenommene Lötung ist durch Verhinderung von Lokalelementbildung korrisionsbeständiger
als nach bekannten Verfahren- erfolgte Lötungen. Darüber hinaus haben Versuche ergeben,
daß bei der nach dem neuen Verfahren vorgenommene Lötung die kohlenstoffärmere Zone
zwischen Lot und Grundwerkstoff verschwunden bzw. außerordentlich dünn ausgebildet
ist. Ebenso tritt eine weniger starke Aufkohlung des Grundwerkstoffs ein, da die
sich bildende Phosphorschicht eine starke Kohlenstoffdiffussion vom -Lot in den
Grundwerkstoff verhindert. Die dabei erzielte Verminderung der Kohlenstoffverarmung
im Lot verringert die Schmelzpunkterhöhung des Lotes, die bekanntlich durch das
Aufkohleh aus dem Grundwerkstoff eintreten kann.According to the invention, good wettability of the surface to be soldered can be achieved
through the solder and one, lowering the surface tension while avoiding one
Reduction of the mechanical strength and temperature resistance of the parts
Ferrous materials can be achieved in that the to be soldered before the soldering process
Surface due to finely distributed phosphorus compounds in dissolved form
undergoes a change of state that causes an alloying of the base material during soldering
with the phosphorus-free solder on the surfaces to be treated. Advantageous
the phosphorus compound is sprayed onto the particularly preheated base material
and dried on this,
before the solder to the point to be soldered
is brought. The activation agent can also be applied by immersion
the parts to be soldered into an appropriate solution, e.g. B. phosphate bath.
For example, an approximately 10% diammonium phosphate solution can be used as an activating agent
be used. It can also be advantageous to apply and dry
to make the phosphorus compound solution under a protective gas atmosphere: By
the application of the phosphorus compound becomes the surface of the treated base material
placed in a different state that allows the solder to get into the surface
penetrate the base material during the soldering process and alloy with it.
In addition to the higher strength of the solder achieved in this way, the
Alloy formation ensures that no elements are present at the soldering point;
which would facilitate corrosion, d. i.e., one according to the inventive method
Any soldering that has been carried out is more resistant to corrosion by preventing the formation of local elements
than soldering carried out according to known methods. In addition, tests have shown
that in the soldering carried out according to the new method, the lower carbon zone
between solder and base material has disappeared or is extremely thin
is. There is also a less pronounced carburization of the base material, since the
forming phosphor layer a strong carbon diffusion from the solder in the
Base material prevented. The resulting reduction in carbon depletion
in the solder reduces the increase in the melting point of the solder, which is known to be caused by the
Carburization can occur from the base material.