DE1508336C

DE1508336C - Hard solder

Info

Publication number: DE1508336C
Authority: DE
Inventors: Michael Ernest Hall Birming ham Watson (Großbritannien)
Original assignee: Joseph Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Publication date: 1971-09-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Hartlote.The invention relates to brazing alloys.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Arbeitstemperaturen der handelsüblichen Hartlote auf der Basis Silber-Kupfer mit Zinn bzw. Indium durch eine neue stoffliche Zusammensetzung herabzusetzen. Erfindungsgemäß wird durch bestimmte Gewichtsverhältnisse von Silber, Kupfer, Indium und Zinn eine Arbeitstemperatur von 580 bis 640°C erreicht. The present invention is based on the object, the working temperatures of the commercially available Hard solders based on silver-copper with tin or indium thanks to a new material composition to belittle. According to the invention by certain weight ratios of silver, copper, indium and Tin reaches a working temperature of 580 to 640 ° C.

Die Arbeitstemperaturen der handelsüblichen Hartlote auf der Basis Silber—Kupfer, Silber—Kupfer— Zinn und Silber—Kupfer—Indium liegen, wie nachstehende Aufstellung zeigt, erheblich höher.The working temperatures of the commercially available hard solders based on silver-copper, silver-copper- Tin and silver-copper-indium are as below Lineup shows considerably higher.

LiquidusLiquidus SolidusSolidus Arbeits-Working tempetempe raturrature a) 28% Kupfer,a) 28% copper, 779° C779 ° C 779° C779 ° C 72% Silber..' 72% silver .. ' 800° C800 ° C b) 5% Zinn,b) 5% tin, 27% Kupfer,27% copper, 76O⁰C76O ⁰ C 743°C,743 ° C, Rest Silber ...Remainder silver ... 720° C720 ° C c) 15% Indium,c) 15% indium, 24% Kupfer,24% copper, 685° C685 ° C 630° C630 ° C Rest Silber ...Remainder silver ...

(Liquidus und Solidus nach »Materials and Techniques for Electron Tubes«, W. H. K ο h 1, Rheinhold Publishing Corp., New York, 1960, 1960, S. 363/364; Arbeitstemperatur nach »Welding and Metal Fabrication«, Februar 1963, S. 6). Bei einer Liquidustemperatur von 685⁰C gemäß c) errechnet sich für diese Legierung eine Arbeitstemperatur von etwa 71O⁰C.(Liquidus and Solidus according to "Materials and Techniques for Electron Tubes", WH Kο h 1, Rheinhold Publishing Corp., New York, 1960, 1960, p. 363/364; working temperature according to "Welding and Metal Fabrication", February 1963, P. 6). In a liquidus temperature of 685 ⁰ C according to c) is calculated for this alloy, a working temperature of about 71o C. ⁰

Gegenüber diesen herkömmlichen Hartloten weist das erfmdungsgemäße Hartlot je nach Zusammensetzung Arbeitstemperaturen von 580 bis 640°C auf.Compared to these conventional hard solders, the hard solder according to the invention has, depending on its composition Working temperatures of 580 to 640 ° C.

Lote mit Arbeitstemperaturen zwischen 400 und 600⁰C; also zwischen Weich- und Hartloten, sind Stand der Technik. Aus der USA.-Patentschrift 2 503 564 ist ein Lot ausSolders with working temperatures between 400 and 600 ⁰ C; between soft and hard solders are state of the art. A solder is from US Pat. No. 2,503,564

20 bis 85 % Gold, 20 bis 60% Silber, Rest Zinn20 to 85% gold, 20 to 60% silver, the remainder tin

Kupfer und in dem niedrigschmelzenden LotZinn durch Indium, Thallium und Blei substituiert wird.Copper and in the low-melting solder tin is substituted by indium, thallium and lead.

Der Nachteil des Lotes besteht insbesondere darin, daß Gold ein sehr teurer Legierungsbestandteil ist. Außerdem ist auf Grund der heterogenen Zusammensetzung der Ausgangslote (zwei Lote) kein einheitlicher Schmelzpunkt und gleichfalls im Endzustand kein vollkommen homogenes Gefüge gegeben. Aber selbst wenn ein homogenes Gefüge entstehen würde, würde ίο diese Legierung nach wie vor spröde bzw. brüchig sein.The particular disadvantage of solder is that gold is a very expensive alloy component. In addition, due to the heterogeneous composition of the starting solders (two solders), there is no uniform one Melting point and also no completely homogeneous structure in the final state. But even if a homogeneous structure were created, this alloy would still be brittle or fragile.

Ein anderes Lot mit Arbeitstemperaturen von 554⁰C und weniger ist aus der USA.-Patentschrift 2 456 594 mit folgender Zusammensetzung bekannt:Another solder having working temperatures of 554 ⁰ C and less is known from USA. Patent 2,456,594 with the following composition:

30 bis 50% Cadmium,
25 bis 40% Zink,30 to 50% cadmium,
25 to 40% zinc,

10 bis 25% Silber und
3 bis 10% Kupfer,10 to 25% silver and
3 to 10% copper,

wobei Zink und/oder Cadmium bis zu 50 % durch Zinn so und/oder Indium ersetzt werden können.where up to 50% of zinc and / or cadmium can be replaced by tin and / or indium.

Nachteilig sind bei diesem Lot die hohen Bestandteile an Zink und Cadmium, die auf Grund ihres hohen Dampfdruckes beim Lötvorgang entweichen. Dadurch steigt die Löttemperatur. Durch den Einsatz eines verunreinigenden Flußmittels wird das Lot wieder bei der gewünschten tieferen Temperatur verwendungsfähig. Es würde nun gefunden, daß die gewünschte Arbeitstemperatur bei Vermeidung der aufgezeigten Nachteile erlangt werden kann, wenn die Legierungspartner in bestimmten Gewichtsverhältnissen vorliegen.The disadvantage of this solder is the high levels of zinc and cadmium, which are due to their high Vapor pressure escape during the soldering process. This increases the soldering temperature. By using a contaminating With flux, the solder can be used again at the desired lower temperature. It has now been found that the desired working temperature while avoiding the disadvantages indicated can be obtained when the alloy partners are present in certain weight ratios.

In dem Hartlot gemäß der Erfindung liegen die Gewichtsverhältnisse der Bestandteile in den folgenden Bereichen:The weight ratios are in the brazing alloy according to the invention the components in the following areas:

Verhältnis 1 Indium : Zinn == 1,1 bis 1,6Ratio 1 indium: tin == 1.1 to 1.6

Verhältnis 2 Silber : Kupfer = 1,2 bis 1,6Ratio 2 silver: copper = 1.2 to 1.6

Verhältnis 3Ratio 3

(Silber + Kupfer) : (Zinn + Indium) = 2,5 bis 3,0(Silver + copper): (tin + indium) = 2.5 to 3.0

Aus diesen Beziehungen ergeben sich angenähert folgende Gewichtsprozente, und zwar bei den Grenzwerten für das Verhältnis 3The following weight percentages result from these relationships, specifically for the limit values for the ratio 3

bekannt, das einen Schmelzpunkt zwischen 400 und 600⁰C hat. Da dieses Lot in dieser Zusammensetzung brüchig ist (Spalte 2, Abs. 3), wird vorgeschlagen, je ein Lot auf der Basis Gold, Silber und Zinn mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 600° C und ein Lot auf der Basis Zinn mit mindestens einem der anderen Metalle und einem Schmelzpunkt unterhalb von 400° C herzustellen, und diese beiden Lote physikalisch in solchen Mengen zu kombinieren,' daß ein Schmelzpunkt zwisehen 400 und 600 ⁰C für die Legierung entsteht (Spalte 4, Anspruch 3). Die Legierungszusammensetzung kann dadurch verändert werden, daß in dem hochschmelzenden Lot Gold und Silber teilweise durch von 2,5known, which has a melting point between 400 and 600 ⁰ C. Since this solder is brittle in this composition (column 2, paragraph 3), it is suggested to use a solder based on gold, silver and tin with a melting point above 600 ° C and a solder based on tin with at least one of the to produce other metals and a melting point below 400 ° C, and to physically combine these two solders in such amounts that a melting point between 400 and 600 ⁰ C is created for the alloy (column 4, claim 3). The alloy composition can be changed in that gold and silver in the refractory solder partially by 2.5

Silber 38,9 bis 44,0%Silver 38.9 to 44.0%

Kupfer 32,5 bis 27,5%Copper 32.5 to 27.5%

Indium 15,0 bis 17,5%Indium 15.0 to 17.5%

Zinn 13,6 bis 11,0%Tin 13.6 to 11.0%

so daß ein Gesamtbereich von rundso that a total area of around

von 3,0
41,0 bis 46,2% 34,0 bis 28,8% 13,0 bis 15,4% 12,0 bis 9,6%of 3.0
41.0 to 46.2% 34.0 to 28.8% 13.0 to 15.4% 12.0 to 9.6%

39 bis 46% Silber,
27,5 bis 34% Kupfer,
13 bis 17,5% Indium,
9,5 bis 13,5% Zinn
vorliegt.39 to 46% silver,
27.5 to 34% copper,
13 to 17.5% indium,
9.5 to 13.5% tin
is present.

Die Tabelle 1 gibt drei brauchbare Legierungen mit den Gewichtsprozenten ihrer Bestandteile an. Die angeführten Verhältnisse erfüllen die genannten Bedingungen.Table 1 gives three usable alloys with the percentages by weight of their constituents. The stated ratios meet the stated conditions.

Silbersilver
%% Kupfercopper
%% Zinntin
%% Tabelle 1Table 1 Verhältnis 1Ratio 1 Verhältnis 2Ratio 2 Verhältnis 3Ratio 3 ArbeitsWorking
temperaturtemperature Legierungalloy 44,6
40,55
41,044.6
40.55
41.0 29,75
33,8
31,929.75
33.8
31.9 12,2
10,25
11,312.2
10.25
11.3 IndiumIndium
%% 1,102
1,502
1,3981.102
1.502
1.398 1,499
1,199
1,2841,499
1,199
1.284 2,902
2,898
2,6902.902
2,898
2,690 62O⁰C
62O⁰C
600⁰C62O ⁰ C
62O ⁰ C
600 ⁰ C I
II
IIII.
II
III 13,45
15,4
15,813.45
15.4
15.8

3 43 4

Obwohl mit den angegebenen Verhältnissen zu- folgende Gewichtsprozente der Legierungsbestand-Although with the given proportions the following weight percentages of the alloy constituents

friedenstellende Ergebnisse erzielt werden können, ist teile:Satisfactory results can be achieved is parts:

ein engeres Gebiet in dem allgemeinen Bereich zu 41,3 bis 42,6 % Silber,a narrower area in the general range of 41.3 to 42.6% silver,

bevorzugen, mit dem günstigere Ergebnisse erhalten 32,0 bis 30,4% Kupfer,prefer, with which more favorable results get 32.0 to 30.4% copper,

werden. Diese bevorzugten Bereiche sind: 5 16,1 bis 15,3% Indium,will. These preferred ranges are: 5 16.1 to 15.3% indium,

Verhältnis 1. 1,3 bis 1,4 11,5 bis 11,7 °/₀ ZinnRatio 1 1.3 to 1.4 11.5 to 11.7 ° / ₀ tin

Verhältnis 2 .. 1,3 bis 1,4 _. , , ... _¥ . , ■ ... . Ratio 2 .. 1.3 to 1.4 _. _,, ... ¥. , ■ ....

Verhältnis 3 2 7 bis 2 8 ^{Eme besonders} gunstige Legierung hat die in '. ' ' Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften bzw. Zusam-Ratio 3 2 7 to 2 8 ^{Eme particularly} cheap alloy has the in '. '' Table 2 specified properties and combinations

Aus diesen Beziehungen ergeben sich angenähert io mensetzung in GewichtsprozentThese relationships give an approximate weight percentage

Kupfercopper
7»7 » Zinntin
°/.° /. Tabelle 2Table 2 Verhältnis 1Ratio 1 Verhältnis 2Ratio 2 Verhältnis 3Ratio 3 ArbeitsWorking
temperaturtemperature Silbersilver
% .%. 31,431.4 11,511.5 IndiumIndium
% ·% · 1,2951.295 1,3431.343 2,787 .2.787. 600⁰C600 ⁰ C 42,242.2 14,914.9

Alle Legierungsbestandteile haben geringe Dampf- ao drücke. Die Lote können deshalb in Schutzgasatmosphäre oder Vakuum benutzt werden, ohne daß die Bestandteile verdampfen und die durch das Löten verbundenen. Teile verunreinigt werden. In solchen Schutzgasatmosphären brauchen die Lote kein Fluß- as mittel. In Luft können die Lote, wenn erwünscht, mit Flußmitteln benutzt werden.All alloy components have low vapor pressures. The solders can therefore be placed in a protective gas atmosphere or vacuum can be used without the components evaporating and caused by the soldering connected. Parts become contaminated. In such protective gas atmospheres, the solders do not need any flow medium. In the air, the plumb bobs can, if desired, be used with fluxes.

Obwohl die beanspruchten Hartlote im Temperaturbereich von 580 bis 640⁰C, der niedriger liegt als der anderer ähnlicher Lote, benutzt werden können, kann das Löten, wenn nötig, auch bei höheren Temperaturen ausgeführt werden.Although the claimed hard solders can be used in the temperature range from 580 to 640 ^° C., which is lower than that of other similar solders, the soldering can, if necessary, also be carried out at higher temperatures.

Claims

Patent claims:

1. Hard solder, as indicated by, that it consists of silver, copper, indium and tin and the proportions of the components by weight are in the following areas:

Indium: tin 1.1 to 1.6

Silver: copper 1.2 to 1.6

(Silver + copper): (tin + indium) .. 2.5 to 3.0

2. Hard solder according to claim 1, characterized in that the weight ratios of the components are in the following areas:

Indium: tin 1.3 to 1.4

Silver: copper <1.3 to 1.4

(Silver + copper): (tin + indium) .. 2.7 to 2.8

3. brazing material according to claim 1, characterized in that it ₀ Silver, consists of 42.2 ° / 31.4% copper, 11.5% tin and 14.9% indium.

4. Method for soldering without flux using a hard solder according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that the soldering is carried out in a manner known per se Protective gas or in a vacuum is carried out.