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DE1055922B - Use of alloys of copper, manganese and cobalt as hard solder for difficult-to-solder materials - Google Patents

Use of alloys of copper, manganese and cobalt as hard solder for difficult-to-solder materials

Info

Publication number
DE1055922B
DE1055922B DED21171A DED0021171A DE1055922B DE 1055922 B DE1055922 B DE 1055922B DE D21171 A DED21171 A DE D21171A DE D0021171 A DED0021171 A DE D0021171A DE 1055922 B DE1055922 B DE 1055922B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solder
alloys
palladium
cobalt
copper
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DED21171A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Ewald Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Degussa 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 Degussa GmbH filed Critical Degussa GmbH
Priority to DED21171A priority Critical patent/DE1055922B/en
Publication of DE1055922B publication Critical patent/DE1055922B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302Cu as the principal constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Contacts (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Für die Eignung einer Legierung als Lot zum Verbinden metallischer Werkstoffe ist eine ganze Reihe von Eigenschaften maßgebend, die das Lot in optimaler Weise in sich vereinigen soll. Dazu gehören insbesondere das Fließverhalten und das Benetzungsvermögen des geschmolzenen Lotes, seine Arbeitstemperatur und seine Festigkeitseigenschaften bei erhöhten Temperaturen. Schließlich muß die Legierung selbst gut verarbeitbar sein, um sie in passender Form, etwa als Draht oder Blech, herstellen zu können.There is a whole range of requirements for the suitability of an alloy as a solder for joining metallic materials decisive of properties that the solder should combine in an optimal way. This includes in particular the flow behavior and the wetting capacity of the molten solder, its working temperature and its strength properties at increased Temperatures. After all, the alloy itself must be easy to process in order to be able to use it in a suitable form, be able to produce as wire or sheet metal.

Bei Loten für schwer lötbare Werkstoffe, z. B. Chromnickelstähle, hochwarmfeste Legierungen, Stellite und andere Hartmetalle, hat es sich bisher als unmöglich erwiesen, die Vielzahl der an das Lot zu stellenden Anforderungen gleichzeitig in befriedigender Weise restlos zu verwirklichen. Es gibt zwar eine ganze Reihe von Stahl- und Hartmetalloten, brauchbare Ergebnisse bei deren Verwendung konnten aber im allgemeinen nur unter mehr oder weniger weitgehendem Verzicht auf die eine oder andere an sich wünschenswerte Funktion der Lotlegierung erreicht werden. Man hat, um .diese Nachteile zu beheben, in die Lotlegierungen zahlreiche weitere metallische Komponenten eingeführt, wobei solche Zusätze etwa eine Verbesserung des Fließverhaltens und der Benetzung bewirken sollten. Mitunter wurde mit den Zusätzen auch eine Herabsetzung der Arbeitstemperatur bezweckt, womit allerdings auch eine Verminderung der Warmfestigkeit in den meisten Fällen einherging. Die Zusammensetzung der bekannten Lote für Stähle und Hartmetalle zeigt, daß man auf dem oben geschilderten Weg oft zu kompliziert aufgebauten Vielstofflegierungen gelangt ist. So ist beispielsweise versucht worden, als Lot für rostbeständige Stähle und Hartmetalle Kupfer- oder Kupfer-Nickel-Legierungen mit Zusätzen von Mangan, Eisen Chrom oder Silber zu verwenden, ohne daß mit diesen Legierungen, deren Arbeitstemperaturen bei etwa 1050 bis 1100° C und darüber liegen, durchweg befriedigende Erfolge erzielt werden konnten. Durch Zusätze von Zink konnte bei Legierungen der genannten. Art zwar die Arbeitstemperatur gesenkt werden, gleichzeitig wurden aber dadurch die Warmfestigkeit und die Dauerfestigkeit beeinträchtigt. Eine andere Gruppe von Loten mit relativ niedrigliegenden Arbeitstemperataren und geringer Warmfestigkeit ist auf der Basis Silber-Kupfer-Zink aufgebaut; ihr Fließ verhalten, ihre Benetzungsfähigkeit und ihre Festigkeit wurden durch Zulegieren von bis zu 25% Mangan und Nickel zu verbessern versucht.In the case of solders for difficult-to-solder materials, e.g. B. Chrome-nickel steels, high-temperature alloys, stellite and other cemented carbides, it has so far proven impossible to add the multitude of solder to the solder at the same time completely satisfying the requirements. There is one a whole range of steel and hard metal grades, but usable results when using them generally only with a more or less extensive renunciation of one or the other per se desirable function of the solder alloy can be achieved. In order to remedy these disadvantages, one has to use The solder alloys introduced numerous other metallic components, with such additives approximately should bring about an improvement of the flow behavior and the wetting. Sometimes it was with the additions also aims to lower the working temperature, which, however, also reduces it the high temperature strength was associated in most cases. The composition of the known solders for Steels and hard metals shows that the way outlined above is often too complicated a structure Multi-material alloys has arrived. For example, attempts have been made as solder for rust-resistant steels and hard metals copper or copper-nickel alloys with additions of manganese, iron or chromium To use silver without using these alloys, their working temperatures at about 1050 to 1100 ° C and above, consistently satisfactory results could be achieved. By adding Zinc could be used in alloys of the named. Kind of while the working temperature is lowered at the same time however, the heat resistance and fatigue strength were impaired as a result. Another group of solders with relatively low working temperatures and low heat resistance is on the Based on silver-copper-zinc; their flow behavior, their wettability and their strength were tried to improve by adding up to 25% manganese and nickel.

Die Lote mit Arbeitstemperaturenvon etwa HOO0C verfügen zwar in vielen Fällen über eine ausreichende Warmfestigkeit, infolge der hohen Arbeitstemperatur werden die zu lötenden Werkstücke aber zu stark aus-Verwendung von LegierungenThe solders with working temperatures of about HOO 0 C have sufficient heat resistance in many cases, but due to the high working temperature, the workpieces to be soldered become too exhausted. Use of alloys

aus Kupfer, Mangan und Kobaltmade of copper, manganese and cobalt

als Hartlot für schwer lötbare Werkstoffeas hard solder for materials that are difficult to solder

Anmelder:
Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt
Applicant:
German gold and silver separator

vormals Roessler,
Frankfurt/M., .Weißfrauensir. 9
formerly Roessler,
Frankfurt / M.,. Weißfrauensir. 9

Dr. Ewald Wagner, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt worden
Dr. Ewald Wagner, Pforzheim,
has been named as the inventor

2 . 2 .

geglüht, und es kommt zur Grobkornbildung mit all ihren Nachteilen. Außerdem stört die bei der hohen Arbeitstemperatur einsetzende starke Oxydation und Zunderung.annealed, and it comes to coarse grain formation with all its disadvantages. Also bothers at the high Strong oxidation and scaling starting at the working temperature.

s5 Bei Loten mit hohem Kupfergehalt tritt, ebenso wie bei reinem Kupfer, ein weiterer Nachteil zutage: Die Dehnung sinkt bei Temperaturen zwischen 400 und 600° C stark ab (Wärmeversprödung) und steigt erst bei höheren Temperaturen wieder an.s5 occurs in solders with a high copper content, as well as with pure copper, another disadvantage becomes apparent: the elongation decreases at temperatures between 400 and 600 ° C (heat embrittlement) and only increases again at higher temperatures.

Bei den niedrigfließenden Loten mit Arbeitstemperatüren zwischen etwa 600 und 85O0C wirkt sich mitunter die schon bei Temperaturen von 200 bis 300° C herabgesetzte Festigkeit nachteilig aus. Das Benetzungsvermögen der niedrigfließenden Lote läßt zudem in vielen Fällen zu wünschen übrig.In the low flowing solder with working doors temperature between about 600 and 85O 0 C, has an adverse effect sometimes the reduced at temperatures of 200 to 300 ° C strength. The wetting power of the low-flowing solders also leaves something to be desired in many cases.

Das Drei stoff system Kupfer-Mangan-Kobalt ist bereits bekannt. So sind schon Lote z. B. folgender Zusammensetzung vorgeschlagen worden:The copper-manganese-cobalt three-component system is already in place known. So are already plumb bobs z. B. the following composition has been proposed:

1. Kobalt höchstens 15 °/o1. Cobalt not more than 15%

Mangan in der 1,5- bis 2,5fachenManganese in 1.5 to 2.5 times

Menge des Co
Kupfer Rest auf 100°/o
Amount of co
Copper balance to 100%

2. Kobalt 15%2. Cobalt 15%

Mangan 25 %Manganese 25%

Kupfer 60%Copper 60%

3. Kobalt 4%3. Cobalt 4%

Mangan 10%Manganese 10%

Kupfer 86 %Copper 86%

Derartige Lote werden mit Vorteil angewandt, in manchen Fällen sind aber die Oberflächenbenetzung und die Warmfestigkeit nicht ausreichend.Such solders are used with advantage, but surface wetting is in some cases and the heat resistance is insufficient.

Es wurde nun gefixnden, daß ein geringer Zusatz an Palladium zu dem Dreistoffsystem Kupfer-Mangan-It has now been found that a slight addition of palladium to the three-component system copper-manganese

909 507/322909 507/322

Claims (2)

Kobalt nicht nur die Benetzung von Oberflächen for- mehreren der Elemente Chrom, Nickel, Eisen, SiIi- dern, die Chrom, Wolfram oder Molybdän enthalten, cium, Silber, Gold, Titan und Vanadin enthalten. Die sondern auch einen besonders günstigen Einfluß auf Menge dieser Zusatzelemente soll zusammen mit dem die Warmfestigkeit ausübt. Die Menge an Palladium Palladium 1 bis weniger als 5% betragen, wobei soll 1 bis weniger als 5% beiragen mit der Maßgabe, 5 wieder der jeweilige Kobaltanteil der Lotlegierungen daß sie den jeweiligen Kobaltanteil nicht übersteigt. nicht überstiegen werden soll. Aus der graphischen Darstellung geht hervor, daß Die Lotlegierungen gemäß der Erfindung eignen durch den Palladiumzusatz gegenüber den bekannten sich, wie erwähnt, zum Löten von legierten und unLoten eine wesentlich bessere Warmfestigkeit erzielt legierten Stählen aller Art, von warmfesten Werkwird. In dieser graphischen Darstellung sind auf der io stoffen, Schnellstahllegierungen und Hartmetallen. Abszissenachse die Temperaturen und auf der Ordi- Besonders vorteilhaft ist ihre Verwendung bei hartnatenachse die Zerreißfestigkeit der Lötverbindungen metallbestückten Werkzeugen, die für die Bearbeitung in kg/mm2 aufgetragen. Das neue Lot α hat folgende von Gesteinen und im Bergbau verwendet werden. Zusammensetzung: z.B. Räumwerkzeugen und Stahlbohrern, bei denen r- - - g^0/o 15 die Lotverbindung besonders hohen mechanischen und \la η 10% thermischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Kobalt 4% Patentansprüche: Palladium 2% .Cobalt not only wets surfaces for several of the elements chromium, nickel, iron, silicon, which contain chromium, tungsten or molybdenum, cium, silver, gold, titanium and vanadium. The but also a particularly favorable influence on the amount of these additional elements is supposed to exert together with the heat resistance. The amount of palladium palladium should be 1 to less than 5%, with 1 to less than 5% contributing, with the proviso that the respective cobalt content of the solder alloys does not exceed the respective cobalt content. should not be exceeded. From the graph it can be seen that the solder alloys according to the invention are, as mentioned, a significantly better heat resistance is achieved by the addition of palladium than the known ones for soldering alloyed and non-soldering alloy steels of all kinds, of heat-resistant works. In this graphic representation are on the io materials, high speed steel alloys and hard metals. The abscissa axis is the temperatures and on the ordi- Particularly advantageous is its use in the hardnaten axis the tensile strength of the soldered connections to metal-tipped tools, which are applied in kg / mm2 for machining. The new solder α has the following to be used by rocks and in mining. Composition: e.g. broaching tools and steel drills, in which the solder joint is exposed to particularly high mechanical and \ la η 10% thermal loads. Cobalt 4% Claims: Palladium 2%. 1. Verwendung einer Kupfer, Mangan und Ko-1. Use of a copper, manganese and co- Zu Vergleichszwecken sind folgende Hartlote mit 20 bait enthaltenden Legierung als Hartlot, insbe-For comparison purposes, the following hard solders with an alloy containing 20 bait are used as hard solder, in particular aufgenommen worden, die zum Löten von Stählen sondere für sclnver lötbare Werkstoffe, z. B.been added, the soldering of steels special for sclnver solderable materials such. B. und Hartmetallen in großem Umfang verwendet wer- Chromnickelstähle, warmfeste Werkstoffe, Stelliteand hard metals are widely used, including chromium-nickel steels, heat-resistant materials, stellite den: LAg 45 und LAg 49 nach DIN 1734 sowie ein und andere Hartmetalle, dadurch gekennzeichnet,den: LAg 45 and LAg 49 according to DIN 1734 as well as one and other hard metals, characterized Lot mit 85% Ag, 15% Mn und ein Lot mit 4% Co, daß eine Legierung verwendet wird mit einemSolder with 85% Ag, 15% Mn and a solder with 4% Co that an alloy is used with a 86% Cu und 10% Mn. 25 Gehalt an Kobalt von 1 bis 10%, an Mangan von86% Cu and 10% Mn. 25 Cobalt content from 1 to 10%, manganese from Die Zerreißfestigkeit der Legierungen LAg 45 und 4 bis 35%·, an Palladium von 1 bis wenigerThe tensile strength of the alloys LAg 45 and 4 to 35% ·, of palladium from 1 to less L Ag 49 fallen schon bei 200° C stark ab und betragen als 5%, Rest mindestens 55°/o Kupfer, wobei derL Ag 49 drop sharply at 200 ° C and amount to 5%, the remainder at least 55% copper, with the bei 5000C nur noch 3,5 bzw. 12% des Ausgangs- Palladiumgehalt den Kobaltgehalt nicht übersteigt,at 500 0 C only 3.5 or 12% of the initial palladium content does not exceed the cobalt content, wertes. Bei 300° C ist die Zerreißfestigkeit des worth. At 300 ° C the tensile strength is the 2. Verwendung von Legierungen, die außer den2. Use of alloys other than Ag-Mn-Lotes auf 73% zurückgegangen, während die 30 in Anspruch 1, angegebenen Bestandteilen nochAg-Mn solders decreased to 73%, while the 30 ingredients specified in claim 1 are still des Cu-Mn-Co-Lotes und die des Lotes α noch: zu eines oder mehrere der Elemente Chrom, Nickel,of the Cu-Mn-Co solder and that of the solder α still: to one or more of the elements chromium, nickel, rund 85% erhalten geblieben sind. Bei 500° C Laben Eisen, Silicium, Silber, Gold, Titan und Vanadinaround 85% have been preserved. At 500 ° C iron, silicon, silver, gold, titanium and vanadium sowohl das Ag-Mn-Lot als auch das Cu-Mn-Co-Lot enthalten, mit der Maßgabe, daß die Menge diesercontain both the Ag-Mn solder and the Cu-Mn-Co solder, with the proviso that the amount of these bereits 41 % erreicht. Demgegenüber sind bei dem er- Zusätze zusammen mit dem Palladium 1 bis weni-already reached 41%. In contrast, in the case of the he additions together with the palladium 1 to less findungsgemäßen Lot α bei 500° C noch 52% des Aus- 35 ger als 5% beträgt und den Kobaltgehalt nichtAccording to the invention, the solder α at 500 ° C is still 52% of the value than 5% and the cobalt content is not gangswertes erhalten geblieben. übersteigt, für den in Ansprach 1 genannten Zweck.initial value has been retained. exceeds, for the purpose mentioned in spoke 1. Die erfindunggemäß als Lote zu verwendenden pal- The pal- ladiumhaltigen Legierungen können für bestimmte In Betracht gezogene Druckschriften:Alloys containing carbon can be used for certain publications under consideration: Anwendungszwecke noch Zusätze an einem oder Französische Patentschrift Nr. 862 261.Applications nor additions to a or French patent specification No. 862 261. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 507/322 4.59·© 909 507/322 4.59
DED21171A 1955-08-27 1955-08-27 Use of alloys of copper, manganese and cobalt as hard solder for difficult-to-solder materials Pending DE1055922B (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR862261A (en) * 1939-08-18 1941-03-03 Lorraine Carbone Brazing alloys

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR862261A (en) * 1939-08-18 1941-03-03 Lorraine Carbone Brazing alloys

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