DE1253019B - Umhuellter Silberlotstab oder -draht und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B23k

Deutsche Kl.: 49 h-27

1253 019
C24687VI a/49h
22.JuIi 1961
26. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft einen umhüllten Silberlotstab oder -draht, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kern aus einem üblichen Silberlot und die Flußmittelumhüllung aus 5 bis 20 Gewichtsteilen Alkali- und/oder Erdalkalichloriden, 30 bis 45 Gewichtsteilen Alkali- und/oder Erdalkalifluoriden, 30 bis 45 Gewichtsteilen gemischten Boraten einschließlich Borsäure und 2 bis 10 Gewichtsteilen kristallisiertem saurem Natriumammoniumphosphat besteht.

Bisher hat man Silberlotstäbe und namentlich die im Handel allgemein als »Silberlote« bezeichneten Stäbe immer ohne Umhüllung hergestellt. Zum Gebrauch mußten deshalb pulver- oder pastenförmige Flußmittelgemische mitbenutzt werden, die man gesondert entweder auf den Stab oder auf die zu lötenden Werkstücke aufbrachte. Dies erfordert zusätzliche Arbeit, brachte somit Zeitverluste und war auch mit einer Flußmittelvergeudung verbunden.

Es sind seit langem schon flußmittelumhüllte Stäbe aus Eisen-, Kupfer-, Messing-, Neusilberlegierungen usw. bekannt; hingegen gibt es keine flußmittelumhüllten Silberlotstäbe. Es sind zwar zahlreiche Versuche zur Herstellung solcher Stäbe unternommen worden, aber bis zur Zeit der vorliegenden Erfindung stets ohne Erfolg, weil die Adhäsion der verwendeten Umhüllungen an den Silberlegierungen ungenügend war, und zwar sowohl wegen der physikalischen Eigenschaften dieser Legierungen wie auch wegen des geringen Durchmessers der zu umhüllenden Metallstäbe. Die verwendeten Flußmittelschichten bröckelten zu leicht ab, und trotz aller beim Verpacken getroffenen Vorsichtsmaßnahmen zerfiel die Umhüllung meist beim Versand oder Gebrauch. Auch verliehen die in Betracht kommenden Flußmittel der Schmelze keine genügende Dünnflüssigkeit und förderten nicht im gewünschten Maße die Benetzung des Grundmetalls durch das Lot.

Die Lotstäbe und -drahte nach der Erfindung weisen als erste diese Mängel nicht mehr auf. Diese Silberlotstäbe sind dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Flußmittelschicht umhüllt sind, die eine festhaftende und zähe Hülle auf dem Metallkern bildet. Der Metallkern des Stabes oder Drahtes besteht dabei aus einem üblichen Silberlot, das zwischen 590 und 980° C schmilzt. Die Umhüllung, die vorzugsweise zwischen etwa 480 und 870⁰C schmilzt, kann auf den Metallkern mit einer Presse aufgepreßt oder auch durch Eintauchen und anschließende Luftoder Ofentrocknung darauf angebracht werden.

Für die Umhüllung der Silberlotstäbe geeignete Flußmittelgemische erhält man dadurch, daß man zu den für Umhüllungen von für Lot- oder Hartlot-Umhüllter Silberlotstab oder -draht und
Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Castolin Schweissmaterial A. G.,

Lausanne-St. Sulpice (Schweiz)

Vertreter:

Dr. W. Beil, A. Hoeppener

und Dr. H. J. Wolff, Rechtsanwälte,

Frankfurt/M.-Höchst, Adelonstr. 58

Als Erfinder benannt:

Dr. Rene D. Wasserman,

Lausanne-St. Sulpice (Schweiz);

Joseph F. Quaas, Island Park, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25.JuIi 1960 (44837)

stäben üblichen niedrigschmelzenden Bestandteilen, nämlich mit Gehalten an Boraten und Borsäuren noch außerdem Kaliumbifluorid, andere Alkalifluoride und/oder Erdalkalifluoride und daneben Alkali- und/oder Erdalkalichloride in angemessenen Mengen erfindungsgemäß zufügt. Nach etwa 20 Minuten langem Kneten oder Rühren dieses vorzugsweise mit etwas Wasser angemachten Gemenges setzt eine exotherme Reaktion ein, als deren Folge die verbleibende Masse anscheinend in einen kolloidalen oder ähnlichen Zustand übergeht. Dieser Zustand der Masse ist vermutlich durch eine chemische Reaktion entstanden; er ist auch insofern bemerkenswert, als die entstandene Mischung nicht mehr so hygroskopisch ist wie gewisse Bestandteile davon, d. h. daß sie trotz des Vorhandenseins solcher Bestandteile wie Lithiumchlorid nicht mehr zerfließt. Außerdem besteht bei dem erhaltenen Flußmittelgemisch nicht mehr die Gefahr der Entmischung durch Auskristallisieren einzelner Bestandteile. Zudem weist die Masse eine Konsistenz auf, die derjenigen feuchten Tons ähnelt, weshalb sie sich besonders zum Aufpressen oder -streichen einer Umhüllung auf die Metallkerne eignet. Nach Erhärtung und/oder Trocknung bildet sie eine trockene, zähe betonartige und fest am

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Metallkern, haftende, weder abbröckelnde noch Mischung, der zur Neutralisation überschüssiger

hygroskopische Umhüllung von bemerkenswerter Säure dienen kann und kristallisierungshemmend

Stabilität. Im Gebrauch, d. h. in geschmolzenem Zu- wirkt.

stand beim Löten, fördert die Masse die Benetzung Um die mechanische Festigkeit der Lotstabumhül-

des Grundmetalls durch das Lot und bedeckt selbst 5 lung und ihre Bindekraft zu steigern und das Erhärten

sehr leicht das Grundmetall, das somit in erhitzten zu erleichtern, kann man dem Flußmittel auch noch

Zustand gegen Oberflächenoxydation wirksam ge- Alkali- und/oder Erdalkalisilicate oder auch Am-

schützt wird. moniumsilicat im Verhältnis von 2 bis 5 Gewichts-

Damit die Flußmittelgemische sich nicht als zu teilen beifügen.

sauer erweisen, werden sie dadurch neutralisiert, daß io Die Flußmittelgemische sind grundsätzlich so aufman kristallwasserhaltiges saures Natriumammonium- gebaut, daß sie in geschmolzenem Zustand mit den phosphat, NaNH₄HPO₁ · 4H₂O, auch mikrokosmi- auf den Lotstäben und den zu lötenden Werkstücksches Salz genannt, beigefügt, das auch noch die oberflächen sitzenden Oxydbelägen und anderen Vererwünschte Eigenschaft hat, die Dünnflüssigkeit des unreinigungen reagieren. Sie halten die Oberflächen geschmolzenen Flußmittelgemisches erheblich zu 15 des geschmolzenen Lotes sauber und schützen sie erhöhen. gegen Oxydation und erneute Verunreinigung, ver-

Die verschiedenen Bestandteile stehen daher zu- ringern die Oberflächenspannung des Lotes und er-

einander in bestimmten Verhältnissen: höhen die Benetzbarkeit des Grundmetalls durch das

Lot; auch vertragen sich in ihnen die Bestandteile

Gewichtsteile ao gut miteinander, und die Mischungen sind deshalb

Alkali- und/oder Erdalkalichloride 5 bis 20 haltbar und in den Umhüllungen mechanisch fest.

Alkali- und/oder Erdalkalifluoride Aus allen diesen Gründen haben sich die erfindungs-

einschließlich des Kaliumbifluorids 30 bis 45 gemäßen Mischungen weit besser für Umhüllungs-

Gemischte Borate (Alkali- und/oder Am- ^{zwecke bewährt als die bisher} bekannten.

moniumborate) einschließlich Borsäure 30 bis 45 ·» ^{Es besteht auch die} Möglichkeit, die Umhüllungs-

Kristallisiertes saures Natriumammonium- Mischungen für bestimmte Anwendungszwecke noch

phosphat 2 bis 10

weiter zu verbessern, und zwar durch Hinzufügung kleiner Metallteilchen, deren Korngröße vorzugs-

Gegebenenfalls zusätzlich noch _weise zwischen 0,04 und 0.4 mm liegt. Da diese

Alkali- und/oder Erdalkalisilicate 2 bis 5 ₃₀ Teilchen den Wärmeübergang erleichtern, beschleunigen sie den Temperaturanstieg an der Lötstelle und

Als Chloride der Alkalien und Erdalkalien korn- ermöglichen ein schnelleres Schmelzen des Drahtes,

men diejenigen von Natrium, Lithium, Kalium, Für diesen Zweck ist Silicium als Zusatz besonders

Rubidium, Caesium, Barium, Calcium und Strontium, geeignet. Man kann aber auch Silber dafür wählen,

einzeln oder gemischt, in Betracht. Die Chloride 35 wenn man mehr Lot zuzuführen wünscht, weil Silber

wirken in dem Sinne_s daß sie die Benetzbarkeit des zur Bildung des Lotes mit beiträgt. Dieses Silber

Grundmetalls durch das Flußmittelgemisch verbes- vermindert ferner den Verbrauch des Stabes. Das

sera und dessen Viskosität und Fließbarkeit in ge- Mengenverhältnis zwischen Umhüllung und Metall-

schmolzenem Zustand verbessern. pulver kann weitergehend schwanken; das Metall

Als Fluoride der Alkalien oder Erdalkalien korn- 40 kann 5 bis 60 °/o des Gesamtgewichts ausmachen,

men namentlich diejenigen des Natriums, Kaliums, An Stelle des Silbers oder neben ihm kann man

Lithiums, Rubiniums, Calciums und Bariums, einzeln auch Teilchen aus Zink, Zinn, Kupfer für sich allein

oder gemischt, in Frage. Kaliumbifluorid ist beson- oder in Gemischen miteinander zufügen,

ders vorteilhaft, da es ein äußerst wirksames Ätz- Die Mengenverhältnisse zwischen den verschiede-

mittel für das Grundmetall ist und außerdem beson- 45 nen Metallteilchen ist je nachdem entweder dasselbe

ders wirksam zur Erzeugung der erwähnten kol- wie das der verschiedenen Metalle, die den Kera-

loidalen Eigenschaften zu sein scheint. draht bilden, oder es bietet die Möglichkeit, die Zu-

AIs Borate kommen diejenigen der Alkalien wie sammensetzung der Lotschmelze durch Zusatz soldes Natriums und Kaliums oder es Ammoniums oder eher Zusatzteilchen eines oder mehrerer der angederen Gemische in Frage. Das Vorhandensein von 50 gebenen Metalle oder Legierungen abzuändern.
Borsäure selbst ist in jedem Fall erwünscht. Sowohl Die Umhüllung kann beispielsweise folgende Zubei den Chloriden und Fluoriden wie auch den Bora- sammensetzung haben:
ten kann es vorteilhaft sein, jeweils Gemische mehrerer verschiedener Verbindungen derselben Gruppe „ . :_ei 1
zu nehmen: einerseits, um die Schmelzpunkte der 55 "
Gemische nach Bedarf zu variieren, andererseits aus Gewichts-Gründen der Kostenersparnis. So wird man z. B. ... Prozent

Natriumchlorid an Stelle von Lithiumchlorid bevor- Alkalichlonde 13

zügen. Alkalifluoride (einschließlich Kalium-

Das kristallwasserhaltige saure Natriumammonium- 60 bifluorid) 40

phosphat pielt eine wichtige Rolle in den Flußmittel- Borsäure 30

gemischen. Sein Zusatz ist vor allem deshalb vorteil- Borate des Kaliums, Natriums und

haft, da es die Benetzung des Grundmetalls durch Ammoniums 10

Äΐ,Ε= ₄

so daß sie sich sehr gleichmäßig und rasch um die . .. ^b

Lötstelle herum ausbreiten kann. Außerdem bringt Natriumsilicat ^ 3

es eine gewisse Menge des Ammoniumrestes in die 100

Claims (1)

1. 5 6

   Beispiel 2 dem Beginn der exothermen Reaktion behandelt

   Gewichts- ^{man a}^^{er me}'st das erhaltene Produkt noch in üb-

   prozent licher Weise weiter, z.B. indem man ihm Wasser

   Chloride des Natriums, Calciums, zusetzt, um daraus eine Paste, einen dünnen Mörtel

   Lithiums und Kaliums 14 5 oder eine sonstige zum Aufbringen auf Metalldraht

   Fluoride des Natriums, Kaliums und geeignete Mischung zu machen. Gewöhnlich gibt man

   Calciums 25 ^etwa Gewichtsprozent Wasser zu 80 bis

   vT wfi '-'a on ->0 Gewichtprozent Flußmittelgemisch, um eine Auf-

   Kaliumbiriuorid 20 tragsmasse von richtiger Konsistenz zu erhalten.

   Borsäure 27 ₁₀ Für die Umhüllung des Drahtes oder des Stabes

   Borate des Kaliums, Natriums und wird die Masse je nach Konsistenz aufgepreßt (etwa

   Ammoniums 9 aus einer Strangpresse um einen Draht des Lotes

   saures Natriumammoniumphosphat, herum) oder durch Eintauschen oder Betreichen des

   kristallwasserhaltig 5 Drahtes aufgebracht. Die umhüllten Stäbe können

   — 15 dann in üblicher Weise, beispielsweise durch Infra-

   " rotstrahlimg oder in einem Warmluftstrom, getrocknet werden.

   Das Verhältnis, in dem die verschiedenen im Beispiel 2 erwähnten Bestandteile der einzelnen Gruppen Patentansprüche:
   zueinander stehen, könnte, gewichtsmäßig ausge- ²⁰
   drückt, folgendes sein:

   1. Umhüllter Silberlotstab oder -draht, da-

   Gewichts- durch gekennzeichnet, daß der Kern aus

   Prozent einem üblichen Silberlot und die Flußmittelum-

   Chloride _a5 hüllung aus 5 bis 20 Gewichtsteilen Alkali- und/

   Natriumchlorid 8,5 °der Erdalkalichloriden, 30 bis 45 Gewichtstei-

   rairiumHiWiH _in'-i len Alkali- und/oder Erdalkalifluoriden ein-

   v^diLiumuiiioriu iu,i · *> »■· * * ■»>- 1· ι «m · 1 ^>/\ 1 · a^ *-*

   ..... schließlich des Kaliumbifluorids, 30 bis 45 Ge-

   Lithiumcnlond 34,9 wichtsteilen gemischten Boraten einschließlich

   Kaliumchlorid 46,5 _3O Borsäure und 2 bis 10 Gewichtsteilen kristallisiertem saurem Natriumammoniumphosphat besteht.

   _, .. , ., ,.., . , , 2. Lotstab oder -draht nach Anspruch 1, da-

   JEbenso ware etwa das Verhältnis der einzelnen er- _durch gekennzeichnet, daß das Flußmittelgemisch

   wähnten Fluorverbindungen zueinander: _{der Umhüllung außer}dem noch 2 bis 5 Gewichts-

   Gewichts- 35 ^te'l^e Alkali- und/oder Erdalkalisilicate oder

   Prozent Ammoniumsilicat enthält.

   Kaliumfluorid 50,5 3· Lotstab oder -draht nach Anspruch 1 oder 2,

   Natriumfraorid 485 dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittelge-

   ^₁. _fl ., ' misch der Umhüllung außerdem noch ein oder

   CalciumHuorid 1,0 _{4o me}h_rere Metallpulver enthält, die 5 bis 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Flußmit-

   und das Verhältnis der Borate: telumhüllung ausmachen.

   Gewichts- 4. Lotstab oder -draht nach Anspruch 3, da-

   prozent durch gekennzeichnet, daß das Metallpulver aus

   Kaliumborat 55,6 45 Silicium und/oder Silber besteht, wobei das SiI-

   Natriumborat 33^3 ^ber gegebenenfalls ganz oder teilweise durch

   . ... _ΛΛ _ Zink, Zinn und/oder Kupfer ersetzt werden

   Ammoniumborat 11,2 kann

   5. Lotstab oder -draht nach Anspruch 1, da-

   Zur Zubereitung der Umhüllungsmasse kann man 50 durch gekennzeichnet, daß das Flußmittelgemisch

   die Bestandteile in trockenem Zustand miteinander der Umhüllung aus 14 Gewichtsprozent Natrium-,

   vermengen, indem man die in beliebiger Reihenfolge Calcium-, Lithium- und Kaliumchlorid, 25 Ge-

   in eine Misch- und Knetmaschine hineingeschütteten wichtsprozent Natrium-, Kalium- und Calcium-

   Salze usw. etwa 20 Minuten lang gründlich durch- fluorid, 20 Gewichtsprozent Kaliumbifluorid,

   mischt. Wasser braucht man hierbei sogar oft nicht 55 27 Gewichtsprozent Borsäure, 9 Gewichtsprozent

   hinzuzugeben, weil einer oder mehrere der Bestand- Kalium-, Natrium- und Ammoniumborat und

   teile beim Mischen meist Feuchtigkeit abgeben 5 Gewichtsprozent saurem Natriumammonium-

   (Borax, Lithium- oder Calciumchlorid). Eine Misch- phosphat besteht.

   dauer von 20 Minuten genügt meist zur Erreichung 6. Lotstab oder -draht nach Anspruch 5, dades kolloidartigen Zustandes. Die Korngröße der 60 durch gekennzeichnet, daß die Chloride im geTeilchen hat dabei keine große Bedeutung; sie liegt wichtsmäßigen Verhältnis von 8,5% NaCI, jedoch vorzugsweise nicht über 0,3 mm. 10,1% CaCl₂, 34,9 LiCl, 46,5% KCl, die Fluo-Die Dauer des Mischens richtet sich nach der vor- ride in einem solchen Verhältnis von 50,5 % KF, handenen Feuchtigkeit, doch genügen im allgemeinen 48,5% NaF, 1,0% CaF₂ und die Borate in einem etwa 20 Minuten, um die exotherme Reaktion auszu- 65 solchen Verhältnis von 55,5% K₂B₄O₇, 33,3% lösen und das Flußmittel in den tonähnlichen, Na₂B₄O₇, 11,2% (NH₄J₂B₄O₇ zueinander stehen, kolloidalen Zustand zu versetzen, der sich unter 7. Verfahren zur Herstellung eines Lötstabes Umständen schon für das Aufpressen eignet. Nach oder -drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

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   dadurch gekennzeichnet, daß die zu vermischen- einsetzt, worauf der Kern des Lötstabes oder

   den Flußmittelbestandteile der Umhüllung, gege- -drahtes mit diesem Flußmittelgemisch durch

   benenfalls unter weiterem Zusatz von 20 bis 50 Aufpressen oder Eintauchen umhüllt und der um-

   Gewichtsprozent Wasser, gründlich miteinander hüllte Stab oder Draht bis zum Hartwerden der

   vermengt werden, bis eine exotherme Reaktion 5 Umhüllung getrocknet wird.

   709 679/303 10.67 O Bundesdruckerei Berlin