DE1258113B

DE1258113B - Verfahren zur Herstellung eines Loetdrahtes, -stabes bzw. -bandes aus einem phosphorhaltigen Messinghartlot

Info

Publication number: DE1258113B
Application number: DE1965S0094982
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Benno Sixt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-01-12
Filing date: 1965-01-12
Publication date: 1968-01-04

Description

Verfahren zur Herstellung eines Lötdrahtes, -stabes bzw. -bandes aus einem phosphorhaltigen Messinghartlot Die bekannten, aus 68 bis 75 °/o Kupfer und 30,75 bis 23,50 °/o Zink bestehenden Messinglegierungen mit Phosphorgehalten von 1,25 bis 2,50°/o und einem unter 10/, gelegenen Zinngehalt, die zu den gut verformbaren Werkstoffen zählen, besitzen jedoch einen bei etwa 800 bis 900°C und sogar darüber gelegenen Schmelzpunkt, wodurch sie für das Löten von Messing ungeeignet sind. Auch die ferner bekannten Kupfer-Zink-Legierungen mit Kupfergehalten von 24 bis 65 °/o und Nickel- bzw. Kobaltgehalten von 0,25 bis 20 °/o eignen sich wegen ihres gleichfalls für niedrigste Nickel- und Kobaltgehalte bei etwa 800'C gelegenen Schmelzpunktes - der mit steigenden Gehalten an diesen Metallen bis 1100°C ansteigt -sowie ihrer verhältnismäßig hohen Härte nicht zum Hartlöten von Messing. Da der Nickel- und Kobaltgehalt der Legierung auch deren Fließeigenschaften, Sprödigkeit und Verschleißfestigkeit beeinflußt, ist sie vor allem für die Auftragsschweißung geeignet. Außerdem sind die ihnen für Desoxydationszwecke einverleibten Phosphorgehalte so gering, daß dadurch eine Schmelzpunktserniedrigung nicht erzielt werden könnte.
Die nach DIN 8513 als gekörnte Messinghartlote L-Ms 42 und L-Ms 54 bekannten Kupfer-Zink-Legierungen mit 42 bzw. 54°/o Kupfer führen auch die Bezeichnung Schlaglote, weil sie z. B. durch Hämmern im Temperaturgebiet der Warmbrüchigkeit in Form von goldgelben Körnern hergestellt werden. Eine Verarbeitung dieser Legierungen zu Drähten war nicht durchführbar. Die in Form von gezogenen Drähten hergestellten Messingschweißstäbe bestehen aus 58 bis 63 °/o Kupfer, Rest Zink, und besitzen Phosphorgehalte von einigen Hundertstelprozent oder bzw. und Siliziumgehalte in der Größenordnung von einigen Zehntelprozent. Zur Herabsetzung des Schmelzpunktes solcher Messingschweißstäbe mit einem Schmelzpunkt von etwa 900°C hat man ihnen Phosphorgehalte von etwa 3 °/o einverleibt, welche Maßnahme aber mit einer Erhöhung der Sprödigkeit und Härte der Legierungen verbunden war. Infolge dieser Eigenschaften konnten Lötstäbe aus einer solchen Legierung nur auf dem Wege des Gießens hergestellt werden, die aber wegen des dadurch bedingten starken Stabquerschnittes wegen ihrer Sprödigkeit und ihres noch über 800°C gelegenen Schmelzpunktes nur beschränkt verwendet werden können. Knetverformte Messinge, die aus 54 bis 90 °/o Kupfer, 0,1 bis 3 °/o Phosphor, Rest Zink bestehen, wurden zwar als Gleitlagerwerkstoffe, deren Laufeigenschaften diejenigen besten Gußmaterials übertreffen, aus den genannten Gründen, insbesondere in den höheren Phosphorgehalten, aber nicht als Lotmaterial bekannt. Bekannt sind schließlich auch noch spröde Gußstäbe aus Kupferlegierungen mit etwa 70°/o Kupfer, 6°/0 Phosphor, Rest Zink, die für Schmelzschweißungen bzw. Lötungen bei hohen Arbeitstemperaturen, z. B. für Schutzgasschweißungen, geeignet sind. Diese bekannten Messingschweißstäbe wie auch die Schlaglote wurden infolge der bekannten Tatsache, daß höhere Phosphorgehalte im Messing eine Versprödung des Werkstoffes verursachen, weder als kalt- noch warmverformbar angesehen. Dies gilt insbesondere auch für ein Lötmessing mit einer Zusammensetzung von 58 bis 68 °/o Kupfer, etwa 10/, Silizium, bis zu 5 °/o Phosphor, Rest Zink, welches Lötmessing zwar einen Schmelzpunkt von etwa 670°C besitzt, aus den oben angeführten Gründen bisher aber stets in die Form gegossener Lötstäbe gebracht wurde.
Auf Grund zahlreicher Versuche wurde überraschenderweise festgestellt, daß solche Legierungen von Kupfer, Zink und Phosphor bestimmter Zusammensetzung darstellenden Hartlote neben außergewöhnlichen Fließ- und Löteigenschaften bei Temperaturen von 450 bis 650°C warmverformbar sind und als dünne Drähte, Stäbe und Bänder hergestellt werden können, wie sie insbesondere für die Spaltlötung erforderlich sind, wenn sich die Zusammensetzung dieser Legierungen zwischen 44 und 67 °/o Kupfer, 3 bis 7 °/a Phosphor, gegebenenfalls bis 1 °/o Silizium, Rest Zink, bewegt, wobei höheren Kupfergehalten der Legierung höhere Phosphorgehalte entsprechen. So entsprechen z. B. den bevorzugten Kupfergehalten von 55 °/o und darüber Phosphorgehalte von etwa 5 °/o und Kupfergehalten von 60 °/o und darüber etwa 6 °/o Phosphor und dem ebenfalls bevorzugten Kupfergehalt von 46 °/o etwa 3 °/o Phosphor. Im angegebenen Bereich von 44 bis 67 % Kupfer fließt das erfindungsgemäße Messinghartlot mit größter Dünnflüssigkeit bereits bei etwa 750°C und zeigt bei Verwendung von Borax als Flußmittel keine Zinkverdampfung und eine spiegelblanke Oberfläche, während sich bei niedrigeren oder höheren Phosphorgehalten ein nicht beruhigtes Schmelzbad mit zunehmender Dickflüssigkeit, Schlakkenbildung sowie Porosität bei einer über 800'C gelegenen Schmelztemperatur ergibt. So wurde auf Grund der erwähnten Versuche festgestellt, daß eine Verminderung des erfindungsgemäßen Phosphorgehaltes derartiger Kupfer-Zink-Legierungen z. B. auf 2 oder 10/, diese Legierungen infolge ihres zähen Fließens und der mangelnden Benetzung der Metalloberflächen als Lot ungeeignet macht. Die Erhöhung des Kupfergehaltes über 67 °/o bringt ebenfalls eine Steigerung der Zähflüssigkeit und des Schmelzpunktes, was die Ausführung von Spaltlötungen ausschließt.
Ein bevorzugtes Lot gemäß der Erfindung besteht aus 57 °/o Kupfer, 5,5 °/a Phosphor, Rest Zink. Zur Verminderung der Sprödigkeit und weiteren Senkung des Schmelzpunktes der erfindungsgemäß zu verformenden Legierung auf etwa 700°C ist es zweckmäßig, dieser Silbergehalte bis zu 10 °/o einzuverleiben. So kann z. B. eine silberhaltige Legierung aus 5001, Kupfer, 501, Phosphor, 400/, Zink und 501, Silber bestehen. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeitswerte, insbesondere derWarmfestigkeit, der erfindungsgemäß zu verformenden Legierungen können diese noch bis zu 2 °/o Nickel oder Eisen oder bis zu 1 °/o Mangan oder zwei oder drei von diesen Elementen gemeinsam enthalten. So kann z. B. eine solche Legierung aus 48 °/o Kupfer, 3,5 % Phosphor, 46,5 °/o Zink und 2 °/o Nickel bestehen.
Die Versuche haben ferner gezeigt, daß den erfindungsgemäß zu verformenden Legierungen bis zu 10/, Silizium einverleibt werden kann; der Siliziumgehalt äußert sich durch eine hellere Farbe und hohe Widerstandsfähigkeit der Oxydhaut auf der Lötnaht.
Überraschenderweise kann das Messinghartlot der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei Temperaturen von 450 bis 650°C durch Kneten, z. B. durch Warmstauchen, plastisch verformt werden. In diesem ermittelten Temperaturbereich besitzt dieses Messinghartlot das für die Warmverformung erforderliche Formänderungsvermögen, wodurch dieses Lot einem Hämmern, Walzen, Pressen und dergleichen Verformungen zugänglich ist. Dadurch ist es möglich, dünne Lötstäbe von beispielsweise 2 mm Durchmesser sowie Bänder herzustellen, wie sie für die Spaltlötung benötigt werden. Nach der Erfindung können also diese bevorzugten Legierungen aus dem Bereich der bekannten Schlaglote in die für die Löttechnik geeignete dünne Stab- und Drahtform gebracht werden.
Diese warmverformten Messinghartlote gemäß der Erfindung zeichnen sich auch im kalten Zustand durch eine größere Homogenität und Geschmeidigkeit gegenüber den bisher bekannten Gußstäben aus. Diese Lote besitzen auch einen niedrigen Schmelzpunkt und eine dem Messing ähnliche gelbe Farbe sowie einen besonders leichten Fluß und können Lote ersetzen, die bisher eines hohen Gehaltes an teuren Metallen, wie z. B. 25 bis 45 °/o Silber und allenfalls auch bis zu 300/, Kadmium, bedurften. So besitzt das erfindungsgemäße Phosphormessinglot ohne Silber den Schmelzpunkt eines 25°/pigen Silberlotes und erreicht mit einem Zusatz von 5 bis 100/, Silber den niedrigen Schmelzpunkt von etwa 600°C eines Silberlotes mit etwa 40 °/a Silber.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines dünnen Lötdrahtes, -stabes bzw. -bandes aus einem phosphorhaltigen Messinghartlot für das Löten, insbesondere Spaltlöten, von Kupfer und Kupferlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Draht bzw. Stab oder dieses Band aus einer unterhalb 800°C schmelzenden Legierung, die aus 44 bis 67 °/o Kupfer, 3 bis 7 °/o Phosphor, gegebenenfalls bis 10/, Silizium, Rest Zink mit der Maßgabe besteht, daß die höheren Phosphorgehalte den höheren Kupfergehalten entsprechen, durch Kneten bei Temperaturen von 450 bis 650'C hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10 °/o des Kupfergehaltes der zu verformenden Legierung durch die gleiche Menge Silber ersetzt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu erschmelzenden Legierung bis zu 2 °/o Nickel oder Eisen oder bis zu 10/, Mangan oder zwei oder drei dieser Elemente zugesetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 660 308, 753 25l.