DE69325426T2 - Lötbare Legierungen - Google Patents

Lötbare Legierungen

Info

Publication number
DE69325426T2
DE69325426T2 DE69325426T DE69325426T DE69325426T2 DE 69325426 T2 DE69325426 T2 DE 69325426T2 DE 69325426 T DE69325426 T DE 69325426T DE 69325426 T DE69325426 T DE 69325426T DE 69325426 T2 DE69325426 T2 DE 69325426T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloys
percent
iron
brazing
weight
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69325426T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69325426D1 (de
Inventor
Anders Kamf
Rolf Sundberg
Leif Tapper
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.)
Modine Soderkoping AB
Original Assignee
Outokumpu Copper Radiator Strip AB
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 Outokumpu Copper Radiator Strip AB filed Critical Outokumpu Copper Radiator Strip AB
Application granted granted Critical
Publication of DE69325426D1 publication Critical patent/DE69325426D1/de
Publication of DE69325426T2 publication Critical patent/DE69325426T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft Kupfer-Zink-Legierungen, die leicht hartzulöten sind und welche in Wärmetauschern, insbesondere in Radiatoren verwendet werden.
  • Wärmetauscher, wie beispielsweise Radiatoren, die aus Kupfer oder Messing gemacht sind, werden herkömmlich durch Weichlöten zusammengefügt. Das bedeutet, daß die schwächsten Stellen in einem Wärmetauscher die verlöteten Verbindungen sind. Beim Löten werden die metallischen Teile eines Wärmetauschers durch ein geschmolzenes Metall, d. h. einem Zusatzlötmetall, miteinander verbunden, wobei dessen Schmelztemperatur geringer ist als die der zusammenzufügenden Teile. Das geschmolzene Zusatzmetall benetzt die Oberflächen der zusammenzufügenden Teile, ohne sie zu schmelzen. Wenn die Arbeitstemperatur des Zusatzmetalls über 450ºC ist, spricht man von Hartlöten und das Zusatzmetall wird mit Hartlöt-Zusatzmetall bezeichnet. Die Arbeitstemperatur des Hartlöt-Zusatzmetals hängt von seiner chemischen Zusammensetzung ab.
  • Die EP Patentanmeldung 429 026 betrifft Nieder-Nickel- Kupferlegierungen, die als Hartlöt-Zusatzmetalle verwendet und durch das schnelle Erhärtungsverfahren produziert werden. Diese Hartlöt-Zusatz-Legierung enthält mindestens 0 bis 5 Atomprozent Ni, 0 bis 15 Atomprozent Sn und 10 bis 20 Atomprozent P, wobei der Rest durch Kupfer und unwesentliche Verunreinigungen gebildet ist. Die Legierungen der EP 429 026 basieren auf billigen Legierungselementen, die eine geringe Schmelztemperatur haben und selbsterweichend sind. Die Löttemperatur der Legierungen liegt zwischen 600º und 700ºC.
  • Die mechanischen Eigenschaften des in einem Wärmetauscher verwendeten Materials werden durch Legierungszusätze und eine Kaltbearbeitung erreicht. In den Wärmetauschern gibt es normalerweise Kühlrippen und Röhren, die miteinander weich- oder hartverlötet sind. Das bedeutet ein Aufheizen auf mindestens die Schmelztemperatur der Weich- oder Hartlötlegierung. Ein kaltbearbeitetes Metall wird beginnen zu erweichen, d. h. zu rekristallisieren, wenn es erhitzt wird. Deshalb werden Legierungszusätze zu dem Kühlrippenmaterial gegeben, um die Erweichungstemperatur zu erhöhen. Normalerweise erweicht Messing nicht während des Weichlötens. Es ist notwendig, daß die Kühlrippen und Röhren der Wärmetauscher so gut wie möglich ihre Originalhärte nach dem Zusammenfügen noch besitzen. Ansonsten werden die Wärmetauscher zu anfällig und empfindlich auf mechanische Einwirkungen. Die Hartlöttemperatur liegt 300ºC über der Weichlöttemperatur. Das bedeutet, daß Messing während dem Hartlöten erweichen wird.
  • Aus der Veröffentlichung Kamf A., Carlsson R., Sundberg R., Östlund S., Ryde L. "Abscheiden von Eisen im Streifenguß Cu- Fe2.4 - Einfluß auf die Rekristallisationstemperatur und mechanischen Eigenschaften", veröffentlicht in dem Congress of Evolution of Advanced Materials, AIM & ASM, Milano 31. Mai - 2. Juni 1989, ist es bekannt, daß die Legierung CuFe2.4 mit 2,4 Gewichtsprozent Fe, 0,15 Gewichtsprozent Zn, 0,03 Gewichtsprozent P, und dem Rest an Kupfer eine sehr hohe Erweichungstemperatur erreichen kann, wenn das Produkt ein Gußmaterial ist, das durch Kaltwalzen in die Endform gebracht wurde. Mit den kontrolliert hohen Kühlraten ist es möglich, die Rekristallisationstemperatur von CuFe2.4-Material nach dem Kaltwalzen zu erhöhen, um eine bessere Kombination der elektrischen Leitfähigkeit und Festigkeit zu erhalten. Die unter Verwendung eines Lötbenetzungstestes gemachten Hartlöttests, in denen eine kleine Menge an einer aus dem Hartlöt-Zusatzmaterial der EP 429 026 gemachten Paste oder Pulver auf die Oberfläche eines Stückes von CuFe2.4 gebracht wurde, zeigten, daß die Benetzungsausbreitung nicht so gut und begrenzter war als auf Kupfer.
  • Die DE-A 23 53 238 zeigt eine Kupferlegierung mit einem Eisengehalt in dem Bereich von 0,07 bis 0,7 Prozent, während der Phosphoranteil in dem Bereich von 0,04 bis 0,25 Prozent liegt. Gemäß dem Dokument 1 unterdrückt das Hinzufügen von Phosphor und Arsen ein Entzinken.
  • Die JP-A 59150045 zeigt eine Kupferlegierung, die 30% Zink, 0, 03% Phosphor, 0, 8% Eisen, 0, 2% Blei und den Restanteil an Kupfer enthält. Diese Legierung hat weder außergewöhnliche mechanische Eigenschaften noch eine gute Korrosionswiderstandsfähigkeit.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einige der Nachteile im Stand der Technik zu eliminieren und eine bessere Legierung zu erzielen, die in Wärmetauschern verwendet wird, und die leicht hartzulöten ist, so daß die Legierung ihre Härte behält und eine gute Korrosionswiderstandsfähigkeit besitzt. Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen aufgelistet.
  • Gemäß der Erfindung enthalten die Legierungen 14 bis 31 Gewichtsprozent Zink, 1,0 bis 1,5 Gewichtsprozent Eisen, 0,001 bis 0,05 Gewichtsprozent Phospor und 0,03 bis 0,09 Gewichtsprozent Arsen, wobei den Restanteil durch Kupfer und unwesentliche Verunreinigungen gebildet ist. Die Hartlöttemperatur für die Legierungen der Erfindung liegt zwischen 600º und 700ºC. Das bedeutet, daß die Legierungen der Erfindung beispielsweise mit dem in der EP Patentanmeldung 429 026 beschriebenen Hartlöt- Zusatzmaterial verwendet werden können.
  • Die Legierungen gemäß der Erfindung sind vorteilhaft für Wärmetauscher geeignet, insbesondere für Radiatoren, weil sie hartgelötet werden können, ohne zu sehr an Festigkeit zu verlieren. Sie besitzen ebenso eine gute Korrosionswiderstandsfähigkeit und zusätzlich gute Formgebungseigenschaften, auf Grund derer sie als einen Streifen geformt und verschweißt werden können falls das so erforderlich ist. Die gute Temperaturwiderstandsfähigkeit der Legierungen der Erfindung wird durch Prezipitate oder Dispergierung der Legierungselemente erreicht, was eine gesteuerte feine Korngröße ergibt.
  • Die Legierungen der Erfindung basieren auf dem Kupfer-Zink- Eisen-(CuZnFe)System. In dem Kupfer-Zink-(CuZn)System ist es möglich, das Kristallwachstum und damit ebenso die Erweichungseigenschaften zu relativ hohen Temperaturen mit der Eisenzusetzung zu steuern. Wird eine Hartlöttemperatur unterhalb von 650º C verwendet, muß mehr als 0,7 Gewichtsprozent Eisen hinzugegeben werden, um die gewünschte Temperaturstabilität zu erreichen. Wenn Hartlöttemperaturen zwischen 650º und 700ºC verwendet werden, muß mehr als 1 Gewichtsprozent Eisen für die Temperaturstabilität hinzugegeben werden. Phosphor wird zu der Legierung der Erfindung hinzugegeben, um eine Ausfällung mit Eisen hervorzurufen. Die Legierungen der Erfindung erhalten dann Ausfällungen von Eisen oder Ausfällungen von Eisen und Phosphor. Das bedeutet, daß das Kristallwachstum begrenzt ist und das Erweichen während des Hartlötens verglichen mit den Legierungen ohne den Zusatz an Eisen oder Eisen und Phosphor geringer ist. Für eine gute Korrosionswiderstandsfähigkeit muß jedoch bei Verwendung von mehr als 1 Gewichtsprozent Eisen mehr als 0,04 Gewichtsprozent Arsen hinzugefügt werden.
  • Die Legierungen der Erfindung werden des weiteren in dem folgenden Beispiel und in den folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 als ein Beispiel die Temperaturabhängigkeit der Fließgrenze und der Zugverformung der erfindungsgemäßen Legierungen zeigt,
  • Fig. 2 als ein Beispiel die Wirkung von Eisen und Zink der erfindungsgemäßen Legierungen auf die Härte vor und nach dem Hartlöten zeigt, und
  • Fig. 3 als ein Beispiel die Wirkung von Zink, Eisen und Arsen der erfindungsgemäßen Legierungen auf die Korrosionsbewertung zeigt.
  • Beispiel
  • Die Legierungen 1 und 2 (in dem Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche nicht enthalten) und 3 bis 5 wurden gemäß der Erfindung zuerst gegossen und gemahlen. Die gegossenen Proben wurden auf eine Dicke von 2 mm kaltgewalzt und dann getempert. Nach dem Beizen und Abbürsten wurden die Legierungen weiter auf eine Dicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Die Zusammensetzungen der verschiedenen Legierungen in Gewichtsprozent sind in der folgenden Tabelle 1 gegeben:
  • Die Erweichungseigenschaften der Legierungen wurden nach zweiminütigem Tempern in einem Salzbad bei Hartlöttemperaturen von 650º und 700ºC untersucht. Sowohl die Härte, Fließgrenze, Zugfestigkeit und Zugverformung wurden gemessen. Die Fließgrenze und Zugverformung der Legierungen der Erfindung sind in Fig. 1 gezeigt. Das Verhalten der Legierungen in Fig. 1 ähnelt einander mit Ausnahme der Legierung 1, dessen Fließgrenze in dem Hartlöttemperaturbereich von 600º bis 700ºC wesentlich geringer war als die der anderen Legierungen. Die Temperaturstabilität der Legierungen 1 bis 5 wird allerdings in Fig. 2 besser gezeigt, die die Härte vor und nach dem zweiminütigen Tempern bei Temperaturen von 650º und 700ºC zeigt. Fig. 2a zeigt die Wirkung der Eisenzusätze in den Legierungen 1 bis 3 auf die Härte und Fig. 2b zeigt die Wirkung der Zinkzusätze in den Legierungen 3 bis 4 für die Härte. Wenn die Härte (HV) von 120 der niedrigste Wert für die gewünschte Temperaturstabilität von Fig. 2a ist, können wir sehen, daß zumindest 1 Gewichtsprozent Eisen für eine gute Erweichungswiderstandsfähigkeit während dem Hartlöten bei Temperaturen zwischen 650º und 700ºC nötig ist. Die Legierungen 1 bis 2, die weniger als 1 Gewichtsprozent Eisen enthalten, sind jedoch für Hartlöttemperaturen unterhalb von 650ºC geeignet. Fig. 2b zeigt darüber hinaus, daß sich der Zinkzusatz nicht auf die Temperaturstabilität auswirkt, da die Härte (HV) noch nach dem Hartlöten für sowohl die Legierung 3 als auch 4 über 120 liegt.
  • Die Korrosionseigenschaften der Legierungen 1 bis 5 wurden getestet, so daß die Widerstandsfähigkeit gegen interkristalline Korrosion, Spannungskorrosion, Aufbrechen und Entzinkung in einer NaCl, NaHSO&sub3;, CuCl und CuCl&sub2;2H&sub2;O enthaltenden Testlösung untersucht wurde. Der pH-Wert der Lösung wurde mit HCl auf 3.0 eingeregelt. Die Proben der Legierungen 1 bis 5 wurden für 72 Stunden bei Zimmertemperatur völlig in die Lösung eingetaucht. Die Proben wurden in Streifen gebogen und sowohl mit, als auch ohne einer feststehenden Verjüngung versetzt, um ihre Anfälligkeit auf ein Aufbrechen zu testen. Die in der Tabelle 2 zu sehenden Ergebnisse zeigen die beiden Typen der Korrosion (a und b nach der Legierungsnummer bedeuten parallele Proben), die Korrosionstiefe und die Menge der Angriffsstellen, wie ebenso eine Einstufung oder Bewertung der Anfälligkeit auf diese Korrosionstypen. Die Bewertung zwischen 1 und 3 wurde angewendet, wobei 1 ziemlich gut und 3 schlecht bedeutet. Die Bewertungen für die verschiedenen Korrosionstypen wurden dann in einer Ge samtbewertung zusammengesetzt. Die Gesamtbewertung rechnete sich nach folgender Formel:
  • Gesamtbewertung = Spannungskorrosion + interkristalline Korrosion + 3 · Entzinkung.
  • Die Fig. 3a, 3b, 3c und 3d zeigen die Wirkung der verschiedenen Zusatzelemente in den Legierungen. Fig. 3a zeigt, daß die Korrosionswiderstandsfähigkeit durch Verminderung des Zinkgehaltes verbessert wird. Die Fig. 3b und 3c zeigen, daß die Eisengehalte über 1 Gewichtsprozent die Korrosionswiderstandsfähigkeit vermindern und es notwendig wird, Arsen hinzuzufügen. Der Arsengehalt sollte mindestens 0,04 Gewichtsprozent betragen, um die gewünschte Korrosionswiderstandsfähigkeit für die Legierungen 1 bis 3 zu erhalten. Aus der Fig. 3d können wir ersehen, daß die Korrosionswiderstandsfähigkeit für die Legierungen 4 bis 5 durch das Hinzufügen von Arsen nicht verbessert wird.
  • Die Benetzungskontaktierung bei Hartlöttemperaturen der Legierungen 1 bis 3 wurde ebenso getestet. Die Tests wurden so ausgeführt, daß auf einem flachen Stück, das aus der zu testenden Legierung gemacht wurde, ein Bogenstück von derselben Legierung in eine anlehnende Stellung gebracht wurde, so daß eine Seite des gebogenen Stückes zumindest eine Punkt- und Krümmungsverbindungslinie mit dem flachen Stück bildete. Das Hartlöt- Zusatzmateriäl, wie es in der EP Patentanmeldung 429 026 beschrieben ist, wurde auf das eine Ende der Verbindungslinie dieser zwei Legierungsstücke ausgebreitet. Dann wurden die Probenstücke auf die Hartlöttemperatur erhitzt. Die Ergebnisse der Benetzungskontaktlängen, die als die Gesamtlänge des Hartlöt- Zusatzmaterials entlang der Verbindung zwischen den zwei Stücken gemessen wurden, sind in Tabelle 3 aufgelistet:
  • Die Benetzungskontaktlänge für die Legierungen 1 bis 3 war ähnlich und die Benetzungskontaktlänge für die Legierungen 1 bis 3 war sehr viel besser als für die Legierung M ( = CuFe2.4), die in dieser Erfindung zum Stand der Technik beschrieben wurde.

Claims (2)

1. Kupfer-Zink-Legierungen mit guten Löteigenschaften, wie sie in Wärmetauschern, insbesondere in Radiatoren verwendet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen 14 bis 31 Gewichtsprozent Zink, 1,0 bis 1,5 Gewichtsprozent Eisen, 0,001 bis 0,05 Gewichtsprozent Phosphor und 0,03 bis 0,09 Gewichtsprozent Arsen enthalten, wobei der Rest durch Kupfer und unwesentliche Verunreinigungen gebildet ist.
2. Legierungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen 14 bis 16 Gewichtsprozent Zink, 1,0 bis 1,5 Gewichtsprozent Eisen, 0,001 bis 0,05 Gewichtsprozent Phosphor und 0,03 bis 0,09 Gewichtsprozent Arsen enthalten, wobei der Rest durch Kupfer und unwesentliche Verunreinigungen gebildet ist.
DE69325426T 1992-09-23 1993-09-10 Lötbare Legierungen Expired - Lifetime DE69325426T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9220108A GB2270926B (en) 1992-09-23 1992-09-23 Alloys for brazing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69325426D1 DE69325426D1 (de) 1999-07-29
DE69325426T2 true DE69325426T2 (de) 1999-10-21

Family

ID=10722379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69325426T Expired - Lifetime DE69325426T2 (de) 1992-09-23 1993-09-10 Lötbare Legierungen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5429794A (de)
EP (1) EP0589310B1 (de)
JP (1) JP3949735B2 (de)
DE (1) DE69325426T2 (de)
GB (1) GB2270926B (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6264764B1 (en) 2000-05-09 2001-07-24 Outokumpu Oyj Copper alloy and process for making same
JP3554305B2 (ja) * 2001-11-06 2004-08-18 株式会社Neomax ブレージングシートの製造方法並びに熱交換器の流路構造
US20040129764A1 (en) * 2003-01-07 2004-07-08 Dong Chun Christine Reducing surface tension and oxidation potential of tin-based solders
US7032808B2 (en) 2003-10-06 2006-04-25 Outokumu Oyj Thermal spray application of brazing material for manufacture of heat transfer devices
TWI240061B (en) * 2004-02-16 2005-09-21 Forward Electronics Co Ltd Method for manufacturing heat collector
WO2007067646A2 (en) * 2005-12-06 2007-06-14 Wabtec Holding Corp. Remote cooling system for charge-air cooled engines
WO2007079140A2 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Wabtec Holding Corp. Multi-fluid heat exchanger arrangement
CA2704057C (en) * 2007-10-30 2016-08-02 Wabtec Holding Corp. A non-plain carbon steel header for a heat exchanger
US20140048587A1 (en) * 2012-02-07 2014-02-20 Paul Rivest Brazing alloy and processes for making and using

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1296645A (de) * 1971-05-28 1972-11-15
DE2353238C2 (de) * 1973-10-24 1975-09-11 Wieland-Werke Ag, 7900 Ulm Verwendung einer phosphorhaltigen Messinglegierung
JPS58197244A (ja) * 1982-05-12 1983-11-16 Sumitomo Electric Ind Ltd ワイアカツト放電加工電極線用合金線
JPS59150045A (ja) * 1983-02-17 1984-08-28 Nippon Mining Co Ltd 耐食性に優れた銅合金
US4674566A (en) * 1985-02-14 1987-06-23 Olin Corporation Corrosion resistant modified Cu-Zn alloy for heat exchanger tubes
JPH0672277B2 (ja) * 1986-11-17 1994-09-14 三井金属鉱業株式会社 導電部材用銅合金
JPS63128154A (ja) * 1986-11-17 1988-05-31 Nkk Corp 靭性の優れた高クロム耐熱鋼
JP2595095B2 (ja) * 1989-06-16 1997-03-26 株式会社神戸製鋼所 端子・コネクター用銅合金
US5167726A (en) * 1990-05-15 1992-12-01 At&T Bell Laboratories Machinable lead-free wrought copper-containing alloys

Also Published As

Publication number Publication date
GB2270926A (en) 1994-03-30
GB9220108D0 (en) 1992-11-04
EP0589310B1 (de) 1999-06-23
JP3949735B2 (ja) 2007-07-25
EP0589310A1 (de) 1994-03-30
GB2270926B (en) 1996-09-25
US5429794A (en) 1995-07-04
JPH06218575A (ja) 1994-08-09
DE69325426D1 (de) 1999-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69428242T2 (de) Aluminiumlegierung zum Hartlöten; Folie zum Hartlöten von Wärmetauschern und Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern
DE60021619T2 (de) Hartlötblech
DE3031439C2 (de) Hartlötbares Kühlrippen-Verbundwerkstoff für Wärmetauscher auf Basis von Aluminiumlegierungen
DE3507956C2 (de)
DE10116636C2 (de) Verfahren zur Herstellung von AIMn-Bändern oder Blechen
DE2007516C2 (de) Legierung auf Kupferbasis
DE69704124T2 (de) Lotfolie aus Aluminiumlegierung für gelöteten Wärmeaustauscher
DE112005001197T5 (de) Kupferlegierung
DE2911295A1 (de) Rippenmaterial fuer waermeaustauscher aus einer aluminiumlegierung
DE112005000312B4 (de) Kupferlegierung
DE69229813T2 (de) Verbundmaterial aus Aluminiumlegierungen zum Hartlöten
DE60116254T2 (de) Verfahren zur herstellung von aluminiumkühlrippenlegierung
DE112015006139T5 (de) Rippenmaterial aus einer Aluminiumlegierung
DE69325426T2 (de) Lötbare Legierungen
DE112019003123T5 (de) Rippenmaterial aus aluminiumlegierung zur verwendung in einem wärmetauscher mit einem ausgezeichneten knickwiderstand und verfahren zur herstellung desselben
DE2807854A1 (de) Bimetallelement und verfahren zu seiner herstellung
DE2126639A1 (de) Lötlegierung zum Löten von Aluminium
DE3326890C2 (de)
DE19735361B4 (de) Nichtrostender Austenitstahl
DE3490606C2 (de)
DE3510949A1 (de) Aluminiumlotlegierung
DE3043833C2 (de)
DE60114292T2 (de) Kühlrippenwerkstoff zum Löten
DE112019001827T5 (de) Aluminiumlegierungswärmetauscher
DE69314263T2 (de) Aluminiumlegierung für die Kühlrippen eines Wärmetausches

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition