Hartlöten von Beryllium-Kupfer-Legierungen

Berylliumkupfer bietet eine hohe Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe Festigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen.Es ist funkenfrei und nicht magnetisch und eignet sich für den Bergbau und die petrochemische Industrie.Mit hoher Ermüdungsfestigkeit wird Berylliumkupfer auch für Federn, Verbinder und andere zyklisch belastete Teile verwendet.

Das Hartlöten von Berylliumkupfer ist relativ kostengünstig und leicht durchführbar, ohne die Legierung zu schwächen.Beryllium-Kupfer-Legierungen sind in zwei Klassen erhältlich: hochfest C17000, C17200 und C17300;und C17410, C17450, C17500 und C17510 mit hoher Leitfähigkeit.Eine Wärmebehandlung verstärkt diese Legierungen weiter.

Metallurgie

Löttemperaturen für Beryllium-Kupfer-Legierungen liegen typischerweise über der Aushärtungstemperatur und ungefähr gleich der Lösungsglühtemperatur.

Allgemeine Schritte zur Wärmebehandlung von Beryllium-Kupfer-Legierungen folgen:

Zunächst muss die Legierung lösungsgeglüht werden.Dies wird erreicht, indem die Legierung in einer festen Lösung aufgelöst wird, so dass sie für den Aushärtungsschritt verfügbar ist.Nach dem Lösungsglühen wird die Legierung schnell auf Raumtemperatur abgekühlt, indem sie mit Wasser abgeschreckt wird oder bei dünnen Teilen Druckluft verwendet wird.

Der nächste Schritt ist das Aushärten, wobei in der Metallmatrix submikroskopische, harte, berylliumreiche Partikel gebildet werden.Alterungszeit und -temperatur bestimmen die Menge und Verteilung dieser Partikel innerhalb der Matrix.Das Ergebnis ist eine erhöhte Festigkeit der Legierung.

Legierungsklassen

1. Hochfestes Berylliumkupfer – Berylliumkupfer wird normalerweise im lösungsgeglühten Zustand bezogen.Dieses Glühen besteht aus dem Erhitzen auf 1400–1475°F (760–800°C), gefolgt von einem schnellen Abschrecken.Das Hartlöten kann entweder im Temperaturbereich des Lösungsglühens mit anschließendem Abschrecken oder durch sehr schnelles Erhitzen unterhalb dieses Bereichs erfolgen, ohne den lösungsgeglühten Zustand zu beeinträchtigen.Der Temper wird dann durch Altern bei 550-700°F (290-370°C) für zwei bis drei Stunden erzeugt.Bei anderen kobalt- oder nickelhaltigen Berylliumlegierungen kann die Wärmebehandlung abweichen.

2. Hochleitfähiges Berylliumkupfer – Die in der Industrie überwiegend verwendete Zusammensetzung besteht aus 1,9 % Beryllium-Restkupfer.Es kann jedoch mit weniger als 1 % Beryllium geliefert werden.Wenn möglich, sollte die Legierung mit geringerem Berylliumgehalt verwendet werden, um die besten Lötergebnisse zu erzielen.Tempern durch Erhitzen auf 1650-1800°F (900-980°C), gefolgt von einem schnellen Abschrecken.Der Temper wird dann durch Altern bei 850–950°F (455–510°C) für eine bis acht Stunden erzeugt.

Reinigung

Sauberkeit ist entscheidend für erfolgreiches Löten.Die Vorreinigung der Lötflächen zur Entfernung von Ölen und Fetten ist für eine gute Fügepraxis unerlässlich.Beachten Sie, dass Reinigungsmethoden basierend auf der Öl- oder Fettchemie ausgewählt werden sollten;Nicht alle Reinigungsmethoden sind bei der Entfernung aller Öl- und/oder Fettverunreinigungen gleich wirksam.Identifizieren Sie die Oberflächenverunreinigung und kontaktieren Sie den Hersteller für die richtigen Reinigungsmethoden.Schleifbürsten oder Beizen mit Säure entfernen Oxidationsprodukte.

Löten Sie die Komponenten nach dem Reinigen sofort mit Flussmittel, um sie zu schützen.Wenn Komponenten gelagert werden müssen, können Teile mit Galvanik aus Gold, Silber oder Nickel bis 0,0005″ (0,013 mm) geschützt werden.Plattieren kann verwendet werden, um das Benetzen der Beryllium-Kupfer-Oberfläche durch das Füllmetall zu erleichtern.Sowohl Kupfer als auch Silber können 0,0005–0,001″ (0,013–0,025 mm) plattiert werden, um die schwer zu benetzenden Oxide von Berylliumkupfer zu verbergen.Entfernen Sie nach dem Löten Flussmittelrückstände mit heißem Wasser oder mechanischem Bürsten, um Korrosion zu vermeiden.

Designbetrachtung

Fugenabstände sollten das Entweichen des Flussmittels ermöglichen und auch eine ausreichende Kapillarität bieten, je nach gewählter Schweißzusatzchemie.Einheitliche Abstände sollten 0,0015–0,005″ (0,04–0,127 mm) betragen.Um das Verdrängen des Flussmittels von Verbindungen zu unterstützen – insbesondere jene Verbindungskonstruktionen, die vorab angeordnete Streifen oder Streifenvorformlinge verwenden – kann eine Bewegung einer Stoßfläche in Bezug auf die andere und/oder eine Vibration verwendet werden.Denken Sie daran, die Abstände für das Verbindungsdesign basierend auf der erwarteten Löttemperatur zu berechnen.Außerdem beträgt der Ausdehnungskoeffizient von Berylliumkupfer 17,0 x 10-6/°C.Berücksichtigen Sie thermisch induzierte Dehnungen, wenn Sie Metalle mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften verbinden.