VM126 Zacht en Hardsolderen

Zacht- en hardsolderen

vm 126

Vereniging FME-CWMvereniging van ondernemers in detechnologisch-industriële sector

Boerhaavelaan 40

Postbus 190, 2700 AD ZoetermeerTelefoon: (079) 353 11 00Telefax: (079) 353 13 65E-mail: [email protected]: www.fme.nl

© Vereniging FME-CWM/december 2008

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaaktdoor middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke ander wijze ookzonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Hoewel grote zorg is besteed aan de waarborging van een correcte en, waarnodig, volledige uiteenzetting van relevante informatie, wijzen de bij detotstandkoming van de onderhavige publicatie betrokkenen alleaansprakelijkheid voor schade als gevolg van onjuistheden en/ofonvolkomenheden in deze publicatie van de hand.

Vereniging FME-CWMafdeling Technologie en InnovatiePostbus 190, 2700 AD Zoetermeertelefoon: 079 - 353 11 00telefax: 079 - 353 13 65e-mail: [email protected]: www.fme.nl

Zacht- en hardsolderentoelichting

Voor u ligt de voorlichtingspublicatie “Zacht- en hardsolderen”. Deze voorlichtingspublicatie isbedoeld voor allen die te maken hebben of te maken krijgen met de techniek van solderen. Daarbijmoet worden gedacht aan bijvoorbeeld constructeurs, ontwerpers, lastechnici, werkvoorbereiders,enzovoorts.

Deze voorlichtingspublicatie is een update van een tweetal bestaande voorlichtingspublicaties, teweten:- VM 44: “Hard- en zachtsolderen 1 - Algemeen” (1974) en- VM 45: “Hard- en zachtsolderen 2 - het solderen van metalen en keramiek” (1974);Deze publicaties zijn indertijd opgesteld door commissie VC-VIII van het NIL in samenwerking met deFME.De update was noodzakelijk, daar zich in de afgelopen jaren een groot aantal belangrijkeontwikkelingen heeft voorgedaan op het gebied van soldeertechnieken.

Het Materials Innovation Institute (M2i), voorheen opererend als het NIMR (Netherlands Intitute ofMetals Research) heeft geld ter beschikking gesteld om deze nieuwe publicatie te laten opstellen enaan te passen aan de stand der techniek. De FME heeft de coördinatie daarvan op zich genomen envoor de aanpassing van de inhoud van deze voorlichtingspublicatie het NIL ingeschakeld.

samengesteld door

Ing. H.H. van der Sluis (adviseur NIL).Als co-lezers hebben opgetreden ing. Th. de Haan (Corus RD&T) en ing. J. v.d. Sanden (SKF-MDC) ,terwijl ir. E. Brom (Mat-Tech) en G. Groenendijk (HoekLoos) eveneens een wezenlijke bijdrage hebbengeleverd aan de totstandkoming van deze voorlichtingspublicatie.

technische informatie

Nederlands Instituut voor Lastechniek- bezoekadres Boerhaavelaan 40, Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 088 - 400 85 60- telefax 079 - 3531 11 78- e-mail [email protected] website www.nil.nl

informatie over en bestelling van VM-publicaties, Praktijkaanbevelingen en Tech-Info bladen

Vereniging FME-CWM / Industrieel Technologie Centrum (ITC)- bezoekadres Boerhaavelaan 40, Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 079 - 353 11 00 / 353 13 41- telefax 079 - 353 13 65- e-mail [email protected] website www.fme.nl

4

Inhoud1 Algemeen

1.1 Inleiding1.1.1 Zacht-, hard-, hoogtemperatuur- en

lassolderen1.1.2 Bevochtiging1.1.3 Invloedsfactoren1.1.4 Vloeimiddel en beschermende

atmosfeer1.1.5 Vergelijking met smeltlassen1.1.6 Toepassingsgebied

1.2 Overzicht en verklaring van gebruiktetermen bij het solderen

2 Soldeermethoden2.1 Inleiding2.2 Overwegingen bij de keuze van de

soldeermethode2.2.1 Technische factoren2.2.2 Economische factoren

2.3 Indeling van de soldeermethoden2.3.1 Solderen met de bout2.3.2 Solderen met de vlam2.3.3 Solderen in ovens

2.3.3.1 Algemeen2.3.3.2 Solderen in beheerste

atmosfeer2.3.4 Inductiefsolderen2.3.5 Weerstandsolderen2.3.6 Dompelsolderen2.3.7 Bijzondere dompelsoldeermethoden

2.3.7.1 Automatisering van hetdompelsolderen

2.3.7.2 Sleepsolderen2.3.7.3 Golfsolderen

2.3.8 Ultrasoon solderen2.3.9 Bijzondere verwarmingsmethoden

3 Soldeersoorten3.1 Inleiding3.2 Zachtsoldeersoorten

3.2.1 Loodhoudend tinsoldeer3.2.2 Loodvrij tinsoldeer3.2.3 Tinantimoonsoldeer3.2.4 Tinbismutsoldeer3.2.5 Tinzilversoldeer3.2.6 Tinkopersoldeer3.2.7 Tinzinksoldeer

3.3 Hardsoldeersoorten3.3.1 Aluminiumhardsoldeer3.3.2 Zilverhardsoldeer3.3.3 Koperfosforhardsoldeer3.3.4 Koperhardsoldeer3.3.5 Koperzinkhardsoldeer3.3.6 Nikkel- en kobalthardsoldeer3.3.7 Palladiurnhardsoldeer3.3.8 Goudhardsoldeer

4 Vloeimiddelen4.1 Inleiding4.2 Vloeimiddelen voor het zachtsolderen

4.2.1 Typen vloeimiddelen4.2.2 Keuze van het vloeimiddel

4.3 Vloeimiddelen voor het hardsolderen4.3.1 Typen vloeimiddelen4.3.2 Keuze van het vloeimiddel

4.4 Verwijderen van vloeimiddelresten4.4.1 Zachtsoldeervloeimiddelen4.4.2 Hardsoldeervloeimiddelen4.4.3 Nabehandelingen

7 7

7 7 7

8 8 8

9

1212

1212131315151616

1619212223

2323232424

26262626282828282828283030303030303030

353535353738383838383838

5 Constructieve aspecten (naadvormen)5.1 Inleiding5.2 Soldeerconstructies5.3 Spleetafmetingen

5.3.1 Rekenvoorbeeld5.3.2 Aanbevolen spleetbreedten

5.4 Oppervlaktegesteldheid5.5 Ontwerp van soldeerverbindingen

6 Kwaliteitsbeheersing6.1 Kwalificatie van de soldeerprocedure6.2 Controle op de naleving6.3 Keuring

6.3.1 Destructieve onderzoekmethoden6.3.2 Niet-destructieve onderzoekmethoden

7 Veiligheid, gezondheid en milieu7.1 Veiligheid7.2 Gezondheid7.3 Milieu

8 Koper en koperlegeringen8.1 Inleiding8.2 Materiaalcombinaties8.3 Eigenschappen

8.3.1 Fysische eigenschappen8.3.2 Chemische eigenschappen8.3.3 Metallurgische eigenschappen

8.4 Voorbewerking8.4.1 Naadvormen8.4.2 Voorbehandeling van de oppervlakken

8.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer8.6 Soldeermethoden

8.6.1 Soldeerprocedure8.7 Nabehandeling en controle

9 Nikkel en nikkellegeringen9.1 Inleiding9.2 Materiaalcombinaties9.3 Eigenschappen

9.3.1 Fysische eigenschappen9.3.2 Metallurgische eigenschappen

9.4 Voorbewerking9.4.1 Naadvormen

9.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer9.5.1 Soldeer9.5.2 Vloeimiddel9.5.3 Beheerste atmosfeer

9.6 Soldeermethoden9.6.1 Soldeerprocedure

9.7 Nabehandeling en controle

10 Aluminium en aluminiumlegeringen10.1 Inleiding10.2 Materiaalcombinaties10.3 Eigenschappen

10.3.1 Zachtsolderen10.3.2 Hardsolderen10.3.3 Plateren, cladden

10.4 Voorbewerking10.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer

10.5.1 Zachtsolderen10.5.2 Hardsolderen

10.6 Soldeermethoden10.6.1 Zachtsolderen10.6.2 Hardsolderen


4040404344444444

454545454646

48484849

5151515151515152525252525254

565656565657575757575858585858

595960606060606060606161616163

5

11 Titaan en titaanlegeringen11.1 Inleiding11.2 Materiaalcombinaties11.3 Eigenschappen


11.4 Voorbewerking11.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer


11.6 Soldeermethoden en nabehandeling

12 Roestvast staal12.1 Inleiding12.2 Materiaalcombinaties12.3 Eigenschappen

12.3.1 Fysische en mechanische eigen-schappen

12.3.2 Chemische eigenschappen12.3.3 Metallurgische eigenschappen

12.4 Voorbewerking12.4.1 Naadvormen12.4.2 Voorbehandeling van de opper-

vlakken12.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer

12.5.1 Soldeer12.5.2 Vloeimiddelen12.5.3 Beheerste atmosfeer

12.6 Soldeermethoden12.6.1 Uitvoering soldeercyclus


13 Gietijzer13.1 Inleiding

13.1.1 Toepassingen13.2 Materiaalcombinaties13.3 Eigenschappen

13.3.1 Fysische eigenschappen13.3.2 Chemische eigenschappen13.3.3 Metallurgische eigenschappen

13.4 Voorbewerking13.4.1 Naadvormen13.4.2 Voorbehandeling van de opper-

vlakken13.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer

13.5.1 Soldeer13.5.2 Vloeimiddelen13.5.3 Beheerste atmosfeer

13.6 Soldeermethoden13.6.1 Uitvoering soldeercyclus


14 Koolstofstaal14.1 Inleiding

14.1.1 Toepassingen14.2 Materiaalcombinaties14.3 Eigenschappen14.4 Voorbewerking14.5 Soldeermethoden14.6 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer14.7 Nabehandeling en controle

6464646464646464646464

66666666

6667676868

6868686969696969

70707070717171717171

7171717272727272

737373737373747575

15 Hardmetaal15.1 Inleiding15.2 Materiaalcombinaties en eigenschappen15.3 Eigenschappen15.4 Voorbewerking

15.4.1 Naadvormen15.4.2 Voorbehandeling van de opper-

vlakken15.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer15.6 Soldeermethoden15.7 Algemene richtlijnen15.8 Nabehandeling en controle

16 Keramiek16.1 Inleiding16.2 Materiaalcombinaties en eigenschappen16.3 Voorbewerking16.4 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer16.5 Soldeermethoden16.6 Nabehandeling en controle

17 Andere hoogsmeltende metalen17.1 Inleiding17.2 Molybdeen

17.2.1 Eigenschappen17.2.2 Voorbewerking17.2.3 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer17.2.4 Soldeermethoden

17.3 Tantaal17.3.1 Eigenschappen17.3.2 Voorbewerking17.3.3 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer17.3.4 Soldeermethoden

18 Referenties

Trefwoordenregister

767676777777

7777787878

79797979808080

818181818181818181818181

82

84

7

Hoofdstuk 1Algemeen

1.1 InleidingSolderen is een werkwijze waarbij zowel metalen als niet-metalen (bijv. keramiek en grafiet) worden verbonden doormiddel van een toevoegmetaal (soldeer), dat een lageresmelttemperatuur heeft dan die van de te verbinden meta-len of niet-metalen. Het toevoegmetaal (soldeer) dient ingesmolten toestand het werkstukoppervlak te bevoch-tigen en hierop te hechten bij het stollen. Het werkstuk-materiaal wordt niet tot smelten gebracht; wel zullen com-ponenten uit het toevoegmetaal (soldeer) en die uit hetwerkstukmateriaal op het contactvlak soldeer-werkstukmet elkaar legeren of intermetallische verbindingen vormen.

1.1.1 Zacht-, hard-, hoogtemperatuur- en las-solderen

Solderen wordt onderscheiden in zacht-, hard-, hoogtem-peratuur- en lassolderen.Bij zachtsolderen heeft het toevoegmetaal (soldeer) eensmeltpunt lager dan 450 ºC.Bij hardsolderen heeft het toevoegmetaal (soldeer) eensmeltpunt hoger dan 450 ºC en het gesmolten toevoeg-metaal vult in het algemeen door capillaire werking despleetvormige ruimte tussen de oppervlakken van de teverbinden metalen.Bij hoogtemperatuursolderen, dat een variant is van hard-solderen, heeft het toevoegmetaal (soldeer) eveneens eenhoger smeltpunt dan 450 ºC en vult het gesmolten toe-voegmetaal door capillaire werking de spleetvormigeruimte tussen de oppervlakken van de te verbinden meta-len. Hoogtemperatuursolderen wordt in het algemeen uit-gevoerd boven 800 ºC in een beheerste atmosfeer (dit kanzijn een reducerend of inert gas of vacuüm) zonder dat eenvloeimiddel wordt gebruikt.Bij lassolderen heeft het toevoegmetaal (soldeer) eensmeltpunt hoger dan 450 ºC; de toegepaste naadvorm ende techniek komen overeen met die voor autogeen (=metde vlam) lassen of processen als TIG-, MIG- of laserlassen.

1.1.2 BevochtigingHet soldeer dient het werkstukmateriaal te bevochtigen.Dit is een wisselwerking tussen het gesmolten soldeer enhet werkstukmateriaal, dat een voldoend hoge tempera-tuur bezit, waardoor het soldeer in staat wordt gestelduit te vloeien op het werkstukmateriaal. Het uitvloeienvan het soldeer kan worden beoordeeld naar de vorm vande begrenzing van de vloeistoffilm (zie figuur 1.1).De bevochtigingshoek (α) is een maat voor het bevochti-gend vermogen. Hoe groter de bevochtigingshoek, des teslechter is de bevochtiging en omgekeerd hoe kleiner dehoek des te beter is het bevochtigen.Als voorbeeld van slecht bevochtigen kan het gedrag vaneen druppel kwik op een glasplaat dienen (bevochtigings-hoek 180º).Het gedrag van een druppel vloeistof op een materiaalop-pervlak wordt bepaald door het thermodynamisch even-wicht, dat met een vector-diagram kan worden weerge-geven (figuur 1.2). Dit vector-diagram is ook van toepas-sing op een druppel soldeer dat zich op een metaalopper-vlak bevindt.

In het punt A van dit driefasige systeem (bestaande uitwerkstuk, vloeibaar soldeer en omgeving) ontstaat een

figuur 1.1 Bevochtiging

figuur 1.2 Vectordiagram van bevochtiging

evenwicht, dat wordt beheerst door drie spanningstoe-standen. Het evenwicht is bereikt wanneer:Vow=Vsw+Vos.cosαHierin is Vow de kracht die het soldeer over het werkstukverspreidt. Om een goede hechting te verkrijgen tussensoldeer en werkstukmetaal moet één van de componen-ten van het toevoegmetaal in staat zijn een legering ofeen intermetallische verbinding te vormen met een hoofd-component van het werkstukmetaal. Hierbij dient te wor-den opgemerkt, dat ten gevolge hiervan de samenstellingvan het toevoegmetaal zich tijdens het soldeerproces kanwijzigen, waardoor de bevochtiging en het uitvloeien kanworden beïnvloed.

1.1.3 InvloedsfactorenEnkele factoren die van invloed zijn op het uitvloeien vanhet soldeer over het werkstukoppervlak zijn: de toestand van het werkstukoppervlak; de soldeertemperatuur; de soldeertijd.

8

WERKSTUKOPPERVLAKHet werkstukoppervlak moet schoon zijn en vrij van oxi-den, aangezien beide het uitvloeien belemmeren en er dansprake is van een slechte bevochtiging.Verder is de ruwheid van het werkstukoppervlak van in-vloed. Over een (bij voorkeur in de vloeirichting) licht ge-ruwd oppervlak vloeit het soldeer beter uit dan over eenglad gepolijst oppervlak.Dit komt doordat de oppervlaksgroefjes kleine capillairenvormen, die het uitvloeien versterken. Uit mechanischebeproevingen is bovendien gebleken, dat de sterkte (hech-ting) van soldeerverbindingen van licht geruwde opper-vlakken meestal hoger is dan van gepolijste oppervlakkenvanwege vergroting van het hechtoppervlak.

SOLDEERTIJD EN SOLDEERTEMPERATUURDe soldeertijd en de soldeertemperatuur zijn twee invloeds-factoren waartussen een wisselwerking bestaat. De sol-deertijd is bepalend voor de mate waarin bij een bepaaldetemperatuur de evenwichtstoestand wordt benaderd.Naarmate bij hogere temperatuur wordt gesoldeerd, zalde evenwichtstoestand sneller worden bereikt, aangeziende uitvloeisnelheid toeneemt met de temperatuur. In depraktijk van het solderen zal vrijwel nooit een evenwichts-toestand worden bereikt, d.w.z. dat het soldeerprocesvoordat deze toestand wordt bereikt, wordt onderbroken enhet afkoelen wordt ingezet. Bij een voor elk systeem karak-teristieke temperatuur, de "kritische temperatuur", treedteen plotselinge verhoging van de uitvloeisnelheid op.De soldeertemperatuur kan echter niet willekeurig hoogworden gekozen. De maximale soldeertemperatuur is die,waarboven schade wordt toegebracht aan het toevoeg-metaal, het werkstuk of het vloeimiddel. Boven een be-paalde temperatuur gaan sommige vloeimiddelen ontledenof verkolen. Dit geldt in het bijzonder voor zachtsoldeer-vloeimiddelen. Slechte resultaten in de praktijk zijn danook vaak het gevolg van oververhitten of onkundig mani-puleren met een verhittingsbron (bijvoorbeeld met eenbrander).

1.1.4 Vloeimiddel en beheerste atmosfeerBij het solderen wordt òf gebruik gemaakt van een vloei-middel, òf gewerkt in een reducerende of beschermendegasatmosfeer, of in vacuüm.Een vloeimiddel is een niet-metallisch product, meestal inde vorm van een zuur of zout, dat in koude toestand vóórhet verhitten wordt aangebracht op de metaaloppervlak-ken, die vooraf voldoende zijn gereinigd. Het vloeimiddelis in staat om oxidefilms van het oppervlak te verwijderenen/of te voorkomen dat deze ontstaan.Een beschermende gasatmosfeer, waarvan de samen-stelling binnen vastgestelde grenzen wordt gehandhaafd,wordt toegepast om de te verbinden metalen en het toe-voegmetaal te beschermen tegen oxidatie gedurende hetverhitten. In een reducerende gasatmosfeer worden deoxidefilms, aanwezig op de te verbinden delen en het toe-voegmetaal, gereduceerd voordat de soldeertemperatuuris bereikt.Solderen in vacuüm is een werkwijze waarbij oxiden, bijhoge temperatuur en in afwezigheid van zuurstof, wordenverwijderd en geen nieuwe oxidefilms worden gevormd.De verwijdering van de oxiden van het oppervlak kan plaats-vinden, doordat bij hoge temperatuur oxiden ontleden ofverdampen. Voorts kunnen diffusie- en reductieprocessenmet respectievelijk zuurstof en koolstof een rol spelen bijhet verdwijnen van oxiden. Zo diffundeert de zuurstof vanhet aan een titaanoppervlak aanwezige titaanoxide in hettitaan en reduceert de koolstof aanwezig in staal het aan

het oppervlak aanwezige ijzeroxide. Ook bij het hogetemperatuur “openspringen” van oxiden, door verschil inuitzetting met het werkstukmetaal, worden er door hetafwezig zijn van zuurstof, op het onderliggende blankemetaal geen oxidefilms gevormd.Het vloeimiddel of de beheerste atmosfeer spelen eenoverheersende rol. Wanneer hierbij een onjuiste keuzewordt gedaan, komen de materiaaloppervlakken tijdenshet soldeerproces in een zodanige toestand, dat het uit-vloeien van het soldeer slecht of nihil is. Het vloeimiddelof de beheerste atmosfeer kunnen hierbij een dubbelefunctie vervullen. Zoals eerder beschreven, is de voor-naamste functie het schoonhouden van de metaalopper-vlakken tijdens het gehele soldeerproces.Een tweede functie is het verkleinen van de bevochtigings-hoek door het in gunstige zin beïnvloeden van de fysischeeigenschappen, die voor deze hoek bepalend zijn.Bij het zacht- en hardsolderen wordt vrijwel altijd met eenvloeimiddel gewerkt. Bij het hardsolderen in ovens wordtmeestal geen vloeimiddel toegepast, terwijl bij het hoog-temperatuursolderen nimmer een vloeimiddel wordt ge-bruikt (zie § 2.5 “Solderen in ovens”).Verwijderen van vloeimiddelresten die corrosie kunnenveroorzaken, is na het solderen noodzakelijk.

1.1.5 Vergelijking met smeltlassenTegenover het smeltlassen biedt het solderen (in het bij-zonder het harden hoogtemperatuursolderen) de voor-delen van minder kans op vervormingen en lagere inwen-dige spanningen. Deze voordelen worden groter naarmategelijkmatiger wordt verhit en afgekoeld. Bovendien kunnendoor het solderen meer verbindingen gelijktijdig tot standworden gebracht.Evenzo zijn combinaties van werkstukmaterialen (bijv.roestvast staal aan keramiek) met ver uiteenlopende fysi-sche en chemische eigenschappen mogelijk. Ten slottekunnen met het solderen verbindingen worden verkregen,gebruikmakend van de capillaire werking van het vloeibaresoldeer, op plekken die in feite op geen enkele anderewijze zijn te bereiken.

1.1.6 ToepassingsgebiedMet betrekking tot het toepassingsgebied kan wordengezegd dat : zachtsolderen wordt toegepast in de blikverwerkende

industrie, de elektrotechnische industrie (o.a. voor ge-drukte bedradingen), de installatiesector (gas en water),bij de bouw van radiateurs en voor eenvoudige gebruiks-artikelen met uiteenlopende bestemming;

hardsolderen wordt vooral toegepast in de apparaten-en machinebouw (o.a. warmtewisselaars en turbines),de installatiesector, de rijwielindustrie en bij de vervaar-diging van gereedschappen (bijv. hardmetaal aan staal).

hoogtemperatuursolderen wordt vooral toegepast in deapparaten- en machinebouw (o.a. warmtewisselaars,turbines, uitlaatklephuizen t.b.v. dieselmotoren), delucht- en ruimtevaartindustrie (bijv. honingraatafdich-tingen, ingewikkelde raketonderdelen e.d.), in de elek-trotechnische industrie (o.a. keramiek-metaalverbindin-gen), in de automobielindustrie (o.a. radiateurs, olie-koelers) en bij de vervaardiging van apparatuur voorwetenschappelijk onderzoek.

lassolderen wordt in het algemeen toegepast bij repa-raties van gietijzeren en gegoten aluminium onderde-len, in de meubelindustrie bij het solderen van stalenbuizen en profielen. Tevens vindt het lassolderen plaatsbij het verbinden van onderdelen en hulpstukken vansmeedbaar gietijzer aan staal. Een vorm van lassolderen

9

die tegenwoordig een sterk groeiende toepassing vindtbij de bouw van dakdelen van autocarrosserieën, is hetlasersolderen van dunne plaatdelen en het MIG-solderenvan verzinkt staal.

1.2 Overzicht en verklaring van gebruiktetermen bij het solderen

De hiernavolgende lijst in tabelvorm bevat termen die bijhet hardsolderen, zachtsolderen, hoogtemperatuursolderenen lassolderen worden gebruikt.Bij elke term is de Engelse, Franse en Duitse vertalingvermeld.

Term (Nederlands, Engels, Frans, Duits) Verklaring

1 Solderen Een werkwijze waarbij metalen delen worden verbonden doormiddel van een toevoegmetaal, dat een lagere smelttemperatuurheeft dan die van de te verbinden metalen.Het toevoegmetaal dient in gesmolten toestand het werkstukopper-vlak te bevochtigen en hierop te hechten bij het stollen. Het werk-stukmateriaal wordt niet tot smelten gebracht.Het gesmolten toevoegmetaal trekt in het algemeen door de capillairewerking in de spleetvormige ruimte tussen de oppervlakken van dete verbinden metalen.

Brazing, soldering and braze welding

Brasage

Löten

2 Zachtsolderen Een werkwijze waarbij metalen delen worden verbonden doormiddel van een toevoegmetaal, dat een lagere smelttemperatuurheeft dan die van de te verbinden metalen, doch lager dan 450 ºC.Het toevoegmetaal dient in gesmolten toestand het werkstukopper-vlak te bevochtigen en hierop te hechten bij het stollen. Het werk-stukmetaal wordt niet tot smelten gebracht.

Soldering

Brasage tendre

Weichlöten

3 Hardsolderen Een werkwijze waarbij metalen delen worden verbonden doormiddel van een toevoegmetaal, dat een lagere smelttemperatuurheeft dan die van de te verbinden metalen, doch hoger dan 450 ºC.Het toevoegmetaal dient in gesmolten toestand het werkstukopper-vlak te bevochtigen en hierop te hechten bij het stollen. Het werk-stukmetaal wordt niet tot smelten gebracht.

Brazing

Brasage fort

Hartlöten

4 Hoogtemperatuursolderen Een werkwijze waarbij metalen delen worden verbonden in eenbeheerste atmosfeer door middel van een toevoegmetaal, dat eenlagere smelttemperatuur heeft dan die van de te verbinden metalen,doch meestal hoger dan 800 ºC.Het toevoegmetaal dient in gesmolten toestand het werkstukopper-vlak te bevochtigen en hierop te hechten bij het stollen. Het werk-stukmetaal wordt niet tot smelten gebracht. Het gesmoltentoevoegmetaal trekt in het algemeen door de capillaire werking in despleetvormige ruimte tussen de oppervlakken van de te verbindenmetalen. Er wordt geen vloeimiddel gebruikt.

High temperature brazing

Brasage à haute température

Hochtemperaturlöten

5 Lassolderen Een werkwijze waarbij metalen delen worden verbonden doormiddel van een toevoegmetaal, dat een lagere smelttemperatuurheeft dan die van de te verbinden metalen, doch hoger dan 450 ºC.Het toevoegmetaal dient in gesmolten toestand het werkstukopper-vlak te bevochtigen en hierop te hechten bij het stollen. Detechniek van de werkwijze komt overeen met autogeen lassen,waarbij hier echter het werkstukmetaal niet tot smelten wordtgebracht.

Braze welding

Soudobrasage

Schweisslöten - fugenlöten

6 Capillair zacht-, hard- of hoogtemperatuursolderen Zacht-, hard- of hoogtemperatuursolderen van een capillaire spleetof naad.

Capillary soldering, brazing or high temperaturebrazing

Brasage tender ou fort à joint capillaire

Spaltlöten mit Weich-, Hart- oderHochtemperaturlot

7 Zacht- of hardsolderen met toevoegmetaalaangebracht tijdens de verhitting

Zacht- of hardsoldeermethode, waarbij de te verbinden metaleneerst worden verwarmd tot de soldeertemperatuur, waarna hettoevoegmetaal vloeibaar wordt gemaakt door contact met de teverbinden metalen.Soldering or brazing with filler metal added whilst

heat is applied

Brasage tendre ou fort avec apport de métalpendant le chauffage

Weich- oder Hartlöten mit angesatztem Lot

10


8 Zacht-, hard- of hoogtemperatuursolderen metvooraf aangebracht toevoegmetaal

Zacht-, hard- of hoogtemperatuursoldeermethode waarbij de teverbinden delen en het toevoegmetaal, gewoonlijk vlak bij de naadgeplaatst, gezamenlijk worden verhit tot de soldeertemperatuur. Debenodigde hoeveelheid toevoegmetaal wordt vooraf vastgesteld,hetzij in pastavorm, hetzij met voorgevormde delen.

Soldering, brazing or high temperature brazingwith preplaced filler metal

Brasage tender ou fort avec métal d'apportpréalablement mis en place

Weich-, hart- oder hochtemperaturlöten mit vorherEinlage der Zusatzwerkstoff

9 Dompelsolderen Hard- of zachtsoldeermethode waarbij de te verbinden delen totsoldeertemperatuur worden verhit, door deze te dompelen ingesmolten toevoegmetaal, dat tevens de naad vult.De delen kunnen al dan niet zijn voorverwarmd.

Dip soldering or brazing

Brasage tendre ou fort au trempé

Tauchlöten

10 Vloeimiddel Een niet-metallisch product dat wordt aangebracht op de metaal-oppervlakken, die vooraf voldoende zijn gereinigd. Het is in staatoxidefilms van het oppervlak te verwijderen en/of te voorkomen datdeze ontstaan.

Flux

Flux

Flussmittel

11 Beheerste (beschermende) soldeeratmosfeer Een atmosfeer, waarvan de samenstelling binnen vastgesteldegrenzen wordt gehandhaafd, die de te verbinden metalen en hettoevoegmetaal beschermt tegen oxidatie gedurende het verhitten.In vele gevallen is deze atmosfeer in staat de oxidefilms van de teverbinden delen en het toevoegmetaal te reduceren of te doenuiteen vallen voordat de soldeertemperatuur is bereikt.

Controlled (protective) soldering or brazingatmosphere

Atmosphère contrôlée de brasage

Schutzgasatmosphare beim löten

12 Bevochtiging Een wisselwerking tussen het gesmolten toevoegmetaal en hetwerkstukmetaal, op voldoende hoge temperatuur waardoor hettoevoegmetaal goed kan uitvloeien op het werkstukmetaal.Wetting

Mouillage

Benetzung

13 Soldeertemperatuur Minimum temperatuur die moet worden bereikt aan het grensvlaktussen werkstukmetaal en het gesmolten toevoegmetaal, opdat ditlaatste zich kan verspreiden en een verbinding vormen met hetwerkstukmetaal.

Working temperature

Température de travail

Arbeitstemperatur

14 Bevochtigingstemperatuur Temperatuur waarop het werkstukmetaal moet worden gebrachtopdat het gesmolten toevoegmetaal het werkstukmetaal kanbevochtigen. De bevochtigingstemperatuur kan binnen zekeregrenzen liggen.

Wetting temperature

Température de mouillage

Benetzungstemperatur

15 Maximum soldeertemperatuur Temperatuur waarboven schade wordt toegebracht aan hettoevoegmetaal, het werkstuk of het vloeimiddel.

Maximum soldering or brazing or temperature

Température maximale de brasage

Maximale Löttemperatur

16 Spleet Ruimte om te vullen met toevoegmetaal, tussen twee samenstellendedelen, waarvan de oppervlakken op een juiste wijze zijn voorbe-werkt voor het zacht-, hard-, hoogtemperatuur- of lassolderen.Joint

Joint

Spalt

17 Spleetbreedte Een opening, gewoonlijk met constante breedte, tussen de zacht ofhard te solderen oppervlakken.

Clearance/gap

Jeu

Spaltbreite

18 Capillaire spleet Spleet waarvan de spleetbreedte op soldeertemperatuur bij zacht-en hardsolderen klein is en die in het algemeen niet groter is dan0,25 mm; bij hoogtemperatuursolderen in het algemeen niet groteris dan 0,05 mm.

Capillary joint

Joint capillaire

Kapillarspalt

11


19 Soldeernaaddikte De gewoonlijk constante afstand, tussen de oppervlakken derverbonden delen na het solderen. De soldeernaaddikte verschilt inhet algemeen met de aanvankelijke spleetbreedte (zie hoofdstuk 5:Constructieve aspecten).

Joint/seam thickness

Epaisseur du joint brasé

Lötnahtdicke

20 Gelassoldeerde naad Een verbinding met vrijwel dezelfde vorm als bij smeltlassenvoorkomt.

Braze welded joint

Joint de soudobrasage

Lötschweissnaht

21 Sterkte van de hechting (treksterkte) van eenzacht-, hard-, hoogtemperatuur-, of lassoldeer-verbinding (volgens overeengekomen afspraak)

De waarde, die wordt verkregen door de breuklast, bij een gespeci-ficeerd proefstuk, dat onder gespecificeerde omstandigheden isge(las)soldeerd met een gegeven toevoegmetaal, te delen door hetoppervlak van de dwarsdoorsnede van het proefstuk (zie DIN 8525,blz. 1; voor hoogtemperatuursoldeerverbindingen, zie DIN 8525, blz.3).Conventional strength of the bond (tensile

strength) of a soldering, brazing high temperature,soldering or braze welding filler metal

Résistance d'accrochage conventionelle(résistance à la tension) d'un métal d'apport debrasage

Konventionelle Haft(Zug)festigkeit vomZusatzwerkstoff einer Weichlöt-,Hartlöt-,Hochtemperaturlöt, oder Lotschweissnaht.

22 Schuifsterkte van het toevoegmetaal voorsolderen

De waarde, die wordt verkregen door de breuklast, bij eengespecificeerd proefstuk, dat onder gespecificeerdeomstandigheden is gesoldeerd met een gegeven toevoegmetaal, tedelen door het oppervlak van het proefstuk dat is gesoldeerd (zieDIN 8525, blz. 2).

Conventional shear strength of a soldering,brazing, high temperature filler metal

Résistance au cisaillement conventionelle d'unmétal d'apport de brasage

Konventionelle Scherfestigkeit vom Weichlot,Hartlot und Hochtemperaturlot

12

Hoofdstuk 2Soldeermethoden

2.1 InleidingHet solderen kan onder meer plaatsvinden volgens dehierna genoemde methoden: solderen met de bout (boutsolderen); solderen met de vlam (vlamsolderen); solderen in ovens (ovensolderen); inductiefsolderen; dompelsolderen; weerstandsolderen; bijzondere soldeermethoden, bijv. solderen met de

laser (lasersolderen).

Voor iedere soldeermethode geldt de voorwaarde, dat dete solderen oppervlakken en het soldeer homogeen op devereiste soldeertemperatuur moeten worden gebracht. Bijeen temperatuurverschil ter plaatse van de soldeernaadzal het soldeer steeds geneigd zijn naar de plaats met dehoogste temperatuur te vloeien.

2.2 Overwegingen bij de keuze vansoldeermethode

Deze keuze wordt bepaald door technische en economi-sche factoren. Nadat is vastgesteld welke methodentechnisch kunnen worden toegepast, moeten economischefactoren de meest rationele soldeermethode bepalen.

2.2.1 Technische factorenVORM, AFMETINGEN EN/OF NADENVorm, afmetingen en/of naden van het te solderen werk-stuk kunnen tot gevolg hebben, dat bepaalde soldeerme-thoden niet of lastig zijn toe te passen. Indien een betrek-kelijk groot deel van het werkstuk op soldeertemperatuurmoet worden gebracht, is een soldeermethode met plaat-selijke verhitting minder effectief en heeft solderen in eenoven of dompelsolderen de voorkeur. Omgekeerd zal bijhet solderen, waarbij betrekkelijk weinig werkstukmetaalbehoeft te worden verwarmd, een soldeermethode metzeer plaatselijke verhitting de voorkeur verdienen, bijv.inductiefsolderen of solderen met de vlam, bout of laser.

EIGENSCHAPPEN VAN HET WERKSTUKMETAALSpeciale soldeermethoden kunnen noodzakelijk zijn alsgevolg van de chemische, fysische en mechanische eigen-schappen van het werkstukmetaal, bijv. reactiesolderenbij aluminium, vanwege een moeilijk te reduceren oxide-laag of laser- of inductief solderen vanwege een vereistegeringe plaatselijke warmte-inbreng ter behoud van demechanische eigenschappen van het werkstukmateriaal.

KOUDVERSTEVIGDE EN VEREDELDE METALENMetalen, die hun eigenschappen hebben verkregen doorkoude vervorming of door een warmtebehandeling, kunnendeze eigenschappen geheel of ten dele verliezen bij ver-hitting tot de soldeertemperatuur.Bepaalde soldeermethoden, zoals weerstand- en inductiefsolderen, bieden de mogelijkheid om de nadelige invloedte beperken tot de soldeerplaats.

CARBIDE-UITSCHEIDINGBij austenitische roestvaste staalsoorten kan bij tempera-turen tussen 450 en 850 ºC schadelijke carbide-uitschei-

ding plaatsvinden, waardoor later interkristallijne corrosiekan ontstaan. De snelheid en de mate van de carbide-uit-scheiding nemen toe met de temperatuur en de verblijfs-duur in het genoemde temperatuurgebied. Men moetdaarom een zodanige methode kiezen dat de verblijfsduurin het kritische temperatuurgebied zo kort mogelijk is.Indien wordt gesoldeerd met een soldeer met een hogesoldeertemperatuur worden de carbiden opgelost en kande uitscheiding worden onderdrukt door snel af te koelen.Door austenitische roestvaste staalsoorten van een L-kwa-liteit (koolstofgehalte=0,03%) te gebruiken, kunnen car-bide-uitscheidingen in het 450-850 ºC gebied wordenvoorkomen. Ook Ti- en Nb-gestabiliseerde austenitischeroestvaste staalsoorten zijn voor dit doel te gebruiken,echter de Ti-gestabiliseerde soorten kunnen bevochti-gingsproblemen geven vanwege het in deze staalsoortenaanwezige titaanoxide.

STABILITEIT VAN DE OXIDENVoor het solderen worden de oxiden van het te solderenoppervlak verwijderd. De desondanks nog op het opper-vlak aanwezige oxiden, alsmede de oxiden die tijdens hetsolderen worden gevormd, kunnen veelal door een vloei-middel of een reducerende atmosfeer (bijv. oxiden vanchroom) worden verwijderd. Oxiden van o.a. aluminiumen titaan zijn moeilijker te verwijderen, zodat men - indiendergelijke elementen in belangrijke mate in het werkstuk-materiaal aanwezig zijn - is aangewezen op bijv. voorafchemisch verwijderen van deze oxiden aan het oppervlaken vervolgens solderen in hoogvacuüm.

WATERSTOFBROSHEIDSommige metalen, waarvan koper en zilver voorbeeldenzijn, zijn gevoelig voor waterstofbrosheid, indien zij zuur-stof bevatten en verhit worden in een atmosfeer waarinwaterstof aanwezig is. De zuurstof zal reageren met dewaterstof tot waterdamp, hetgeen hoge drukken tot ge-volg heeft in het materiaal en tot scheurvorming kan lei-den (z.g. waterstofziekte).

LEGERINGSVORMINGOnder legeringsvorming wordt verstaan het oplossen vanhet werkstukmetaal in het soldeer t.g.v. diffusie van ele-menten (componenten) uit het soldeer in het werkstukme-taal. Dit kan bij overmatige legeringsvorming aanleidinggeven tot "wegspoelen" van werkstukmetaal in de directeomgeving van de soldeernaad en leiden tot verminderingvan eigenschappen als sterkte, ductiliteit en lekdichtheid.Dit verschijnsel wordt erosie genoemd (figuur 2.1).

figuur 2.1 Voorbeeld van “erosie” (foto SKF-MDC)

13

Tevens kan penetratie van vloeibaar soldeer op de korrel-grenzen in het werkstukmetaal optreden, hetgeen leidttot inhomogeniteit in het werkstukmetaal in de directeomgeving van de soldeernaad. Bij bepaalde combinatiesvan werkstukmetaal en soldeer kunnen bovendien brosse,intermetallische verbindingen in de soldeernaad en op hetgrensvlak soldeer-werkstuk worden gevormd.Door legeringsvorming tussen soldeer en werkstukmetaal kande smelttemperatuur van het soldeer stijgen, waardoor stol-ling met als gevolg slechte spleetvulling optreedt. De mate,waarin deze legeringsvorming plaatsvindt is afhankelijk van: temperatuur; tijdsduur; samenstelling soldeer; samenstelling werkstukmetaal.

SMELTTRAJECT VAN HET SOLDEERIn het algemeen zijn solderen met een breed smelttrajectniet geschikt voor een langzame verhittingsmethode. Alseen soldeer met een breed smelttraject vóór de verhittingis aangebracht en de soldeertemperatuur te langzaamwordt bereikt, zal ontmenging van het soldeer plaatsvin-den. Het gedeelte dat bij lagere temperatuur smelt vloeitin de naad, terwijl het gedeelte dat bij hogere tempera-tuur smelt, achter blijft. Ontmenging kan worden tegen-gegaan door: een snelle verhittingsmethode (inductief-, zoutbad- of

weerstandsolderen) toe te passen, indien het soldeervooraf is toegevoegd;

bij het bout- of vlamsolderen met de hand pas dán sol-deer toe te voegen, wanneer het werkstuk de soldeer-temperatuur heeft bereikt.

DAMPDRUK VAN HET SOLDEERSolderen die elementen bevatten met een hoge dampdrukbij de soldeertemperatuur, zoals zink en cadmium, komenniet in aanmerking voor solderen in vacuüm. Dit geldt te-vens voor werkstukken, die moeten worden gesoldeerdin vacuüm, omdat hierbij de mogelijkheid bestaat van uit-dampen van deze elementen, waardoor de kwaliteit vanhet vacuüm in de oven c.q. de lekdichtheid van de verbin-ding nadelig wordt beïnvloed.

2.2.2 Economische factorenNadat op grond van technische overwegingen is vastge-steld welke soldeermethoden kunnen worden toegepast,is een kostenvergelijking nodig om na te gaan, welk sol-deermethode uit economisch oogpunt de voorkeur ver-dient. De kostprijs van een soldeerverbinding is afhanke-lijk van: VASTE KOSTEN als gevolg van afschrijving, rentever-

lies, onderhoud en verwachte bezettingsgraad van degeïnvesteerde apparatuur;

VARIABELE KOSTEN: voorbewerking en voorbehandeling; energieverbruik; verbruik van vloeimiddel, reinigingsmiddel en hulp-

middelen ; verbruik aan soldeer; eventuele nabewerking; kwaliteitbeheersing (inspectie/controle/keuring); opslagkosten van voorraad; transportkosten; personele kosten loon.

UITVALPERCENTAGE (risicofactor)Het uitvalpercentage wordt onder meer bepaald doorde volgende factoren: lekkage, soldeerdoorloop, be-schadigingen, maatafwijkingen, onvoldoende reiniging,afwijkende onderdelen.

Bij grote investeringen wordt de economie van de soldeer-methode voornamelijk bepaald door de bezettingsgraad.De bezettingsgraad is afhankelijk van het aantal productendat door gebruikmaking van de geïnvesteerde apparatuur(jaarlijks) wordt gesoldeerd. De bezettingsgraad is te defi-niëren als de jaarlijkse productie gedeeld door de geplandejaarlijkse capaciteit. Bij het solderen in ovens of met sol-deermachines hebben dan ook overwegend de vaste kos-ten invloed op de kostprijs.Naast het solderen zelf komen de kosten van de voor-bewerking en voorbehandeling (variabele kosten) n.l.: verspanende bewerkingen; oppervlaktebehandeling; aanbrengen van het soldeer; aanbrengen van hulpstukken.

2.3 Indeling van de soldeermethodenIn tabel 2.1 worden alle soldeermethoden weergegeven.Zij zijn ingedeeld naar smelttemperatuur en verhittings-wijze c.q. de wijze van warmteoverdracht tijdens het sol-deren.

tabel 2.1 Indeling van soldeermethoden naar smelttempe-ratuur en verhittingswijze

Indeling solderen (vrij naar DIN 8505 Teil 3)smelttempe-ratuur

verhittings-wijze

soldeermethode

zacht-solderen<450 ºC

vast lichaamboutsolderenbloksolderenrolsolderen

vloeistof

soldeerbadsolderengolfsolderensleepsolderenultrasoon solderendampfase solderen

gasvlamsolderenheetgassolderengasovensolderen

straling infraroodsolderenlasersolderen

elektrischestroom

inductiefsolderenweerstandsolderenovensolderen

hard-solderen>450 °C

vloeistof soldeerbadsolderenzoutbadsolderen

gas vlamsolderen; gasovensolderengasontlading boogsolderen

straling infrarood solderenlasersolderen

elektrischestroom

inductiefsolderenweerstandsolderenovensolderen in luchtreducerend gasovensoldereninert gasovensolderen

hoogtem-peratuur-solderen>800 ºC

straling

infraroodsolderen in reducerend gasinfraroodsolderen in inert gasinfraroodsolderen in vacuümlasersolderen in reducerend gaslasersolderen in inert gaslasersolderen in vacuümelektronenstraaIsolderen

elektrischestroom

inductiefsolderen in reducerend gasinductiefsolderen in inert gasinductiefsolderen in vacuümovensolderen in reducerend gasovensolderen in inert gasovensolderen in vacuüm

14

In Nederland veel toegepaste soldeermethoden wordenweergegeven in tabel 2.2. Een aantal van deze veel toe-gepaste soldeermethoden wordt in deze paragraaf beschre-ven en toegelicht. Voor een uitgebreidere beschrijvingvan de methoden bij het zachtsolderen, zoals bijv. golf-,dampfase-, infrarood-, laser- en heetgassolderen wordtverwezen naar VM 93 “Microsolderen” en voor een uitge-breidere beschrijving van de methoden bij het hoogtempe-ratuursolderen zoals bijv. oven-, inductief- en infrarood-solderen wordt verwezen naar VM 82 “Hoogtemperatuur-solderen”.

tabel 2.2 Veel toegepaste soldeermethoden

Overzicht processen Methode beschreven in:

ZACHTSOLDERENboutsolderen § 2.3.1vlamsolderen § 2.3.2golfsolderen § 2.3.7.3dampfasesolderen(VPS) § 2.3.9infraroodsolderen(oven) § 2.3.9soldeerbadsolderen(oven) § 2.3.6inductiefsolderen § 2.3.4weerstandsolderen § 2.3.5lasersolderen § 2.3.9ultrasoon solderen § 2.3.8heetgassolderen § 2.3.9HARDSOLDERENvlamsolderen § 2.3.2inductiefsolderen § 2.3.4weerstandsolderen § 2.3.5ovensolderen § 2.3.3zoutbadsolderen(dompelsolderen) § 2.3.6HOOGTEMPERATUURSOLDERENovensolderen in reducerend gas VM 82ovensolderen in inert gas VM 82ovensolderen in vacuüm VM 82inductiefsolderen in reducerend gas VM 82inductiefsolderen in inert gas VM 82inductiefsolderen in vacuum VM 82infraroodsolderen in reducerend gas VM 82infraroodsolderen in inert gas VM 82infraroodsolderen in vacuüm VM 82

2.3.1 Solderen met de boutKenmerk: Plaatselijke warmtetoevoer met eenvoudige

middelen, waarbij de invloed van de warmteop de omgeving tot een minimum beperktblijft (figuur 2.2).

Bij het solderen met de bout wordt de soldeerplaats opsoldeertemperatuur gebracht door het contact tussen deverhitte soldeerbout en het (koude) werkstuk. De warmte-overdracht vindt hierbij hoofdzakelijk plaats door warmte-geleiding. Onafhankelijk van de wijze (vlam, oven, elek-trisch) waarop de soldeerbout wordt verhit, moet deze, omgoed te kunnen functioneren, aan verschillende voorwaar-den voldoen, nl. : een zodanige vorm hebben, dat een goed contact met

de soldeerplaats mogelijk is; een voldoende warmtecapaciteit bezitten om de sol-

deerplaats op soldeertemperatuur te brengen;

gemaakt zijn van een metaal met een hoog warmte-geleidingsvermogen, dat weinig corrosiegevoelig isen/of gemakkelijk kan worden gereinigd;

gemakkelijk door het soldeer kunnen worden bevoch-tigd t.b.v. het transport van gesmolten soldeer.

figuur 2.2 Boutsolderen (foto Weller)

Als materiaal voor soldeerbouten voldoet koper het beste.Het verhitten van de bout kan op verschillende manierenplaatsvinden, namelijk met behulp van een gasvlam, eenbenzinebrander, een oven of elektrisch met behulp vaneen in de bout opgenomen verwarmingselement.Wordt bijvoorbeeld met een niet-elektrisch verhitte boutgewerkt, dan wordt er tijdens het solderen alleen warmteafgevoerd en is telkens opnieuw verhitten van de boutnodig. Een gevolg hiervan is dat er geen constante bout-temperatuur is vanwege een steeds onderbroken warmte-toevoer.Voor het continu solderen is een bout met constante ver-warming nodig. Of deze verwarming met behulp van ben-zine, gas of elektriciteit plaatsvindt, is voor het solderenzelf niet belangrijk. Wel van belang kunnen zijn de eisendie worden gesteld aan de mate van comfort tijdens hetsolderen en mogelijke beperkingen die worden gesteld tenaanzien van het gebruik van een open vlam in verbandmet brandgevaar.De bout met elektrische verhitting wordt hoofdzakelijkgebruikt in de elektrotechnische industrie, maar bijvoor-beeld ook voor sieraden en is, afhankelijk van de gewenstecapaciteit, in diverse vermogens leverbaar. De vorm enafmetingen van de kop van de soldeerbout beïnvloeden desnelheid waarmede het werkstuk op soldeertemperatuurkan worden gebracht.Sommige soldeerbouten zijn uitgevoerd met een verwis-selbare kop (stiften), zodat de bout naar behoefte kanworden aangepast (figuur 2.3).

figuur 2.3 Enkele soldeerboutstiften

15

Soldeerbouten met vlamverwarming worden gebruikt insituaties waar een betrekkelijk grote warmteoverdracht inkorte tijd moet plaatsvinden.De soldeerbouten met vlamverwarming zijn over het alge-meen gevoeliger voor beschadigen dan elektrisch verhittebouten en genieten de voorkeur in situaties waar bijvoor-beeld moeilijk over elektriciteit kan worden beschikt. Zoworden grote vlamverwarmde soldeerbouten gebruikt bijhet solderen van zinken dakgoten.Gasverwarming biedt het voordeel van een goed regelbare,schone vlam.Solderen met de bout is echt handwerk, hoewel ook opdit gebied bijzondere uitvoeringen bestaan, bijvoorbeeldboutkoppen met ingebouwde soldeeren vloeimiddel-toevoer. Een uitgebreid toepassingsgebied hebben dezebouten echter niet gevonden.

Punten die de aandacht verdienen zijn: alvorens te solderen moeten de te solderen oppervlak-

ken grondig worden gereinigd en dienen andere belem-meringen voor het uitvloeien van het soldeer (bramenen scherpe hoeken) te worden weggenomen;

de capaciteit en vorm van de soldeerbout moeten zijnaangepast aan de vorm en afmetingen van het werkstuk;

de stand van de boutkop ten opzichte van het werkstukbeïnvloedt de warmteoverdracht. De vlakke gedeeltenvan de boutkop maken een grotere warmteoverdrachtmogelijk (snellere opwarming) dan de snijlijn van decontactvlakken (de boutpunt) door het grotere con-tactoppervlak;

een vuile boutkop moet worden gereinigd en zo nodigopnieuw worden vertind om te voorkomen dat de (ko-peren) boutkop oplost in het soldeer;

kies een zo optimaal mogelijke bouttemperatuur, zodatde toegevoerde warmte zoveel mogelijk wordt gecon-centreerd in de naad;

bij het solderen met de bout moet het werkstuk wordenverwarmd en het soldeer door het verwarmde werkstuktot smelten worden gebracht; en niet door het soldeertegen de bout te houden en zo tot smelten te brengen;

indien een agressief vloeimiddel wordt gebruikt, dienende resten van dit vloeimiddel na het solderen te wordenverwijderd;

de capaciteit en de vorm van de soldeerbout moetenworden aangepast aan de vorm en afmetingen van hetwerkstuk.

2.3.2 Solderen met de vlamKenmerk: Plaatselijke warmtetoevoer door middel van

een brander (figuur 2.4).

figuur 2.4 Vlamsolderen (foto v/h Drijfhout)

Door de veelzijdigheid van toepassing en de eenvoud vanwerken neemt het solderen met de vlam, zowel bij hetzacht- als het hardsolderen, een zeer belangrijke plaats intussen alle andere soldeermethoden.Het solderen moet worden uitgevoerd in een goed geven-tileerde ruimte. De taak van de soldeerder kan nog wordenvereenvoudigd door met zorg een brander uit te zoekenen (eenvoudige) mallen ter beschikking te stellen, of doorconstructieve maatregelen te nemen, zoals zelfcentrerendeconstructies of voorgemonteerde delen te gebruiken. Devoorbereidingen - zoals de keuze van juiste spleetbreedte,het schoonmaken van de te solderen plaatsen, het gebruikvan een geschikt vloeimiddel - moeten overeenkomstigandere soldeermethoden worden getroffen. Aan deze voor-bereidingen wordt in de hoofdstukken 4 en 5 aandacht.Bij het solderen met de vlam wordt gebruik gemaakt vande warmte, die ontstaat bij verbranding van een gas-mengsel. Van de voornaamste gassen is in tabel 2.3 dehoogste verbrandingstemperatuur weergegeven.

tabel 2.3 Hoogste verbrandingstemperatuur van enkelegassen

gassoorthoogste verbrandingstemperatuur in ºC

met lucht met zuurstof

acetyleen 2325 3160

propaan 1925 2750

aardgas 1910 2720

Het afstellen van de acetyleen-zuurstofvlam is een een-voudige zaak. Bovendien kan een eenmaal gekozen vlam-afstelling worden gehandhaafd door het gadeslaan van hetvoor dat geval gekozen vlambeeld. Ter verduidelijking: vaneen neutrale vlam is het kenmerk de scherp begrensdeafgeronde vlamkegel die een duidelijke informatie verschaft.Het op de juiste wijze afstellen van de vlam bij anderegassen (propaan, butaan, aardgas) is moeilijker, door hetontbreken van de genoemde kenmerkende eigenschap vanhet vlambeeld. In het algemeen wordt gesoldeerd met eenneutrale vlam. Uitzonderingen, die een oxiderende vlam-instelling vereisen, zijn: het solderen met "lasbrons"(=messing); het solderen van materialen die gevoelig zijn voor water-

stofbrosheid (waterstofziekte); het solderen van zinkhoudende koperlegeringen.

De functie van een adequaat vloeimiddel aangebracht opvooraf schoongemaakt materiaal, is het verwijderen vanoxiden en het voorkomen van oxidatie tijdens het solde-ren. Het is bovendien een eenvoudig middel ter bepalingvan de juiste soldeertemperatuur.Op het ogenblik dat het vloeimiddel smelt, heeft de sol-deerplaats bijna de soldeertemperatuur bereikt.Dit is voor de soldeerder een waarschuwing extra goedop te letten. Het op de juiste soldeertemperatuur brengenen tijdens het soldeerproces op deze temperatuur houdenis een zeer belangrijke factor. Met enige ervaring is eengoed resultaat gemakkelijk te bereiken. Zodra het werkstukde juiste soldeertemperatuur heeft bereikt, wordt de sol-deerstaaf - zo nodig met vloeimiddel bestreken en voor-verwarmd door de pluim van de vlam - tegen het werkstukgehouden. Op deze wijze wordt aan het werkstuk denodige warmte onttrokken om het soldeer tot smelten tebrengen. Het soldeer smelt, vloeit uit en wordt vervolgensin de nauwe spleet gezogen door de capillaire krachten,waardoor de spleet volledig met soldeer wordt gevuld.Het is dus niet de directe warmte van de vlam die het

16

soldeer doet smelten. Het risico van verhitting van het sol-deer is namelijk oververhitting vanwege het relatief kleinsoldeervolume. Bij het verhitten van het werkstuk dientwel te worden gewaakt voor vroegtijdige verbranding vanhet vloeimiddel.Bij sterke oververhitting van het soldeer, kunnen bepaaldelegeringselementen uit het soldeer verdampen.Indien het soldeer afsmelt, voordat het werkstuk de sol-deertemperatuur heeft bereikt, heeft dit eveneens tot ge-volg dat het soldeer niet bevochtigt, maar gaat kogelen.Samengebald tot een kogel rolt het vloeibare soldeer overhet werkstukoppervlak met als resultaat dat de spleetniet of onvolledig met soldeer wordt gevuld.

Bij grotere series te solderen producten kan men het sol-deerproces mechaniseren (bijvoorbeeld carrousel of trans-portbanden). De producten worden langs een vlammen-front gevoerd en zo op soldeertemperatuur gebracht, waar-bij het zaak is, de temperatuur zo gelijkmatig mogelijk opde soldeerplaats(en) in het werkstuk op te bouwen (ziefiguur 2.5).

figuur 2.5 Gemechaniseerd vlamsolderen (foto Degussa)

Een variant van vlamsolderen is het z.g. gasfluxsolderen.Hierbij wordt het vloeimiddel als een nevel met de acety-leen-zuurstof gasstroom door de brander met de vlammeegevoerd naar de soldeerplaats. Een van de kenmerkenvan deze methode is een vlam die een fel groen licht ver-spreidt door het oplichten van bepaalde elementen in hetvloeimiddel. Voordeel is, dat tijdens verhitting bescher-ming tegen oxidatie wordt geboden op de plek waar desoldeerverbinding tot stand moet komen. Nadeel van degasflux is dat het vloeimiddel niet ver in de soldeerspleetzal doordringen, waardoor geen of onvoldoende reductievan oxiden plaats vindt in diepere spleten en deze niet ofmoeilijk gevuld worden met soldeer. Met gasfluxsolderenworden stalen rijwielframes, meubels e.d. vervaardigd.

2.3.3 Solderen in ovens2.3.3.1 AlgemeenKenmerk: Het gehele werkstuk wordt op de vereiste sol-

deertemperatuur gebracht. In principe kan dus

in iedere oven worden gesoldeerd, mits decapaciteit voldoende is.

De ovens (figuur 2.6) kunnen elektrisch of gasverwarmdzijn. Onderscheid kan worden gemaakt in: niet-continu werkende ovens, zoals kamerovens,

schachtovens en klokovens; continu werkende ovens, zoals transportbandovens en

rolbaanovens.

figuur 2.6 Ovensolderen (foto Handy & Harman)

De niet-continu werkende ovens komen in aanmerkingvoor enkelstuks-fabricage, voor kleinere series en bij zeergrote werkstukken. Bij grotere series en bij productie totongeveer 125 kg/h worden meestal transportbandovensgebruikt. Bij zeer grote producties rolbaanovens.

De voordelen van het solderen in ovens zijn onder meer: een goed regelbare temperatuur (een gedwongen circu-

latie kan bij temperaturen tot 700 ºC een gelijkmatigetemperatuurverdeling nog verder bevorderen);

per werkstuk kunnen een groot aantal naden in éénkeer worden gesoldeerd;

goed reproduceerbare resultaten, waardoor minder kansop afkeur ;

de bediening is eenvoudig en kan in het algemeen inkorte tijd worden aangeleerd;

praktisch geen verspilling van soldeermateriaal doornauwkeurige dosering;

bij een goede bezettingsgraad van de oven zijn lageenergiekosten bereikbaar;

geringe vervormingen door de gelijkmatige verwarmingrespectievelijk afkoeling;

mogelijkheid tot hoge productiecapaciteit.

De investering enerzijds en de bezettingsgraad of beschik-baarheid anderzijds, kunnen soms doorslaggevend zijnvoor de toepassing van deze soldeermethode.

2.3.3.2 Solderen in beheerste atmosfeerKenmerk: solderen in een reducerende, inerte of vacuüm-

atmosfeer, waarvan de ‘samenstelling’ binnenvastgestelde grenzen wordt gehandhaafd. Dezeatmosfeer beschermt de te verbinden delen enhet soldeer tegen oxidatie en is in vele gevallenin staat oxidefilms te ontleden of te doen uiteen-vallen, voordat de soldeertemperatuur is bereikt.

INLEIDINGMeestal zal bij het solderen in ovens gebruik worden ge-maakt van een beheerste atmosfeer, ter voorkoming vanoxidatie. Daardoor bereikt men dat: de werkstukken blank blijven; een vloeimiddel niet of slechts in minimale hoeveelheden

vereist is;

17

het reinigen van de gesoldeerde werkstukken niet meernodig is;

goedkopere soldeersoorten, zoals bijvoorbeeld koper,kunnen worden gebruikt, aangezien de hoogte van desoldeertemperatuur niet meer kritisch is ten opzichtevan oxidatie van het werkstuk.

Vacuümovens worden gebruikt wanneer men materialengaat solderen met zeer stabiele oxiden en wanneer zeerhoge eisen aan de verbindingen worden gesteld.Een beheerste atmosfeer kan slechts worden gehandhaafdin een afgesloten ruimte. Binnendringen van lucht moetworden voorkomen door goede afdichtingen, of door tezorgen, dat er wordt gewerkt met een overmaat aan be-schermend of reducerend gas.

Als regel is voor het solderen in beheerste atmosfeer eenspeciaal voor dit doel geconstrueerde oven nodig.Voor het bereiken van beheerste atmosferen kan gebruikworden gemaakt van: gasvormige zuren en zouten; reducerende gassen; beschermende gassen; onvolledig verbrand gas; een vacuüm met een druk <133,3 N/m2 (1 mm Hg

=1,33 mbar).

TOELICHTING OP HET BEGRIP BEHEERSTE ATMOSFEERGasvormige zuren en zouten hebben een reducerendewerking, met als nadeel dat zowel het product als het

productiemateriaal (mallen e.d.) worden aangetast (bij-voorbeeld zoutzuur en boriumfluoride).

Reducerende gassen, die het materiaal niet corroderen,zijn waterstof en koolmonoxide. Deze kunnen echter weldoor het materiaal worden opgenomen en daardoor in-vloed uitoefenen op de mechanische eigenschappen.Door onvolledige verbranding van aardgas, propaan ofLPG (Liquified Petroleum Gas) - in een zogenaamde zuur-stofarme exothermische gasgenerator - kan een bescher-mend of reducerend gasmengsel worden verkregen.Door ammoniak te kraken ontstaat een mengsel van stik-stof en waterstof dat beschermend c.q. reducerend werkt(gekraakt ammoniak wordt ook wel bruin menggas ge-noemd).

In tabel 2.4 is een aantal van deze gassen opgenomenmet hun samenstelling, dauwpunt en toepassingsgebied.Vacuüm wordt verkregen door de aanwezige lucht uit deovenruimte weg te pompen.

BESCHERMENDE OF REDUCERENDE ATMOSFEEREr bestaat een verschil tussen een beschermende en eenreducerende atmosfeer. Beschermende gassen voorkomenoxidatie, maar werken niet reducerend. Alleen edelgassenzijn inert en verdienen als zodanig de voorkeur. Als be-schermende gassen zijn te noemen: argon, helium, kool-dioxide, neon en stikstof. Bij het solderen in een bescher-mende atmosfeer is een vloeimiddel in het algemeen welnodig. Een voordeel is, dat het vloeimiddel niet verbrandt,

tabel 2.4 Overzicht van gassen voor het solderen in beheerste atmosfeer

benaming

chemische samenstelling in vol.%

dauw

punt

ºC

opm

erki

ngen

toepassingsgebied

kope

r 6) /n

ikke

l 4)

mes

sing

/bro

ns

CuN

iZn

edel

met

aal

koolstofstaal

CO2 CO H2 N2 gele

geer

d st

aal

roes

tvas

t st

aal

C<

0,2

0%

C>

0,2

%Exo-mager Ι 10...13 0...3 0...4 rest +25 1) +Exo-mager ΙΙ – – – – +4 – +Exo-mager ΙΙΙ – – – – –40 – +Exo-rijk Ι rest +25 1) + +Exo-rijk ΙΙ – – – – +4 – + + +Exo-rijk ΙΙΙ – – – – –40 – + + + +Mono-arm CHN 0 0,5...0,7 0,5...0,7 rest ≤–40 1) +Mono-middel CHN 0 3...4 3...4 rest ≤–40 1) + +Mono-rijk CHN 0 8...12 11...16 rest ≤–40 1) + + +Mono-arm HN 0 0 1...5 rest ≤–40 1) + + + + +Mono-rijk HN 0 0 10...20 rest ≤–40 1) + + + + + +Endogas 0,1...1,0 14...23 30...40 rest –10...+10 1) + +Gekr. ammoniak 0 0 75 25 ≤–40 2) + + + +Waterstof 0 0 100 0 ≤–40 3) 5) + +Menggas (niet brandbaar) – – 5...10 95...90 ≤–40 2) 3) + + + +Menggas (brandbaar) – – 25 75 ≤–40 2) 3) + + + + +Stikstof – – – 100 <0 1) 2) 3) + + + + + + +Argon – – – – – – + + + + + + + +

1) Uitgangsgas: stadsgas, aardgas, propaan, LPG2) Uitgangsgas: ammoniak3) Meestal te betrekken uit stalen drukflessen4) Gas dient S-vrij te zijn. Bij koper tevens niet te hoog H2-gehalte i.v.m. waterstofbrosheid5) kan ook d.m.v. elektrolyse worden vervaardigd (zie ook mono-arm HN)6) Bij zuurstofhoudend koper geen H2 in de atmosfeer

+ = toe te passen gas

18

waardoor de standtijd wordt verlengd en de resten gemak-kelijk te verwijderen zijn.Bij het solderen in een reducerende atmosfeer of in vacuüm,wordt geen vloeimiddel gebruikt, daar bij verhoogde tem-peratuur de reducerende atmosfeer het oxide ontleedt ofin vacuüm het oxide uiteen valt.

OXIDATIE EN REDUCTIEBij verwarming van een metaal in lucht zal het metaalreageren met de daarin aanwezige zuurstof (oxidatie).De chemische reactie wordt als volgt voorgesteld:2Me + O2 2Me0

Bij verhitting van een metaal in waterstof verdwijnt deoxide van het oppervlak (reductie) volgens:MeO + H2 Me + H2O

Om de reductie te laten plaatsvinden, zal er voor moetenworden gezorgd, dat de reactie naar rechts verloopt.Hiervoor is nodig: een hoge temperatuur; een constante toevoer van zuiver gas; afvoer van de gevormde H2O.

De zuiverheid van het gas wordt bepaald door het dauw-punt. Dit is de temperatuur, waarbij de partiële druk vande in het gas aanwezige waterdamp gelijk is aan de ver-zadigingsdruk (d.w.z. de temperatuur waarbij condensatieoptreedt). Het verband tussen het dauwpunt en de hoe-veelheid water in waterstof is aangegeven in figuur 2.7.

In figuur 2.8 zijn oxidatie-reductie evenwichtslijnen aan-gegeven voor verschillende zuivere metalen. Hieruit kande temperatuur worden afgeleid, waarbij reductie begint,afhankelijk van de zuiverheid van het gas. Zo begint bij-voorbeeld de reductie van chroomoxide in waterstof met

figuur 2.7 Dauwpunt afhankelijk van het watergehalte inwaterstof

een dauwpunt van –50 ºC bij een temperatuur boven850 ºC, terwijl dit in waterstof met een dauwpunt van–80 ºC reeds bij een temperatuur 625 ºC begint.

figuur 2.8 Metaal-metaaloxide evenwicht in zuivere waterstofatmosferen

19

* De term "super alloys" ook wel superlegeringen genoemd wordt gebruikt voor een grote groep legeringen, die bij hoge temperatuur, zowel in sterkte alsoxidatievastheid, superieur is ten opzichte van laaggelegeerd staal; zie ook VM 82 Hoogtemperatuursolderen.Er zijn drie groepen te onderscheiden:- de nikkelbasislegeringen, bijv. 45%Ni, 15%Cr, 30%Co, 3%Mn, 2,2%Ti, 3,2%Al;- de ijzerbasislegeringen, bijv. 53%Fe, 26%Ni, 15%Cr, 2%Ti, 0,2%Al;- de kobaltbasislegeringen, bijv. 52%Co, 10%Ni, 20%Cr, 15%Mo.

Hoe verder we in de figuur naar rechts gaan, des te moei-lijker zijn die oxiden te reduceren; d.w.z. deze vergen eenhogere temperatuur en/of een lager dauwpunt.

De stabiliteit van de verschillende oxiden is niet alleen teverklaren door het verschil in oxidatiewarmte, doch berustevenzeer op een verschil in affiniteit, d.w.z. een verschilin bindingsneiging. De hiernavolgende reeks metalen isgerangschikt naar afnemende stabiliteit van hun oxide:lanthanium (La), beryllium (Be), magnesium (Mg), alumi-nium (Al), zirkonium (Zr), borium (B), titanium (Ti), silici-um (Si), tantaal (Ta), niobium (Nb), chroom (Cr), zink (Zn),mangaan (Mn), tin (Sn), wolfram (W), molybdeen (Mo),ijzer (Fe), cadmium (Cd), bismut (Bi), osmium (Os), nikkel(Ni), kobalt (Co), lood (Pb), koper (Cu), iridium (Ir),palladium (Pd), zilver (Ag), platina (Pt) en goud (Au).Een vacuüm met een druk <1,33×10–3 mbar (0,133 Pa;in oude eenheid:10–3 torr) fungeert eveneens als een "re-ducerende" atmosfeer. Als mogelijke verklaringen hier-voor zijn te noemen: er vindt verdamping van het oxide plaats; er vindt dissociatie van het oxide plaats (uiteenvallen

van het oxide); de zuurstof van het oxide diffundeert in het werkstuk-

materiaal (bijv. titaan); het oxide wordt gereduceerd door diffusie of reactie

van de in het werkstukmateriaal aanwezige elementen,die een vluchtig oxide hebben (bijvoorbeeld koolstof,molybdeen en waterstof);

het oxide springt open en gaat op het soldeer drijven.

Bij een reducerende gasatmosfeer is in de praktijk eendauwpunt van –80 ºC als uiterste bereikbaar. Deze zuiver-heid komt overeen met die van een vacuüm met een drukvan 1,33×10–3 mbar (0,133 Pa; in oude eenheid: 10–3

torr).Een vacuüm van 1,33×10–5 mbar (1,33×10–3 Pa; inoude eenheid: 10–5 torr) correspondeert met een dauw-punt van –100 ºC en deze druk is praktisch bereikbaar.Uit de praktijk is gebleken, dat bij deze lage druk en eentemperatuur van 1200 ºC alle oxiden worden verwijderd.

MATERIAAL EN BEHEERSTE ATMOSFEERDe te solderen materialen zijn veelal legeringen. Het hoofd-bestanddeel van de legering is niet altijd een maatstaf voorde vereiste ligging van het dauwpunt of de te stellen eisenaan de reducerende atmosfeer.Koper kan bijvoorbeeld in oververhitte stoom blank wordengegloeid. CuZn (messing)-legeringen echter vergen eenreducerende atmosfeer, waarvan het dauwpunt lager dientte liggen naarmate het Zn-gehalte hoger ligt vanwege hetzinkoxide aanwezig op het oppervlak.De chemische samenstelling van staal is eveneens vangrote invloed op de eisen die moeten worden gesteld aanhet reducerende gas.Roestvast staal kan bijvoorbeeld pas worden gesoldeerdin waterstof of in een atmosfeer van gekraakte ammoniak(75% H2+25% N2) met een dauwpunt van minstens–30 ºC. Is het roestvast staal echter gestabiliseerd mettitaan, dan lukt dit door de aanwezigheid van het titaan-oxide niet en moet het dauwpunt van de waterstof zolaag liggen, dat het praktisch onbereikbaar is (<–90 ºC).In laatstgenoemde gevallen, waartoe ook de legeringenbehoren met een hoog Ti- en Al-gehalte en de zogenaamde

"super alloys"*), is men genoodzaakt òf een vloeimiddelte gebruiken, òf te solderen in hoog vacuüm en dan vaaknog met een (chemische) oppervlakbehandeling vooraf.Bij de keuze van de soldeermethode dient naast de be-heerste atmosfeer met name in vacuüm, voldoende aan-dacht te worden geschonken aan het te gebruiken hard-of hoogtemperatuursoldeer. De mogelijkheid bestaat, datbij een zeer lage vacuümdruk en een zeer hoge soldeer-temperatuur, bepaalde elementen uit het soldeer verdam-pen, waardoor poreusheid kan ontstaan. In afnemendemate kan dit optreden, indien een of meer van de elemen-ten cadmium, zink, antimoon, lood, mangaan, lithium,bismut, iridium, zilver of tin aanwezig zijn.

VEILIGHEIDSMAATREGELENVan de beheerste atmosferen is (hoog)vacuüm het minstgevaarlijk. Atmosferen van waterstof en koolmonoxide,vermengd met lucht, zijn binnen wijde grenzen explosief.Stringente veiligheidsmaatregelen en strikte opvolging vande voorschriften zijn daarom vereist en een grote ervaringin het werken met dergelijke installaties is noodzakelijk.De explosiegrenzen van waterstof en koolmonoxide be-dragen 4...75,6 vol.%, resp. 12,5...74 vol.% en de ont-steektemperaturen resp. 560 en 605 ºC. Bij gebruik vandeze gassen moet worden gezorgd, dat de oventempera-tuur boven de ontsteektemperatuur ligt, alvorens het redu-cerend gas wordt toegelaten (principe van de waakvlam).Gassen als argon en stikstof, vaak toegepast bij het af-koelen van de ovenlading, verdringen zuurstof. Bij hetopenen en uitladen van de oven kunnen ze een verstik-kingsrisico veroorzaken voor het ovenpersoneel.

PRAKTIJKGEGEVENSDe voor het reduceren benodigde hoeveelheid waterstofis afhankelijk van het werkstukoppervlak, de dikte van deoxidehuid en de benodigde gassnelheid in de soldeernaden.De reductie is afhankelijk van de oventemperatuur en dezuiverheid van het gas (dauwpunt).Normaal wordt per m3 oveninhoud 30...100 liter water-stof per minuut gebruikt bij een (soldeer)temperatuur dieboven het evenwicht ligt.De dauwpuntmeter in de uitlaat levert een aanwijzing voorhet verloop van de reductie. De reductietijd bedraagt on-geveer 2 uur.

2.3.4 InductiefsolderenKenmerk: Een zeer snelle plaatselijke verhitting door

middel van een inductiespoel (figuur 2.9).

Het werkstuk wordt in het magneetveld van een ringvor-mige stroomgeleider gebracht. Door deze geleider, dieinductor of werkspoel wordt genoemd, gaat een wissel-stroom met een frequentie van 1000...10.000 Hz (mid-delfrequent) of hoger dan 50.000 Hz (hoogfrequent).Hierdoor ontstaat rond de spoel een eveneens wisselendmagneetveld. Dit veld veroorzaakt in het metaal dat daarinwordt gebracht, een inductiestroom, die door het Joule-effect het materiaal verhit. De indringdiepte van dit effectis afhankelijk van de frequentie en is geringer naarmatede frequentie hoger is. Voorts is de indringdiepte afhan-kelijk van de soortelijke weerstand en de magnetischegeleidbaarheid van het te solderen werkstukmateriaal.

20

figuur 2.9 Inductiefsolderen (foto Handy & Harman)

Om op deze wijze te kunnen solderen, moet men beschik-ken over een generator met voldoende capaciteit (3 kWen hoger). De werkspoel moet een aan het product aan-gepaste vorm hebben (figuur 2.10), waardoor deze me-thode hoofdzakelijk geschikt is voor seriewerk. Het rende-ment van de verwarming is afhankelijk van de "koppeling"d.w.z. de positie van het werkstuk ten opzichte van dewerkspoel (figuur 2.11). Bij een uitwendig aangebrachte

figuur 2.10 Product en vorm van de werkspoel

figuur 2.11 Een geprofileerde plaat geeft een betere"koppeling" met het werkstuk dan een spoel

werkspoel bedraagt het inductor-rendement 70...95%;bij een inwendig aangebrachte werkspoel 35...60% en bijeen vlakke werkspoel 50...70%.De voorbereiding van het werkstuk is identiek aan die bijandere soldeermethoden.Hoewel inductiefsolderen in beheerste atmosfeer mogelijkis, wordt dit niet veelvuldig toegepast. Meestal werkt menmet een vloeimiddel en vooraf geplaatst voorgevormdsoldeer (soldeervormstukken), poeder of pasta.

De werkspoel moet zo worden geplaatst, dat het soldeertot smelten wordt gebracht door de in het metaal ont-wikkelde warmte. Werkstukken met grote verschillen inwarmtecapaciteit, ter plaatse van de soldeernaad, zijndikwijls lastig gelijkmatig te verwarmen.Door een juiste frequentiekeuze en dosering van het ver-mogen, kunnen zeer korte soldeertijdén worden bereikt.Aantrekkelijkheden van het inductiefsolderen zijn: weinig oxidatie en weinig beïnvloeding van de struc-

tuur; door de snelle wijze van verhitten minder kans op op-

treden van erosie; lage energiekosten (door geringe indringdiepte en snel

procesverloop); weinig of geen (krimp)vervorming; de bediening is eenvoudig en kan in het algemeen snel

worden aangeleerd; goede reproductiemogelijkheid; geen aanlooptijd voor de productie (afgezien van de

voorbereidingstijd van de werkspoel); leent zich goed voor automatisering.

Toepassing van hoogfrequente wisselstroom:in het algemeen voor kleine en dunne werkstukken engeringe indringdiepte.

Toepassing van middelfrequente wisselstroom:in het algemeen voor grotere werkstukken en grotereindringdiepte.

Voor het uitvoeren van berekeningen t.a.v. de indring-diepte en de ontwikkelde warmte worden enige formulesen tabellen gegeven (tabel 2.5 en 2.6).

tabel 2.5 Indringdiepte S afhankelijk van materiaal en fre-quentie

materiaalindringdiepte in mm

50 Hz 10 kHz 500 kHzmessing 620 ºC 20 1,7 0,25koper 620 ºC 12 0,8 0,15staal 620 ºC µ=40 30 2,2 0,38staal 900 ºC µ=1 60 4 0,6

21

δρµ

= ⋅⋅

503f

(mm)

Q 4 n l r ( f) in10 Watt2 2 9= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −I π ρ µ

tabel 2.6 Soortelijke weerstand en permeabiliteit van enkele materialen

materiaal

chemische samenstelling in %soorte-

lijkeweer-stand mm2Ω.------ m

perme-abiliteit

µCu Sn Zn Pb Ni Al Mn Fe Si Cr C Nb Ti Mo

roodkoper 99,83 – – – – – – 0,06 – – – – – – 0,017 1,00005

messing 82 81,44 0,35 17,05 0,82 sporen – 0,18 – – – – – – 0,054 1,00002

aluminiumbrons 79,02 0,61 – – 4,28 9,32 1,13 5,66 – – – – – – 0,23 1,543

aluminiumbrons 85,47 – – – 1,09 9,89 0,41 3,12 – – – – – – 0,23 1,194

Al Si 12 – – – – – 88 – 12 – – – – – 0,044 1,00006

gietijzer 6...7,5 – – – 13...15 – 0,7...1,2 rest 1,6...2,2 1,5...2 2,4...3 – – – 0,77 1,038

RVS AlSi 304 – – – – 8,63 – – rest – 16,78 0,07 – – – 0,72 1,620

RVS AlSi 310 – – – – 22,98 – – rest – 25,77 0,06 – – – 0,78 1,0039

RVS AlSi 316 – – – – 13,40 – – rest – 18,39 0,05 – – 2,14 0,74 1,0073

RVS AlSi 321 – – – – 8,51 – – rest – 19,43 0,07 – 0,02 – 0,72 1,0513

RVS AlSi 347 – – – – 10,66 – – rest – 17,30 0,07 0,60 – – 0,72 1,0064

De indringdiepte δ kan worden berekend met de formule:

ρ = soortelijke weerstand in Ohm.mm2/mf = frequentie in Hz (1/s)µ = relatieve permeabiliteit (magnetische geleidbaarheid

De ontwikkelde warmte Q kan met behulp de volgendeformule worden berekend:

I = spoelstroom in Ampèren = aantal wikkelingen per cm axiale spoellengter = de radius van het werkstuk in cml = de lengte van de spoel in cm.

2.3.5 WeerstandsolderenKenmerk: Snelle plaatselijke verwarming met eenvoudige

apparatuur (figuur 2.12).

figuur 2.12 Weerstandsolderen (foto Degussa)

De gebruikte apparatuur vertoont veel overeenkomst metdie voor het weerstandlassen (puntlassen). De soldeer-plaats wordt verwarmd door de hoge elektrische stroom,die door het werkstukmateriaal wordt geleid.De warmteontwikkeling is afhankelijk van stroomsterkte,weerstand en tijdsduur. De stroomsterkte ontstaat dooreen spanningsverschil aan te leggen tussen twee elektro-den. De elektroden kunnen gevat zijn in één houder, dieaan weerszijden van de soldeerplaats tegen het materiaalwordt gedrukt (figuur 2.13). Het is ook mogelijk om desoldeertafel als de ene en een beweegbare houder als deandere elektrode te laten fungeren.Men werkt ook wel met een tangconstructie en, behalvemet staf of blokvormige elektroden, ook met rollen, zodateen gesoldeerde "rolnaad" kan worden gevormd. De ver-hitting van de soldeerplaats kan verder direct of indirectgeschieden, doch is meestal een combinatie van beide: directe verhitting vindt plaats indien de warmteontwik-

keling hoofdzakelijk ontstaat door de weerstand, die deelektrische stroom in het werkstukmateriaal ondervindt.

indirecte verhitting vindt plaats, indien hoofdzakelijk dein de contactblokken of elektroden ontwikkelde warmtedoor warmtegeleiding aan het werkstukmateriaal wordtovergedragen.

N.B. Ter plaatse waar de electroden contact maken kanoververhitting optreden.

Eerstgenoemde wijze van verwarmen vindt plaats bij ma-terialen met een hoge elektrische weerstand en laatstge-noemde methode bij materialen met een lage elektrischeweerstand (bijvorbeeld koper).Bij materialen met lage elektrische weerstand kan ook eentussenlaag met een hoge elektrische weerstand wordentoegepast (deze laag wordt meegesoldeerd).In bepaalde gevallen kunnen bij gebruik van wisselstroommet grote stroomsterkte en lange stroomvoerende kabels,grote inductieverliezen ontstaan. Dit kan grote variatiesin de soldeertijden veroorzaken. In een dergelijk gevalwordt daarom gelijkstroom toegepast, omdat deze mindergevoelig is voor inductieverliezen.Voor het solderen aan sanitaire installaties bestaan draag-bare transformatoren, die op het lichtnet kunnen wordenaangesloten.De overlap moet bij deze soldeermethode breed genoegzijn om voldoende warmteoverdracht te krijgen en het

22

figuur 2.13 Enkele voorbeelden van elektrodeplaatsing bij het weerstandsolderen

product sterk genoeg om de elektrodedruk te weerstaan.Bij gebruik van een vloeimiddel moet een type wordengekozen, dat in droge toestand elektrisch geleidend is.Aantrekkelijkheden van het weerstandsolderen zijn: de methode vergt weinig handvaardigheid; er bestaat weinig kans op beschadigingen, omdat zon-

der open vlam wordt gewerkt; het is gemakkelijk te automatiseren; gelijkmatige resultaten kunnen gemakkelijk worden

bereikt; de investeringskosten zijn veelal gering.

2.3.6 DompelsolderenKenmerk: Zeer snelle opwarming door onderdompeling.

Het dompelsolderen geschiedt in een badoven, waarbij hetwerkstuk geheel of gedeeltelijk wordt ondergedompeld inhet bad (figuur 2.14). Deze methode wordt speciaal toe-gepast voor producten met soldeernaden die moeilijk be-reikbaar zijn. De badvulling kan bestaan uit: gesmolten soldeer, afgedekt door een vloeimiddel: het

z.g. soldeerbadsolderen; uitsluitend gesmolten vloeimiddel; gesmolten zout, eventueel met toevoeging van een

vloeimiddel: het z.g. zoutbadsolderen.

figuur 2.14 Principe van het dompelsolderen

Bij het dompelsolderen vervult de badinhoud een dubbelefunctie. Deze zorgt namelijk voor de warmteoverdracht enbeschermt tegen oxidatie. De samenstelling van de bad-vulling dient regelmatig te worden gecontroleerd, opdathet bad in goede conditie blijft.De investering en de onderhoudskosten zijn hoog. De me-thode komt alleen in aanmerking bij een goede tot zeergoede bezettingsgraad en wanneer niet met behulp vaneen andere soldeermethode aan de gestelde eisen kanworden voldaan.De zeer goede warmteoverdracht, die zo kenmerkend isvoor het dompelsolderen, kan nadelig werken bij werk-stukken met: grote warmtecapaciteit; plaatselijke verschillen in warmtecapaciteit t.g.v.

(wand)dikteverschillen.

Deze bezwaren kunnen worden ondervangen door dewerkstukken vóóraf te verwarmen tot even onder de sol-deertemperatuur. Het voorverwarmen dient bij voorkeurplaats te vinden in een oven met geforceerde luchtcircu-latie, waarbij de opwarming gelijkmatiger plaatsvindt.Dompelbaden met een zachtsoldeerbadvulling werden o.a.gebruikt bij de vervaardiging van koper/messing automo-bielradiatoren. Bij een goede voorverwarming kan vaakworden volstaan met een geringe en kortstondige onder-dompeling; het soldeer vult de spleet door de capillairewerking.Dompelbaden met een CuZn (messing) hardsoldeerbad-vulling worden bijvoorbeeld toegepast voor het solderenvan schoepen aan turbinewielen. Uiteraard wordt bij dom-pelsolderen het ondergedompelde gedeelte geheel metsoldeer bedekt.Dompelsolderen in een zoutbad met of zonder vloeimiddelwordt veel toegepast bij het solderen van aluminiumwerkstukken, vooral wanneer hoge eisen worden gesteldaan de maatvast- en lekdichtheid van de verbindingen. Indit geval moet de voorbereiding van de werkstukken zeerzorgvuldig geschieden. Het soldeer mag pas smelten,wanneer het werkstuk de soldeertemperatuur bereikt.Hiermee moet men rekening houden bij het aanbrengenvan het soldeer.

23

Dompelsolderen in een zoutbad kan ook plaatsvinden metbijvoorbeeld CuZn-hardsoldeer. Wordt in een hittevaststalen bak gewerkt met een hardsoldeer dat koper bevat,dan bestaat de mogelijkheid dat koper in het zoutbad te-rechtkomt en de bak wordt aangetast door koperpenetra-tie. Daarom worden dan bij voorkeur keramische bakkengebruikt, waarbij de verhitting met elektroden plaatsvindt;de energie- en zoutkosten zijn betrekkelijk hoog, de uit-voering van de bakken is dikwijls zeer eenvoudig.

Waarschuwing: de werkstukken eerst goed drogen voor-dat ze in het dompelbad worden gebracht; dit i.v.m.stoomvorming en daardoor explosiegevaar.

Na het dompelsolderen moeten de werkstukken grondigworden gereinigd. Vloeimiddel- en zoutresten kunnenernstige corrosie veroorzaken. Het werkstuk moet zo zijngeconstrueerd, dat vloeimiddelen zoutresten goed kun-nen worden verwijderd en niet worden ingesloten.

2.3.7 Bijzondere dompelsoldeermethoden2.3.7.1 Automatisering van het dompelsolderenDe in § 2.3.6 beschreven dompelmethode is voor hetzachtsolderen van prentpanelen met gedrukte bedrading(ook wel printplaten genoemd) in een aantal fasen tot eenzeer ver doorgevoerd geautomatiseerde golfsoldeermethodeontwikkeld.Oorspronkelijk werd het prentpaneel met vloeimiddel vol-komen vlak neergelaten op een zorgvuldig van oxiden envloeimiddelresten vrij gemaakt soldeerbad (figuur 2.14).Naar gelang van het te solderen samenstel wordt het sol-deerbad op een temperatuur tussen 220 en 260 ºC ge-houden. Deze temperatuur kan worden opgevoerd tot350...400 ºC, wanneer, bijvoorbeeld in verband met hetwegbranden van isolatie van met kunststof beklede koper-draden e.d., van hoog smeltende, dun vloeibare solderenwordt gebruikgemaakt. De contactduur voor het solderenmoet zo kort mogelijk zijn, doch voldoende om een volle-dige bevochtiging van alle oppervlakken met soldeer te ver-krijgen en alle spleten te vullen door de capillaire krachten.Zowel de tijdsduur als de maximale temperatuur van hetbad moeten voor het begin van een productiegang proef-ondervindelijk worden vastgesteld, het z.g. processwindow.Voor het uitvoeren van deze eenvoudige dompelmethodemet de hand is het gewenst eerst een kant van het prent-paneel op het bad neer te laten, en dat eerst na enkele se-conden het prentpaneel vol met het bad in aanraking wordtgebracht (zie a in figuur 2.15). Op die manier kunnen de-len van het vloeimiddel en gassen daarvan ontsnappen.Wanneer bij het terugnemen uit het bad een zelfde bewe-ging wordt uitgevoerd, voorkomt men druppelvorming enkortsluiting van draden door brugvorming.In het algemeen is voor deze eenvoudige werkwijze, maarook voor de volgende geautomatiseerde systemen, eentemperatuur van 240...250 ºC voldoende. Een contact(sol-deer)-tijd van 5 seconden behoeft voor gebruikelijke elek-tronische samenstellingen niet te worden overschreden;als regel kan voor goed voorbewerkte prentpanelen met2...3 seconden worden volstaan. Dit voorkomt mogelijkebeschadigingen van fijn-elektronische apparatuur op hetprentpaneel als gevolg van een te hoge temperatuur.Factoren, zoals de totale massa van het samenstel (dewarmtecapaciteit van het prentpaneel en de te solderenelementen), de hoeveelheid vloeimiddel en de vloeimiddel-resten (in het bijzonder de hechting hiervan na het dro-gen), zullen allen de soldeertijd beïnvloeden. Daarom ishet van belang, dat voor een bepaalde situatie op de sol-deerplaats de juiste voorwaarden voor de vloeimiddelbe-handeling worden vastgelegd.

figuur 2.15 Principe van het dompelen sleepsolderen

2.3.7.2 SleepsolderenIn een volgende fase van automatisering vinden we hetzogenaamde sleepsoldeerproces, waarbij met behulp vaneen transportinrichting het prentpaneel, nadat het eenvloeimiddelbehandeling heeft ondergaan, als het ware ophet bad wordt neergelaten, voortgesleept en weer vanhet bad wordt gelicht (zie b in figuur 2.15). De in- en af-voer vinden beide plaats onder een geringe hoek, ook weerom de vloeimiddelgassen kwijt te raken en het vloeienvan het soldeer gelijkmatiger zonder brugvorming te doenverlopen. Het bad moet hierbij een speciale lengte hebbenen de snelheid van voortgang over het bad, alsook deplaats en tijd van toediening van het vloeimiddel, moetenonder controle worden gehouden.

2.3.7.3 GolfsolderenMet een stap verder, het vervangen van het dompelendoor een gelijkmatig vlak transporteren van het prentpa-neel over een golf soldeer (zie a in figuur 2.16), bereiktmen in het automatiseringsproces nog enkele bijzonderevoordelen. De uitvoering is betrekkelijk eenvoudig, dochvereist wel een bijzondere pompinstallatie in het bad, datnu weer geringere afmetingen kan hebben. Het vloeibaresoldeer wordt hierbij rond gepompt door een smalle spleeten vormt zodoende een continue soldeergolf, waarvan detop juist boven het badniveau uitkomt, waar het te sol-deren prentpaneel in een vlakke beweging doorheen kanworden gevoerd.Het grote voordeel ten opzichte van de beide voorgaandemethoden is, dat bij dit systeem steeds een praktisch oxi-devrij soldeer voor het solderen beschikbaar blijft.Lucht, vloeimiddel en dampen worden door de bewegingvan het soldeer verwijderd. Brugvorming en mogelijkedruppels kunnen vrij eenvoudig worden tegengegaan, doorhet transport over de soldeergolf ongeveer 5º hellend tedoen plaatsvinden. Voorts zijn allerlei uitvoeringen vangolfvorm en golfstroomrichting denkbaar, ter verbeteringvan het afvloeien van het soldeer om brug- en druppel-vorming tegen te gaan (zie b en c in figuur 2.16).

24

figuur 2.16 Principe van het golfsolderen

EXTRA VOORZIENINGENSoms treft men installaties aan waarbij, met behulp vanextra voorzieningen, olie met een hoog vlampunt in de topvan de golf wordt geïnjecteerd, of die het gehele badop-pervlak bedekt, hetgeen bijdraagt tot de zekerheid van eenoxidevrij soldeervlak. Het voordeel hiervan moet echterworden afgewogen tegen de hogere kosten van de instal-latie en de bezwaren die kunnen ontstaan door koolrestenvan oxiderende olie. Normaal wordt echter aangenomen,dat voldoende vloeimiddel op het prentpaneel wordt aan-gevoerd om sporen oxiden nog te kunnen verwijderen.Een andere ontwikkeling ter beperking van oxidevormingen verbetering van de bevochtiging is het gebruik van eeninerte stikstofatmosfeer in de soldeermachine tijdens hetsolderen. In deze zuurstofarme stikstofatmosfeer wordttevens de vorming van "dross" (deeltjes soldeer omslotendoor oxidehuiden) sterk beperkt, hetgeen de kwaliteit vande soldeerverbinding ten goede komt.Het golfsolderen wordt ook toegepast voor het solderenvan commutatoren van elektromotoren en autoradiateursaan de lopende band.Gedurende het golfsolderen en de eerder genoemde dom-pelsoldeermethode maakt men wel gebruik van ultrasonetrillingen. Voor meer informatie over golfsolderen, zie ookVM 93 “Microsolderen”.

2.3.8 Ultrasoon solderenDeze methode van solderen wordt slechts weinig toege-past. Er wordt gebruikgemaakt van een ultrasone bout,waarvan de punt met ongeveer 20 kHz kan trillen (figuur2.17).

De methode is aanvankelijk voor het vertinnen of het ver-binden van aluminium gebruikt. De zeer harde aluminium-oxidelaag waarop gesmolten soldeer is aangebracht, wordtgebroken door cavitatie, die ontstaat aan de overgangtussen vloeibaar soldeer en de oxidelaag, als gevolg van

figuur 2.17 Ultrasoon solderen (foto Asahi)

de hoogfrequente trillingen. Het onderliggend metaal wordthierdoor bereikbaar voor bevochtiging door het soldeer.Naderhand is de ultrasone techniek ook toegepast voorhet vertinnen ("coaten") van andere metalen (germaniumen siliconen) en geoxideerde draadeinden van elektroni-sche onderdelen.Hierom wordt deze techniek toegepast bij de productievan geïntegreerde circuits en transistoren. Het effect vande ultrasone trillingen is gewoonlijk niet zodanig dat ge-heel zonder vloeimiddel kan worden gewerkt. In bijzonderegevallen kan dit achterwege worden gelaten.Ultrasone apparatuur vergt een hoge investering met blijk-baar beperkte voordelen voor het merendeel van de toe-passingen. Een verder nadeel is het indringende hoogfre-quente geluid tijdens het gebruik.

2.3.9 Bijzondere verwarmingsmethodenNaast de verwarmingsmethoden die bij de soldeermetho-den ter sprake zijn gekomen, bestaan diverse andere mo-gelijkheden. Deze bijzondere verwarmingsmethoden heb-ben een dermate gespecialiseerde toepassing, bijvoorbeeldin de elektronica-industrie, dat het te ver voert om ze uit-gebreid te behandelen. Hier wordt volstaan met het noe-men en kort beschrijven van enkele mogelijkheden: verwarmde plaat/band solderen

Verwarming met behulp van verwarmde platen vanbijvoorbeeld keramische substraten, waaraan voorafsoldeer is aangebracht. Dit is een goedkope, effectievereflow soldeermethode voor vlakke enkelzijdige substra-ten (zie verder VM 93 “Microsolderen”).

hete vloeistof solderenVerwarming met behulp van een stromende hete vloei-stof (metaal, olie) van het substraat, bijvoorbeeld vanprentpanelen bestaande uit epoxy-glasvezel laminaatvoor het solderen van SMD's (=Surface Mounted De-vice); zie verder VM 93 “Microsolderen”.

infraroodsolderen (figuur 2.18).

figuur 2.18 Infraroodsolderen

25

Verwarming met behulp kwartsstralers of in ovens uit-gerust met kwartsstralers die voor infrarood stralingzorgen; infraroodsolderen wordt vooral toegepast voorprentpanelen met uitsluitend SMD's; zie verder VM 93“Microsolderen”.

hete lucht solderenHete luchtverwarming van onderen wordt vaak toege-past voor het voorverwarmen van prentpanelen in sleep-en golfsoldeerprocessen, waarbij een temperatuur vanca. 100 ºC is vereist; het is echter geen bruikbare me-thode vanwege het algehele verhitten om prentpanelente solderen, daar het moeilijk is aan de onderzijde eenvoldoende hoge temperatuur te bereiken (zie verderVM 93 “Microsolderen”).

heetgas solderenDoor plaatselijk te verhitten met heet gas is het wel mo-gelijk de soldeertemperatuur te bereiken; deze methodewordt gebruikt als handsoldeertechniek voor bijvoor-beeld het reparatie-solderen van SMD's (zoals SO-IC'sen QFP's=Quad Flat Pack; dit is een type IC-omhullingvoor SMD's) op prentpanelen (zie verder VM 93 “Micro-solderen”).

dampfase solderenVoor de verhitting wordt gebruik gemaakt van de con-densatiewarmte van een condenserende damp ("vapourphase soldering"=VPS). Dampfase solderen is uitermategeschikt voor het solderen van producten van allerleivorm bijvoorbeeld keramische platen, prentpanelen metchipcarriers, enkel- en dubbelzijdig en met hoge bezet-tingsgraad aan SMD's (zie verder VM 93 “Microsolde-ren”).

thermodesolderenVerwarming van de te solderen delen door middel vanweerstandverhitting bij stroomdoorgang of door mecha-nisch contact met een verwarmingselement (soldeer-beugel) dat op zich ook weer door stroomdoorgangwordt verhit bijvoorbeeld voor het solderen van QFP'sop prentpanelen (zie verder VM 93 “Microsolderen”).

lasersolderenVerwarming van de te solderen delen vindt plaats metbehulp van een gefocusseerde, monochromatische la-serstraal; twee typen lasers worden voor het solderenvan bijvoorbeeld IC's met veel pootjes toegepast: deCO2-gaslaser en de Nd:YAG vaste stof laser (zie verderVM 93 “Microsolderen”).

26

Hoofdstuk 3Soldeersoorten

3.1 InleidingAfhankelijk van hun smeltpunt worden de soldeermate-rialen als volgt ingedeeld: zachtsoldeersoorten met een smeltpunt onder 450 ºC; hardsoldeersoorten met een smeltpunt boven 450 ºC.

De hoogtemperatuursoldeersoorten worden gekenmerktdoor een smeltpunt dat meestal rond of boven 800 ºC ligt.Zachtsoldeersoorten kunnen bestaan uit legeringen op ba-sis van elementen als bismut, indium, tin, cadmium, loodof zink, in volgorde van toenemende smelttemperatuur.Cadmium en lood dienen vanwege hun giftigheid geme-den te worden.Legeringen op basis van aluminium, zilver, koper of nikkelzijn de belangrijkste hardsoldeersoorten.De meest toegepaste hoogtemperatuursoldeersoorten zijnlegeringen op basis van zilver, palladium, goud, koper ofnikkel.De belangrijkste, meest toegepaste soldeersoorten wordenin de volgende paragrafen beschreven; voor een uitgebreidebeschrijving van de hoogtemperatuursoldeersoorten wordtverwezen naar VM 82 “Hoogtemperatuursolderen”.

3.2 ZachtsoldeersoortenN.B. Onderstaande beschreven zachtsoldeersoorten metverwijzing naar de desbetreffende tabel zijn genormeerdesoldeersoorten. Uiteraard zijn er meerdere zachtsoldeer-soorten, maar die zijn echter niet gestandaardiseerd. Intabel 3.1 wordt de vergelijking gegeven tussen de legering-

nummers in ISO 9453 en afkortingen en chemische sa-menstelling volgens IEC 61190-1-3.

3.2.1 Loodhoudend tinsoldeer (zie ook tabel 3.2)

Vanwege het per 1 juli 2006 door de EU bepaalde verbod(RoHS) op het gebruik van loodhoudende soldeersoorten,dienen voortaan loodvrije soldeersoorten te worden ge-bruikt. Er zijn echter enkele uitzonderingen, zoals voor hetsolderen van medische hulpmiddelen en meet- en controle-apparatuur. Om die reden worden de loodhoudende tin-solderen hier toch besproken.De tinloodsoldeersoorten zijn het bekendst wegens hunbrede toepassing. In deze soldeersoorten kan het tingehaltevariëren tussen 2 en 70%. Binnen de tinloodsoldeersoor-ten onderscheidt men de antimoonhoudende en de anti-moonarme typen (antimoongehalte 0,2-3% resp.0,05-0,2%). Het antimoon vervangt gedeeltelijk het duur-dere tin en voorkomt bij temperaturen onder 10 ºC hetoptreden van tinpest.Het tinloodsoldeer met 63% tin en 37% lood heeft eeneutectisch smeltpunt van 183 ºC. Alle andere tinloodsol-deersoorten hebben een smelttraject, waarbij hun soldeer-temperatuur hoger ligt dan die van het 63/37 tinloodsol-deer. De soldeersoorten met een laag tingehalte (2-25%)worden toegepast voor bijvoorbeeld deklagen. Hoger tin-houdende soldeersoorten (25-50%) worden gebruikt omwarmtewisselaars, autoradiateurs en sanitaire installaties(loodgieterswerk) te solderen.De nog hoger tinhoudende soldeersoorten (60-70% tin)worden veelal in de elektrotechniek toegepast. Toevoegingvan zilver (ca. 2%) geeft betere bevochtigings- en sterkte-eigenschappen aan tinloodsoldeer. Voor hogere bedrijfs-temperaturen wordt een loodzilvertinsoldeer toegepast(smeltpunt 305 ºC). Dit slecht vloeiend soldeer bevat ca.97% lood.

tabel 3.1 Vergelijking tussen legeringsnummers in ISO 9453 en afkortingen en chemische samenstelling volgens IEC 61190-1-3

legeringsnaamISO 9453legerings-nummer

IEC 61190-1-3afkorting

Sn%

Cu%

Bi%

In%

Ag%

Sb%

anderecomponentelementen

temperatuur

solidus liquidus

Sn99 – Sn99 99,9 – – – – – – 232 aSn97Ag3 702 A30 rest-97,0 – – – 3,0 – – 230 245Sn96,5Ag3,5 703 A35 rest-96,5 – – – 3,5 – – 221 bSn96,3Ag3,7 701 A37 rest-96,3 – – – 3,7 – – 221 228Sn99,3Cu0,7 401 C7 rest-99,3 0,7 – – – – – 227 bSn99Cu0,7Ag0,3 501 C7A3 rest-99,0 0,7 – – 0,3±0,1 – – 217 227,3Sn95Cu4Ag1 502 C40A10 rest-95,0 4,0±0,5 – – 1,0 – – 217 353Sn92Cu6Ag2 503 C60A20 rest-92,0 6,0 – – 2,0 – – 217 380Sn96,5Ag3Cu0,5 711 A30C5 rest-96,5 0,5 – – 3,0 – – 217 220Sn95,8Ag3,5Cu0,7 712 A35C7 rest-95,8 0,7 – – 3,5 – – 217 bSn95,5Ag3,8Cu0,7 713 A38C7 rest-95,5 0,7 – – 3,8 – – 217c 226Sn95,5Ag4,0Cu0,5 714 A40C5 rest-95,5 0,5 – – 4,0 – – 217 229Sn96Ag2,5Bi1Cu0,5 721 A25B10C5 rest-96,0 0,5 1,0 – 2,5 – – 213 218BiS8Sn42 301 B580 rest-42,0 – 58,0 – – – – 139 bSn97Cu3 402 C30 rest-97,0 3,0 – – – – – 227 310In52Sn48 601 N520 rest-48,0 – – 52,0 – – – 118 bSn88In8Ag3,5Bi0,5 611 N80A35B05 rest-88,0 – 0,5 8,0 3,5 – – 196 206Sn92In4Ag3,5Bi0,5 612 N40A35B05 rest-92,0 – 0,5 4,0 3,5 – – 210 216Sn95Sb5 201 S50 rest-95,0 – – – – 4,5-5,5 – 235 240Sn91Zn9 801 Z90 rest-91,0 – – – – – Zn8,0 199 bSn89Zn8Bi3 811 Z80B30 rest-89,0 – 3,0 – – – Zn8,0 190 197a Smeltpunt.b Eutectische (leg.).c Waarden gemeten met Differential Scanning Calorimetry (DSC). Op een andere manier kan een eutectische temperatuur van 217 ºC worden gemeten

met de thermokoppel meetmethode.

tabel 3.2 Chemische samenstelling van tin-lood zachtsolderen volgens ISO 9453:2006 (tin-lood, lood-tin,tin-Iood-antimoon, tin-Iood-bismuth, tin-lood-cadmium, tin-Iood-koper, tin-Iood-zilver en lood-zilver)

groe

ple

gerin

gs-

num

mer

a)

lege

rings

aand

uidi

ngvo

lgen

s IS

O 3

677

b)

smel

t- o

f so

li-du

s/liq

uidu

ste

mpe

ratu

ur [

ºC] c

)

chem

isch

e sa

men

stel

ling

in g

ewic

htsp

roce

nten

d),

e)

Sn

PbSb

Bi

Cd

Cu

Au

InA

gA

lA

sFe

Ni

Zn

tin-lo

odbi

naire

lege

ringe

nso

lidus

tem

pera

tuur

183 º

C

101

S-S

n63Pb

37

183

62,5

tot

63,5

rest

0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

102

S-S

n63Pb

37E

183

62,5

tot

63,5

rest

0,0

50,0

50,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

103

S-S

n60Pb

40

183/1

90

59,5

tot

60,5

rest

0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

104

S-S

n60Pb

40E

183/1

90

59,5

tot

60,5

rest

0,0

50,0

50,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

lood

-tin

bina

ire le

gerin

gen

solid

uste

mpe

ratu

ur183 º

C

111

S-P

b50Sn5

0183/2

15

49,5

tot

50,5

rest

0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

112

S-P

b50Sn5

0E

183/2

15

49,5

tot

50,5

rest

0,0

50,0

50,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

113

S-P

b55Sn4

5183/2

26

44,5

tot

45,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

114

S-P

b60Sn4

0183/2

38

39,5

tot

40,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

115

S-P

b65Sn3

5183/2

45

34,5

tot

35,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

116

S-P

b70Sn3

0183/2

55

29,5

tot

30,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

117

S-P

b80Sn2

0183/2

80

19,5

tot

20,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

lood

-tin

bina

ire le

gerin

gen

solid

uste

mpe

ratu

ur>

183 º

C

121

S-P

b85Sn1

5226/2

90

14,5

tot

15,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

122

S-P

b90Sn1

0268/3

02

9,5

tot

10,5

rest

0,5

00,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

123

S-P

b95Sn5

300/3

14

4,5

tot

5,5

rest

0,5

00,1

00,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

124

S-P

b98Sn2

320/3

25

1,8

tot

2,2

rest

0,1

20,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-lo

od-a

ntim

oon

131

S-S

n63Pb

37Sb

183

62,5

tot

63,5

rest

0,2

0 t

ot 0

,50

0,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

132

S-S

n60Pb

40Sb

183/1

90

59,5

tot

60,5

rest

0,2

0 t

ot 0

,50

0,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

133

S-P

b50Sn5

0Sb

183/2

16

49,5

tot

50,5

rest

0,2

0 t

ot 0

,50

0,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

134

S-P

b58Sn4

0Sb2

185/2

31

39,5

tot

40,5

rest

2,0

tot

2,4

0,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

135

S-P

b69Sn3

0Sb1

185/2

50

29,5

tot

30,5

rest

0,5

tot

1,8

0,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

136

S-P

b74Sn2

5Sb1

185/2

63

24,5

tot

25,5

rest

0,5

tot

2,0

0,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

137

S-P

b78Sn2

0Sb2

185/2

70

19,5

tot

20,5

rest

0,5

tot

3,0

0,2

50,0

05

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-lo

od-b

ism

uth

141

S-S

n60Pb

38Bi2

180/1

85

59,5

tot

60,5

rest

0,2

02,0

tot

3,0

0,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

142

S-P

b49Sn4

8Bi3

178/2

05

47,5

tot

48,5

rest

0,2

02,5

tot

3,5

0,0

02

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-lo

od-c

adm

ium

151

S-S

n50Pb

32C

d18

145

49,5

tot

50,5

rest

0,2

00,1

017,5

tot

18,5

0,0

80,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-lo

od-k

oper

161

S-S

n60Pb

39C

u1183/1

90

59,5

tot

60,5

rest

0,2

00,1

00,0

02

1,2

tot

1,6

0,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

162

S-S

n50Pb

49C

u1183/2

15

61,5

tot

62,5

rest

0,2

00,1

00,0

02

1,2

tot

1,6

0,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-lo

od-z

ilver

171

S-S

n62Pb

36A

g2179

61,5

tot

62,5

rest

0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

01,8

tot

2,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

lood

-zilv

er181

S-P

b98A

g2304/3

05

0,2

5re

st0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

02,0

tot

3,0

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

182

S-P

b95A

g5304/3

70

0,2

5re

st0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

05,0

tot

6,0

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

lood

-zilv

er-t

in191

S-P

b93Sn5

Ag2

296/3

01

4,8

tot

5,2

rest

0,2

00,1

00,0

02

0,0

80,0

50,1

01,2

tot

1,8

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

a)V

oor

info

rmat

ie o

ver

lEC

afk

ortin

gen,

zie

tab

el 3

.1.

b)In

de

voor

gest

elde

rev

isie

van

1SO

3677 m

oet

"S-"

weg

gela

ten

wor

den

van

de le

gerin

gsaa

ndui

ding

.c)

De

tem

pera

ture

n zi

jn t

er in

form

atie

en

zijn

gee

n ge

spec

ifice

erde

eis

en v

oor

de le

gerin

g.d)

Alle

enk

elvo

udig

e op

gege

ven

cijfe

rs z

ijn m

axim

um w

aard

en.

e)El

emen

ten

wee

rgeg

even

als

"re

st"

(bijv

. re

stan

t) z

ijn b

erek

ende

waa

rden

als

ver

schi

l van

100 %

.

27

28

3.2.2 Loodvrij tinsoldeer (zie ook tabel 3.3)

Loodvrije soldeersoorten op tinbasis zijn o.a. tinantimoon-,tinbismut-, tinzilver-, tinkoper- en tinzinksoldeer.In elektronicatoepassingen worden veelal laagsmeltendetinzilverkopersolderen (SnAg 1,0-5,0 gew.% Cu 0,5-1,0gew.%) gebruikt, aangeduid als SAC-Iegeringen. Een veeltoegepast soldeer is bijvoorbeeld SAC305(Sn96,5Ag3,0Cu0,5) met een smeltpunt van 217 ºC.Voorts worden in de elektronica-productie tinzilversolderen(SnAg 1,0-5,0 gew.%), tinkopersolderen (SnCu 0,5-3gew.%) en tinkopernikkelsolderen (SnCu 0,7-3 gew.% Ni0-0,1 gew.%) toegepast. Ook worden wel voor enkelemassatoepassingen met lagere kwaliteitseisen SnZn lege-ringen al dan niet met toevoegingen (bijv. Al) gebruikt.SnZn solderen hebben een lager smeltpunt en een lagerekostprijs. Nadeel is de nog gebrekkige oxidatiebestandheid.Als nadelen van de loodvrije t.o.v. de tinloodsolderenkunnen genoemd worden:1. hoger smelttemperatuur en dito procestemperatuur;2. slechter vloeigedrag;3. doffer uiterlijk;4. brossere verbindingen;5. snellere gereedschap slijtage (bouttips en soldeerpots)

t.g.v. het sterker oplossen van vreemde elementen inhet soldeer vanwege het hogere tinaandeel.

3.2.3 Tinantimoonsoldeer (zie ook tabel 3.3)

Tinantimoonsoldeer met een samenstelling van 95% tinen 5% antimoon heeft een smelttraject liggend tussen235-240 ºC. Dit soldeer is bestand tegen lage bedrijfs-temperaturen, zodat het geschikt is voor cryogene toe-passingen. De mechanische sterkte van dit soldeer is ver-gelijkbaar met die van tinzilversoldeer.Tinantimoonsoldeer (95%-5%) heeft een hoger smeltpuntdan tinzilversoldeer, waardoor de soldeertemperatuur ca.60 ºC hoger ligt, terwijl het vloeigedrag op koperlegerin-gen veel geringer is. Dit soldeer vindt vooral toepassingin de elektrotechniek en de koeltechniek.

3.2.4 Tinbismutsoldeer (zie ook tabel 3.3)

De tinbismutsolderen hebben lage smelttemperaturen; inde eutectische samenstelling 58% bismut en 42% tin ligthet smeltpunt op 139 ºC, lager dan het eutectisch smelt-punt van tinloodsoldeer (183 ºC). Het soldeer is metname geschikt voor het solderen van koper en koperlege-ringen. Bij bevochtigingsproblemen is het aan te radenvooraf te vertinnen of te verzinken.Bij toenemende temperatuur en belastingduur neemt desterkte van de verbinding snel af. Het soldeer is o.a. ge-schikt om tinnen bestek te solderen.

3.2.5 Tinzilversoldeer (zie ook tabel 3.3)

Tinzilversoldeer wordt toegepast in de samenstellingen95% tin en 5% zilver of 96,5% tin en 3,5% zilver; het96,5/3,5 tinzilversoldeer heeft een eutectisch smeltpuntvan 221 ºC. De maximale bedrijfstemperatuur kan voordit soldeer oplopen tot 175 ºC.De sterkte van tinzilversoldeer is hoger dan van tinlood-soldeer. Tinzilversoldeer is geschikt voor gebruik in devoedingsmiddelenindustrie (lood- en cadmiumvrij) endrinkwaterleidingen (soldeer is niet corrosief). Het soldeervindt dan ook toepassing in warmwaterleidingen, cv-ketels,boilers en dergelijke.

3.2.6 Tinkopersoldeer (zie ook tabel 3.3)

Als vervanger van het dure zilver in tinzilversoldeer wordtkoper gebruikt. Nadelen van het goedkopere tinkopersol-

deer zijn de hogere soldeertemperatuur en de ongeveer100 ºC lagere bedrijfstemperatuur dan bij tinzilversoldeerhet geval is. De lagere toelaatbare bedrijfstemperatuurwordt veroorzaakt door ongunstiger microstructurele sol-deemaadeigenschappen.

3.2.7 Tinzinksoldeer (zie ook tabel 3.3)

Het tinzinksoldeer in de samenstelling 91% tin en 9%zink met een laag smeltpunt (199 ºC) is interessant alsalternatief voor de dure SAC-legeringen. Voor het zacht-solderen van aluminium wordt tinzinksoldeer toegepast,bijvoorbeeld Sn 85-92 Zn 8-15 (smelttraject 200-210 à250 ºC) en Sn 50-70 Zn 30-50 (smelttraject 200-310 à350 ºC), voor respectievelijk ultrasoon solderen en solde-ren met de bout. Zij zijn echter niet corrosiebestendig.Hier voldoen zinkcadmiumlegeringen (cadmium giftig!)beter.

3.3 HardsoldeersoortenHier kunnen worden onderscheiden: aluminiumhardsoldeer; zilverhardsoldeer; koperfosforhardsoldeer; koperhardsoldeer; koperzinkhardsoldeer (messingsoldeer, lasbrons); nikkel- en kobalthardsoldeer; palladiumhardsoldeer; goudhardsoldeer.

N.B.1. Onderstaande beschreven hardsoldeersoorten met ver-

wijzing naar de desbetreffende tabel(len) zijn genormeer-de soldeersoorten. Uiteraard zijn er meerdere hardsol-deersoorten, die zijn echter niet gestandaardiseerd.

2. Tabel 3.4 geeft de verontreinigingsgrenzen aan voorsoldeersoorten waaraan speciale vacuümeisen wordengesteld. In het algemeen zullen dit soldeersoorten be-treffen die bij het hoogtemperatuursolderen wordentoegepast en/of gebruikt worden voor vacuümtoepas-singen.

tabel 3.4 Verontreinigingsgrenzen voor speciale vacuüm-eisen

verontreiniginggrens (in gew.%, max)

grade 1 grade 2

C 1) 0,005 0,005Cd 0,001 0,002P 0,002 0,002 2)

Pb 0,002 0,002Zn 0,002 0,001Mn 3) 0,002 0,001In 3) 0,003 0,002alle andere elementen waarvan dedampdruk bij 500 ºC groter is dan1,3×10–10 bar 4)

0,001 0,002

1) Soldeer AG 401 (zie tabel 3.8), kan na afstemming tussen klant enleverancier met lagere koolstofgehaltes worden geleverd.

2) Voor soldeer AG 401, 0,02% als maximum.3) Uitgezonderd waar anders gespecificeerd in de tabellen 3.4 tot en

met 3.11.4) Voorbeelden van dergelijke elementen zijn Ca, Cs, K, Li, Mg, Na, Rb,

S, Sb, Se, Sr, Te, Tl. Voor dergelijke elementen (inclusief Cd, Pb enZn) wordt het totaal beperkt tot 0,010%.

tabel 3.3 Chemische samenstelling van loodvrije tin zachtsolderen volgens ISO 9453:2006(tin-antimoon, tin-bismuth, tin-koper, tin-indium, tin-zilver en meer complexe samenstellingen)

groe

ple

gerin

gs-

num

mer

a)

lege

rings

aand

uidi

ngvo

lgen

s IS

O 3

677

b)

smel

t- o

f so

li-du

s/liq

uidu

stem

-pe

ratu

ur [

ºC] c

)

chem

isch

e sa

men

stel

ling

in g

ewic

htsp

roce

nten

d),

e)

Sn

Pb f

)Sb

Bi

Cd

Cu

Au

InA

gA

lA

sFe

Ni

Zn

tin-a

ntim

oon

201

S-S

n95Sb5

235/2

40

rest

0,1

04,5

tot

5,5

0,1

00,0

02

0,0

50,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

bism

uth-

tin301

S-B

i58Sn4

2139

41 t

ot 4

30,1

00,1

0re

st0,0

02

0,0

50,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-k

oper

401

S-S

n99C

u1(S

n99,3

Cu0

,7)

227

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,5

tot

0,9

0,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

402

S-S

n97C

u3227/3

10

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

2,5

tot

3,5

0,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-k

oper

-zilv

er

501

S-S

n98C

u1A

g(S

n99C

u0,7

Ag0

,3)

217/2

27

rest

0,1

00,1

00,0

60,0

02

0,5

tot

0,9

0,0

50,1

00,2

tot

0,4

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

502

S-S

n95C

u4A

g1217/3

53

rest

0,1

00,1

00,0

80,0

02

3,5

tot

4,5

0,0

50,1

00,8

tot

1,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

503

S-S

n92C

u6A

g2217/3

80

rest

0,1

00,1

00,0

80,0

02

5,5

tot

6,5

0,0

50,1

01,8

tot

2,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

indi

um-t

in601

S-In

52Sn4

8118

47,5

tot

48,5

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,0

50,0

5re

st0,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-k

oper

-zilv

er-b

ism

uth

611

S-S

n87In

8A

g4Bi1

h)

(Sn8

8In

8A

g3,5

Bi0

,5)

197/2

08

rest

0,1

00,1

00,3

tot

0,7

0,0

02

0,0

50,0

57,5

tot

8,5

3,2

tot

3,8

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

612

S-S

n91In

4A

g4Bi1

h)

(Sn9

2In

4A

g3,5

Bi0

,5)

210/2

15

rest

0,1

00,1

00,3

tot

0,7

0,0

02

0,0

50,0

53,5

tot

4,5

3,2

tot

3,8

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-z

ilver

701

S-S

n96A

g4(S

n96,3

Ag3

,7)

221/2

28

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,0

50,0

50,1

03,5

tot

3,9

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

702

S-S

n97A

g3221/2

24

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,0

50,0

50,1

02,8

tot

3,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

703

S-S

n96A

g4(S

n96,5

Ag3

,5)

221

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,0

50,0

50,1

03,3

tot

3,7

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

704

S-S

n95A

g5221/2

40

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,0

50,0

50,1

04,8

tot

5,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-z

ilver

-kop

er

711

S-S

n96A

g3C

u1 h)

(Sn9

6,5

Ag3

Cu0

,5)

217/2

20

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,3

tot

0,7

0,0

50,1

02,8

tot

3,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

712

S-S

n95A

g4C

u1 h)

(Sn9

5,8

Ag3

,5C

u0,7

)217/2

18

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,5

tot

0,9

0,0

50,1

03,3

tot

3,7

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

713

S-S

n95A

g4C

u1 h)

(Sn9

5,5

Ag3

,8C

u0,7

)217/2

26 i)

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,5

tot

0,9

0,0

50,1

03,6

tot

4,0

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

714

S-S

n95A

g4C

u1 h)

(Sn9

5,5

Ag4

Cu0

,5)

217/2

29

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,3

tot

0,7

0,0

50,1

03,8

tot

4,2

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-z

ilver

-bis

mut

h-ko

per

721

S-S

n95A

g3Bi1

Cu1

h)

(Sn9

6A

g2,5

Bi1

Cu0

,5)

213/2

18

rest

0,1

00,1

00,8

tot

1,2

0,0

02

0,3

tot

0,7

0,0

50,1

02,3

tot

2,7

0,0

01

0,0

30,0

20,0

10,0

01

tin-z

ink

801

S-S

n91Zn

9199

rest

0,1

00,1

00,1

00,0

02

0,0

50,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

18,5

tot

9,5

tin-z

ink-

bism

uth

811

S-S

n89Zn

8Bi3

190/1

97

rest

0,1

00,1

02,8

tot

3,2

0,0

02

0,0

50,0

50,1

00,1

00,0

01

0,0

30,0

20,0

17,5

tot

8,5

a)V

oor

info

rmat

ie o

ver

lEC

afk

ortin

gen,

zie

tab

el 3

.1.

b)In

de

voor

gest

elde

rev

isie

van

1SO

3677 m

oet

"S-"

weg

gela

ten

wor

den

van

de le

gerin

gsaa

ndui

ding

en

deze

dan

nau

wke

urig

er g

espe

cific

eerd

. Zi

e oo

k de

lege

rings

aand

uidi

ng t

usse

n ha

akje

s.c)

De

tem

pera

ture

n zi

jn t

er in

form

atie

en

zijn

gee

n ge

spec

ifice

erde

eis

en v

oor

de le

gerin

g.d)

Alle

enk

elvo

udig

e op

gege

ven

cijfe

rs z

ijn m

axim

um w

aard

en a

ls v

eron

trei

nigi

ngen

. G

ebie

den

zijn

opg

egev

en v

oor

de le

gerin

gen

e)El

emen

ten

wee

rgeg

even

als

"re

st"

(bijv

. re

stan

t) z

ijn b

erek

ende

waa

rden

als

ver

schi

l van

100 %

.f)

Lood

cijfe

rs o

pgeg

even

tot

0,2

0 %

kun

nen

in t

oepa

ssin

gen

wor

den

gebr

uikt

die

nie

t on

der be

staa

nde

wet

gevi

ng v

alle

n w

aarin

lage

re lo

odni

veau

s zijn

ver

eist

, en

daa

r w

aar ov

eree

ngek

omen

doo

r ko

per en

leve

ranc

ier.

g)H

et n

ikke

lgeh

alte

als

ver

ontr

eini

ging

wor

dt n

iet

gesp

ecifi

ceer

d; e

chte

r er

die

nt o

p he

t fe

it ge

let

te w

orde

n da

t pa

tent

en z

ijn v

erle

end

voor

lege

ringe

n di

e Sn,

Cu

en N

i bev

atte

n.h)

Lege

ring

onde

rwor

pen

aan

pate

ntre

chte

n, z

ie o

ok d

e in

leid

ing

voor

pat

enth

oude

rs in

ISO

9453:2

006(E

).i)

Waa

rden

bep

aald

met

Diff

eren

tial S

cann

ing

Cal

orim

etry

(D

SC

). A

ls a

nder

e m

ogel

ijkhe

id k

an e

en e

utec

tisch

e te

mpe

ratu

ur v

an 2

17 º

C w

orde

n ge

met

en m

et d

e th

erm

okop

pel m

eetm

etho

de.

29

30

3.3.1 Aluminiumhardsoldeer (zie ook tabel 3.5)

De aluminiumhardsolderen voor het solderen van alumi-nium en aluminiumlegeringen bestaan uit legeringen vanaluminium en silicium. Omdat aluminiumlegeringen laag-smeltend zijn (<660 ºC) wordt veelal de bijna eutectischelegering van aluminium met 11-13% silicium als soldeertoegepast met een smelttraject van 577-582 ºC. Soldeer-soorten op basis van aluminium met een lager silicium-gehalte smelten bij een hogere temperatuur (hebben eengroter smelttraject), waardoor de te solderen aluminium-legering gevaar loopt te smelten tijdens het solderen.

3.3.2 Zilverhardsoldeer (zie ook tabel 3.6)

Door zilver (20 tot 50%) aan messing toe te voegen, kun-nen zilverhardsolderen verkregen worden met een lageresoldeertemperatuur (750-840 ºC). Nog hogere zilverge-halten (56-60%) in koper-zinklegeringen met tintoevoe-gingen geven soldeersoorten die bij nog lagere soldeer-temperaturen (650-760 ºC) zijn toe te passen. Voor hetsolderen van hardmetaal worden zilver-, koper-, zink- ennikkel- of tinhoudende solderen toegepast. Roestvaststaal wordt met zilvermangaan gesoldeerd.De cadmiumhoudende zilverhardsolderen mogen vanwegehun giftigheid niet zonder meer worden toegepast. Alsalternatief gelden de cadmiumvrije zilverhardsolderen.Roestvast staal wordt met zilvermangaan gesoldeerd,terwijl ook cadmiumhoudende zilverhardsolderen kunnenworden toegepast. Het gebruik van cadmiumhoudendezilverhardsolderen is echter om milieuredenen beperkt (zieook de opmerking aan het eind van dit hoofdstuk).

3.3.3 Koperfosforhardsoldeer (zie ook tabel 3.7)

De koperfosforsolderen worden voornamelijk toegepastvoor het solderen van koper. Voordeel is dat dan geenvloeimiddel hoeft te worden toegepast; het fosfor vervultde rol van het vloeimiddel. Aan deze brosse soldeersoor-ten wordt vaak 2-15% zilver toegevoegd om de ductiliteitvan de soldeernaad te verbeteren. Afhankelijk van de sa-menstelling ligt de soldeertemperatuur tussen 650-930 ºC.Een hoger fosforgehalte (tot 8,5%) en/of een hoger zilver-gehalte (tot 18%) hebben een lager smeltpunt tot gevolg.Deze soldeersoorten zijn niet zwavelbestendig.

3.3.4 Koperhardsoldeer (zie ook tabel 3.8)

Het metaal koper wordt toegepast voor het solderen vanongelegeerd staal, rvs, nikkel en koper-nikkel. Gezien dehoge soldeertemperatuur (>1083 ºC) is kopersoldeervoornamelijk geschikt om in ovens te worden gebruikt.

Kopersoldeer vereist een zeer nauwe soldeerspleet (eennulspleet is mogelijk; de spleet ontstaat dan ten gevolgevan de oppervlakteruwheid van de te solderen delen). Eengevaar dat bij het solderen van staal met kopersoldeer kanoptreden, is penetratie van vloeibaar soldeer langs dekorrelgrenzen in het staal (het z.g. LME = Liquid MetalEmbrittlement), waardoor de (vermoeiings)sterkte zeernegatief beïnvloed kan worden.

3.3.5 Koperzinkhardsoldeer (zie ook tabel 3.9)

De koperzinkhardsolderen met kopergehalten variërendtussen 40-60% koper en daarbij behorende soldeertem-peraturen tussen 850 en 955 ºC zijn geschikt voor hetsolderen van staal, koper en koperlegeringen.Net zoals bij koperhardsoldeer dient gewaakt te wordenvoor oververhitting, maar om een andere reden: bij te hogetemperatuur kan het zink ontwijken. De koperzinkhardsol-deren zijn gevoelig voor ontzinkingscorrosie.

3.3.6 Nikkel- en kobalthardsoldeer (zie ook tabel 3.10)

Voor een uitgebreide beschrijving van deze soldeersoorten,die voornamelijk bij het hoogtemperatuursolderen veel-vuldig worden toegepast, wordt verwezen naar VM 82“Hoogtemperatuursolderen”.

3.3.7 Palladiumhardsoldeer (zie ook tabel 3.11)


3.3.8 Goudhardsoldeer (zie ook tabel 3.12)


Opmerking betreffende cadmiumhoudende zilverhardsolderen:Door zilver aan koperzinklegeringen toe te voegen, kanhet smeltpunt worden verlaagd (zie § 3.3.2). Toevoegingvan cadmium geeft een nog verdere verlaging van hetsmeltpunt; zo heeft het veel toegepaste, zeer goed vloei-ende soldeertype AG 304 met ca. 20% Cd een smelttra-ject van 595-630 ºC.Voortaan dienen vanwege het per 1 juli 2006 door de EUbepaalde verbod op het gebruik van cadmium (RoHS) cad-miumvrije soldeersoorten te worden gebruikt. Uitzonde-ringen worden gemaakt voor medische hulpmiddelen enmeet- en controle-apparatuur.

tabel 3.5 Groep H1 Aluminiumhardsolderen volgens prEN 1044:2006

code

samenstelling in gewichtsprocenten smelttraject(ongeveer)

Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Bioverige elementen

Alelk totaal solidus liquidus

min/max max min/max max min/max max max min/max max max ºC ºCAL 101 4,5/6,0 0,6 –/0,30 0,15 –/0,20 0,10 0,15 –/– 0,05 0,15 rest 575 630

AL 102 6,8/8,2 0,8 –/0,25 0,10 –/– 0,20 – –/– 0,05 0,15 rest 575 615

AL 103 9,0/11,0 0,8 –/0,30 0,05 –/0,05 0,10 0,20 –/– 0,05 0,15 rest 575 590

AL 104 11,0/13,0 0,6 –/0,30 0,15 –/0,10 0,20 0,15 –/– 0,05 0,15 rest 575 585

AL 201 9,0/11,0 0,6 3,0/5,0 0,15 –/0,10 0,20 0,15 –/– 0,05 0,15 rest 520 585

AL 301 9,0/10,5 0,8 –/0,25 0,10 1,0/2,0 0,20 – –/– 0,05 0,15 rest 555 590

AL 302 9,0/10,5 0,8 –/0,25 0,10 1,0/2,0 0,20 – 0,02/0,20 0,05 0,15 rest 555 590

31

tabel 3.6 Groep H5 Zilverhardsolderen volgens prEN 1044:2006

codesamenstelling in gewichtsprocenten smelttraject (ongeveer)

Ag Cu Zn Cd Sn Si Ni In Mn solidus liquidusmin/max min/max min/max min/max min/max min/max min/max min/max min/max ºC ºC

AG 101 59,0/61,0 22,0/24,0 12,0/16,0 –/0,01 2,0/4,0 –/0,05 –/– –/– –/– 620 685AG 102 55,0/57,0 21,0/23,0 15,0/19,0 –/0,01 4,0/6,0 –/0,05 –/– –/– –/– 620 655AG 103 54,0/56,0 20,0/22,0 20,0/24,0 –/0,01 1,5/2,5 –/0,05 –/– –/– –/– 630 660AG 104 44,0/46,0 26,0/28,0 23,5/27,5 –/0,01 2,0/3,0 –/0,05 –/– –/– –/– 640 680AG 105 39,0/41,0 29,0/31,0 26,0/30,0 –/0,01 1,5/2,5 –/0,05 –/– –/– –/– 650 710AG 106 33,0/35,0 35,0/37,0 25,5/29,5 –/0,01 2,0/3,0 –/0,05 –/– –/– –/– 630 730AG 107 29,0/31,0 35,0/37,0 30,0/34,0 –/0,01 1,5/2,5 –/0,05 –/– –/– –/– 665 755AG 108 24,0/26,0 39,0/41,0 31,0/35,0 –/0,01 1,5/2,5 –/0,05 –/– –/– –/– 680 760AG 201 62,0/64,0 23,0/25,0 11,0/15,0 –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 690 730AG 202 59,0/61,0 25,0/27,0 12,0/16,0 –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 695 730AG 203 43,0/45.0 29,0/31,0 24,0/28,0 –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 675 735AG 204 29,0/31,0 37,0/39,0 30,0/34,0 –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 680 765AG 205 24,0/26,0 39,0/41,0 33,0/37,0 –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 700 790AG 206 19,0/21,0 43,0/45,0 34,0/38,0 –/0,01 –/– 0,05/0,25 –/– –/– –/– 690 810AG 207 11,0/13,0 47,0/49,0 38,0/42,0 –/0,01 –/– 0,05/0,25 –/– –/– –/– 800 830AG 208 4,0/6,0 54,0/56,0 38,0/42,0 –/0,01 –/– 0,05/0,25 –/– –/– –/– 820 870AG 301 49,0/51,0 14,0/16,0 14,0/18,0 17,0/21,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 620 640AG 302 44,0/46,0 14,0/16,0 14,0/18,0 22,0/26,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 605 620AG 303 41,0/43,0 16,0/18,0 14,0/18,0 23,0/27,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 610 620AG 304 39,0/41,0 18,0/20,0 19,0/23,0 18,0/22,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 595 630AG 305 34,0/36,0 25,0/27,0 19,0/23,0 16,0/20,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 610 700AG 306 29,0/31,0 27,0/29,0 19,0/23,0 19,0/23,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 600 690AG 307 24,0/26,0 29,0/31,0 25,5/29,5 15,5/19,5 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 605 720AG 308 20,0/22,0 34,5/36,5 24,5/28,5 14,5/18,5 –/– 0,3/0,7 –/– –/– –/– 610 750AG 309 19,0/21,0 39,0/41,0 23,0/27,0 13,0/17,0 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 605 765AG 351 49,0/51,0 14,5/16,5 13,5/17,5 14,0/18,0 –/– –/0,05 2,5/3,5 –/– –/– 635 655AG 401 a) 71,0/73,0 27,0/29,0 –/– –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– –/– 780 780AG 402 59,0/61,0 29,0/31,0 –/– –/0,01 9,0/11,0 –/0,05 –/– –/– –/– 600 730AG 403 55,0/57,0 26,25/28,25 –/– –/0,01 –/– –/0,05 2,0/2,5 13,5/15,5 –/– 600 710AG 501 84,0/86,0 –/– –/– –/0,01 –/– –/0,05 –/– –/– 14,0/16,0 960 970AG 502 48,0/50,0 15,0/17,0 21,0/25,0 –/0,01 –/– –/0,05 4,0/5,0 –/– 6,5/8,5 680 705AG 503 26,0/28,0 37,0/39,0 18,0/22,0 –/0,01 –/– –/0,05 5,0/6,0 –/– 8,5/10,5 680 830a) Voor speciale vacuümtoepassingen, zie tabel 3.4.

opmerking: Maximale verontreinigingsgrenzen, van toepassing op alle types, zijn (in gew.%): voor Al 0,001, Bi 0,030, P 0,008, Pb 0,025; totaal aanalle verontreinigingen: 0,15; totaal aan alle verontreinigingen voor AG 401 tot en met AG 403=0,15; totaal aan alle verontreinigingenvoor AG 501 tot en met AG 503=0,30.

tabel 3.7 Groep H2 Koperfosforhardsolderen volgens prEN 1044:2006

code

samenstelling in gewichtsprocenten smelttraject (ongeveer) indicatieveminimale soldeer-

temperatuurCu P Ag Ni Sb Sn solidus liquidus

min/max min/max max min/max max ºC ºC ºC

CP 101 rest 6,6/7,5 17,0/19,0 –/– –/– –/– 645 645 650CP 102 rest 4,7/5,3 14,5/15,5 –/– –/– –/– 645 800 700CP 103 rest 7,0/7,6 5,5/6,5 0,05/0,15 –/– –/– 645 725 690CP 104 rest 5,7/6,3 4,5/5,5 –/– –/– –/– 645 815 710CP 105 rest 5,9/6,7 1,5/2,5 –/– –/– –/– 645 825 740CP 201 rest 7,5/8,1 –/– –/– –/– –/– 710 770 720CP 202 rest 6,6/7,4 –/– –/– –/– –/– 710 820 730CP 203 rest 5,9/6,5 –/– –/– –/– –/– 710 890 760CP 301 rest 5,6/6,4 –/– –/– 1,8/2,2 –/– 690 825 740CP 302 rest 6,4/7,2 –/– –/– –/– 6,5/7,5 650 700 700opmerking 1 Maximale verontreinigingsgrenzen, van toepassing op alle types, zijn (in gew.% ) voor Al 0,01, Bi 0,030, Cd 0,01, Pb 0,025, Zn 0,05;

totaal van alle verontreinigingen: 0,25.opmerking 2 Deze solderen moeten nooit worden toegepast op ijzerhoudende metalen, nikkellegeringen of koperlegeringen die nikkel bevatten.opmerking 3 Anders dan voor de meeste solderen die slechts bevredigend vloeien rond of boven de liquidustemperatuur, geldt dat de meeste

koperfosfohardsolderen voldoende vloeien of solderen op een temperatuur duidelijk onder de liquidustemperatuur.

32

tabel 3.8 Groep H3 Koperhardsolderen volgens prEN 1044:2006 (Cu 100 en Cu 200 serie)

code

samenstelling in gewichtsprocenten smelttraject (ongeveer)

Cu(incl. Ag) Sn Ag Ni P B totale verontreinigingsgrenzen solidus liquidus

min min/max min/max min/max min/max min/max max ºC ºC

CU 101 99,90 –/– –/– –/– –/– –/– 0,04 (uitgezonderd 0 en Ag) 1085 1085CU 102 99,95 –/– –/– –/– –/– –/– 0,3 (uitgezonderd Ag) 1085 1085CU 103 99,00 –/– –/– –/– –/– –/– 0,30 (uitgezonderd 0) 1085 1085CU 104 99,90 –/– –/– –/– 0,015/0,040 –/– 0,060 (uitgezonderd Ag, As en Ni) 1085 1085CU 105 rest –/– –/– 2,5/3,5 –/– 0,02/0,05 0,15 (uitgezonderd Ag) 1085 1100CU 106 rest –/– 0,8/1,2 –/– –/– –/0,1 0,3 (inclusief B 0,1 max) 1070 1080CU 201 rest 5,5/7,0 –/– –/– 0,01/0,40 –/– Al 0,005, Cd 0,01, Pb 0,02,

Zn 0,05, overige 0,1; totaal 0,4910 1040

CU 202 rest 11,0/13,0 –/– –/– 0,01/0,40 –/– 825 990

tabel 3.9 Groep H4 Koperzinkhardsolderen volgens prEN 1044:2006 (CU 300 serie)

code


Cu Zn Sn Si Mn Ni solidus liquidusmin/max min/max min/max min/max min/max ºC ºC

CU 101 58,5/61,5 rest –/0,2 0,2/0,4 –/– –/– 875 895CU 102 58,5/61,5 rest 0,2/0,5 0,2/0,4 –/– –/– 875 895CU 103 58,5/61,5 rest –/0,2 0,15/0,4 0,05/0,25 –/– 870 900CU 104 58,5/61,5 rest 0,2/0,5 0,15/0,4 0,05/0,25 –/– 870 900CU 105 46,0/50,0 rest –/0,2 0,15/0,4 –/0,2 8,0/11,0 890 920CU 106 56,0/62,0 rest 0,5/1,5 0,1/0,5 0,2/1,0 0,2/1,5 870 890opmerking Maximale verontreinigingsgrenzen, van toepassing op alle types, zijn (in gew.%) voor Al 0,01, As 0,01, Bi 0,01, Cd 0,01,

Fe 0,25, Pb 0,02, Sb 0,01; totaal aan verontreinigingen, uitgezonderd Fe: 0,2.

tabel 3.11 Groep H7 Palladiumhardsolderen volgens prEN 1044:2006

code


Ag Cu Pd Mn Ni Co solidus liquidusmin/max min/max min/max min/max min/max min/max ºC ºC

PD 101 a) 53,5/54,5 20,5/21,5 24,5/25,5 –/– –/– –/– 900 950PD 102 a) 51,5/52,5 27,5/28,5 19,5/20,5 –/– –/– –/– 875 900PD 103 a) 64,5/65,5 19,5/20,5 14,5/15,5 –/– –/– –/– 850 900PD 104 a) 67,0/68,0 22,0/23,0 9,5/10,5 –/– –/– –/– 830 860PD 105 a) 58,0/59,0 31,0/32,0 9,5/10,5 –/– –/– –/– 825 850PD 106 a) 68,0/69,0 26,0/27,0 4,5/5,5 –/– –/– –/– 805 810PD 201 a) –/– –/– 59,5/60,5 –/– 39,5/40,5 –/– 1235 1235PD 202 74,5/75,5 –/– 19,5/20,5 4,5/5,5 –/– –/– 1000 1120PD 203 a) –/– 81,5/82,5 17,5/18,5 –/– –/– –/– 1080 1090PD 204 94,5/95,5 –/– 4,5/5,5 –/– –/– –/– 970 1010PD 301 a) –/– –/– 64,0/66,0 –/– –/0,06 rest 1230 1235a) Voor speciale vacuümtoepassingen, zie tabel 3.4

opmerking 1 Voor PD 101 tot en met 106 en PD 203 en 204 zijn maximale verontreinigingsgrenzen van toepassing (in gew.% ) voorAl 0,0010, P 0,008, Ti 0,002, Zr 0,002; totaal aan alle verontreinigingen 0,15.

opmerking 2 Voor PD 201 en 202 zijn maximale verontreinigingsgrenzen van toepassing (in gew.%) voor Al 0,010, Ti 0,01, Zr 0,01;totaal aan alle verontreinigingen 0,30.

tabel 3.10 Nikkel- en kobalthardsolderen volgens prEN 1044:2006

33

Gro

ep H

6 N

ikke

lhar

dsol

dere

n (z

ie o

ok V

M 8

2)

code

sam

enst

ellin

g in

gew

icht

spro

cent

ensm

eltt

raje

ct (on

geve

er)

Ni

Co

Cr

Si

BFe

CP

WC

uM

nM

oN

bso

lidus

liqui

dus

max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

ºCºC

NI 1

01

rest

0,1

013,0

/15,0

4,0

/5,0

2,7

5/3

,50

4,0

/5,0

0,6

0/0

,90

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

980

1060

NI 1

A1

rest

0,1

013,0

/15,0

4,0

/5,0

2,7

5/3

,50

4,0

/5,0

–/0

,06

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

980

1070

NI 1

02

rest

0,1

06,0

/8,0

4,0

/5,0

2,7

5/3

,50

2,5

/3,5

–/0

,06

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

970

1000

NI 1

03

rest

0,1

0–/–

4,0

/5,0

2,7

5/3

,50

–/0

,5–/0

,06

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

980

1040

NI 1

04

rest

0,1

0–/–

3,0

/4,0

1,5

0/2

,20

–/1

,5–/0

,06

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

980

1070

NI 1

05

rest

0,1

018,5

/19,5

9,7

5/1

0,5

0–/0

,03

–/–

–/0

,06

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

1080

1135

NI 1

06

rest

0,1

0–/–

–/–

–/–

–/–

–/0

,06

10,0

/12,0

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

875

875

NI 1

07

rest

0,1

013,0

/15,0

–/0

,10

–/0

,01

–/0

,2–/0

,06

9,7

/10,5

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

890

890

NI 1

08

rest

0,1

0–/–

6,0

/8,0

–/–

–/–

–/0

,06

–/0

,02

–/–

4,0

/5,0

21,5

/24,5

–/–

–/–

980

1010

NI 1

09

rest

0,1

013,5

/16,5

–/–

3,2

5/4

,0–/1

,5–/0

,06

–/0

,02

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

1055

1055

NI 1

10

rest

0,1

010,0

/13,0

3,0

/4,0

2,0

/3,0

2,5

/4,5

0,4

0/0

,55

–/0

,02

15,0

/17,0

–/–

–/–

–/–

–/–

970

1105

NI 1

11

rest

0,1

09,0

/11,7

53,3

5/4

,25

2,2

/3,1

2,5

/4,0

0,3

0/0

,50

–/0

,02

11,5

/12,7

5–/–

–/–

–/–

–/–

970

1095

NI 1

12

rest

0,1

024,0

/26,0

–/0

,10

–/0

,02

–/0

,2–/0

,06

9,0

/11,0

–/–

–/–

–/–

–/–

–/–

880

950

NI 1

13

rest

0,1

07,0

/9,0

3,8

/4,8

2,7

5/3

,50

–/0

,4–/0

,06

–/0

,02

–/–

2,0

/3,0

–/–

1,5

/2,5

1,5

/2,5

970

1080

Kob

alth

ards

olde

ren

volg

ens

prEN

1004:2

006

code

Co

Ni

Cr

Si

BFe

CP

Wso

lidus

liqui

dus

min

/max

min

/max

min

/max

min

/max

max

min

/max

max

min

/max

ºCºC

CD

101

rest

16,0

/18,0

18,0

/22,0

7,5

/8,5

0,7

0/0

,90

1,0

0,3

5/0

,45

0,0

23,5

/4,5

1120

1150

Opm

erki

ng:

Max

imal

e ve

ront

rein

igin

gsgr

enze

n, v

an t

oepa

ssin

g op

alle

typ

es,

zijn

(in

gew

.%)

voor

Al 0

,05,

S 0

,005,

Se

0,0

05,

Ti 0

,05,

Zr 0

,05;

als

elem

ente

n an

ders

dan

die

geg

even

in d

e ta

bel o

f in

dez

evo

etno

ot w

orde

n aa

nget

roff

en,

dan

zal d

e ho

evee

lhei

d va

n de

ze e

lem

ente

n m

oete

n w

orde

n be

paal

d. H

et t

otaa

l van

der

gelij

ke a

nder

e el

emen

ten

mag

0,5

0%

nie

t ov

ersc

hrijd

en.

34

tabel 3.12 Groep H8 Goudhardsolderen volgens prEN 1044:2006

code


Au Cu Ni Fe solidus liquidusmin/max min/max min/max min/max ºC ºC

AU 101 a) 79,5/80,5 18,5/19,5 –/– 0,5/1,5 905 910AU 102 a) 62,0/63,0 37,0/38,0 –/– –/– 930 940AU 103 a) 37,0/38,0 62,0/63,0 –/– –/– 980 1000AU 104 a) 29,5/30,5 69,5/70,5 –/– –/– 995 1020AU 105 a) 81,5/82,5 –/– 17,5/18,5 –/– 950 950AU 106 a) 74,5/75,5 –/– 24,5/25,5 –/– 950 990a) Voor speciale vacuümtoepassingen, zie tabel 3.4.opmerking: Maximale verontreinigingsgrenzen, van toepassing op alle types, zijn (in gew.%) voor Al 0,0010,

P 0,008, Ti 0,002, Zr 0,002; totaal aan verontreinigingen: 0,15.

35

Hoofdstuk 4Vloeimiddelen

4.1 InleidingVloeimiddelen worden op de te solderen oppervlakkenaangebracht om ervoor te zorgen dat: oxidefilms van het materiaaloppervlak (inclusief het sol-

deeroppervlak) worden verwijderd en/of te voorkomendat deze tijdens het solderen ontstaan (het vooraf zogoed mogelijk schoon- en oxidevrij maken blijft eennoodzaak voor het verkrijgen van een goed resultaat);

de oppervlakspanning van het soldeer wordt verlaagd,waardoor het soldeer beter kan uitvloeien (zie § 1.1“Inleiding”).

Een vloeimiddel moet daarom aan de volgende eisen vol-doen: het moet werkzaam zijn over een zo groot mogelijk

temperatuurgebied en tenminste bij de temperatuur,waarbij bevochtiging door het soldeer plaatsvindt;

het moet gesmolten zijn bij een lagere temperatuur dandie, waarbij het soldeer smelt. Dit kan voor de soldeer-der een aanwijzing zijn dat de soldeertemperatuur spoe-dig zal worden bereikt;

het moet tijdens het bevochtigingsproces gemakkelijkdoor het soldeer kunnen worden verdrongen (lageresoortelijke massa). Dit ter voorkoming van vloeimiddel-insluiting;

het moet een goede thermische stabiliteit bezitten totop de werktemperatuur, d.w.z. niet verdampen, ont-leden of verkolen en daardoor zijn reinigende en be-schermende werking verliezen.

In het algemeen moet er - voor een bepaalde toepassing -naar worden gestreefd een vloeimiddel te kiezen waarvan: de agressiviteit zo laag mogelijk is; de "standtijd" voldoende is voor de benodigde soldeer-

cyclustijd; de resten zo gemakkelijk mogelijk kunnen worden ver-

wijderd.

Getracht dient te worden het vloeimiddel zo spaarzaammogelijk te gebruiken. Dit punt verdient vooral de aan-dacht voor vloeimiddelen met een corrosief residu.Vloeimiddelen zijn in verschillende vormen in de handel.Men kent vloeimiddelen als vloeistoffen, poeders en pas-ta's. Ook worden wel vloeimiddelen als bekleding om, ofals kern in de soldeerdraad aangebracht.Ten slotte heeft men poeders of pasta's, waarin zowelde soldeer als het vloeimiddel fijn verdeeld voorkomen.Veel vloeimiddelen kunnen irriterend werken op de huiden vooral bij verwondingen is voorzichtigheid geboden.Bij het werken in besloten ruimten is een goede ventilatienoodzakelijk.

Gelet op het verschil in stabiliteit van oppervlakoxiden enalle andere eisen, die aan een vloeimiddel worden gesteld,is het niet verwonderlijk dat er een groot assortimentvloeimiddelen bestaat (zie tabellen 4.1 t/m 4.4).

4.2 Vloeimiddelen voor het zachtsolderen(tabel 4.2 en 4.3)

4.2.1 Typen vloeimiddelenNaar de aard van de werkzame bestanddelen kan een on-derscheid worden gemaakt in drie typen, nl.: niet of zeer weinig corroderend (op harsbasis);

matig corroderend (niet op harsbasis); corroderend (op anorganische basis).

tabel 4.1 De indeling van zachtsoldeervloeimiddelen naarhun hoofdbestanddelen c.f. ISO 9454-1

VloeimiddelType Basis Activering Vorm

1Hars

1op colofoniumbasis (rosin)

1geen activatortoegevoegd

2halogeengeactiveerd 1)

3niet-halogeengeactiveerd

A vloeibaar

B vast

C pasta

2op non-colofoniumbasis (resin)

2Organisch

1wateroplosbaar

2wateronoplosbaar

3Anorganisch

1zouten

1met ammonium-chloride2zonder ammo-niumchloride

2zuren

1fosforzuur2andere zuren

3alkalisch

1amines en/ofammonia

1) Andere activatoren kunnen aanwezig zijn.

Opmerkingena. De voorgaande indelingswijze komt overeen met die in

de norm (NEN-) ISO 9454-1. In deze norm is ook vooreen aanduidingswijze van de vloeimiddelen gekozen(middels de cijfercombinaties van 1, 2 en 3) die afwijktvan die in de niet meer geldende norm DIN 8511 bla-den 2/3. Daar in de praktijk (handel, literatuur, enz.)voorlopig toch nog regelmatig aan deze niet meer gel-dende norm zal worden gerefereerd, zijn in de tabellen4.2 en 4.3 zowel de oude als nieuwe aanduidingwijzeopgenomen.

b. In de zachtsoldeer elektronica industrie wordt in toene-mende mate de classificering van zachtsoldeervloei-middelen volgens DIN 61190 en J-STD-004 gevolgd.Hierbij wordt het vloeimiddel met drie hoofdletters incombinatie met een cijfer beschreven.De eerste twee hoofdletters duiden de basis van hetvloeimiddel aan: RO(sin) - RE(sin) - OR(ganic) -IN(organic);De derde hoofdletter duidt de werkzaamheid van hetvloeimiddel aan: L(ow) - M(edium) - H(igh);Het cijfer geeft aan of het halogeenaandeel in hetvloeimiddel al dan niet <0,01 gew. procent bedraagt:0 (ja, <0,01 gew.%) - 1 (nee, >0,01 gew.%).Voorbeelden van deze letter-cijfercombinatie zijn:ROL0, REM1, ORH0, enz.De oude norm MIL QQS met de vloeimiddelindelingR (Rosin); RMA (Rosin Mildly Activated); RA (RosinActivated) en WS (Water Soluble) is hiermee vervallen.

NIET OF ZEER WEINIG CORRODERENDE VLOEIMIDDELEN(op harsbasis)Hars laat een residu achter, dat niet elektrisch geleidendis. Het is juist deze eigenschap die harsvloeimiddelen ge-schikt maakt voor elektrotechnische doeleinden.De reinigende werking van hars is zeer beperkt. Om hars-

36

tabel 4.2 Vloeimiddelen voor zachtsolderen van zware metalen. (F-SW type-aanduidingen zijn ontleend aan de niet meergeldende DIN 8511-blad 2 en de cijfercombinatietype-aanduidingen x.y.z aan de thans geldende NEN-ISO 9454-1)

type-aanduiding beschrijving en kenmerken aanwijzingen voor de toepassing eigenschappen i.v.m. corrosie

F-SW 113.2.2

Op basis van zinken eventueel andere metaal-chloriden enlof ammoniumchloride in een waterigeoplossing en aanwezigheid van vrij HCI, H2S04,HNO of HF.

Voor sterk geoxideerde opper-vlakken (bijv. dakgoten van zink).

De resten van deze vloei-middelen zijn hygroscopischen veroorzaken corrosie;resten moeten worden ver-wijderd.F-SW 12

3.1.1Op basis van zinken eventueel andere metaal-chloriden enlof ammoniumchloride.

Afdekken van tinbaden, vertin-nen, met lap, blikindustrie endompelvertinnen.

F-SW 133.2.1

Op basis van fosforzuur of fosfaten. Als vloeistof toepassen op koper,koperlegeringen en RVS.

F-SW 213.1.1

Op basis van zinken eventueel andere metaal-chloriden en ammoniumchloride in organischetoebereiding (bijv. in (hogere) alcoholen, vettenof minerale olieproducten, organische oplos-middelen en emulsies).

Koper en koperlegeringen, blik-industrie, dompelsolderen.

F-SW 223.1.2

Gelijk aan F-SW 21, echter zonder ammonium-chloride.

Koper en koperlegeringen,koper-buis installatietechniek.

F-SW 232.1.3/2.2.1/2.2.3

Op basis van organische zuren (b.v. citroen-,olie-, stearine- en benzoëzuur) en hebben eenmildere werking dan F-SW 21 en F-SW 22.

Lood en loodlegeringen, metaal-waren, fijnwerk.

De resten van deze vloei-middelen kunnen matigecorrosie veroorzaken.

F-SW 242.1.1/2.1.3/2.2.3

Op basis van aminen, diaminen en ureum. Fijnwerk, elektrotechniek (voorvlamsoldeerverbindingen zondervloeimiddelresten).

F-SW 252.1.2/2.2.2

Op basis van organische zoutverbindingen (bijv.anilinehydrochloride, cetylpyridinium bromide enhydrazinehydrochloride.

Fijnwerk, elektrotechniek (voorvlamsoldeerverbindingen zondervloeimiddelresten).

F-SW 261.1.2

Op basis van natuurlijke harsen met toevoegingvan organische zouthoudende activerings-middelen (bijv. glutaminezuur-hydrochloride).

Voor inductiefsolderen, elektro-apparatenbouw, metaalwaren.

F-SW 271.1.3

F-SW 281.1.2

F-SW 311.1.1

Op basis van natuurlijke of gemodificeerdeharsen colofonium zonder toevoegingen.

Elektrotechniek, elektronischeapparatuur.Afdekking van soldeerbaden.

De resten van deze vloei-middelen veroorzaken geenof zeer weinig corrosie.Voor o.a. elektrische meet-apparatuur zijn de elektrischeen mechanische eigenschap-pen twijfelachtig; daarom ishet aan te bevelen harsrestente verwijderen. Als oplosmid-del kan alcohol of perchloor-ethyleen worden gebruikt.

F-SW 321.1.3

Op basis van natuurlijke harsen met toevoegingvan organische zoutvrije activeringsmiddelen(bijv. stearine-, salicyl- of adipinezuur).

Elektronische apparatuur, minia-tuurtechniek (SMD) en gedrukteschakelingen.

F-SW 331.2.3

Op basis van synthetische harsen met organische,halogeenvrije activeringsmiddelen, echter zonderaminen, diaminen of ureum.


F-SW 342.2.3

Op basis van organische, halogeenvrije zuren ennatuurlijke hars colofonium, zonder aminen,diaminen of ureum.


tabel 4.3 Vloeimiddelen voor harden zachtsolderen van lichte metalen (F-LH en F-LW type-aanduidingen zijn ontleend aan de(niet meer geldende) norm DIN 8511-blad 3 en de FL type-aanduidingen aan de thans geldende norm NEN-EN 1045)*)


F-LH 1FL10

Hygroscopisch vloeimiddel op basis vanchloriden en fluoriden.

soldeertemperatuur >550 ºC. De resten van deze vloeimid-delen veroorzaken corrosie;resten verwijderen door was-sen of beitsen.

F-LH 2FL20

Niet hygroscopisch vloeimiddel op basis vanfluoriden.

De resten van deze vloeimid-delen zijn lastig te verwijderen.

Minder agressief dan F-LH 1

F-LW 1 *) Soldeervormend vloeimiddel op basis van zink-en/of tinchloride en ammoniumchloride oforganische stoffen.

Vertinnen van lichtmetaal. De resten van dezevloeimiddelen veroorzakencorrosie.

F-LW 2 *) Op basis van zuiver organische verbindingenbijv. aminen.

Wrijvend of ultrasoon zachtsol-derensoldeertemperatuur 200 à 300 ºC

F-LW 3 *) Op basis van organische zoutverbindingen. t.b.v. zachtsolderensoldeertemperatuur 200 à 300 ºC

*) De type-aanduiding voor zachtsoldeervloeimiddelen voor aluminium is niet opgenomen in NEN-EN 1045 noch in (NEN)ISO 9454-1.

37

tabel 4.4 Vloeimiddelen voor hardsolderen van zware metalen (F-SH type-aanduidingen zijn ontleend aan de (niet meergeldende) norm DIN 8511-blad 1 en de FH type-aanduidingen aan de thans geldende norm NEN-EN 1045)


F-SH 1FH10

Bevat boriumverbindingen, eenvoudige encomplexe fluoriden.

Werkzaam tussen 550 en 800 ºC;soldeertemperatuur >600 ºC

De resten van deze vloei-middelen veroorzaken cor-rosie; resten verwijderen doorwassen of beitsen.F-SH 1a

FH11Bevat boriumverbindingen, complexefluoriden, chloriden.

FH12 Bevat boriumverbindingen, element borium,eenvoudige en complexe fluoriden.

F-SH 2FH20

Bevat boriumverbindingen en fluoruden. Werkzaam tussen 750 en 1100 ºC;soldeertemperatuur >800 ºC

Resten verwijderen doorwassen of beitsen.

FH21 Bevat boriumverbindingen. Resten mechanisch ver-wijderen of door beitsen.

F-SH 3FH30

Bevat o.a. boriumverbindingen, fosfaten ensilicaten, bestemd voor solderen met hogesmelttemperatuur bijv. koper- ennikkelsolderen.

Soldeertemperatuur >1000 ºC Resten mechanisch ver-wijderen of door beitsen.

F-SH 4FH40

Bevat o.a. chloriden en fluoriden; echterboriumvrij

Werkzaam tussen 600 en 1000 ºC;soldeertemperatuur >600 ºC

Resten verwijderen doorwassen of beitsen.

vloeimiddel te activeren worden vaak kleine hoeveelhedenagressievere bestanddelen toegevoegd. Men moet mettoepassing hiervan voor elektrotechnische onderdelenzeer voorzichtig zijn. Hars wordt hoofdzakelijk als kern insoldeerdraad toegepast, waarbij het tijdens het solderengelijktijdig met de soldeer afsmelt. Daarnaast zijn ook op-lossingen in alcohol of polyethyleenglycol in de handel.

MATIG CORRODERENDE VLOEIMIDDELEN (niet op hars-basis)Voor matig corroderende vloeimiddelen worden veelalorganische zuren gebruikt, zoals stearinezuur en oliezuur.Verder worden organische verbindingen als hydrazine-hydrobromide en anilinehydrochloride toegepast. Dezestoffen hebben de eigenschap bij verhitting te ontleden,te verdampen of te verkolen, afhankelijk van de tempera-tuur en de verhittingsduur. Ze moeten daarom onder nauw-keurig gecontroleerde condities worden gebruikt. Bij eenonjuiste handelwijze worden slechte resultaten bereikt.Soms wordt de werking van dit type vloeimiddelen welversterkt door relatief kleine hoeveelheden anorganischechloriden of zuren toe te voegen. Deze groep vloeimidde-len wordt geleverd als vloeistof (opgelost in organischemiddelen of water) of als pasta.

CORRODERENDE VLOEIMIDDELEN (op anorganische basis)Tot de bekendste vloeimiddelen kunnen de zinkchloride-houdende typen worden gerekend. In het algemeen ishieraan ammoniumchloride toegevoegd om het smeltpuntvan 293 ºC naar 180 ºC te verlagen. Ook is toevoegingvan andere chloriden mogelijk, bijvoorbeeld tinchloride.Voor speciale doeleinden worden zuren toegevoegd omhet vloeimiddel voldoende agressiviteit te geven, bijvoor-beeld zoutzuur bij het solderen van roestvast staal.De vloeimiddelen die in de handel worden gebracht zijnmeestal oplossingen van anorganische chloriden in water.Deze vloeimiddelen hebben door hydrolyse een zuur karak-ter. Ze worden ook wel in pastavorm geleverd of als op-lossing in organische middelen (bijvoorbeeld polyethyleen-glycol. Dit heeft het voordeel van een hoger kookpunt enminder kans op spatten). Daar in het algemeen zeer corro-sieve, hygroscopische vloeimiddelresten achterblijven, zijndeze vloeimiddelen voor gebruik bij diverse toepassingenuitgesloten, zoals bijvoorbeeld in de elektrotechniek en bijsanitaire installaties.

4.2.2 Keuze van het vloeimiddelDe keuze van het vloeimiddel is afhankelijk van: het te solderen materiaal; de soldeermethode; bijzondere eisen: i.v.m. corrosieve aantasting, geleid-

baarheid van het residu, e.d.

Door de zeer beperkte oxide-oplossende werking zijn niet-geactiveerde harsvloeimiddelen alleen geschikt voor gemak-kelijk te solderen oppervlakken, zoals schoon koper ofvertinde delen.

Voor het solderen van elektrische en elektronische onder-delen mag in het algemeen alleen harsvloeimiddel wordengebruikt. De geactiveerde harsvloeimiddelen en de andereorganische vloeimiddelen hebben een uitgebreid toepas-singsgebied. Voor het solderen van koper en diverse koper-legeringen is in deze groep altijd een geschikt vloeimiddelte vinden. Het solderen van koper met ammoniumchloride-houdende vloeimiddelen moet worden afgeraden, aange-zien deze stof met koper en koperlegeringen in water op-losbare zouten vormt, met corrosie als gevolg.Voor het solderen van gedrukte bedradingen worden spe-ciale vloeimiddelen in de handel gebracht, die bij juist ge-bruik een snelle werking hebben en weinig corrosief resi-du achterlaten.

Voor het solderen in een oven of met een vlam is in hetalgemeen een vrij stabiel vloeimiddel nodig, respectieve-lijk in verband met de vrij langdurige verhitting (oven) ende vrij moeilijke temperatuurcontrole (vlam).In het algemeen is hierbij het gebruik van matig corrode-rende vloeimiddelen wenselijk.Voor het solderen van staal is men aangewezen op corro-derende vloeimiddelen.Voor ongelegeerd staal zijn zinkchloride/ammoniumchlori-demengsels geschikt.

Om de zeer stabiele oxiden van roestvast staal te kunnenverwijderen is een zekere hoeveelheid zoutzuur in het vloei-middel nodig.Aluminium verlangt voor het zachtsolderen bijzonderevloeimiddelen. Meestal worden chloriden van zink of tingebruikt, die door chemische reactie met het aluminiumeen zink- respectievelijk tinlaag afzetten, waardoor debevochtiging door soldeer wordt vergemakkelijkt (reactiesolderen zie hoofdstuk 10). Er zijn echter ook organischevloeimiddelen voor aluminium in de handel.

38

4.3 Vloeimiddelen voor het hardsolderen(tabel 4.3 en 4.4)

4.3.1 Typen vloeimiddelenVloeimiddelen, die voor het hardsolderen worden gebruikt,zijn overwegend samengesteld uit boraten, boorzuur,chloriden en fluoriden.Terwijl bij het zachtsolderen het moedermateriaal in grotemate bepalend is voor het te gebruiken vloeimiddel, wordtbij het hardsolderen de keuze zeer sterk bepaald door hette gebruiken soldeer. Vooral de soldeertemperatuur isbelangrijk.Voor het solderen van lichte metalen (aluminiumen mag-nesiumlegeringen) zijn vloeimiddelen op basis van chlori-den en fluoriden in de handel. De vloeimiddelresten zijnvaak sterk hygroscopisch (tabel 4.3). De vloeimiddelres-ten van de fluoride-basis vloeimiddelen zijn niet hygrosco-pisch en niet corrosief.Wanneer men met zilversoldeer werkt, moet men vloei-middelen gebruiken, die werkzaam zijn vanaf ongeveer550 ºC. De maximale temperatuur, waarbij deze vloei-middelen kunnen worden gebruikt, ligt op 700...800 ºC.Vervolgens worden voor het solderen met koperlegerin-gen vloeimiddelen gebruikt die bij 700...800 ºC smelten.De maximale temperatuur, waarbij deze vloeimiddelenkunnen worden gebruikt, is ongeveer 1000...1100 ºC.Ten slotte zijn er vloeimiddelen voor het solderen metnikkellegeringen, die zijn gekenmerkt door voldoende sta-biliteit bij temperaturen boven 1000 ºC. Deze bevatten inhet algemeen boraten, fosfaten en silicaten.

4.3.2 Keuze van het vloeimiddelNaast het type soldeer en het moedermateriaal hebbennog invloed op de keuze van het vloeimiddel : de soldeermethode; de agressiviteit van het vloeimiddel; bijzondere eisen, zoals het gemakkelijk verwijderen van

vloeimiddelresten.

Sommige hardsoldeerlegeringen zoals koperfosfor- ofkoperzilverfosfor hardsoldeer bevatten een zodaniggehalte aan fosfor of lithium, dat men hiermee inbepaalde gevallen kan solderen zonder vloeimiddel.

4.4 Verwijderen van vloeimiddelrestenVloeimiddelresten bevorderen in het algemeen de corrosieen moeten worden verwijderd. Hiertoe dient het gesol-deerde product met de juiste middelen te worden gerei-nigd. Vindt dit reinigen niet of in onvoldoende mate plaats,dan kan het product, soms al na korte tijd, door corrosiezeer ernstig beschadigd en onbruikbaar worden. Indiencorrosie optreedt, dan is dit veelal niet een gelijkmatige,doch een plaatselijke aantasting en dit is bijvoorbeeldvoor leidingen rampzalig.Corrosie ten gevolge van achterblijvende vloeimiddelrestenis een elektrochemisch proces en wordt mogelijk, doordatfluoriden en chloriden in water een elektrolyt vormen,waarin metaal oplost onder invloed van potentiaalver-schillen. Reeds geringe hoeveelheden condenswater zijnvoldoende om het vernietigingsproces te starten.Naast putvormige corrosie wordt z.g. spanningscorrosieveroorzaakt door de aanwezigheid van chloriden.In gevallen waar verwijdering van een vloeimiddel nietmogelijk is, dient gebruik te worden gemaakt van eenniet of zeer weinig corroderend vloeimiddel. Uiteraardblijft de gevoeligheid voor corrosie afhankelijk van defunctie van het product en het milieu waarin dit komt teverkeren. De verwijdering van vloeimiddelresten dient zo

snel mogelijk na het solderen te geschieden.De tijdsduur waarbinnen dit plaats moet vinden is afhan-kelijk van o.a. het type vloeimiddel, de temperatuur en devochtigheid van de omgeving. Als regel dient binnen 12tot 24 uur na het solderen te worden gereinigd.

4.4.1 ZachtsoldeervloeimiddelenVloeimiddelen op basis van zinkammoniumchloride zijngemakkelijk oplosbaar in warm water. Aangezien dezevloeimiddelen een sterk corrosief karakter bezitten, dientde reiniging grondig te geschieden.Chloridehoudende vloeimiddelen op vaselinebasis zijn dooreen solventontvetting te verwijderen; d.w.z. kunnen wor-den opgelost in petroleum, terpentine of gechloreerdekoolwaterstoffen, zoals bijvoorbeeld perchloorethyleen.Met de hand ontvetten moet in het algemeen worden ont-raden i.v.m. brandgevaar of vergiftiging via de ademha-lingswegen en de huid.De verwijdering kan ook geschieden met alkalische mid-delen. Het vet wordt verzeept en geëmulgeerd in dompel-baden met een temperatuur van 80...95 ºC. Alleen dom-pelen in een solvent of een alkalische oplossing is nietvoldoende. Een grondige reiniging wordt bevorderd doorbad-agitatie, o.a. door beweging van de werkstukken,rondpompen of ultrasone trillingen.Vloeimiddelresten op colofoniumbasis kunnen - indien ditnoodzakelijk is - met alcoholen worden verwijderd (bijv.spiritus).

4.4.2 HardsoldeervloeimiddelenVloeimiddelen op basis van fluoriden zijn in water oplos-baar en dienen als regel zo snel mogelijk na het solderente worden verwijderd. Dit kan geschieden door afschrik-ken in water.Vloeimiddelen op basis van borax en boorzuur (bijvoor-beeld F-SH 2 en F-SH 3) zijn zowel in koud als warm waterzeer slecht oplosbaar.De resten kunnen alleen worden verwijderd door: afschrikken in water, waarbij de werkstuktemperatuur

hoogstens 400 ºC mag bedragen. Door de snelle afkoe-ling krimpen de vloeimiddelresten los;

al dan niet in combinatie met afschrikken een mecha-nische reiniging toepassen. Mechanisch reinigen kanplaatsvinden door borstelen, bikken, schuren, trom-melen of stralen;

beitsen in een beitsvloeistof, die aangepast is aan hetwerkstukmateriaal en de vloeimiddelresten. Enkelebeitsvloeistoffen voor vloeimiddelen op basis van boraxen boorzuur zijn:1. een fluorwaterstofzuuroplossing met salmiak n.l.

10 cm3 HF (40%-ig), 70 cm3 H2O en 4 gr NH4CI.2. voor gesoldeerde producten van roestvast staal een

mengsel van zoutzuur en salpeterzuur n.l. 50% H2O,45% HCl (ongeveer 38%-ig) en 5% HNO, (98%-ig).

Waarschuwing: met klem wordt erop gewezen, dat dehiervoor genoemde beitsmiddelen zeer agressief zijn.Hierdoor is het nodig dat het verloop van de beitsproce-dure goed wordt gecontroleerd en de zuurresten na af-loop grondig - door middel van spoelen in schoon water -worden verwijderd. Om aantasting van het te reinigenmateriaal te verminderen kan aan het spoelwater even-tueel een beitsrem worden toegevoegd.

4.4.3 NabehandelingenVaak zal men, i.v.m. verdere oppervlakbehandeling, bijgesoldeerde producten niet alleen kunnen volstaan meteen oppervlakkige verwijdering van de vloeimiddelresten,

39

want er bestaat een grote verscheidenheid in oppervlak-behandelingsprocédés. Deze kunnen worden ingedeeld inprocédés: waarbij uitsluitend reinigen wordt beoogd; waarbij aan het reinigen extra eisen moeten worden ge-

steld i.v.m. het aanbrengen van beschermende lagen ofhet bereiken van een vereiste afwerking.

Voor nadere informatie wordt verwezen naar de Vereni-ging voor Oppervlaktetechnieken van Metalen (VOM) teNieuwegein (www.vom.nl).

N.B. Over veiligheid, gezondheid en milieu-aspecten i.v.m.het gebruik van vloeimiddelen en oplosmiddelen wordtverwezen naar het daarover gestelde in hoofdstuk 7 “Vei-ligheid, gezondheid en milieu”.

40

Hoofdstuk 5Constructieve aspecten (naadvormen)

5.1 InleidingBij het ontwerpen van werkstukken, waarbij men soldeer-verbindingen wil toepassen, zijn de te verrichten functies,de bedrijfsomstandigheden en de fabricagemethode bepa-lend voor de te kiezen constructiematerialen, verbindings-methoden en spleetvormen.Bij het ontwerp moet daarom naast het kostenaspect o.a.worden gelet op: de mechanische eigenschappen (statische of dynami-

sche belasting); de bedrijfstemperatuur (constant of wisselend); de oxidatie- en/of corrosievastheid; het elektrisch- en warmtegeleidingsvermogen; de druk- en vacuümdichtheid; de bewerkbaarheid; de vormgeving (esthetica).

Bij het solderen wordt een verbinding tussen twee werk-stukdelen tot stand gebracht door het soldeer, dat de overhet algemeen spleetvormige ruimte vult, nadat de gehelespleet op soldeertemperatuur is gebracht en het totalespleetoppervlak vrij is gemaakt van vuil en oxide.De kwaliteit van gesoldeerde verbindingen is van onder-staande factoren afhankelijk : de aard van de beide te solderen werkstukdelen; de aard van het soldeer; de aard van de binding tussen soldeer en werkstuk-

materiaal; de keuze van de spleetconstructie; de afmetingen van de spleet; de gesteldheid van de te solderen oppervlakken.

De spleet wordt bepaald door zijn vorm, afmetingen enoppervlaktegesteldheid.

5.2 SoldeerconstructiesIn hoofdzaak bestaan er slechts twee soldeernaadtypen n.l.: de stompe verbinding; de overlapverbinding.

In beide gevallen kan de spleet zowel parallel- als V-vormigzijn.

Voorbeelden hiervan zijn: stompe verbinding (capillair, figuren 5.1t/m 5.3); stompe verbinding (V-vormig, figuur 5.4); overlapverbinding (capillair, figuren 5.5 t/m 5.7); overlapverbinding (V-vormig, figuren 5.8 en 5.9).

figuur 5.1 Stompe verbinding plaat-plaat (capillair)

figuur 5.2 Stompe verbinding pijp-pijp (capillair)

figuur 5.3 Stompe verbinding pijp-plaat (capillair)

figuur 5.4 Stompe verbinding plaat-plaat (V-vormig)

figuur 5.5 Overlapverbinding plaat-plaat (capillair)

figuur 5.6 Overlapverbinding pijp-pijp (capillair)

41

*) In Duitsland is hardsolderen van koperen pijpen met een diameter tot 28 mm en wanddikte 1,5 mm en bedoeld voor koud- en warmwaterinstallaties, verbo-den volgens DVGW-Arbeitsblatt GW2 vanwege het corrosiegevaar (z.g. Lochfrass) dat kan optreden. Zachtsolderen met bijvoorbeeld een propaan-lucht-brander wordt dan geadviseerd. Als soldeer worden de tinsolderen nrs. 702 en 402 aanbevolen, terwijl volgens DVGW-Arbeitsblatt GW7 als vloeimid-delen F-SW 21(type 3.1.1), F-SW 22(type 3.1.2) en F-SW 25(type 2.1.2) worden aangegeven; F-SW 25(type 2.1.2) is het minst agressieve vloeimiddel.

Lt

=⋅ ⋅υ στ

Lt (D t)

D=

⋅ ⋅ ⋅ −⋅

υ στ

figuur 5.7 Overlapverbinding pijp-plaat (capillair)

figuur 5.8 Overlapverbinding pijp-pijp (V-vormig)

figuur 5.9 Overlapverbinding pijp-plaat (V-vormig)

De stompe verbinding moet zo veel mogelijk worden ver-meden, omdat hieraan in het algemeen geen kwaliteits-eisen kunnen worden gesteld. De overlapverbinding kanin alle gevallen worden toegepast, zowel bij hard-, hoog-temperatuur- als zachtsolderen.

De overlaplengte kan met de hiernavolgende formulesworden berekend.

Plaat:

Pijp:

waarin:L = lengte van de overlap in mmσ = trekspanning in zwakste doorsnede in N/mm2

υ = veiligheidsfactor >2t = dikte van de zwakste doorsnede in mmτ = schuifsterkte van de soldeer in N/mm2

D = afschuifdiameter in mm.

Voor hardsolderen komt men hiermede tot een overlapvan 2...3 maal de dikte van de zwakste doorsnede; voorzachtsolderen volstaat men veelal - voor producten diefunctioneren bij kamertemperatuur - met een overlap-lengte van 3...4 maal de zwakste doorsnede, hetgeenminder is dan uit de formule zou volgen.

In de installatietechniek (bijvoorbeeld waterleidingbuizen)worden grotere lengten voor de overlap aangehouden(tabel 5.1). Als redenen hiervoor zijn te noemen: men moet rekening houden met zowel hard- als zacht-

soldeertoepassingen*); de verbinding (en de buis) wordt niet alleen belast door

krachten van binnen uit, maar ook door krachten vanbuitenaf;

in niet gesoldeerde toestand moet de overlap voldoendelengte hebben om twee in elkaar geschoven pijpen een-zelfde weerstand tegen buiging te geven als een pijpuit één stuk (vgl. vishengel); evenmin mag als gevolgvan buiging deformatie van de overlap optreden;

bij hogere temperaturen tot 100 ºC moet rekening wor-den gehouden met de lage kruipsterkte van de zacht-soldeermaterialen.

tabel 5.1 Overlap afhankelijk van de buitenmiddellijn vande pijp

buitenmiddellijn[mm]

wanddikte pijp[mm]

overlap (soldeerlengte)[mm]

10 1,0 812 1,0 1015 1,0 1218 1,0 1522 1,1 1728 1,2 2035 1,3 2542 1,4 2954 1,5 37gegevens ontleend aan NEN 2200

De V-naad wordt toegepast bij het zacht- en het hard-solderen. Vele variaties en combinaties kunnen wordengemaakt met eerdergenoemde verbindingsvormen (ziefiguur 5.10) en deze worden op identieke manier bere-kend als de overlapverbinding.

Bijzondere combinaties ontstaan bij het solderen vandunne plaat, waarbij spleten worden gerealiseerd door tefelsen (figuur 5.11). In figuur 5.12 zijn enige voorbeeldenvan draad-draad en draad-plaat verbindingen weergegeven.Bij het toepassen van gecombineerde naadvormen dientmen erop te letten, dat steeds een doorlopende spleetwordt geconstrueerd, ter voorkoming van drukopbouw,gas- en vloeimiddelinsluitingen (figuren 5.13 en 5.14).

42

figuur 5.10 Combinaties van verbindingsvormen

figuur 5.13 Onjuist geconstrueerde verbindingen

figuur 5.11 Verbindingen van dunne plaat

figuur 5.12 Verbindingen van draad

43

figuur 5.14 Juist geconstrueerde verbindingen

5.3 SpleetafmetingenDe spleetafmetingen worden bepaald door de grootte vande te solderen vlakken, hun evenwijdigheid en hun onder-linge afstand (spleetbreedte). De spleetbreedte is van hetgrootste belang voor de sterkte van de soldeerverbinding(figuur 5.15) en voor de capillaire werking (figuur 5.16).

Bij het solderen van twee onderdelen uit hetzelfde mate-riaal is bij een goede temperatuurverdeling in het werkstuk,de spleet op kamertemperatuur gelijk aan de spleet opsoldeertemperatuur.Bij het solderen van twee delen uit materialen met ver-schillende uitzettingscoëfficiënten is dit niet het geval.Het is duidelijk dat de voorgeschreven spleetbreedte opde soldeertemperatuur aanwezig moet zijn. In het laatstegeval moet men de spleetbreedte op kamertemperatuurberekenen.Er zijn twee mogelijkheden, n.l.: tijdens het opwarmen wordt de spleet groter; tijdens het opwarmen wordt de spleet kleiner.

figuur 5.15 Sterkte van de soldeerverbinding afhankelijk vande spleetbreedte

figuur 5.16 Capillaire opstijghoogte afhankelijk van despleetbreedte

Het groter worden van de spleet geeft zonder extra voor-zieningen geen goede soldeermogelijkheden. Het is nood-zakelijk een dergelijke constructie te wijzigen, zodanig datde spleet bij het bereiken van de soldeertemperatuur dejuiste waarde heeft. De spleetbreedte op kamertempera-tuur kan met behulp van figuur 5.17 worden berekend.

figuur 5.17 Lineaire uitzetting afhankelijk van de temperatuur

44

X101,441,0107

100,37= =

100,37 100,002

0,185−

=

De benodigde gegevens voor een pijp-plaatverbinding zijn: spleetbreedte; soldeertemperatuur; buitenmiddellijn van de pijp; gatmiddellijn van de flens.

5.3.1 RekenvoorbeeldStel we hebben een pijp met een uitwendige middellijnvan 100,00 mm.Het materiaal is koper. Verder hebben we een flens vanmonel.We willen de pijp in de flens solderen bij 700 ºC met eenspleet van 0,05 mm.Wat is de maat van het gat in de flens op kamertemperatuur?

Oplossing:Op 700 ºC is de middellijn van de pijp100,00+100×0,0134 mm=101,34 mm (0,0134 is delineaire uitzetting van koper bij 700 ºC).Op 700 ºC moet de middellijn van het gat dus zijn:101,34+2×0,05 = 101,44 mm.Stel dat de middellijn van het gat op kamertemperatuur Xis, dan geldt: X+X×0,0107=101,44

(0,0107=lineaire uitzetting van monel bij 700 ºC).Het gat in de flens moet gemaakt worden op 100,37 mm,waardoor de spleetbreedte op kamertemperatuur 0,185 mmis.

5.3.2 Aanbevolen spleetbreedtenIn de tabellen 5.2 en 5.3 zijn voor de zacht- en hardsol-deren de aanbevolen spleetbreedten weergegeven.Opmerking: De aanbevolen spleetbreedte voor hoogtem-peratuursolderen is in het algemeen ≤ 0,05 mm.

tabel 5.2 Aanbevolen spleetbreedten voor zachtsolderen

soldeersoort spleetbreedte [mm] opmerking

tinlood 0,1...0,5 spleetbreedte afhanke-lijk van smelttraject

loodvrije soorten 0,1...0,2

aluminium 0,2...0,5

tabel 5.3 Aanbevolen spleetbreedten voor hardsolderen

groep soldeersoort spleetbreedte [mm] opmerking

H1 aluminium 0,15...0,250,25...0,65

overlap <6 mmoverlap >6 mm

H2 koperfosfor 0,03...0,10

H3 koper 0,00...0,05

H4 koperzink 0,05...0,25

H5 zilver 0,05...0,20

H6 nikkel 0,05...0,10

H7 palladium 0,05...0,10

H8 goud 0,05...0,10

5.4 OppervlaktegesteldheidVoor de kwaliteit van de verbinding is het van belang, datde oppervlakteruwheid van de spleet de limiet van 6 µm(6 Ra) niet overschrijdt.Afwijkingen van de ideale oppervlaktegesteldheid kunnenzich voordoen in de vorm van groeven, krassen e.d.De bewerkingsgroeven tot 6 µm zijn nog relatief klein tenopzichte van de soldeerspleet en zullen derhalve geen na-delige invloed uitoefenen op de kwaliteit van de verbinding.Voor de beste resultaten moet, bij bewerkingsgroevengroter dan 1 µm, de vloeirichting van het soldeer gelijkzijn aan de richting van de bewerkingsgroeven.

5.5 Ontwerp van soldeerverbindingenVoor enkele voorbeelden van soldeerverbindingen wordtverwezen naar de figuren in tabel 5.4. Bij voorkeur moetende verbindingen worden aangebracht op de plaats waar deminste spanning of spanningsconcentratie zal ontstaan.De randen van de verbinding mogen niet onderworpen zijnaan een combinatie van trek- en buigspanning (zie figuur ain tabel 5.4). De vorm dient steeds zo te zijn, dat de sol-deerverbinding altijd zo zuiver mogelijk wordt belast opdruk, afschuiving of trek.Bij zware slag- of stootbelasting en bij verbindingen, dieaan vermoeiing worden onderworpen, dient te wordennagegaan of niet door een constructieve vormgeving vande twee componenten de belasting door de moederme-talen kan worden opgenomen (zie figuren b en c in tabel5.4). Het soldeer dient dan voor de gasdichtheid en stijf-heid van de constructie (figuren d en e in tabel 5.4).

tabel 5.4 Voorbeelden van soldeerverbindingen

bij voorkeur niet oponderstaande wijze uitvoeren

onderstaande constructieverdient de voorkeur

a)

b)

c)

d)

e)

45

Hoofdstuk 6Kwaliteitsbeheersing

Onder kwaliteit kan men o.a. verstaan de eigenschappen,deugdelijkheid, hoedanigheid en uiterlijk van de soldeer-verbindingen. Een omschrijving van wat men wil bereiken,is voor de kwaliteit noodzakelijk.Kwaliteitsbeheersing wordt verkregen door het uitvoerenvan passende werkwijzen en maatregelen, waarbij wordtgestreefd naar een kwaliteit die slechts binnen aanvaardegrenzen varieert.Gecombineerd met een economisch verantwoorde pro-ductie vereist kwaliteitsbeheersing een zakelijk inzicht.Zo worden in EN ISO 18279 - ook uitgekomen alsNEN-EN-ISO 18279:2004 - bijvoorbeeld hardgesoldeerdeverbindingen ingedeeld in vier categorieën, gebaseerd optwee criteria n.l.: de ontwerpeisen; de gevolgschade bij het falen van de soldeerverbinding.

De categorieën zijn ingedeeld naar zeer strenge eisen, incategorie A, tot geen speciale eisen, in categorie D. Percategorie is aangegeven welke onvolkomenheden nogbinnen deze categorie toelaatbaar zijn.Categorie A is bestemd voor toepassingen, waaraan dehoogste eisen worden gesteld. Het falen van de soldeer-constructie in deze categorie heeft ernstige schade enmenselijk leed tot gevolg. Voor deze toepassingen dienteen kwaliteitsplan te worden opgesteld, waarin alle voor-komende eisen stapsgewijs worden beschreven. Ook zijnprocedures en specificaties noodzakelijk. Keuringen eninspecties moeten worden uitgevoerd door gekwalificeerdpersoneel.

Kwaliteitsbeheersing is te onderscheiden in: kwalificatie van de soldeerprocedure voorafgaande aan

het soldeerproces; controle op de naleving tijdens het soldeerproces; keuring aansluitend op het soldeerproces.

Naast de kwaliteitsbeheersing dient ook de wijze vankwaliteitsborging te zijn vastgelegd waaruit blijkt dat deparameters van de soldeerprocedure (kunnen) wordengecontroleerd. In dit verband kan voor bijvoorbeeld hard-soldeerverbindingen worden verwezen naar o.a.ANSI/AWS B2.2-91 “Standard for Brazing Procedure andPerformance Qualification”.

6.1 Kwalificatie van de soldeerprocedureDe toepassing van algemeen geldende regels voor dekwalificatie van een soldeerprocedure is afhankelijk testellen van het risico dat wordt gelopen, indien een nietgekwalificeerde methode wordt toegepast.Een soldeerprocedurekwalificatie bevat een aantal essen-tiële variabelen. De wijziging van één van de variabelenmaakt het meestal noodzakelijk dat een procedure op-nieuw moet worden gekwalificeerd.Essentiële variabelen zijn: de toegepaste soldeermethode; het werkstukmateriaal; de soldeernaadvorm (o.a. spleetbreedte, materiaaldikte

en overlap); de voorbehandeling (schuren, stralen, ontvetten, ver-

tinnen, enz.); het soldeer (samenstelling, wijze van doseren, hoeveel-

heid, enz.);

het vloeimiddel of de kwaliteit van de beheerste atmos-feer;

de soldeercyclus (tijdsduur, soldeertemperatuur, instel-ling apparatuur, enz.);

de nabehandeling.

De specificatie moet een analyse zijn van de gehele sol-deerprocedure, zodat deze, wat de essentiële punten be-treft, nauwkeurig wordt vastgelegd. Uiteraard is een der-gelijke specificatie alleen bruikbaar voor de productiewanneer hierin ook zijn vermeld: de toelaatbare afwijkingen (afkeurgrenzen); de methoden van onderzoek; het resultaat van het onderzoek; de goedkeuring van de procedure.

6.2 Controle op de nalevingRegels en codes t.a.v. kwaliteitsbeheersing hebben bijdiverse verwerkingsmethoden een aantal zaken gemeen(men wil betrouwbaar werk) en de eisen kunnen wordentoegespitst, afhankelijk van de klasse van het werk.Grote en dure werkstukken of producten die in grote seriesworden vervaardigd, rechtvaardigen een ander niveau voorde controle dan soldeerprocedures voor verbindingenwaarbij blijk moet zijn gegeven van goed vakmanschap.In het laatstgenoemde geval controleert de vakman zich-zelf en levert dit voor de specialist geen probleem. Voorhet kwalificeren van bijvoorbeeld de hardsoldeerder kande norm NEN-EN 13133:2000 worden gehanteerd.De soldeerprocedurekwalificaties dienen te worden nage-leefd bij: industriële producties; grotere risico's; onevenredig verdeelde aansprakelijkheden bij een even-

tuele schade.

Aan de hand van de daarin voorkomende omschrijvingkunnen zowel de uitvoerder als de toezichthouder veri-fiëren of er volgens de specificatie wordt gewerkt. Dit isechter alleen mogelijk als ook de vakman gekwalificeerd is.

6.3 KeuringVolgens ISO 9000-2000 is solderen een onbeheerst pro-ces; een keuringsprocedure is dan ook verplicht.De producent dient tijdig met de opdrachtgever of toezicht-houdende instantie - i.v.m. goedkeuring, contracten, be-stekken e.d. - de te volgen soldeerprocedurekwalificatieovereen te komen.Veelal zal, i.v.m. de uiteindelijke verantwoordelijkheid,het bedrijf zelf de kwalificatie uitvoeren (d.w.z. solderenèn beproeven). Voor goedkeuring van bijvoorbeeld dehardsoldeerprocedure kan worden verwezen naarNEN-EN 13134:2000.

Opmerking:De soldeerprocedurekwalificatie is onbeperkt geldig, mitsvolgens de daarin gespecificeerde procedure wordt gewerkten gekeurd. Hoewel de soldeerprocedurekwalificatie inprincipe een beleidsinstrument is voor interne betrekkingen- i.v.m. research, "know how" en bedrijfsorganisatie -moet de zakelijke waarde ervan niet worden onderschat.Dit laatste vooral in situaties waar de kans op communi-catiestoornissen tussen afnemer en producent groot is,omdat de oorspronkelijke onderzoek- of beoordelings-methode niet is vastgelegd.

De soldeerprocedurekwalificatie geldt als basis voor deproductiekeuring. Keuringen kunnen op velerlei wijzen

46

Qp Vt

Pa.m / s ( 10 mbar.l / s)l3=

⋅≡

∆

worden verricht met zeer uiteenlopende maatstaven voorde beoordeling. In vele gevallen levert de overtuiging dater gewerkt wordt volgens de gekwalificeerde procedurereeds voldoende waarborg voor de kwaliteit.

Hardsoldeerverbindingen kunnen zowel niet-destructiefals destructief worden geïnspecteerd. Als norm voor dezeinspecties kunnen normbladen als de eerder vermeldeEN ISO 18279 c.q. NEN-EN-ISO 18279:2004 “Onvolko-menheden in hardgesoldeerde verbindingen” worden ge-bruikt, of een door de kwaliteitsdienst opgesteld kwali-teitsplan.

6.3.1 Destructieve onderzoekmethodenHet beoordelen van de kwaliteit kan m.b.v. destructieveonderzoekmethoden plaatsvinden.Bij een destructief onderzoek wordt een oordeel gevormdover de homogeniteit van de soldeernaad, de structuuren de sterkte van gesoldeerde verbindingen.Voor de bepaling van de sterkte van een soldeerverbin-ding kan zowel de treksterkte als de afschuifsterkte wor-den vastgesteld. Voor gestandaardiseerde beproeving vanhardsoldeerverbindingen, zie NEN-EN 12797:2000/A1:2004 en“Hardsolderen: Destructieve beproeving van hardgesol-deerde verbindingen”. Voorts kan worden verwezen naarde richtlijn ANSI/AWS C3.2-82 “Standard Method forEvaluating the Strength of Brazed Joints in Shear”.Bij productiekeuringen is een destructief onderzoek alsregel minder aantrekkelijk en veelal niet uitvoerbaar.In bepaalde gevallen - bij series betrekkelijk goedkopeproducten - kan een destructief onderzoek onder toepas-sing van statistische beginselen een goed beeld leverenvan de kwaliteit.

6.3.2 Niet-destructieve onderzoekmethodenBij toepassing van deze onderzoekmethoden dienen deminimum eisen (toelaatbaarheid van bepaalde afwijkingen)te worden vastgelegd.Voor de niet-destructieve keuringsmethoden van bijvoor-beeld hardsoldeerverbindingen, zie NEN-EN 12799:2000/A1:2004 en “Hardsolderen: Niet-destructief onderzoekvan hardgesoldeerde verbindingen”. Voorts kan voor ultra-soononderzoek van dit soort soldeerverbindingen wordenverwezen naar de richtlijn ANSI/AWS C3.8-90 Recommen-ded Practice for Ultrasonic Inspection of Brazed Joints.

De niet-destructieve onderzoekmethoden kunnen als volgtworden ingedeeld:1 Onderzoek naar gebreken aan het oppervlak van de

verbinding: visueel; met penetrerende vloeistof; magnetisch scheuronderzoek.

2 Onderzoek naar gebreken in de soldeerverbinding: radiografisch (röntgenen; mogelijk neutrografie); ultrasoon; wervelstroomonderzoek; elektrisch testen (veel toegepast voor prentpanelen); thermografie; akoestische emissie; akoestische microscopie (toegepast voor keramiek-

verbindingen); kloptest.

3 Onderzoek op dichtheid van de soldeerverbinding:De dichtheidscontrole kan worden verdeeld in tweeonderzoekmethoden: lektesten: het controleren van een product om te

zien of dit voldoet aan de dichtheidseis. De methode

geeft een kwantitatieve analyse van de dichtheid.De mogelijkheden zijn: drukstijg- of drukafvaltest; heliumlektest.

lekzoeken: het opsporen van lekplaatsen en vaststel-len van de grootte van de inlek. De methoden zijn: afpersen met vloeistof (max. 0,4 N/mm2=3 ato); belletjesmethode (afpersen met gas onder vloeistof); warmtegeleidingsmeter (Pirani-vacuümmeter), bruik-

baar in het fijnvacuümbereik (133,3...133,3×10–3

N/m2=1...10–3 mm Hg=1,33...1,33×10–3 mbar); zeeptest; chemische methode; ionisatievacuümmeter; voorwaarde is het werken

bij relatief lage druk (≤ 133,3×10–5 N/m2

=10–5 mm Hg=1,33×10–5 mbar), interessantvoor hoogvacuüm en UHV-apparatuur (=ultra hoogvacuüm);

halogeenlekdetector (H.L.D.); slechts beperkt bruik-baar voor kwantitatieve metingen, daar veel facto-ren invloed uitoefenen, zoals druk, temperatuur,aanwezigheid van halogenen in de omgeving (siga-rettenrook) en vergiftiging van de anode; wel ge-schikt voor vergelijkingsmetingen met een referen-tielek;

helium detector (helium lekzoeker); de methodemet massaspectrometer is zeer gevoelig en be-trouwbaar, maar vereist hoge investering.

Dichtheid wordt gespecificeerd in een maximaal toelaat-bare inlek Q l. Deze inlek wordt uitgedrukt als productvan druktoename en volume per tijdseenheid:

Hoge dichtheidseisen vereisen grote investering in controle-apparatuur.Een maximale inlek van 1,33×10–3 Pa.m3/s (1,33×10–2

mbar.l/s) kan vrijwel zonder investering worden vastge-steld. Daarentegen is voor het opsporen van lekken klei-ner dan 1,33×10–8 Pa.m3/s (1,33×10–7 mbar.l/s) eenhoge investering van ongeveer € 30.000,-- nodig.

In tabel 6.1 is een overzicht gegeven van de minimaalaantoonbare lek bij de verschillende lekzoekmethoden.

N.B. Voor meer specifieke informatie over de kwaliteits-beheersing van zacht- en hoogtemperatuursoldeerverbin-dingen kan worden verwezen naar respectievelijk hoofd-stuk 6 van de voorlichtingspublicatie VM 93 “Microsol-deren” en hoofdstuk 7 van de VM 82 “Hoogtempera-tuursolderen”.

47

tabel 6.1 Minimaal aantoonbare lek van de dichtheidscontrolemethoden

benaming test gebruik medium detectie (middel of apparatuur)min. aantoonbaar lek 1)

Pa.m3/s mbar.l/s

afpersen met vloeistof vloeistof vloeistof 1,33×10–1 1,33

belletjesmethode gas of lucht belletjes in vloeistof 6,77×10–3 6,77×10–2

warmtegeleidingsmeter gas (bijv. waterstof of aceton) Pirani-vacuümmeter 1,33×10–4 1,33×10–3

zeeptest gas of lucht zeepsop 1,33×10–5 1,33×10–4

halogeen druktest R 134 a 2) halogeen lekzoeker 1,33×10–6 1,33×10–5

halogeen vacuümtest R 134 a 2) halogeen lektester 1,33×10–7 1,33×10–6

ionisatievacuümmeter gas gedesorbeerde gasstroom 1,33×10–7 1,33×10–6

chemische methode chemisch actief gas bijv. ammoniak chemisch gevoelig papier 1,33×10–8 1,33×10–7

halogeen drukvacuümtest R 134 a 2) halogeen lektester 1,33×10–9 1,33×10–8

helium druktest helium-stikstofmengsel massaspectrometer 1,33×10–9 1,33×10–8

helium vacuümtest helium massaspectrometer 1,33×10–11 1,33×10–10

helium drukvacuümtest helium-stikstofmengsel massaspectrometer 1,33×10–13 1,33×10–12

krypton 85 test krypton 85 stralingsmeetapparatuur 1,33×10–14 1,33×10–13

1) De gegeven waarden voor de min. aantoonbare lek zijn optima. Onder productieomstandigheden kan als regel een factor 10 kleinere gevoeligheidworden aangenomen.

2) Voorheen werd freon-12 gebruikt; R 134 a is een milieuvriendelijke fluorkoolwaterstof.

48

Hoofdstuk 7Veiligheid, gezondheid en milieu

7.1 VeiligheidUit het oogpunt van veilig werken moeten alle brandbareen ontvlambare materialen vooraf van de werkplek wordenverwijderd en moet de vloer van de werkplek uit onbrand-baar en vuurbestendig materiaal bestaan.

Bij het solderen met de bout, die hetzij met gas, hetzijelektrisch wordt verwarmd, kunnen bij het niet-correctwegleggen van de bout schroei- of brandplekken ont-staan. Elektrische soldeerbouten en -pistolen moeten bo-vendien van randaarde zijn voorzien of dubbel geïsoleerdzijn om elektrocutie te vermijden.

Bij het solderen met de vlam dient te worden gewaaktvoor lekkages van aansluitingen met de brander, slangenen gascilinders.Open bij het autogeen vlamsolderen met een acetyleen-zuurstofmengsel, afkomstig van gascilinders - nadat is ge-controleerd dat beide gascilinders voldoende gevuld zijn -eerst de kraan van de acetyleencilinder voor driekwart envervolgens de acetyleenkraan van de brander voor eenkwart en stel met de drukregelaar de druk in. Sluit vervol-gens de kraan van de acetyleenbrander. Open daarnalangzaam in zijn geheel de kraan van de zuurstofcilinderen vervolgens de zuurstofkraan van de brander tot eenhalve slag en stel met de regelaarschroef de druk in. Sluitvervolgens de kraan van de zuurstofbrander. Open hiernade acetyleenkraan van de brander voor een kwart en ont-steek het uitstromend gas met een speciale z.g. (wrijvings)-vonkaansteker (gebruik nooit lucifers). Regel dan met dezuurstofkraan van de brander de vlaminstelling.Bij beëindiging van de soldeerwerkzaamheden eerst deacetyleenkraan van de brander dichtdoen en vervolgensde zuurstofkraan van de brander Daarna eerst de kraanvan de acetyleengascilinder dichtdoen en vervolgens dezuurstofkraan van de zuurstofcilinder. Vervolgens beidekranen van de brander openen om de druk te laten weg-vloeien. Dan beide regelaarschroeven terugdraaien totgeen veerdruk meer wordt gevoeld. Sluit hierna de beidekranen van de brander. Laat ook altijd de kraansleutel opde acetyleengascilinder zitten als de kraan openstaat.Gebruik nooit olie of vet op de brander en/of regulateur:in aanwezigheid van zuurstof kan dit tot explosies leiden!Gebruik ook nooit koperen fittingen maar bronzen of mes-sing fittingen: acetyleen kan met koper explosief reageren!

Bij het inductiefsolderen moet worden voorkomen dat ercontact is met de werkspoel. Voorts worden alle metalenvoorwerpen aanwezig in het magnetisch veld van dewerkspoel, opgewarmd. Dit geldt ook voor sieraden alsringen, kettingen, armbanden, e.d. Draag deze dus niet bijsoldeerwerkzaamheden. Tevens dient men op te passenbij het dragen van een pacemaker in de buurt van een in-ductief generator. Waarschuwingstekens (stickers) moe-ten aanwezig en zichtbaar zijn.

Bij het weerstandsolderen moeten om verbranding tevoorkomen de elektroden niet worden aangeraakt tijdenshet solderen. Bovendien moet de druk van de elektrodentijdens het solderen niet worden verlaagd of weggenomendaar dan vonken kunnen ontstaan.

Bij het dompelsolderen, zoals golf- en sleepsolderen ofzoutbadsolderen, moet worden vermeden dat de te sol-deren delen vocht bevatten bij plaatsing van deze delen

in het bad: het vocht dat in het bad kan gaan koken, leidttot stoomvorming met wegvliegende spatten badvloeistof(gesmolten soldeer of vloeimiddel) als gevolg.Bovendien kunnen afdekolies, zoals bij golf- en sleep-solderen wel worden toegepast, leiden tot brandgevaar.

Bij het solderen in ovens met waterstof of stikstof/water-stof mengsels kunnen bij ongewild toetreden van lucht(zuurstof) ten gevolge van lekkage, explosieve mengselsontstaan. Soldeerovens werkend met inert gas (argon,stikstof) of in vacuüm hebben dit probleem niet.

Bij het infraroodsolderen en het lasersolderen kan detoegepaste straling leiden tot verbranding van de huid envoorts tot momentane verblinding of blijvende schadeaan de ogen. Het dragen van geen of weinig straling door-latende kleding naast oogbescherming (speciale brillen,e.d.) is dan ook noodzakelijk.

Bij het uitvoeren van ultrasoon solderen kunnen hoge ge-luidsniveaus optreden. Bij een niveau van 85 dB(A) enhoger is het dragen van gehoorbescherming verplicht (zieook www.5xbeter.nl).

Bij soldeermethoden met bijzondere verwarmingswijzenzoals plaat/band, vloeistof of lucht/gas verwarming kanbij aanraking huidverbranding optreden.

7.2 GezondheidUit het oogpunt van gezond werken moeten emissies vanschadelijke stoffen en gassen op de werkplek zo goedmogelijk worden voorkomen en indien dit niet kan, dan zoeffectief mogelijk d.m.v. ventilatie en afzuiging wordenverwijderd van de werkplek ter beperking van de bloot-stelling. Het scheiden van mens en vervuilingsbron bij-voorbeeld door mechanisering of automatisering van hetsolderen, of het dragen van persoonlijke beschermings-middelen zijn - in deze volgorde - eveneens mogelijkhedenter beperking van de blootstelling.

Bij soldeermethoden zoals bout-, vlam- en ovensolderen,waarbij gas als verwarmingsbron wordt gebruikt, kunnenschadelijke gassen als koolmonoxide en stikstofoxidenontstaan: ventilatie van de werkruimte in combinatie metplaatselijke afzuiging is dan ook aan te bevelen. Het ven-tileren van werkruimten - vanwege optredend zuurstof-verbruik - is feitelijk altijd nodig.

Bij het handmatig vlam-, inductief- en weerstandsolderenmet een cadmiumhoudend hardsoldeer moet tevens - conformde Praktijkrichtlijn Lasrook (zie ook www.lasrook-online.nlof www.5xbeter.nl) - een filtrerend halfmasker of eenz.g. wegwerpmasker (type FFP2) worden gedragen. Ditlaatste geldt ook voor langdurige (>1 uur) machinale sol-deerwerkzaamheden, terwijl dit ook het geval is voor lang-durig(>1 uur) handmatig solderen met een cadmiumvrijhardsoldeer. Voor het werken met loodhoudende soldeer-materialen kunnen soortgelijke maatregelen worden geno-men.

Bovendien wordt bij het vlamsolderen het dragen van eenbril met donkere glazen aanbevolen. Dit is zeker nodig inhet geval het z.g. gasfluxsolderen wordt toegepast.

Worden bij het solderen agressieve vloeimiddelen gebruiktdie zuren en/of zouten bevatten, dan dient gewaakt teworden voor spatten. Gezichts- en huidbescherming is danook noodzakelijk. Worden harshoudende vloeimiddelentoegepast dan dienen de verbrandings/ontledingsproduc-ten middels plaatselijke afzuiging en ventilatie van dewerkplek te worden verwijderd.

49

*) Bedrijven die op jaarbasis minder dan 100 kilogram vloeimiddel gebruiken behoeven geen maatregelen te treffen m.b.t. gasvormige emissies vanwegedit vloeimiddelverbruik.Of een vloeimiddelverbruik hoger dan 100 kilogram per jaar altijd tot maatregelen leidt, hangt af of er significante emissies (kunnen) optreden, hetgeenmoet worden aangetoond. Neemt het bedrijf een erkende maatregel, dan heeft het daarmee aan de emissie-eis voldaan.Als erkende maatregel kan o.m. worden genoemd het gebruik van gaswassers (voor bijvoorbeeld emissie van HCl, HBr, enz.) of adsorptiefilters (voorbijvoorbeeld emissie van VOS=vluchtige organische stoffen). Ook preventie van emissie door toepassing van bijvoorbeeld VOS emissie-arme vloeimiddelen,gebruik van een fluxvernevelaar bij bijvoorbeeld het golfsolderen van prentpanelen of het hanteren van een vloeimiddelarme soldeeromgeving bijvoorbeeldvan een niet-oxiderende atmosfeer (d.m.v. stikstofkappen) of van een andere soldeertechniek waarmee vloeimiddelvrij of vloeimiddelarm kan wordengesoldeerd zijn even zovele mogelijkheden van erkende maatregelen.

Bij voorbereidende soldeerwerkzaamheden worden somsbehandelingen als ontvetten en beitsen toegepast; hierbijworden vaak voor de gezondheid schadelijke stoffen ge-bruikt. Te denken valt aan aceton, perchloorethyleen,isopropylalcohol, zuren e.d. Afzuigen en ventileren is dannoodzakelijk. Sommige stoffen bijvoorbeeld perchloor-ethyleen mogen alleen gebruikt worden in gesloten instal-laties (zie ook www.5xbeter.nl).

Worden chloorhoudende organische oplosmiddelen bij hetontvetten gebruikt, dan mag in de ruimte waar deze werk-zaamheden worden uitgevoerd nooit elektrisch wordengelast. Ten gevolge van de bij het lassen vrijkomendeUV-straling kan zich het zeer giftige fosgeengas ontwik-kelen. Van te solderen producten die bij het samenstellenworden gehechtlast, moeten dan ook altijd de resten vandeze oplosmiddelen grondig worden verwijderd.

Voorts is het aan te bevelen tijdens soldeerwerkzaamhedenniet te drinken, te eten of te roken.

7.3 MilieuBij het ventileren en afzuigen van soldeeren vloeimiddel-dampen naar buiten, dient te worden voldaan aan de eisendie zijn gesteld in de milieuvergunning van een individueelbedrijf, dan wel, indien een bedrijf onder de werking vanhet nieuwe Besluit Algemene Regels voor inrichtingen (Ac-tiviteitenbesluit) valt, aan de eisen die zijn opgenomen indat Besluit en de bijbehorende Ministeriële Regeling. Deeisen die door het Ministerie van VROM zijn opgenomenin dat Besluit zijn gebaseerd op de eisen die zijn gesteldin de Nederlandse emissie Richtlijnen (NeR) en in hetWerkboek milieumaatregelen Metalectro-industrie. Tenaanzien van de activiteit Solderen zijn in het Activiteiten-besluit per soldeertype (zacht-, harden hoogtemperatuur-soldeer) eisen gesteld aan emissies, indien de grensmassa-stroom van een bepaalde stof of groep van stoffen wordtoverschreden. Op basis van literatuuronderzoek zijn richt-lijnen gegeven voor (een groep van) veelgebruikte soldeer-materialen, bij welke indicatieve drempels verwacht wordtdat onder de Vrijstellingsbepaling van de NeR geblevenwordt (zie hieronder en ook www.vrom.nl).

In het Activiteitenbesluit zijn onder meer de volgendeindicatieve drempels opgenomen: bedrijven die zachtsolderen en minder dan 250 ton

zachtsoldeermateriaal per jaar verbruiken blijven voorwat de stofvormige emissies onder de Vrijstellings-bepaling en hoeven geen maatregelen te treffen;

bedrijven die zachtsolderen en meer dan 250 ton zacht-soldeermateriaal per jaar verbruiken, moeten voldoenaan de emissie-eis van 5 mg/m3;

bij een verbruik van meer dan 100 kilogram vloeimiddelop jaarbasis *), zijn er emissie-eisen voor alle mogelijkecategorieën van mogelijk optredende gasvormige emis-sies t.g.v. vloeimiddelverbruik (zie tabel 7.1 voor eenglobaal overzicht van emissies).

Voorts is er in het Activiteitenbesluit vermeld dat: de mogelijkheid voor het Bevoegd Gezag om informatie

op te vragen over verbruik en samenstelling van de sol-

deermaterialen en een overzicht van aard en omvangvan de gasvormige emissies t.g.v. het gebruik vanvloeimiddelen;

er emissie-eisen zijn voor stofvormige emissies, envoor cadmiumemissies t.g.v. het hardsolderen (zie ookde Ministeriële Regeling hieronder).

In de Ministeriële Regeling zijn erkende maatregelen op-genomen, waarmee aan de emissie-eisen kan worden vol-daan. In de nota van toelichting bij de Ministeriële Rege-ling zijn voor het hardsolderen de volgende indicatievedrempels genoemd waarboven (na verwachting) relevantestofvormige emissies kunnen optreden, die maatregelenvergen: voor toepassing van cadmiumhoudend zilverhardsol-

deer geldt als jaarverbruik 65 kg soldeer/jaar; voor toepassing van cadmiumvrij zilverhardsoldeer

geldt als jaarverbruik 2200 kg soldeer/jaar; voor toepassing van koperzinkhardsoldeer geldt als

jaarverbruik 800 kg soldeer/jaar; voor toepassing van aluminiumhardsoldeer geldt als

jaarverbruik 8000 kg soldeer/jaar. Voor toepassing vanaluminiumsoldeer ten behoeve van het hoogtempera-tuursolderen van aluminium geldt als jaarverbruik75 ton soldeer/jaar.

Vanwege het per 1 juli 2006 door de EU bepaalde verbod(RoHS) op het gebruik van o.a. lood en cadmium - op en-kele uitzonderingen na zoals voor medische hulpmiddelenen meet- en controle-apparatuur - dienen voortaan lood-vrije en cadmiumvrije soldeersoorten te worden gebruikt.

Voorts dienen soldeerresten, vloeimiddelresten, vervuildereinigings- en beitsmiddelen, straalmiddelen e.d. die nahet solderen overblijven, als bedrijfs- of gevaarlijk afval teworden afgevoerd en niet zonder meer in het riool te wor-den weggespoeld. Raadpleeg ook de EURAL afvalstoffen-lijst, en zo nodig de leverancier voor het op juiste wijzeafvoeren van deze afvalstoffen.

50

tabel 7.1 Globaal overzicht van emissieproducten (met stof- of gascode) die bij het solderen met zacht- enhardsoldeervloeimiddelen kunnen vrijkomen en die in de NeR Stoffenlijst voorkomen

ZACHTSOLDEERVLOEIMIDDEL

DIN 8511 DIN-EN 29454-1 Emissieproducten die in de NeR stoffenlijst voorkomen

F-SW 11 3.2.2 zinkchloride (rook) sA.3, tin en anorganische tinverbindingen sA.3 ; ammoniak gA.3, salpeterzuur (nevels)gA.3; zoutzuur en chloorverbindingen gA.3; zwavelzuur gA.2, fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3

F-SW 12 3.1.1 zinkchloride (rook) sA.3, tin en anorganische tinverbindingen sA.3; ammoniak gA.3; zoutzuur enchloorverbindingen gA.3

F-SW 13 3.2.1 fosforzuur gA.2

F-SW 21 3.1.1 zinkchloride (rook) sA.3; ammoniak gA.3; zoutzuur en chloorverbindingen gA.3; IPA O.2; PEG sO

F-SW 22 3.1.2 zinkchloride (rook) sA.3; zoutzuur en chloorverbindingen gA.3; IPA O.2; PEG sO

F-SW 23 2.1.2/2.2.1/2.2.3 benzaldehyde O.1

F-SW 24 2.1.2/2.1.1/2.2.3 methylamine O.1, ethylamine O.1, 1,2-diaminoethaan O.1; ammoniak gA.3

F-SW 25 2.1.2/2.2.2 aniline O.1, cetylpyridinium chloride O.1;hydrazine(+ zouten) MVP2;zoutzuur en chloorverbindingen gA.3

F-SW 26 1.1.2 maleinezuuranhydride sO; zoutzuur en chloorverbindingen gA.3; ontledingsproducten van glutaminezuur?

F-SW 27 1.1.3 samenstelling flux onbekend; ontledingsproducten van ??

F-SW 28 1.2.2 samenstelling flux onbekend; ontledingsproducten van ??

F-SW 31 1.1.1 formaldehyde O.1;maleinezuuranhydride sO; IPA O.2, trichlooretheen O.2

F-SW 32 1.1.3 formaldehyde O.1;maleinezuuranhydride sO; IPA O.2

F-SW 33 1.2.3 formaldehyde O.1;maleinezuuranhydride sO; IPA O.2

F-SW 34 2.2.3 formaldehyde O.1; IPA O.2

Voorbeeld van emissie bij een elektronica toepassing:Sn60PbCu2 soldeer + F-SW 32 flux geeft als emissie o.m. alcoholen, aldehyden, esters en terpenen.Bij 350 ºC wordt op 40 g soldeerverbruik 1 g flux gebruikt waarbij dan 0,4 mg formaldehyde ontstaat.Tussen 250 ºC en 450 ºC ontstaat 2 microgram loodstof en 8 tot 30 microgram tinstof per gram soldeer.

HARDSOLDEERVLOEIMIDDEL

DIN 8511 DIN-EN 29454-1 Emissieproducten die in de NeR Stoffenlijst voorkomen

F-SH 1 FH 10 boriumtrifluoride gA.2, fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3, boriumverbindingen S

F-SH 1a FH 11 boriumtrifluoride gA.2, fluorverbindingen gA.2, boriumtrichloride gA.2; fluoriden sA.3, boriumverbindingen S

FH 12 boriumtrifluoride gA.2, fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3, boriumverbindingen S

F-SH 2 FH 20 boriumtrifluoride gA.2, fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3, boriumverbindingen S

FH 21 boriumverbindingen S

F-SH 3 FH 30 boriumverbindingen S, siliciumdioxide (amorf) S; fosforzuur gA.2

F-SH 4 FH 40 chloorverbindingen gA.3;fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3

F-LH 1 FH 10 chloorverbindingen gA.3;fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3

F-LH 2 FH 20 fluorverbindingen gA.2; fluoriden sA.3

51

*) Zie ook VM 82 - “Hoogtemperatuursolderen”

Hoofdstuk 8Koper en koperlegeringen *)

8.1 InleidingVan alle materiaalsoorten zijn koper en de koperlegeringenhet gemakkelijkst en zonder veel problemen zowel zacht-,hard- als hoogtemperatuursoldeerbaar. Solderen is dan ookde meest toegepaste verbindingsmethode voor deze mate-rialen. Veelal gelden voor alle in deze groep voorkomendetypen legeringen dezelfde voorschriften. Soms is het no-dig, per type, enkele afzonderlijke maatregelen te treffen.De meest voorkomende typen zijn: ongelegeerd koper, zowel zuurstofvrij als zuurstofhou-

dend; laaggelegeerd koper, zoals CuAs, CuBe, CuCr, CuTe,

enz.; koper-zinklegeringen (messingsoorten), zowel zuiver

CuZn als Al-, Sn- en/of Pb-houdende soorten; koper-nikkel- en koper-nikkel-zinklegeringen; koper-tinlegeringen, zowel zuiver CuSn als Zn- en/of

Pb-houdende soorten; koper-aluminiumlegeringen; koper-siliciumlegeringen.

8.2 MateriaalcombinatiesMaterialen behorend tot hetzelfde type koperlegering kun-nen zonder meer door solderen worden verbonden; zie fi-guur 8.1. Dit geldt eveneens voor onderdelen behorendtot verschillende koperlegeringstypen; de te nemen maat-regelen moeten dan echter worden afgestemd op de lege-ring die het moeilijkst is te solderen. Ook moet rekeningworden gehouden met het verschil in uitzettingscoëffi-ciënt (zie hoofdstuk 5: Constructieve aspecten). Verschilin warmtegeleiding speelt een rol bij de plaats en tijds-duur van de warmte-inbreng.

figuur 8.1 Circuit van een koelinstallatie vervaardigd van ge-soldeerd koper en koperlegeringen (foto Brazetec)

Voor combinatie met andere materialen dan koperbasis-

materialen zoals bijvoorbeeld nikkel, aluminium, roestvaststaal e.d., wordt verwezen naar wat gezegd is in de des-betreffende hoofdstukken van deze andere materialen(nikkel, aluminium, roestvast staal e.d.), omdat de voordeze andere materialen te nemen maatregelen bepalendzullen zijn.

8.3 Eigenschappen8.3.1 Fysische eigenschappenZACHTSOLDEERVERBINDINGENBij koper en koper-zinklegeringen treedt door tinhoudendsoldeer niet alleen bevochtiging op, maar vormt zich ookeen overgangslaag van CuSn of CuSnZn (koper-tin-, resp.koper-tin-zinklegering). De soldeersnelheid is van invloed;bij te langzaam werken en bij te hoge temperatuur kangenoemde overgangslaag, die uit een brosse fase bestaat,de trek- en schuifsterkte ongunstig beïnvloeden. Bij koper-zinklegeringen geeft deze brosse laag meer moeilijkheden.Bij de loodhoudende zachtsoldeersoorten ligt de schuif-sterkte (bij kamertemperatuur) in de orde van grootte van40...50 N/mm2; bij de loodvrije zachtsoldeersoorten ligtdeze schuifsterkte in de orde van grootte van 30...40N/mm2.Bij langdurige belasting treedt ook bij kamertemperatuurkruip op. De toelaatbare langeduur schuifbelasting ligt danbij 0,5...1,5 N/mm2 (afhankelijk van de soldeersoort enmet inbegrip van een zekere veiligheidsfactor).Verlaging van temperatuur (bijvoorbeeld tot –183 ºC) heeftgeen merkbare invloed. Verhoging van temperatuur doetde toelaatbare lange duur schuifbelasting verder dalen,waardoor de zachtsoldeerverbinding niet boven 100 ºCwordt toegepast, tenzij men speciale soldeersoorten ge-bruikt, zoals bijvoorbeeld tinzilversoldeer.

HARDSOLDEERVERBINDINGENOmdat de soldeertemperatuur aanmerkelijk boven de re-kristallisatietemperatuur van alle koperbasismaterialen ligt,zullen de te verbinden onderdelen in de omgeving van desoldeerverbinding steeds in volledig of grotendeels zacht-gegloeide toestand zijn. Voor ongelegeerd koper is detreksterkte ongeveer 220 N/mm2.De meeste hardsoldeersoorten hebben (in giettoestand)een treksterkte die boven 300 N/mm2 ligt, waardoor desoldeerverbinding sterker is dan het moedermateriaal.De schuifsterkte ligt op ongeveer 150 N/mm2. Een geringeoverlap van ongeveer 3 maal de wanddikte is meestalvoldoende. Voor soldeerverbindingen in koperen pijpentoegepast in de installatietechniek gelden afwijkendeoverlaplengten afhankelijk van de wanddikte en pijpdia-meter (zie hoofdstuk 5: Constructieve aspecten).

8.3.2 Chemische eigenschappenZowel zacht- als hardsoldeerverbindingen bij koper enkoperlegeringen leveren onder atmosferische en anderezwak tot matig corrosieve milieus geen problemen op.Wel kunnen restanten van te agressieve vloeimiddelenernstige corrosie veroorzaken.

8.3.3 Metallurgische eigenschappenBij het zachtsolderen bestaat, door de lage temperatuurwaarbij dit plaats heeft, geen beïnvloeding van metallur-gische eigenschappen, voor zover althans bepaalde lege-ringen vooraf spanningsvrij zijn gegloeid. Als koudverste-vigde messingsoorten (Zn tot 37%) zonder spanningsarm

52

gloeien worden zachtgesoldeerd, bestaat een zeer grotekans op scheuren, de z.g. soldeerbrosheid, wat in wezenvergelijkbaar is met spanningscorrosie. Dit geldt ook - inveel mindere mate - voor tin-bronzen.

Bij het hardsolderen moet rekening worden gehouden metonder meer het optreden van bepaalde verschijnselen n.l.: waterstofziekte ook wel waterstofbrosheid genoemd; beïnvloeding van de mechanische eigenschappen; warmscheuren.

WATERSTOFZIEKTEZuurstofhoudend koper bevat een zeker percentage koper-oxiduul. Bij de hardsoldeertemperatuur wordt bij een re-ducerende vlaminstelling dit door ontstane waterstof ge-reduceerd, waarbij als reactieproduct waterdamp wordtgevormd. De hierbij optredende druk in het koper kan toternstige scheurvorming leiden. De enige oplossing is eensoldeermethode in een niet-reducerende waterstofvrijeatmosfeer, bijvoorbeeld vacuüm. Is dit niet mogelijk, danmoet zuurstofvrij koper (P(=fosfor)-gedesoxideerd ofOFHC(=oxygenfree high conductivity) koper worden toe-gepast. Ditzelfde geldt voor koper-telluur- en koper-zwavel-legeringen.

BEÏNVLOEDING VAN DE MECHANISCHE EIGENSCHAPPENAlle koperlegeringen die door uitscheidingsharding zijnveredeld (CuBe, CuCr, enz.) en alle koperlegeringen diekoud zijn verstevigd, verliezen plaatselijk, geheel of ge-deeltelijk, de verkregen hoge hardheid en treksterkte.

WARMSCHEURENIn loodhoudende legeringen, zoals tin-brons en automaten-messing, is het lood als kleine deeltjes in de structuuraanwezig. Lang voor de soldeertemperatuur is bereikt, isdit lood volledig gesmolten. Dit betekent, dat door deonvermijdelijke thermische spanningen gedurende hetsolderen, het moedermateriaal kan scheuren ten gevolgevan de zwakke plekken in de structuur.In het algemeen geldt dat legeringen met Pb-gehalten tot1,5% nog soldeerbaar zijn.

8.4 VoorbewerkingIn het algemeen kan worden gesteld, dat een te ruw,maar ook een te glad oppervlak nadelig is voor een goedecapillaire werking; de bewerkingsgroeven dienen bij voor-keur in de vloeirichting van het soldeer te liggen ter ver-groting van de vloeilengte. Een oppervlak met een ruw-heid van ongeveer 5 µm (Ra=5) wordt als ideaal opge-geven (zie voor oppervlakteruwheid en bewerkingstekensNEN 630).

8.4.1 NaadvormenAlle in hoofdstuk 5 genoemde naadvormen zijn voor koperen koperlegeringen toepasbaar.Omdat de onderlinge verschillen in de uitzettingscoëffi-ciënt van de koperlegeringen slechts zeer gering zijn, be-hoeft men zelden of nooit rekening te houden met het tenauw of te wijd worden van de capillaire spleet bij desoldeertemperatuur (zie hiervoor overigens hoofdstuk 5).

8.4.2 Voorbehandeling van de oppervlakkenVuil en vet dienen eerst te worden verwijderd, bijvoor-beeld met een schone dot poetskatoen, daarna eventueelontvetten in een geschikt ontvettingsmiddel en eventueelspanningsarm gloeien (tabellen 8.1 en 8.2). Indien de tesolderen oppervlakken niet metallisch blank zijn, dan moe-ten ze in deze toestand worden gebracht. Dit kan geschie-

den met behulp van staalwol, droog schuurlinnen en/ofstaalborstel of door beitsen. Na de behandeling zo spoedigmogelijk het vloeimiddel aanbrengen en solderen. Voor demeer kritische toepassing kunnen de te solderen onder-delen worden gebeitst; moet het oppervlak glad zijn, dankan na het beitsen een behandeling in een polijstbadplaatsvinden. Na het vetvrij maken kan het beitsen in eenbad van de volgende samenstelling plaatsvinden:40 ml fosforzuur, 15 ml salpeterzuur, 1,5 ml zoutzuur,20 g ammoniumnitraat en 45 ml water; 3 à 4 min. spoe-len bij een badtemperatuur van 35 ºC. Het glansbad be-staat uit: 65 ml azijnzuur, 30 ml fosforzuur en 5 ml salpe-terzuur; ½ à 1 min dompelen bij 25 ºC. Vervolgens spoe-len in koud demiwater, warm demiwater (70 à 80 ºC) enalcohol (ethanol).

BEITSEN VAN KOPER-ALUMINIUMLEGERINGENIndien het werkstuk zeer sterk is verontreinigd, dient eerstte worden gebeitst in een warm beitsbad van bijvoorbeeldde volgende samenstelling: 40 delen water, 38 delenzwavelzuur, 20 delen salpeterzuur en 2 delen zoutzuur.Na grondig spoelen direct daarna dompelen in een "stan-daard" bichromaatbad, bestaande uit een 5% zwavelzuur-oplossing met 3% natriumbichromaat. Dit bad wordt opkamertemperatuur of iets verhoogde temperatuur gebracht.Bij weinig of niet verontreinigde werkstukken kan wordenvolstaan met beitsen in dit standaard bichromaatbad. Inalle gevallen na afloop grondig spoelen.

BEITSEN VAN KOPER-SILICIUMLEGERINGENWerkstukken dompelen in een oplossing met 5% natrium-bichromaat en 10% zwavelzuur op kamertemperatuur ofiets verhoogde temperatuur; na afloop grondig spoelen.N.B. Bichromaat is giftig; bij kans van huidopname rubberhandschoenen dragen. Bovendien bevat bichromaat het(verdacht) kankerverwekkend zeswaardig chroom.

8.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerDoor de enorme verscheidenheid van toepasbare soldeer-soorten en vloeimiddelen, is het ondoenlijk al deze pro-ducten te vermelden. In tabellen 8.1 en 8.2 is daaromvolstaan met het geven van de meest aanbevolen soor-ten en groepen.

Bij de keuze van het vloeimiddel moet men bedenken datgeen enkel middel tot doel mag hebben vet en vuil te ver-wijderen, het dient uitsluitend om het soldeeroppervlakoxidevrij te houden. Na grondig reinigen van de te verbin-den oppervlakken zijn de "weinig agressieve" vloeimidde-len meestal meer dan voldoende in staat om het opper-vlak, tijdens de soldeerbehandeling, oxidevrij te houden.Voor toepassingen in de elektronica mogen zelfs alleende vloeimiddelen op harsbasis worden gebruikt. In dewaterleidingtechniek is de toepassing van agressievemiddelen verboden (KIWA-keur).

8.6 SoldeermethodenAlle in hoofdstuk 2 genoemde soldeermethoden zijn zondermeer geschikt voor koper en koperlegeringen. De keuzevan de soldeermethode kan dus geheel zijn gericht op an-dere factoren, zoals enkelfabricage of seriefabricage, enz.

8.6.1 SoldeerprocedureNa aanbrengen van het vloeimiddel en het in of bij elkaarvoegen van de onderdelen moet binnen maximaal 4 uurhet solderen volgen.Bij het solderen met de vlam dient de vlam steeds zoveel

53

mogelijk te worden gericht op de dikste gedeelten.Er moet voor worden gewaakt dat de vlam niet op het vloei-middel is gericht, om oververhitting hiervan te voorkomen.Bij het zachtsolderen, de soldeerstaaf niet verwarmen,maar als men ziet aan de werking van vloeimiddel dat dejuiste temperatuur is bereikt, de soldeerstaaf tegen denaad houden (buiten de vlam).Bij het hardsolderen de, van vloeimiddel voorziene, sol-deerstaaf wèl mee verwarmen. Zowel bij hard- als zacht-solderen de dikte van de staaf aanpassen aan de mate-riaaldikte.

Zolang het soldeer in de naad nog vloeibaar is, mag hetwerkstuk niet worden bewogen, aangezien de soldeer-verbinding daardoor niet meer voor toepassing geschiktkan zijn.Direct afschrikken in water is niet wenselijk (hierdoor kun-nen krimpspanningen optreden). Slechts wanneer een tegrove korrel of een ontoelaatbaar “uitgloeien” optreedt,waardoor het moedermateriaal te zacht wordt, kan snelafkoelen worden overwogen.

tabel 8.1 Richtlijnen voor het zachtsolderen van koper en koperlegeringen

Type legering Soldeersoort Vloeimiddel Opmerkingen

ongelegeerdkoper

zuurstof houdendAlle Sn-Pb, Sn-Pb-Ag,Sn-Sb, Sn-In, Sn-Cu Sn-Znen Sn-Ag soorten kunnenworden toegepast afhan-kelijk van het doel vanhet werkstuk

Bij voorkeur F-SW 23 t/m 32(resp. 2.y.z t.m 1.y.z).Indien, om welke reden danook, de voorkeur ligt bijF-SW 11 t/m 22 (3.y.z typen)moeten de restanten met deuiterste zorgvuldigheid wordenverwijderd

P-gedesoxideerdOFHC koper

laaggelegeerdekopersoorten

Cu-AsCu-AgCu-CdCu-Si-MnCu-Ni-Si

Als ongelegeerd koper Als ongelegeerd koper

Cu-BeCu-CrCu-Zr

Als ongelegeerd koperDoor de resistente oxidehuidmoeten hier de agressievevloeimiddelen worden toegepast

Voor betere bevochtiging even-tueel een hiervoor geschiktemetallische deklaag aanbrengen,bijvoorbeeld Cu of Ni

koper-zinklegeringen

zuiver Cu-Zn

Alleen soldeer met laag Sbof zonder Sb gebruiken.Voorkeur S-Sn60Pb40 enS-Sn50Pb40E

Weinig of geen agressievevloeimiddelen gebruiken

Bij het solderen aan koudverste-vigde materialen bestaat hetgevaar voor “soldeerbrosheid”;daarom, met name de α-messing-soorten (tot 37% Zn) eerstspanningsarm gloeien. Steedssnel en bij zo laag mogelijketemperatuur solderen om brossetussenlaag te voorkomen.Het elektrisch opbrengen van eenCu- of een Ni-laag kan dit euvelverhelpen.

Cu-Zn-Pb

Cu-Zn+Mn+Fe (zon-der Al of tot 0,5% Al)

Cu-Zn+Sn

Cu-Zn-Al (+event.Mn-Fe)

Agressieve vloeimiddeleni.v.m. resistente Al-oxidehuid

koper-nikkellegeringen

zonder Zn Als ongelegeerd koperAls bij koper-zink legeringen.Bij de hogere Ni-gehaltenmoeten meer agressieve vloei-middelen worden gebruikt,zoals F-SW 11 (type 3.2.2)

met Zn (nieuw zilver) Als koper-zink legering

koper-tin legeringen S-Sn50 Pb en S-Sn60 Pb

F-SW 24 t/m SW 32 (2.y.zt/m 1.y.z).Voor niet elektrisch werk ookF-SW 22 (type 3.1.2)

Koud gedeformeerde materialeneerst spanningsarm gloeien

koper-aluminium legeringen(4...11% Al)

Zo mogelijk koperlaagaanbrengen (zie kolomOpmerkingen)

Tenminste F-SW 11 (type 3.2.2)(verder zie kolom Opmerkingen)

Koud verstevigde materialeneerst spanningsarm gloeien. Voorbetere hechting bedekken metCu-laag. Indien dit onmogelijk is,dan beitsen (zie § 8.4.2). Alsvloeimiddel dient dan te wordengebruikt: ortho-fosforzuur s.g. 1,75òf voor betere capillaire werkingzinkchloride + zoutzuur

koper-silicium legeringen(tot 3,5% Si)

Als bij ongelegeerd koper.Binding echter aanmerke-lijk slechter.Zinkhoudend soldeer geeftbetere resultaten bijvoor-beeld eerst een zinkhou-dende vertinningspastaen daarna solderen metSn-Pb soldeer

F-SW 11 (type 3.2.2)

De nogal resistente oxidehuidmoet eerst mechanisch of doorbeitsen worden verwijderd (zie§ 8.4.2)

Opmerking: Voor de soldeersoorten en vloeimiddelen wordt verwezen naar hoofdstuk 3 en 4

54

tabel 8.2 Richtlijnen voor het hardsolderen van koper en koperlegeringen

Type legering Soldeersoort Vloeimiddel Opmerkingen

ongelegeerdkoper

zuurstof houdend Alle Cu-Zn, Cu-Ag,Cu-Ag-Cd, Cu-P, Cu-Ag-Pen Sn-Ag-Cd-Zn soortenafhankelijk van het doelvan het werkstuk (zie groe-pen H2, H3, H4 en H5)

Bij Cu-P en Cu-Ag-P is geenvloeimiddel nodig (althans bijCu aan Cu solderen!)Bij de andere soldeersoortenF-SH 1 (FH10 of FH12) voorsoldeer met werktemperaturenvan 600...800 ºC, boven800 ºC: F-SH 2 (FH20 of FH21)

Gevaar voor waterstofziekte!Dus òf niet solderen òf in ovenmet beschermende atmosfeer;bijvoorbeeld argon of vacuümP-gedesoxideerd of

OFHC koper

laaggelegeerdekopersoorten

Cu-AsCu-AgCu-CdCu-Si-MnCu-Ni-Si

Als ongelegeerd koper Als ongelegeerd koper

Cu-BeCu-CrCu-Zr

Als ongelegeerd koper

Door de resistente oxidehuidmoeten de meer agressievevloeimiddelen (fluoridehou-dende) worden gebruikt

Als het smeltpunt van het soldeerboven de uitscheidingshardings-temperatuur ligt, kan eventueeldeze harding na het solderenplaatsvinden. Dit is bijv. hetgeval bij solderen van Cu-Be2met Ag 208, Ag 207 of Ag 401.Na het solderen steeds snelafschrikken

koper-zinklegeringen

zuiver Cu-Zn

Bij Zn-gehalten tot 20% isCu 303 bruikbaar; bij ho-gere Zn-gehalten: Ag 309,Ag 203 en Ag 205; maarook CP 201, CP 102,CP 104 en CP 105

Borax en ook F-SH 1 (FH10 ofFH12) en F-SH 2 (FH20 ofFH21)

Cu-Zn-Pb Boven 1,5% lood kàn brosheidoptreden

Cu-Zn+Mn+Fe (Al0,5%)

Cu-Zn+Sn

Cu-Zn-Al (+event.Mn-Fe), (Al 0,5%)

Agressieve vloeimiddelen metfluoriden

koper-nikkellegeringen

zonder Zn

Als ongelegeerd koper enals koper-zink legeringen.Voor Cu-Ni44: Ag 304 ofAg 401

Als ongelegeerd koper en alskoper-zink legeringen

Indien kleurverschil een bezwaaris, dan het koperzinkhardsoldeer46-50Cu39-46Zn8-11Ni gebrui-ken

met Zn (nieuw zilver)Als bij koper-zink legeringen L-Ms. Verder zie kolomOpmerkingen

Als koper-zink legeringen

Veelal wordt L-Ms42 gebruikt,geeft echter brosse naad; beteris dan CP 201, CP 102, CP 102,CP 104, CP 105 en ook Ag 304

koper-tin legeringen

Als bij koper-zink legerin-gen. Bij zeewaterbesten-digheid voorkeur aanAg 304

F-SH 2 (FH20 of FH21)Koud gedeformeerde materialeneerst spanningsarm gloeien (KurtDies 571)

koper-aluminium legeringen Bij voorkeur Ag 203,AG 205 en Ag 206

F-SH 1 (FH10 of FH12) is hierniet agressief genoeg.Noodzakelijk zijn speciale vloei-middelen met hoog fluoride-gehalte eventueel met toevoe-ging van 15% zinkchloride

Zo snel mogelijk werken omopnieuw oxideren zoveel mogelijkte voorkomen (zie § 8.4.2)

koper-silicium legeringen CU 303 en Ag solderenals bij ongelegeerd koper

F-SH 1 (FH10 of FH12)Bij solderen met werktempe-raturen van 800 ºC en hogerF-SH 2 (FH20) met fluoridentoevoeging

Koud gedeformeerde materialeneerst spanningsarm gloeien enbeitsen (zie § 8.4.2)

Opmerking: Voor de soldeersoorten en vloeimiddelen wordt verwezen naar hoofdstuk 3 en 4

8.7 Nabehandeling en controleBij een goed uitgevoerde capillaire verbinding is geen enkele"mechanische" bewerking als slijpen, hameren, e.d. nodig.Het enige dat beslist moet gebeuren, is het verwijderenvan vloeimiddelresten en/of reactieproducten. Voor vloei-middelresten en/of reactieproducten optredend bij hetzachtsolderen is dit meestal: afspoelen of doorspoelen metruime hoeveelheden water; voor vloeimiddelresten en/ofreactieproducten optredend bij het hardsolderen is dit

meestal: chemisch en/of mechanisch reinigen. In de prak-tijk is het gebruikelijk om, ondanks het (geringe) risico vankrimpspanningen, het werkstuk na afkoeling tot enkelehonderden graden Celsius in water af te schrikken; devloeimiddelresten, enz. springen er dan af. Onvoldoendeverwijdering kan niet alleen ernstige schade door corrosieveroorzaken, maar ook gevaar van giftige stoffen (o.a.fluoriden) bij verdere bewerking opleveren.De controle beperkt zich over het algemeen tot een visu-

55

ele beoordeling. Wanneer bij een overlapverbinding bij-voorbeeld het soldeermetaal aan één zijde (zoals normaalgebruikelijk is) toegevoegd is en het aan de andere zijdeeveneens zichtbaar is als een ononderbroken gladde poriën-vrije rand, dan kan met vrij grote zekerheid worden aan-genomen dat de soldeerverbinding goed is. Soldeernaad-controle kan worden uitgevoerd met penetrant vloeistof-fen. De kwaliteit van de verbinding kan radiografisch ofultrasoon worden onderzocht, terwijl de lekdichtheid metde afpersproef of met halogeen- of heliumlektesten kanworden gecontroleerd (zie hoofdstuk 6: Kwaliteitsbeheer-sing).

56


Hoofdstuk 9Nikkel en nikkellegeringen *)

9.1 InleidingNikkel en nikkellegeringen worden voornamelijk toegepastin verband met hun uitstekende corrosieen hittevasteeigenschappen (figuur 9.1). Deze groep materialen is on-der te verdelen in: zuiver nikkel; nikkel-koperlegeringen; nikkel-chroom-ijzerlegeringen; nikkel-chroom-molybdeenlegeringen; veredelbare nikkellegeringen.

figuur 9.1 Honingraatafdichting t.b.v. een straalmotorbestaande uit gesoldeerde nikkellegeringen(foto Bodycote Diemen)

Hardsolderen verdient in vele gevallen de voorkeur bovenlassen. Zachtsolderen wordt weinig toegepast als gevolgvan de eisen, die men aan het product stelt. Hardsolde-ren van nikkel en nikkellegeringen levert vaak minder pro-blemen op dan het hardsolderen van staal.Hoogtemperatuursolderen van nikkel en nikkellegeringenbiedt eveneens goede mogelijkheden (zie VM 82 “Hoog-temperatuursolderen”).

Bij iedere temperatuur vormt nikkel - in een oxiderendeatmosfeer - alleen NiO, hetgeen gemakkelijk chemisch teverwijderen is.Gelegeerd met Fe en Mn vormt nikkel een complex oxide,gebaseerd op NiO.Gelegeerd met Cr, Ti of Al zijn de volgende oxiden moge-lijk: Me2O3 (Me=Cr, Fe, Mn, Ni of Al); MeTiO3 (Me=Fe of Ni); NiO.Me2O3 (Me=Cr, Fe, Mn of Al).

Bij temperaturen tot 500 ºC wordt alleen NiO gevormden daarboven zijn alle drie oxidevormen mogelijk.

9.2 MateriaalcombinatiesMaterialen, behorend tot hetzelfde type legering, kunnenzonder meer door solderen worden verbonden.Bij combinaties van verschillende materialen dient reke-ning te worden gehouden met het verschil in uitzettings-

coëfficiënt (zie hoofdstuk 5: Constructieve aspecten).Nikkel en nikkellegeringen kunnen door harden hoogtem-peratuursolderen worden verbonden met: koper en koperlegeringen; ongelegeerd en laaggelegeerd staal; gietijzer; roestvast staal.

Combinaties met aluminium, magnesium en hun legerin-gen zijn niet of zeer moeilijk uit te voeren (tabel 9.1).

9.3 Eigenschappen9.3.1 Fysische eigenschappenZACHTSOLDEERVERBINDINGENIn situaties waarin nikkel of nikkellegeringen zijn gekozenin verband met de corrosie- of hittevastheid van de con-structie, komt zachtsolderen niet in aanmerking als ver-bindingsmethode. Alleen voor verbindingen waaraan dezeeisen niet worden gesteld, gebruikt men een zachtsoldeermet een hoog tingehalte. Deze verbindingen bezitten eenschuifsterkte van 40...50 N/mm2 en zijn bruikbaar tot100 ºC.Indien de constructies langdurig worden belast, moet inverband met kruip, met een belangrijk lagere sterkte reke-ning worden gehouden. De toelaatbare langeduur schuif-belasting bedraagt slechts ongeveer 1 N/mm2.Het zachtsoldeer 95% tin 5% antimoon komt wat de kleurbetreft het meest overeen met nikkel (zie hoofdstuk 3).

tabel 9.1 Globale richtlijnen voor de soldeerkeuze

Nikkel ennikkellegeringen aan:

Hardsoldeer uit groep 1)

H3Cu

H4CuZn

H5Ag

H6Ni+Co

H7Pd

H8Au

Al en Al-legeringen o o o o o oMg en Mg-legeringen o o o o o oCu en Cu-legeringen o +/o + o + +on- en laaggelegeerd staal + + + + + +gietijzer + + + +/o +/o +/oroestvast staal + o + + + +Ni en Ni-legeringen + + + + + +1) Groepen uit hoofdstuk 3+ = wel toe te passen o = niet toe te passen+/o = niet aan te bevelen

HARDSOLDEERVERBINDINGENHet harden hoogtemperatuursolderen aan veredelbarenikkellegeringen moet - in tegenstelling tot het zachtsol-deren - altijd plaatsvinden vóór de veredeling en bij eentemperatuur, die hoger ligt dan 875 ºC; dit in verbandmet het mogelijk optreden van spanningscorrosie.De schuifsterkte, afhankelijk van het type soldeer, isweergegeven in tabel 9.2.

De maximaal toelaatbare gebruikstemperatuur in verbandmet sterkte en oxidatiebestandheid is veelal een criteriumvoor de keuze van het hardsoldeer (zie tabel 9.2).

N.B. Voor bijzondere soldeersoorten zijn in de aangegevengroepen zowel hogere als lagere gebruikstemperatu-ren toelaatbaar. De lage temperaturen gelden voorlangeduur-belastingen en de hoge temperaturen voorlage belastingen.

57

tabel 9.2 Gegegevens voor het hardsolderen van nikkel ennikkellegeringen

soldeersoort (groep) 1)schuif-sterkte[N/mm2]

max. toelaat-bare gebruiks-

temp. [ºC]

spleet-breedte[mm]

koperhardsolderen (H3) 200...250 500 0,00...0,05zilverhardsolderen (H5) 200...350 300 0,05...0,20 2)

nikkelhardsolderen (H6) 200...300 1000...1200 0,05...0,10 2)

goudhardsolderen (H8) 200...350 450...850 0,05...0,10 2)

1) Groepen uit hoofdstuk 32) Bij hoogtemperatuursolderen de spleetbreedte ≤0,05 mm kiezen

De corrosievastheid van de soldeerverbinding wordt beïn-vloed door het medium en moet per geval worden bekeken.De beste resultaten worden verkregen met de nikkelhard-solderen (zie hoofdstuk 3, tabel 3.10). Het gebruik van eenvloeimiddel kan de corrosievastheid van de verbinding na-delig beïnvloeden. Daarom verdient solderen in een redu-cerende atmosfeer en in vacuüm de voorkeur.

9.3.2 Metallurgische eigenschappenBij het zachtsolderen treedt geen verandering op in de me-tallurgische eigenschappen van het werkstuk. Plaatselijkeoververhitting tijdens het solderen kan echter de kwaliteitnadelig beïnvloeden.De nikkellegeringen zijn bij verhoogde temperatuur gevoe-lig voor bros worden bij de aanwezigheid van lood en an-dere laagsmeltende metalen.Bij het harden hoogtemperatuursolderen kunnen de vol-gende verschijnselen optreden: zwavelbrosheid; spanningscorrosie (interkristallijne penetratie); interkristallijne corrosie.

ZWAVELBROSHEIDNikkel en nikkellegeringen worden bros, indien zij verhitworden in aanwezigheid van zwavel of zwavelhoudendestoffen, zoals snijolie, aftekenkrijt en vingerafdrukken.Het eutectisch nikkelsulfide vormt zich bij voorkeur aande korrelgrenzen en heeft een laag smeltpunt.Onder invloed van krimpverschijnselen en een vloeibarefase aan de kristalgrenzen ontstaat gemakkelijk warm-brosheid bij verhoogde temperatuur (warmscheurgevoe-ligheid). Materialen met deze eigenschap noemt men wel"hot short" of warmbros en de scheuren worden aange-duid als "liquation cracks" of warmscheuren. Tijdens hetgehele soldeerproces is het dan ook strikt noodzakelijkdat het nikkel niet in aanraking komt met zwavel.Nikkel-koperlegeringen zijn hiervoor zeer gevoelig, terwijlde chroombevattende legeringen er minder gevoelig voorzijn. Materialen waarin nikkelsulfide is gevormd, zijn vooraltijd onbruikbaar geworden.

SPANNINGSCORROSIE (INTERKRISTALLIJNE PENETRATIE)Nikkel en nikkellegeringen zijn zeer gevoelig voor een soortspanningscorrosie, die veroorzaakt wordt door penetratievan gesmolten soldeermateriaal in onder trekspanningstaande delen. Deze spanningen kunnen zijn veroorzaaktdoor koude vervorming.Om deze schadelijke penetratie te voorkomen moet men: de onderdelen spanningsarm gloeien voor het solderen; het soldeerproces zo laten verlopen, dat er geen span-

ningen in het werkstuk worden geïntroduceerd (d.w.z.gelijkmatig opwarmen en oppassen met het gebruikvan stelstukken);

de soldeertemperatuur bij veredelbare nikkellegeringenhoog kiezen (boven 875 ºC).

INTERKRISTALLIJNE CORROSIEBij het solderen van zuiver nikkel komt het voor, dat vloei-middel en soldeermateriaal langs de korrelgrenzen pene-treren en zo het materiaal bros maken.

9.4 VoorbewerkingBij de voorbewerking zijn de volgende aspecten van belang: De oppervlakken van de soldeerspleet dienen een ruw-

heid te bezitten, die ligt tussen 1 en 6 µm (Ra=1...6)en de soldeerspleet dient parallel te zijn met een maxi-maal toelaatbare afwijking van 0,03 mm.

Indien hoge eisen worden gesteld aan de maatvoeringof wanneer er kans is op spanningscorrosie, moeten deinwendige spanningen door spanningsarm gloeien wor-den weggenomen.

De veredelbare nikkellegeringen zijn gelegeerd met ti-taan en aluminium. Hierdoor is een zeer stabiel oxideaan het oppervlak aanwezig. Bevat het oppervlak eente hoog aandeel aluminium- of titaanoxiden (>1%),waardoor slechte bevochtiging kan optreden, dan moe-ten deze oxiden vooraf worden bedekt of verwijderd.Bij voorkeur worden onderdelen, gemaakt van deze nik-kellegeringen, vóór het solderen vernikkeld of verkoperdmet een laagdikte van 5...10 µm. Ook kan men het op-pervlak intensief behandelen in een gasvormige fluor-waterstof atmosfeer, zodat een titaan- en aluminium-arm oppervlak ontstaat. Dit kan ook via vooroxidatieen langs natchemische weg (bijvoorbeeld m.b.v. hetPOCT-proces (POCT=Pre Oxydation Chemical Treatment).

9.4.1 NaadvormenIn de praktijk kunnen alle naadvormen uit hoofdstuk 5worden toegepast. De aan te houden spleetbreedte wordtbepaald door het te gebruiken soldeer en de gekozen sol-deermethode (met of zonder vloeimiddel). De spleetbreedteis o.a. van invloed op de sterkte van de verbinding. Vooreen goede uitvoering van de hardsoldeerprocedure is hetnodig, dat de juiste spleetbreedten worden aangehouden(tabel 9.2).Hierbij moet men er rekening mee houden, dat de spleet-breedte op soldeertemperatuur wordt bedoeld. De spleet-breedte op soldeertemperatuur kan namelijk afwijken vande op kamertemperatuur ingestelde, vanwege uitzettings-verschillen die optreden ten gevolge van het verschil tus-sen kamer- en soldeertemperatuur. Dit kan met name hetgeval zijn bij het solderen van combinaties van materialen.

9.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer9.5.1 SoldeerVoor het zachtsolderen kunnen in principe alle zachtsol-deersoorten worden gebruikt.Voor het hardsolderen zijn alle typen bruikbaar (zie ooktabel 9.1), uitgezonderd aluminiumhardsoldeer en koper-fosforhardsoldeer (resp. groep H1 en H2, zie hoofdstuk 3).

De fosforhoudende koperhardsolderen (groep H2, ziehoofdstuk 3) kunnen in verband met de vorming vanbrosse fosfiden niet worden gebruikt.

Bijna alle nikkellegeringen kunnen met de koperhardsolde-ren (groep H3, zie hoofdstuk 3) worden gesoldeerd. Ditsoldeer legeert echter gemakkelijk met het werkstukmate-riaal, waardoor een smeltpuntverhoging van het soldeerontstaat en dit voortijdig stolt. Een en ander kan wordentegengegaan door het soldeer vlak bij de spleet aan tebrengen en het spleetoppervlak te voorzien van groefjes

58

in de vloeirichting. Bij dunne voorwerpen en te veel sol-deer treedt snel buitensporige erosie op (dit is oplossenvan het basismateriaal door het vloeibare soldeer).

De koper-zinkhardsolderen (groep H4, zie hoofdstuk 3)worden o.a. toegepast voor het verbinden van nikkel ofnikkellegeringen aan zichzelf en aan ongelegeerd of laag-gelegeerd staal, gietijzer, koper en koperlegeringen meteen solidustemperatuur >950 ºC.

Zilverhardsolderen (groep H5, zie hoofdstuk 3, tabel 3.6)zijn zeer veel gebruikte soldeermaterialen. Bij een goedontwerp en juiste uitvoering zijn zilversoldeerverbindingeneven sterk als het werkstukmateriaal. Gewoonlijk wordenzilversolderen gebruikt met 50% Ag en gelegeerd metCu, Zn en Cd bij een soldeertemperatuur van ongeveer700 ºC; dit hoge zilvergehalte is vereist in verband meteen goede corrosiebestandheid.Indien spanningscorrosie wordt verwacht, dient een sol-deer te worden gebruikt zoals: 56% Ag, 22% Cu, 17% Zn,5% Sn (AG 102 ) of 60% Ag, 30% Cu, 10% Sn (AG 402).

De nikkelhardsolderen (groep H6, zie hoofdstuk 3, tabel3.10) legeren evenals koper gemakkelijk met het werk-stukmateriaal. Dit veroorzaakt een verhoging van het her-smeltpunt (van belang bij getrapt solderen), een vergro-ting van de sterkte en een verbetering van de oxidatie-bestandheid. Om voorgaande redenen worden nikkelhard-solderen het meest toegepast. Hierbij dient wel te wordengewaakt tegen het optreden van buitensporige erosie.

Palladiumhard- en goudhardsolderen (groepen H7 en H8,zie hoofdstuk 3) worden voor speciale toepassingen ge-bruikt, waarbij de erosie zo klein mogelijk moet zijn. Dezesoldeersoorten zijn gemakkelijk te verwerken en leverenuitstekende verbindingen.Uiteraard spelen bij de keuze van het soldeer verschillendefactoren een rol n.l.: de bedrijfsomstandigheden, de sol-deerprocedure, de toe te passen warmtebehandelingenen de kostprijs.

9.5.2 VloeimiddelDe keuze van het vloeimiddel voor het zachtsolderenwordt bepaald door de stabiliteit van de oxiden (zie hoofd-stuk 4). Afhankelijk van de mate van stabiliteit van deoxiden kan worden gekozen voor een agressief type alsF-SW 11 (type 3.2.2) of mogelijk voor een milder type.

Voor het hardsolderen wordt de keuze van het vloeimiddelbepaald door de soldeertemperatuur (T). Zo worden detypen F-SH 1 (FH10 of FH12) en F-SH 4 (FH40) voorT>600 ºC, het type F-SH 2 (FH20 of FH21) voorT>800 ºC en het type F-SH 3 (FH30) voor T>1000 ºCgebruikt (zie tabel 4.4 in hoofdstuk 4).

9.5.3 Beheerste atmosfeerDaar nikkel en nikkellegeringen worden toegepast voorcorrosie- en hittevaste onderdelen, worden er aan de ver-bindingen hoge eisen gesteld. Hierbij is een gelijkmatigeopwarming vóór het solderen en de afwezigheid van vloei-middelresten na het solderen van het grootste belang.Om deze redenen worden dan ook de meeste onderdelenin een vacuüm gesoldeerd van 133,3×10–4 N/m2

(1,33×10–4 mbar) of in een waterstofatmosfeer met eendauwpunt van –80 ºC.Alle nikkellegeringen, ook de Ti- en Al-houdende, maarwel afhankelijk van de hoogte van het Ti- en Al-gehalte,kunnen in een vacuüm beneden 133,3×10–4 N/m2

(1.33×10–4 mbar) en een temperatuur boven 1000 ºCworden gesoldeerd.

9.6 SoldeermethodenVan de gangbare soldeermethoden worden het solderenmet de vlam, het solderen in ovens, het inductiefsolderenen het weerstandsolderen het meeste toegepast. Hetdompelsolderen en het solderen met de bout vinden inbeperkte mate toepassing.De vereiste kwaliteit, de seriegrootte en de afmetingenvan de werkstukken zijn van doorslaggevende betekenisbij de keuze van de methode.De hittevaste nikkellegeringen worden meestal met eennikkelhardsoldeer in vacuüm of in een waterstofatmos-feer gesoldeerd.

9.6.1 SoldeerprocedureDe verwarmingsmethode moet in verband met de tempe-ratuurgevoeligheid zo worden gekozen, dat het werkstuksnel en gelijkmatig op de soldeertemperatuur wordt ge-bracht.De hele soldeercyclus moet zo worden uitgevoerd, datdeze niet in strijd is met de eisen die aan een goedewarmtebehandeling van nikkellegeringen worden gesteld.

9.7 Nabehandeling en controleGoed uitgevoerde soldeerverbindingen vereisen geen me-chanische nabewerking.Vloeimiddelresten moet men echter wel grondig verwij-deren in verband met het corrosiegevaar.Voor belangrijk werk is een procedurekwalificatie noodza-kelijk, hetgeen met zich meebrengt dat door destructiefonderzoek moet worden vastgesteld of de soldeerspleetvoldoende is gevuld.In veel gevallen zal worden volstaan met een visuele in-spectie, nadat men overtuigd is, dat volgens specificatiesen tekeningen is gewerkt. Keuring van de gesoldeerdeproducten vindt dan plaats door lekdetectie en door niet-destructief onderzoek (zie hoofdstuk 6).

59


Hoofdstuk 10Aluminium en aluminiumlegeringen*)

10.1 InleidingAluminium en zijn legeringen bezitten een oxidehuid,waarvan het smeltpunt (ca. 2200 ºC) ver boven dat vanhet zuivere materiaal (660 ºC) ligt. De dikte van de oxide-huid is afhankelijk van het type legering en kan soms dooranodiseren kunstmatig zijn versterkt.Indien een dikke oxidehuid aanwezig is, moet deze wordenafgebeitst in een caustic-sodabad of plaatselijk wordenverwijderd door verspanen of slijpen.Naast de hinder, die kan worden ondervonden van de oxi-dehuid, is de samenstelling van de legering van invloedop de resultaten, die bij het solderen kunnen worden be-haald, als gevolg van de steeds kleinere temperatuurver-schillen tussen het smelttraject van de werkstuklegeringen het smelttraject of smeltpunt van het soldeer. Hetlaatstgenoemde speelt vooral bij hardsolderen een groterol. Om dit te illustreren zijn de toestandsdiagrammenvoor de voornaamste aluminiumlegeringen weergegevenin figuur 10.1.

Bij het zachtsolderen kan overschrijding van de rekristal-lisatietemperatuur van 250-300 ºC of de ontlaattempe-

ratuur van 325-350 ºC optreden, met teruggang van me-chanische eigenschappen tot gevolg; bij het hardsolderenis dit zeker het geval.Bij het hardsolderen dient vooral te worden gewaakt tegenoververhitting, d.w.z. dat niet verwarmd mag worden toteen temperatuur die ligt in het gebied waarin de werkstuk-legering gedeeltelijk vloeibaar is; oververhit materiaal ismateriaal waarvan de kristalgrenzen zijn gesmolten en iste herkennen aan bobbeltjes op het oppervlak.

Met betrekking tot de soldeerbaarheid van aluminium enaluminiumlegeringen kan het volgende worden gesteld:

De best te zachtsolderen aluminiumtypen zijn: Al (AA1XXX); AlCu (AA2XXX); AlMn (AA3XXX); AlSi (AA4XXX); AlZn (AA7XXX).

AlMgSi- en AlMg-legeringen zijn matig tot slecht zacht-soldeerbaar vanwege het Mg-aandeel.

De best te hardsolderen aluminiumtypen zijn de niet-ver-edelbare: Al 99,0-99,5 (AA1XXX); AlMn (AA3XXX); AlMg1 (AA5XXX)en de veredelbare: AlMgSi (AA6XXX met max. 2% Mg en Si).

figuur 10.1 Toestandsdiagrammen van de voornaamste aluminiumlegeringen

60

De legeringen met een Mg-gehalte hoger dan ongeveer2% geven aanleiding tot moeilijkheden in verband metbevochtiging en excessieve penetratie; tevens daalt desmelt(solidus)temperatuur aanzienlijk. Wegens het geringesmeltpuntverschil van een aantal typen veredelbare lege-ringen en de gebruikte typen hardsoldeer komen slechtsenkele legeringen in aanmerking, waarvan de voornaamsteAlMgSi is, bijvoorbeeld AA 6061of 6063. Hierbij moetworden opgemerkt, dat de materialen uit de AA6XXXserie na het hardsolderen veroudering vertonen, waardoorde mechanische eigenschappen veranderen in de tijd (detreksterke neemt toe, de rek daalt).

Van de gietlegeringen komen de AlSi typen in aanmerkingmet Si-gehalten van maximaal 7%.Niet aanbevolen wordt spuitgietlegeringen te hardsolderen,daar blaasvorming kan optreden door de aanwezigheidvan gas in metaal.

10.2 MateriaalcombinatiesCombinaties met andere metalen zijn moeilijk uitvoerbaaren vereisen bijzondere technieken.

10.3 Eigenschappen10.3.1 ZachtsolderenDoor de aanwezigheid van de oxidehuid, die niet gemak-kelijk is op te lossen met een vloeimiddel, is het zacht-solderen van aluminium alleen verantwoord en leidt totpositieve resultaten als men zich terdege heeft georiën-teerd op dit gebied.

Voor af en toe voorkomende soldeerkarweien kan men meteen vloeimiddel wel incidenteel een redelijke verbindingkrijgen. Een reproduceerbaar succes is echter nauwelijkste verwachten.Wanneer geen diepe naden moeten worden zachtgesol-deerd, bijv. Al-draad op plaat, dan kan het best het z.g.wrijfsolderen worden toegepast, waarbij gebruik wordtgemaakt van een zink-basissoldeer en een soldeerboutmet flink vermogen of een brander.

Ook het reactiesolderen, waarbij uit een vloeimiddel eengemakkelijk te solderen metaal op het aluminiumopper-vlak wordt neergeslagen, kan worden gebruikt.

Met behulp van een soldeerbout met ultrasone tipbewe-ging kunnen met zink-, cadmium- en hoog tinbasissoldeergoede hechtlagen worden aangebracht, waarna gemakke-lijk kan worden afgesoldeerd met een weinig agressiefvloeimiddel.

Het gaat hier steeds echter om solderingen op het opper-vlak met zeer ondiepe spleten.Mocht de noodzaak wel aanwezig zijn om diepe naden tesolderen, dan geeft het vooraf vertinnen, bijvoorbeeld ineen ultrasoon tinbad, de beste voorwaarde tot succes.

Andere meer ingewikkelde technieken zijn die, waarbijlangs galvanische weg een gemakkelijk te zachtsolderenhechtlaag, bijvoorbeeld nikkel, wordt opgebracht.

10.3.2 HardsolderenEen veel betere reproduceerbare kwaliteit verkrijgt menbij het hardsolderen (figuur 10.2).De meest eenvoudige wijze is het solderen met de vlam,maar deze methode geeft de meeste kans op teleurstellingen.De smeltpunten van de aluminiumlegeringen en de hard-solderen liggen in vele gevallen dermate dicht bij elkaar,dat het plaatselijk smelten van het werkstuk het gevolg is.

figuur 10.2 Verhittingselement voor een spoelmachine en op-gebouwd uit gesoldeerd aluminium (foto Brazetec)

10.3.3 Plateren, claddenZowel hard- als zachtsolderen kan worden vereenvoudigddoor werkstukken samen te stellen uit met soldeer gepla-teerde of gecladde aluminium plaat.Plateringen of claddingen dienend als soldeer, kunnenmet AlSi (bijv. met de hardsolderen AL102; AA4343,AL103; AA4045 en AL 104; AA4047), Zn, Pb en Cdworden uitgevoerd en worden voor o.a. warmtewisse-laars toegepast.Het plateren of cladden met AlSi wordt meestal uitge-voerd door middel van warmwalsen.

10.4 VoorbewerkingVoor het samenstellen moeten de delen grondig wordenontvet met een oplosmiddel of in een caustic-sodabad,gevolgd door neutralisatie met verdund salpeterzuur.Capillair zachtsolderen is alleen mogelijk indien de alumi-nium naadoppervlakken voor het samenstellen van eenhechtlaag zijn voorzien.

10.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer10.5.1 ZachtsolderenHet zachtsolderen vindt plaats bij soldeertemperaturendie liggen tussen 225 en 380 ºC. Het meest gangbaretype soldeer bevat 60% tin en 40% zink, doch ook anderezachtsolderen, die (het giftige en - op enkele uitzonderin-gen na - verboden) cadmium en lood bevatten en voortsaluminium, worden eveneens gebruikt; dit zijn naast desolderen Sn85-92Zn8-15 en Sn50-70Zn30-50 ook desolderen Zn85-98Al2-15 en Zn55-65Cd35Al0-5,Sn40-60Pb30-55Zn+Cd2-20 en Cd75-83Zn17-25.

61

Omdat in het soldeer andere metalen zitten dan aluminiumis het strikt nodig om na te gaan of de gebruiksomstan-digheden van het gesoldeerde product geen bimetallischecorrosie zullen veroorzaken. Cadmium-zinksolderen heb-ben de hoogste corrosiebestandheid en deze worden weltoegepast voor het solderen van dakbedekkingen. De tin-houdende solderen zijn niet geschikt voor corrosieve om-standigheden.

De treksterkte van zachtsoldeer ligt tussen 50 en 100 N/mm2,doch de sterkte van de verbinding hangt af van de con-structie en de kwaliteit van de uitvoering van het werk.In ieder geval dienen zachtgesoldeerde verbindingen alleente worden toegepast in constructies die slechts aan zeerlage spanningen zijn onderworpen.

De zachtsoldeervloeimiddelen voor gebruik tot 285 ºCzijn op een organische amine-basis, terwijl die voor ge-bruik tot 400 ºC op een anorganische chloride- en/offluoride-basis zijn; op chloride-basis zijn corrosief, opfluoride-basis niet.

10.5.2 HardsolderenDe toevoegmaterialen hebben smeltpunten die liggentussen 450 en 600 ºC.De eutectische legering AlSi-13 (AL104; AA4047;smeltpunt: 577 ºC) wordt gewoonlijk gebruikt voor vlam-en inductiefsolderen en is ondanks zijn dunvloeibaarheidook geschikt voor ovensolderen. Andere geschikte lege-ringen hebben een siliciumgehalte van 5...10% en zijnbijv. AL102; AA4343 en AL103; AA4045.

Bij het hoogtemperatuursolderen in vacuüm van alumi-nium worden solderen met 1-2% Mg toegepast zoalsAL103; AA4004 en AL302 (zie hoofdstuk 3 en VM82,hoofdstuk 11) of AA 4047/4045 mod. met 0,2% Mg.

Een z.g. actief soldeer tinzilvertitaan wordt toegepast ineen beschermde atmosfeer met vloeimiddel bij een sol-deertemperatuur van ca. 500 ºC om aluminium aan zich-zelf of aan koper te solderen, terwijl een aluminiumkoper-nikkelsiliciumsoldeer in vacuüm of in stikstof bij een sol-deertemperatuur van maximaal 550 ºC wordt gebruiktvoor het solderen van aluminium.

Speciale z.g. Long Life legeringen (bijv. Corus 3532 en3542) zijn als soldeer voor de automobielindustrie ont-wikkeld om interkristallijne corrosie in aluminiummangaan-legeringen zoals AA3003 en AA3005 te voorkomen. Zijvormen tussen het soldeer en het bulkmateriaal een laagmet relatief onedele uitscheidingen die zich bij corrosieveomstandigheden opofferen, waardoor lekkage t.g.v. put-corrosie wordt voorkomen of vertraagd. Deze solderenhebben voorts een laag ijzergehalte ter voorkoming vande vorming van brosse, naaldvormige FeAl-kristallen bijhet stollen. Zij geven na walsen en rekristalliserendgloeien z.g. pancake kristallen, waardoor de eventueeldoor corrosie gevormde lekweg langs kristalgrenzen ver-lengd wordt.

Voor het solderen met de vlam worden de naadkantengebroken (=het verwijderen van de scherpe bewerkings-kanten) en ingesmeerd met een vloeimiddelpasta, gemaaktvan 3 delen poeder en 1 deel water. De delen kunnen ookin een oplossing worden gedoopt bestaande uit 35 delenvloeimiddelpoeder en 50 delen water. Hierbij kan wordengekozen voor een hygroscopisch of niet-hygroscopischvloeimiddel. In het laatste geval kan dan ook nog de keuzeworden gemaakt voor een al dan niet 2% cesiumhoudendvloeimiddel. Met een cesiumhoudend vloeimiddel is hetmogelijk om aluminiumlegeringen met een magnesium-

gehalte ≤ 0,5 % te bevochtigen en te solderen.De hardsoldeervloeimiddelen bestaan uit complexe fluor-aluminaatzouten die niet corrosief zijn.

De vlaminstelling moet reducerend of neutraal zijn en ingeen geval oxiderend. Bij het vlamsolderen wordt hoofd-zakelijk het gebied waar de soldeerverbinding komt doorde vlam verhit en zo min mogelijk het soldeer.

10.6 Soldeermethoden10.6.1 ZachtsolderenSMEER- OF WRIJFSOLDERENWanneer geen vloeimiddel wordt gebruikt, moeten de teverbinden oppervlakken tijdens het verhitten worden ge-borsteld en geschrapt in een poel van gesmolten soldeer,totdat bevochtiging plaatsvindt, waarna de delen bijeenworden gebracht.

REACTIESOLDERENReactiesolderen is een mogelijkheid, waarbij het werkstuk-materiaal wordt bevochtigd met behulp van een vloeimid-del, bestaande uit 88,5% salmiak, 5% zinkwit en 6,5%water. Dit mengsel levert - wanneer het is aangebracht enverhit - een laagje metallisch zink dat de oxidehuid vanaluminium doorbreekt en goed hecht. Met het verhittenmoet worden gestopt, zodra de reactie staakt (de rook-ontwikkeling ophoudt). Het soldeer moet dan wordentoegevoegd en de verbinding is gemaakt.

ULTRASOON SOLDERENZachtsolderen van aluminium is minder eenvoudig danhardsolderen. Dit komt omdat er geen vloeimiddelen zijn,die in staat zijn bij de zachtsoldeertemperatuur de oxide-huid te verwijderen.Naast het gebruik van een vloeimiddel moet bij het zacht-solderen met mechanische hulpmiddelen worden gewerktom de oxidehuid te doorbreken en een contact tussensoldeer en aluminium te bewerkstelligen (hieronder valtook de toepassing van het ultrasoon solderen).

10.6.2 HardsolderenHet solderen met de vlam vereist een grote speciale vak-kennis. Uit het hiervoor behandelde blijkt, dat de besteresultaten worden verkregen bij goed gecontroleerdetemperatuur.De voornaamste processen zijn: zoutbadsolderen; ovensolderen; inductiefsolderen.

ZOUTBADSOLDERENDelen kunnen worden gesoldeerd door onderdompeling ineen zoutbad, waarbij de duur van de behandeling varieertvan 0,5...30 minuten. De te solderen delen moeten bijdeze methode worden geprepareerd met het gewenstesoldeer en ondergedompeld in een bad, dat het soldeerdoet smelten en tevens dienst doet als vloeimiddel. Demethode vergt speciale zorg ter voorkoming van explosies.Om die reden verwarmt men de te solderen delen in eenluchtoven tot ca. 465 ºC voor, alvorens ze in het zoutbadte dompelen.Hoewel de investering hoog is voor dit proces, zijn de ver-kregen resultaten uitstekend.Het gebruikte vloeimiddel heeft twee functies, namelijkhet fungeren als een vloeimiddel en als een uitstekendewarmtegeleider. Dunnere delen raken niet oververhit wan-neer deze in combinatie met dikke delen worden gebruikt.

62

Nauwe lange spleten zijn toelaatbaar. Bijvoorbeeld alu-minium golfgeleiders (radartechniek) waaraan hoge eisenworden gesteld, kunnen door middel van zoutbadsolderenuitstekend worden vervaardigd. Gezien het gebruikte vloei-middeltype (fluoride-houdend) zijn stringente ventilatie-maatregelen nodig.

OVENSOLDERENStringente ventilatiemaatregelen gelden ook voor met nor-male ovens te solderen aluminiumonderdelen. Hierbij wordtechter het vloeimiddel aan het werkstuk toegevoegd.Verhitting vindt plaats door middel van straling, zoals bijweerstandsovens gebruikelijk is.In figuur 10.3 zijn een aantal voorbeelden gegeven vanverbindingen die in een oven kunnen worden gesoldeerd.

Nadat de naadkanten en het soldeer zijn voorzien van eenvloeimiddel, worden de gemonteerde delen gedroogd al-vorens in de oven te gaan. Alleen ovens met een niet-oxi-derende atmosfeer mogen worden gebruikt.

Bij deze methode worden de werkstukken 4...15 min. ineen oven gehouden, waarvan de temperatuur - om over-verhitting van de werkstukken te voorkomen - zeer nauw-keurig wordt gecontroleerd. Nadat de werkstukken langgenoeg op temperatuur zijn gehouden om het soldeer degelegenheid te geven zich te verspreiden, worden de ge-soldeerde werkstukken afgekoeld door onderdompeling inwater van 60...80 ºC of door sproeien met koud water.Deze behandeling verwijdert de meeste vloeimiddelresten.

Niettegenstaande dit, wordt een nabehandeling in eenbad met verdund salpeterzuur aanbevolen.Bij het ovensolderen hebben zich verdere ontwikkelingenvoorgedaan, waardoor het solderen in vacuüm mogelijk isgeworden. Gewerkt wordt met speciaal geprepareerdedeklaagmaterialen (die elementen als Bi en Mg bevatten),die verdampen bij de soldeertemperatuur en het werkva-cuüm, zodat een metallisch oppervlak resteert. Ook wordtwel gewerkt met deklagen van nikkel of koper of combi-naties daarvan. De vacuümovens zijn echter wel speciaalvoor dit doel geconstrueerde ovens (zie ook VM 82 Hoog-temperatuursolderen).

Bandovensolderen onder droge stikstof (dauwpunt<–40 ºC; zuurstofgehalte <100 ppm) met een fluoride-basis vloeimiddel (Nocolok® 2-5 g/m2) heeft in industriëletoepassingen, zoals warmtewisselaars, een groot aandeelverworven wegens de toelaatbaarheid van iets groteretoleranties dan bij vacuümsolderen het geval is (≤ 0,1 mmt.o.v. ≤ 0,05 mm). Bovendien zijn lekke onderdelen op-nieuw soldeerbaar.

INDUCTIEFSOLDERENBij het inductiefsolderen werkt men met dezelfde vloei-middelen en soldeersoorten als bijvoorbeeld bij het sol-deren met de vlam. Gezien de grote warmtegeleiding vanaluminium en de sterk geconcentreerde warmte-inbrengbij het inductief solderen, is dit een goede soldeermethode,waarbij snel en zonder gevaar van aansmelten van hetbasismetaal kan worden gewerkt.

figuur 10.3 Enige geschematiseerde voorbeelden van soldeerverbindingen, uitgevoerd met AlSi toevoegmateriaal of doortoepassing van met AlSi soldeer geplateerde plaat

63

10.7 Nabehandeling en controleNa het solderen moeten vloeimiddelresten worden ver-wijderd door spoelen en borstelen met heet water of ge-durende 5 min dompelen in een bad met een waterigeoplossing van 10 vol.% salpeterzuur en 0,25% fluor-waterstof bij 20 ºC, gevolgd door spoelen in stromendwater en drogen met warme lucht.Na afloop kunnen de gesoldeerde verbindingen met degebruikelijke destructieve en niet-destructieve methodenzoals trek- en afschuifproef voor mee gesoldeerde dum-my’s (proefstukken), resp. penetrant, radiografisch ofultrasoononderzoek, worden gecontroleerd.

64


Hoofdstuk 11Titaan en titaanlegeringen *)

11.1 InleidingTitanium en zijn legeringen behoren tot de groep reactievematerialen, die met stijgende temperatuur gassen, zoalszuurstof, stikstof en waterstof, in toenemende mate op-nemen. Hierdoor wordt het materiaal brosser. Bij gebruikboven ongeveer 500...600 ºC zal opname van gassen,zoals hierboven genoemd dermate snel gaan, dat eenlangdurig gebruik niet aan te bevelen is. Vanwege ditreactief zijn, kunnen niet alle soldeermethoden wordentoegepast. In figuur 11.1 wordt hiervan een voorbeeldgegeven.Mede in verband met het toepassingsgebied in corrosievemilieus, is de selectie van soldeertypen aan beperkingenonderhevig.

figuur 11.1 Turbocompressorwaaiers d.m.v. vacuümsolderenvervaardigd en bestaande uit titaanlegeringen(foto Bodycote Diemen)

11.2 MateriaalcombinatiesVoor het verbinden van titaan en zijn legeringen aan anderematerialen, is het aan te bevelen gebruik te maken vaneen oppervlaktelaag bestaande uit zilver, koper, nikkel ofandere lagen, die gemakkelijk door het soldeer kunnenworden bevochtigd.Dergelijke lagen kunnen door middel van dompelen in eengesmolten metaal, of galvanisch aangebracht worden.In aanmerking komen: dompelen in gesmolten aluminium en aansluitend dom-

pelen in vloeibaar zilver; verzilveren, vernikkelen, verijzeren of verkoperen; plateren in een zoutbad met indium, tin, lood, zink, cad-

mium, bismut of tantaal.

Bij het gebruik van dit soort lagen wordt de bevochtigingverbeterd, de kans op het optreden van een brosse tus-senfase wordt dan echter groter.

11.3 Eigenschappen11.3.1 ZachtsolderenHet zal duidelijk zijn, dat het zachtsolderen in combinatiemet een oppervlaktelaag goed uitvoerbaar is. Echter hetverschil in eigenschappen tussen de oppervlaktelaag enhet titaan maakt het toepassingsgebied relatief smal.

11.3.2 HardsolderenVanzelfsprekend geven hardsoldeerverbindingen hogeresterkten. Deze zijn echter nog laag vergeleken bij de sterktevan het basismateriaal. Dit is nog niet zo het geval bij on-gelegeerd titaan met een minimum treksterkte van onge-veer 350 N/mm2. Afschuifsterkten tot ongeveer 180 N/mm2

zijn haalbaar. Het probleem bij het hardsolderen van titaanis, dat de meeste soldeerlegeringen intermetallische ver-bindingen vormen. Deze zijn bros van karakter, waardoorde verbindingen weinig vervormbaar zullen zijn.

11.4 VoorbewerkingGezien het karakter van de materialen is een zorgvuldigeverwijdering van de oxidehuid noodzakelijk.Een reinigingsprocedure is:1. Ontvetten in aceton;2. Beitsen in een waterige oplossing van 25...45 vol.%

HNO3 (65%) en 2...5 vol.% HF (40%);3. Spoelen in warm water;4. Afborstelen met roestvast stalen borstel.

Zware oxidehuiden kunnen eerst door middel van stralenworden verwijderd, aansluitend moet daarna weer wor-den gebeitst. Het oppervlak moet daarna met schonehandschoenen worden aangepakt en verder verwerkt.

11.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerUit het oogpunt van bevochtiging zijn legeringen op basisvan aluminium, aluminiummangaan, zilver, zilveraluminium,zilverkoper met toevoegingen van tin of palladium het bestgeschikt voor de lagere temperaturen. Soldeertypen op ba-sis van titaan zijn met succes toegepast. Het zijn de typenTiNi, TiCuNi en TiZrBe. Dit zijn echter geen standaardle-geringen. In tabel 11.1 zijn nog enige soldeertypen aan-gegeven.De standaard zilverhardsolderen van het type AgCuZnCdkunnen eveneens worden toegepast voor het vlamsolderen(Groep H5, AG 301 t/m AG 309 en AG 351; zie hoofd-stuk 3 tabel 3.6).

11.6 Soldeermethoden en nabehandelingIn principe komen de bekende soldeermethoden in aan-merking. De meest toegepaste methode maar die ook demeeste ervaring vereist, is het vlamsolderen, waarbij ge-bruik wordt gemaakt van agressieve vloeimiddelen metbijvoorbeeld de volgende samenstelling: 55...60% BaCl2,15% LiF, 15% ZnCl2, 10...5% MgCl2 en 5% NaCl.Het mengsel kan, mits droog opgeslagen, lang wordenbewaard. Kort voor het solderen aanmaken met gedes-tilleerd water. In de handel zijn vloeimiddelen aangepastaan het type titaanlegering verkrijgbaar. Ook inductief-solderen kan worden toegepast.

Door te solderen in vacuüm bij een druk <10–5 mbar ofeen inert gas met een dauwpunt beter dan –54 ºC kan hetgebruik van vloeimiddel achterwege blijven (figuur 11.1).

De in de tabel 11.1 genoemde legeringen kunnen in eenoven als soldeer worden gebruikt.Alle hiervoor genoemde legeringen hebben de neiging rela-tief snel met het titaan te legeren, waardoor erosie vanhet basismateriaal kan optreden. Het vaststellen van eenjuiste soldeercyclus is mede hierdoor van essentieel belang.Bij het solderen in vacuüm en inert gas zal een reinigings-procedure na het solderen niet nodig zijn.

65

tabel 11.1 Enkele zilverhardsolderen voor het solderen van titaan en titaanlegeringen (voor soldeersoorten op aluminium-,titaan-, goud-, palladium- en zirkoniumbasis zie ook VM 82 Hoogtemperatuursolderen)

soldeer-type

groep 1) chemische samenstelling in % soldeertem-peratuur [ºC]

smeltpunt of-traject [ºC]

afschuifsterktemax. [N/mm2]H5 H7 Ag Li Mn Ni Al Cu Pd

Ag 100 1000 960 –

Ag-Li 98 2 800 – 150

Ag-Mn AG 501 85 15 1000 960...970 –

Ag-Al 87,5 12,5 790 – 105

95 5 870...900 – 180

30 1 69 660 – –

Ag-Cu-Pd PD 106 68,5 26,5 5 >810 805...810 –

Ag-Cu 2) 71,5 0,2 28,15 >790 770 162

1) groepen uit hoofdstuk 3.2) maximaal 0,15% verontreinigingen.

66


Hoofdstuk 12Roestvast staal *)

12.1 InleidingDe roestvaste staalsoorten hebben met elkaar gemeen,dat zij hun weerstand tegen aantasting ontlenen aan hetgelegeerd zijn met een hoog percentage chroom (≥ 12 %).Deze weerstand tegen aantasting geldt in het bijzonderten opzichte van oxiderende milieus. Deze hoeveelheidchroom, die veelal gecombineerd met andere legerings-elementen zoals nikkel, molybdeen, titaan is toegevoegd,vormt op het materiaal onder inwerking van zuurstof eengesloten oxidehuid. Deze laag beschermt het onderliggendemateriaal tegen verdere aantasting. De vorming hiervanvindt al plaats in normale atmosferische omstandigheden.

Door zo'n oxidehuid, waarin ook de oxiden van anderesterk oxiderende legeringsbestanddelen zoals aluminium,titaan en silicium aanwezig kunnen zijn, wordt het solde-ren, zowel zacht- als hardsolderen, sterk bemoeilijkt. Voorhet goede verloop van een soldeerproces is het noodzake-lijk dat de vorming van een oxidehuid wordt verhinderd,of dat een gevormde laag wordt doorbroken. Dit laatstevereist in vele gevallen het gebruik van agressieve vloei-middelen, zeker wanneer aan de lucht of in een niet- ofonvoldoende reducerende atmosfeer wordt gesoldeerd.Door middel van bijvoorbeeld verkoperen of vernikkelen ishet mogelijk het materiaal van een beter te bevochtigenlaag te voorzien.

De roestvaste staalsoorten zijn onder te verdelen in 4groepen met ieder zeer specifieke eigenschappen. Dezegroepen zijn: de ferritische chroomstaalsoorten (niet hardbaar); de martensitische (ferritisch-martensitische) chroom-

staalsoorten (hardbaar); de austenitische chroom-nikkelstaalsoorten (niet hard-

baar); de precipitatie-hardende roestvaste staalsoorten (hard-

baar).

De ferritische chroomstaalsoorten hebben een minimumvan 11,5% aan chroom en een laag koolstofgehalte. Dezegroep, waarmee ook de hittevaste chroomstaalsoortenzijn te vergelijken, vertoont tot op hoge temperaturengeen of slechts gedeeltelijk structuuromzetting, is niethardbaar en heeft lage uitzettingscoëfficiënten.

De martensitische (ferritisch-martensitische) chroomstaal-soorten hebben koolstofpercentages tot 1,15% en afhan-kelijk hiervan een daarmee oplopend chroomgehalte van13...17%. Deze groep is hardbaar, waarbij de corrosie-vastheid gunstig wordt beïnvloed en heeft eveneens lageuitzettingscoëfficiënten.

Bij de austenitische chroomnikkelstaalsoorten; is de om-zetting bij afkoelen vanuit het austenietgebied onderdruktdoor het legeren met nikkel onder verhoging van hetchroomgehalte (ongeveer 18% Cr; 8% Ni).Afhankelijk van de samenstelling kan door koude deforma-tie omzetting naar martensiet plaatsvinden. Het uitzettings-gedrag van de austenitische structuur wijkt sterk af van debeide voorgaande groepen en van de meeste andere niet-roestvaste staalsoorten en komt ongeveer overeen metdat van koper. De austenitisch hittevaste staalsoortenhebben een vergelijkbaar gedrag.

De precipitatie-hardende roestvaste staalsoorten bevattenchroomhoudende staalsoorten, die na afkoelen vanaf deoplosgloeitemperatuur austenitisch blijven of naar marten-siet omklappen, waarna door een precipitatie-hardings-behandeling een aanzienlijke verhoging van de sterkte-eigenschappen wordt verkregen.De keuze van het soldeer en de methode wordt in gevalvan toepassing bij roestvaste staalsoorten niet alleen be-paald door de gewenste sterkte of uit prijsoverwegingen,doch ook door de milieu-omstandigheden, waaraan deconstructie bij gebruik wordt blootgesteld.

Zachtsoldeerverbindingen kunnen maar beperkt wordentoegepast.Hard- en hoogtemperatuursolderen is in veel gevallen naastlassen mogelijk, ook voor gebruik op hogere temperaturen(zie figuur 12.1)

figuur 12.1 Stirlingmotor t.b.v. HRe ketel opgebouwd uit ge-soldeerde roestvaststalen delen (foto Remeha)

12.2 MateriaalcombinatiesBinnen de eigen groep kunnen roestvaste staalsoorten,afgezien van een eventuele voorbehandeling, in de meestegevallen zonder meer via solderen worden verbonden. Inalle andere gevallen moet rekening worden gehouden metverschil in uitzettingscoëfficiënt (zie §12.4.1 Naadvormen).Afgezien van het corrosiegedrag van de verbinding zijnroestvaste staalsoorten door middel van hardsolderen teverbinden met: roestvaste staalsoorten uit andere groepen; constructie- en gereedschapstaalsoorten; nikkel en nikkellegeringen; koper en koperlegeringen; titaan en titaanlegeringen; wolfram en molybdeen.

Moeilijk of niet te verbinden materialen aan roestvaste staal-soorten zijn: aluminium, magnesium en legeringen hiervan.

67

Zachtsolderen is mogelijk met vrijwel alle soldeerbare ma-terialen. Het vindt echter weinig toepassing, aangeziennoch uit oogpunt van sterkte, noch uit dat van corrosie-weerstand enige eisen aan de verbinding mogen wordengesteld.

12.3 Eigenschappen12.3.1 Fysische en mechanische eigenschappenZACHTSOLDEERVERBINDINGENZachtsoldeerverbindingen komen alleen dan in aanmer-king, wanneer deze noch aan corrosie, noch aan ver-hoogde temperatuur (100 ºC) worden blootgesteld.Toepassingen kunnen zijn: het verbeteren van elektrischegeleiding en/of warmteoverdracht of afdichting tegen gasof vloeistoflekkages, voor zover de gebruikstemperatuurbeneden 100 ºC blijft en het mechanisch ontlaste of zeergering belaste verbindingen betreft. Gerekend moet wor-den met schuifsterkten van maximaal 50 N/mm2 en kruip-sterkten van 1 N/mm2.De elektrische geleidbaarheid van tin-solderen bedraagt10...15% van de I.A.C.S. (International Annealed CopperStandard).Tinantimoon- en tinzilversolderen en zuiver tin komen inkleur het beste overeen met roestvast staal.

HARDSOLDEERVERBINDINGENHardsolderen geeft de mogelijkheid bij roestvast staal, alof niet met andere materialen, verbindingen te vervaardi-gen met goede elektrische en thermische geleiding, lagedampspanningen (voor vacuümdoeleinden), met hoge me-chanische sterkte en taaiheid en zelfs met bestandheidtegen hoge temperaturen. De mechanische sterkte vaneen soldeernaad wordt behalve door het type soldeer,ook door de materiaalcombinatie in samenhang met despleetbreedte en de naadvorm bepaald. Richtwaardenvoor de sterkte bij statische belasting zijn weergegevenin tabel 12.1.

tabel 12.1 Mechanische sterkte en gebruikstemperatuur vanhardgesoldeerde verbindingen van roestvast staal

soldeersoort(groep) *)

treksterkte[N/mm2]

schuifsterkte[N/mm2]

max. toelaatb.gebruikstemp.

[ºC]

koperhardsolderen(H3) 150...300 100...200 500

zilverhardsolderen(H5) 250...350 150...200 250

nikkelhardsolderen(H6) 100...300 50...150 1200

edelmetaalhardsolderen(H7 en H8) 250...400 150...200 1000

*) groepen uit hoofdstuk 3

De aangegeven maximum gebruikstemperatuur geeft aantot welke temperatuur nog een keuze uit een bepaaldegroep gemaakt kan worden. Per soldeer kan de gebruiks-temperatuur uiteenlopen.

12.3.2 Chemische eigenschappenDe corrosieweerstand van een soldeerverbinding wordtafhankelijk van het gebruiksmilieu zowel bepaald door dete verbinden materialen als door het te gebruiken soldeeren dient per geval bekeken te worden. De bruikbaarheidvan zachtsolderen in corrosieve milieus is gering.

Van de hardsoldeersoorten zijn vooral de nikkelhoudendehet best bruikbaar. Chroomstaalsoorten zijn gevoelig vooraantasting van het grensvlak tussen het soldeer en basis-materiaal in vochtige omstandigheden bij gebruik vannikkelvrije zilversolderen.Vloeimiddelen zijn nadelig voor de corrosievastheid; metname chloridehoudende vloeimiddelen.Vloeimiddelresten moeten grondig worden verwijderd.Soldeermethoden zonder gebruik van vloeimiddelen ver-dienen de voorkeur.

12.3.3 Metallurgische eigenschappenZachtsoldeerprocessen hebben gezien de maximale smelt-temperatuur van het soldeer (450 ºC) geen invloed op deeigenschappen van het basismateriaal, mits er geen over-verhitting plaatsvindt. Door het lage warmtegeleidings-vermogen van roestvaste staalsoorten wordt het plaatse-lijk verhitten wel vereenvoudigd, maar is het gevaar vooroververhitting groter.

Bij hardsolderen moet afhankelijk van de gebruikte staal-soort rekening worden gehouden met een aantal ver-schijnselen: Ferritisch chroomstaal neigt tot korrelgroei op hoge

temperaturen, zodat hiervoor bij voorkeur geen hoog-smeltende solderen moeten worden gebruikt. Bij ver-hitting op hoge temperaturen dient de tijd zo kort mo-gelijk te worden gehouden.

Bij martensitisch chroomstaal kan men het harden com-bineren met het solderen, indien het soldeerproces hieropwordt afgestemd. Bij solderen beneden de omzettings-temperatuur gaat bij geharde delen de hardheid teza-men met de corrosievastheid achteruit.

De precipitatie-hardende staalsoorten bieden de moge-lijkheid om het solderen te combineren met het oplos-gloeien, waarna achteraf de precipitatiebehandelingkan plaatsvinden.Deze legeringen zijn evenals de austenitische gevoeligvoor spanningscorrosie en zwavelbrosheid.

Bij austenitisch chroom-nikkelstaal kunnen ten gevolgevan het soldeerproces verschillende corrosieverschijn-selen optreden, nl.:- spanningscorrosie (interkristallijne penetratie);- carbide-precipitatie;- zwavelbrosheid.

SPANNINGSCORROSIE (INTERKRISTALLIJNE PENETRATIE)Aanwezigheid van inwendige spanningen kan interkristal-lijne penetratie van gesmolten soldeermateriaal ten ge-volge hebben, waardoor het materiaal bros wordt; dit ver-schijnsel staat bekend als LME=Liquid Metal Embrittlement.Men kan dit vermijden door: de werkstukken van tevoren spanningsarm te gloeien; een laagsmeltend zilversoldeer te gebruiken en de ver-

hitting zo laag en zo kort mogelijk te houden om depenetratie te beperken;

te voorkomen dat bij het soldeerproces spanningen wor-den geïntroduceerd door gelijkmatig verwarmen en metde invloed van de soldeermallen rekening te houden.

Boven ongeveer 875 ºC kunnen spanningen zover afne-men, dat bij hoger smeltende solderen dit verschijnselniet optreedt, indien niet al te snel wordt opgewarmd,opdat in feite spanningsarm wordt gegloeid. Ook doorhet opbrengen van een bij het zilversolderen niet-smel-tende laag (bijvoorbeeld een nikkel- of koperlaag) kanpenetratie worden voorkomen.

CARBIDE-PRECIPITATIEBij verblijf in het temperatuurgebied van 500...900 ºCvindt bij hoog koolstofhoudende (>0,03%) roestvaste

68

*) Koper als deklaag wordt veel toegepast voor warmtewisselaars, zoals bijvoorbeeld de “donut”vormige oliekoelers bedoeld voor de auto-industrie.

staalsoorten, carbide-uitscheiding langs de korrelgrenzenplaats. Het materiaal wordt hierdoor gevoelig voor inter-kristallijne corrosie.Men kan dit verschijnsel alleen onderdrukken door: kortstondige verhitting aan de ondergrens van het

temperatuurgebied; te verhitten tot in het oplosgloeigebied van 950...1100 ºC

(of zo nodig hoger), gevolgd door een snelle afkoelingvanaf 950 ºC (in water voor dikke of met persluchtvoor dunne producten).

De gestabiliseerde staalsoorten (Ti- of Nb-houdende) enook de laag koolstofhoudende (L-kwaliteiten) vertonen ditverschijnsel niet. Voorkeur verdient voor soldeerconstruc-ties bij toepassing onder corrosieve omstandigheden dezekwaliteiten te gebruiken, indien niet boven 950 ºC kanworden gesoldeerd en niet snel kan worden afgekoeld.

Opmerking: Ti-gestabiliseerde staalsoorten kunnen be-vochtigingsproblemen geven vanwege het op het opper-vlak aanwezige titaanoxide.

ZWAVELBROSHEIDDe aanwezigheid van nikkel in het staal maakt het gevoe-lig voor aantasting in zwavelhoudende milieus op hogetemperatuur. Verhitting in zwavelhoudende gassen moetwegens de kans op NiS-vorming wat warmscheurgevoe-ligheid kan veroorzaken, worden vermeden.

12.4 Voorbewerking12.4.1 NaadvormenUit het oogpunt van corrosie is het ongewenst naadvor-men te kiezen, waarbij spleten ontstaan die niet of slechtsgedeeltelijk door soldeer worden gevuld. Ook bij vacuüm-toepassingen dient men aan de naadvorm grote aandachtte schenken. Men moet ervoor zorgen dat de in de spleetaanwezige lucht niet door het soldeer in de naad wordtopgesloten, waardoor het vloeien wordt tegengegaan oflekken in de gevormde verbinding kunnen ontstaan. Despleetbreedte, die moet worden aangehouden wordt be-paald door het te gebruiken soldeer en de gekozen sol-deermethode (met of zonder vloeimiddel). Daar de spleet-breedte van invloed is op de sterkte van de verbinding, ishet bij hardsoldeerverbindingen van belang dat op soldeer-temperatuur de juiste spleetbreedten worden verkregen(tabel 12.2). Hierbij dient rekening te worden gehoudenmet bijvoorbeeld het grote verschil in uitzettingscoëffi-ciënt tussen de austenitische soorten (~19.10 –6/ ºC ) ende ferritische en martensitische soorten (~12.10 –6/ ºC).

tabel 12.2 Spleetbreedten voor het hardsolderen vanroestvast staal

soldeersoort spleetbreedte[mm] opmerkingen

koperhardsolderen 0....0,05gegeven waarde zondervloeimiddel; met vloei-middel: 0,05...0,20 mm

zilverhardsolderen 0,02...0,10 1)

nikkelhardsolderen 0,01...0,10 1) 0,1...0,2 mm (zie §12.5.1)

edelmetaalhardsolderen 0,02...0,10 1)

1) Bij het hoogtemperatuursolderen bij voorkeur soldeerspleten <0,05mm kiezen

12.4.2 Voorbehandeling van de oppervlakken De te solderen oppervlakken dienen geheel vrij te zijn

van olie, vet of vuil en van oxidelagen. Ze dienen vantevoren grondig te worden ontvet. De oxidehuid moetdoor middel van beitsen of mechanisch (bijvoorbeeldstaalgritten) worden verwijderd.

Oppervlakken met bewerkingsgroeven laten zich beterbevochtigen dan gladgewalste oppervlakken; ookbeitsen is hierin bevorderlijk. De ruwheid van deoppervlakken in de soldeerspleet dient bij voorkeurRa=0,8...6,4 µm te zijn.

Indien wegens maatvoering of optreden van interkris-tallijne penetratie, inwendige spanningen het soldeer-proces kunnen beïnvloeden, dient men van tevorenspanningsarm te gloeien. Zo nodig wordt dit gevolgddoor verwijdering van een daarbij gevormde oxidehuid.

De moeilijke reduceerbaarheid van de oxidehuid bijroestvaste staalsoorten vereist het gebruik van vloei-middelen. Men kan dit vermijden door:- te solderen in een reducerende atmosfeer of vacuüm;- bij het hard- of hoogtemperatuursolderen de soldeer-

plaatsen van tevoren te verkoperen*) of te vernikkelen(laagdikte ongeveer 10 µm);

- bij het zachtsolderen door te vertinnen.

12.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer12.5.1 SoldeerVoor het zachtsolderen gebruikt men bij voorkeur tinsol-deren met 50% of meer Sn, hoewel ook lood-tinsolderenmet 60% en meer Pb worden gebruikt. Deze wijken sterkeraf in kleur dan zuiver tin-, tinantimoon- of tinzilversoldeer.

Voor het hardsolderen zijn alle typen, uitgezonderd dievan de groepen H1 en H2, bruikbaar.De koperfosforhardsolderen (groep H2; zie hoofdstuk 3)zijn niet bruikbaar, daar het aanwezige fosfor de vormingvan brosse fosfideverbindingen in de naad tot gevolg heeft.

Met de koperhardsolderen (groep H3; zie hoofdstuk 3) la-ten zich alle genoemde staalsoorten goed solderen, waar-bij voornamelijk ovensolderen onder reducerend gas of invacuüm wordt toegepast naast inductief- en weerstand-solderen, al of niet onder reducerend gas of in vacuüm.Door de dunvloeibaarheid van de koperhardsolderen iseen zeer geringe spleetbreedte noodzakelijk. Ook dientmen de hoeveelheid soldeer goed te doseren, daar andersde kans bestaat dat het teveel aan soldeer uitvloeit naarplaatsen waar het niet gewenst is.

De koperzinkhardsolderen (groep H4; zie hoofdstuk 3) zijnaf te raden wegens de slechte corrosie-eigenschappen vande naad. Ze zijn ongeschikt voor ovensolderen en neigentot penetratie in het materiaal bij langdurig verhitten ofoververhitting, gepaard gaande met vorming van poreuzenaden door uitdamping van zink.

De zilverhardsolderen (groep H5; zie hoofdstuk 3) zijn zeerbruikbaar voor soldeerverbindingen tussen roestvastestaalsoorten onderling of met andere materialen. Ze kunnenworden gebruikt voor verschillende verhittingsmethoden(vlam, inductief, enz.). Het verschil in smelttemperatuurtussen de diverse soldeerlegeringen maakt het met zilver-hardsolderen mogelijk constructies in etappes te solderen,gebruik makend van een steeds lager smeltend soldeer,het z.g. stapsolderen. Door het kiezen van een steeds la-ger smeltend soldeer en daardoor lagere soldeertempera-tuur smelten de voorgaande verbindingen niet. Ook bre-

69

dere spleten kunnen met bepaalde zilverhardsolderen goedworden overbrugd. Bij zilverhardsolderen is meestal hetgebruik van een vloeimiddel vereist, vooral bij verhittingin een atmosfeer, die niet voldoende reducerend is. Desoldeertemperaturen liggen voor bijna alle zilverhardsol-deersoorten in het gebied van de korrelgrenscarbide-vorming bij de austenitische staalsoorten.

Afhankelijk van de soldeercyclus en toepassing (milieu)moet men een keuze maken voor een geschikt type roest-vast staal (mogelijk zijn: typen met laag koolstofgehalteen gestabiliseerde typen).

Bij voorkeur gebruikt men de nikkelhoudende zilverhard-solderen, wat bij de chroomstaalsoorten zelfs noodzake-lijk is ter voorkoming van grensvlakaantasting in vochtigemilieus. Door vooraf te vernikkelen kan men dit eveneensvoorkomen.Het optreden van spanningscorrosie (interkristallijne pene-tratie) door soldeerbestanddelen kan worden voorkomen,door gebruik te maken van een laagsmeltend type zilver-hardsoldeer uit groep H5 (bijv. AG 304 AgCuZnCd-soldeer)indien men dan maar de soldeertemperatuur zo laag mo-gelijk houdt en de tijd zo kort mogelijk.Zink- en cadmiumhoudende zilverhardsolderen zijn nietgeschikt voor het solderen in vacuüm.Het soldeer Ag92,5Cu7,5Li 0,15-0,3, smelttraject780-890 ºC en soldeertemperatuur 890-980 ºC, kan wor-den gebruikt voor de precipitatie-hardende staalsoorten,waarbij het oplosgloeien met het solderen kan wordengecombineerd.

De nikkelhardsolderen (groep H6, zie hoofdstuk 3) gevencorrosie- en hittevaste verbindingen. Zij vereisen een hogesoldeertemperatuur, waardoor meestal ovensolderen endan veelal in een goed vacuüm moet worden toegepast.Zij zijn minder taai dan de overige hardsoldeersoorten enkunnen tijdens het solderen hoogsmeltende fasen vormen,die het verder vloeien kunnen blokkeren. Bij lange nadenmoet men daarom bredere spleten (0,1...0,2 mm) ge-bruiken dan bij kortere (0,01...0,10 mm). Opgemerkt kanworden dat de boriumvrije nikkelhardsolderen corrosie-vaster zijn dan de boriumhoudende; een gloeibehandelingna het solderen verbetert de mechanische eigenschappenvan deze soldeersoorten.De edelmetaalhardsolderen (groep H7 en H8, zie hoofd-stuk 3) worden meestal gebruikt voor speciale doeleinden.Ze geven sterke en taaie verbindingen, die bijvoorbeeldgoed bestand zijn tegen zwavelhoudende atmosferen enze vertonen weinig neiging tot legeren met en penetratiein het moedermateriaal. De kostprijs van deze solderen ishoog. Dit is eveneens een factor, die naast andere facto-ren als bedrijfsomstandigheden, soldeermogelijkheden entoe te passen warmtebehandelingen, een rol speelt bij dekeuze van een soldeer.

12.5.2 VloeimiddelenDe stabiele oxidehuid bij de roestvaste staalsoorten ver-eist bij zachtsolderen het gebruik van agressieve vloei-middelen. Hiervoor kan een vloeimiddel op basis van zink-ammoniumchloride met vrij zoutzuur als het type F-SW 11(3.2.2) dienen. Aangezien chloorionen een bron voor ern-stige corrosie kunnen vormen, moeten vloeimiddelrestenzeer grondig worden verwijderd.Hierom is het beter het type F-SW 13 (3.2.1) of met wa-ter verdund fosforzuur (50...20% H3P04) toe te passen,waarvan eventuele resten minder schadelijk zijn en dat bijgebruik ook minder schadelijke en hinderlijke dampvor-ming geeft.

Voor hardsolderen gebruikt men vloeimiddelen op basisvan boorzuur, boraten, fluoriden en/of fluorboraten meteen bevochtiger (om het vloeimiddel beter te laten uit-vloeien bij kamertemperatuur), die als zodanig in de han-del worden gebracht. De verhoudingen van de verschil-lende componenten bepalen het werkzame gebied, waarbijde meer fluorhoudende als type F-SH 1 (FH10 en FH12)voor de lagere soldeertemperaturen (T<800 ºC) en demeer boriumhoudende als F-SH 2 (FH20 en FH21) voorde hogere soldeertemperaturen (800<T<1100 ºC) wor-den gebruikt. Ook hiervan moeten de resten (behalve dievan type FH21), grondig worden verwijderd.

12.5.3 Beheerste atmosfeerOm oxidatie zoveel mogelijk tegen te gaan en om het ge-bruik van vloeimiddelen te vermijden, waardoor de kwali-teit van de verbinding kan worden verbeterd, maakt mengebruik van beheerste reducerende atmosferen bij het sol-deren. Bij het gebruik van zeer droge waterstof (dauwpunt–80 ºC of lager) of bij een vacuüm van 133,3.10 –3 N/m2

(1,33 x 10–3 mbar) of beter kan men in de meeste geval-len solderen zonder gebruik van vloeimiddelen; in alle ge-vallen indien de soldeertemperatuur boven 900 ºC is.

12.6 SoldeermethodenRoestvast staal wordt meestal hardgesoldeerd door mid-del van ovensolderen in een reducerende atmosfeer of invacuüm. Daarnaast wordt ook wel inductief (eventueelonder beschermgas/vacuüm) of met de vlam of weerstandgesoldeerd. Zachtsolderen geschiedt meestal met de bout ofmet de vlam. Andere methodes worden zelden toegepast.De keuze van de methode hangt af van de materiaalcom-binatie, het soldeer, de bijkomende warmtebehandeling,de seriegrootte, de afmetingen van de werkstukken en degewenste kwaliteit.

12.6.1 Uitvoering soldeercyclusDe verwarmingsmethode dient zo te worden gekozen dathet werkstuk gelijkmatig en daarbij zo snel mogelijk opsoldeertemperatuur wordt gebracht. Hierbij dient men re-kening te houden met het relatief geringe warmtegelei-dingsvermogen van roestvast staal en bij inductief verhit-ten met het feit dat de wel ferro-magnetische ferritischeen martensitische staalsoorten tot aan ongeveer 800 ºCsneller doorwarmen dan de niet-magnetische austeniti-sche kwaliteiten.De gehele soldeercycIus dient zo te worden uitgevoerd,dat ongunstige beïnvloeding van de materialen zoveel mo-gelijk wordt voorkomen en aan de per soort afhankelijkewarmtebehandeling wordt voldaan.

12.7 Nabehandeling en controleVloeimiddelresten dienen grondig te worden verwijderd inverband met het corrosiegevaar. Een bij het solderen(plaatselijk) ontstane oxidelaag is eveneens ongunstigvoor de corrosieweerstand en dient zo nodig mechanischof chemisch te worden verwijderd.Voor belangrijk werk is een procedurekwalificatie nood-zakelijk, hetgeen met zich meebrengt dat door destructiefonderzoek moet worden vastgesteld of de soldeerspleetvoldoende is gevuld. In veel gevallen zal worden volstaanmet een visuele inspectie, nadat men overtuigd is, datvolgens specificaties en tekeningen is gewerkt. Keuringvan de gesoldeerde producten vindt dan plaats door lek-detectie en door niet-destructief onderzoek (zie ook hoofd-stuk 6).

70


Hoofdstuk 13Gietijzer *)

13.1 InleidingDe algemene benaming gietijzer omvat een groep legerin-gen, die in hoofdzaak bestaat uit ijzer en koolstof metdaarnaast toevoegingen als silicium, mangaan, koper,nikkel, chroom en molybdeen.Het koolstofgehalte van deze materialen is groter dan 1,7%en o.a. hierdoor wordt de smelttemperatuur verlaagd totongeveer 1150 ºC. Met het oog op de soldeerbaarheid isdeze groep materialen onder te verdelen in:1. lamellair gietijzer

ongelegeerd;- witgietijzer (alle koolstof gebonden tot cementiet)- grijsgietijzer (vrije koolstof)- smeedbaar gietijzer (zachtgegloeid wit gietijzer)

laaggelegeerd; (weinig toegepast) hooggelegeerd. (Ni-resist)

2. nodulair gietijzer ongelegeerd; laaggelegeerd; hooggelegeerd.

Het verschil tussen deze beide hoofdgroepen is de vormwaarin de vrije koolstof in het materiaal aanwezig is. Denodulaire gietijzersoorten liggen wat eigenschappen be-treft dichter bij de gietstalen dan bij de lamellaire gietijzer-soorten. Het solderen van gietijzer vereist over het alge-meen speciale voorzieningen. Dit wordt veroorzaakt doorde vorming van SiO2, (boven 650 ºC) en de aanwezigheidvan veel vrije koolstof. Verdere mogelijk optredende pro-blemen worden veroorzaakt door aanwezigheid van chroomin de gelegeerde materialen. Hieruit blijkt wel dat hetzachtsolderen de minste voorzieningen vraagt. Solderenverdient in vele gevallen de voorkeur boven lassen.

13.1.1 ToepassingenGietijzer wordt steeds vaker gesoldeerd, zowel in denieuwbouw, als bij reparaties (figuur 13.1). Als soldeer-materiaal gebruikt men de koperen zilverhardsolderen.Het samenstellen van ingewikkelde delen uit simpele giet-

figuur 13.1 Gesoldeerde gietijzeren uitlaatklephuis t.b.v. die-selmotor (foto Bodycote - Diemen)

stukken en gedraaide delen door middel van solderen vindtdan ook steeds vaker plaats.

13.2 MateriaalcombinatiesBij het solderen van combinaties van onderling verschil-lende materialen dient rekening te worden gehouden methet verschil in uitzettingscoëfficiënt (zie hoofdstuk 5).

Gietijzer kan zowel met hard- als met zachtsoldeer wordenverbonden aan : koper en koperlegeringen; nikkel en nikkellegeringen; ongelegeerd en laaggelegeerd staal; roestvast staal.

Combinaties met aluminium en magnesium en legeringenervan zijn niet of zeer moeilijk uit te voeren (tabel 13.1).

tabel 13.1 Globale richtlijnen voor de soldeerkeuze

Gietijzer aan:

zachtsolderen uit tabellen 3.1 en 3.2 hardsolderen uit tabellen 3.4 t/m 3.11

101

t/m

104

; 11

1 t/m

117

;12

1 t/m

124

; 13

1 t/m

133

134 t

/m 1

37

151;

161;

162;

171

201;

701 t

/m 7

04

801

AL

101 t

/m 1

04;

201;

301 e

n 302

CP

101 t

/m 1

05;

201 t

/m 2

03;

301 e

n 302

CU

101 t

/m 1

06;

201 e

n 202

CU

301 t

/m 3

06

AG

101

t/m

108

; 20

1 t/m

208;

301

t/m

309

; 35

1;40

1 t/m

403

; 50

1 t/m

503

NI 1

01 t

/m 1

13;

CO

101

PD 1

01 t

/m 1

06;

201 t

/m 2

04;

301

AU

101 t

/m 1

06

Al en Al-legeringen + o o o o + o o o o o o oMg en Mg-legeringen o o o o o o o o o o o o oCu en Cu-legeringen + o o + o o o o + + o + oNi en Ni-legeringen o o o o o o o + + + o + oon- en laaggelegeerd staal + o o + o o o + + + o + ogietijzer + o o + o o o + + + o + oroestvast staal o o o o o o o o + + o + o+=wel toepassen; o=niet toepassen.

71

13.3 Eigenschappen13.3.1 Fysische eigenschappenZACHTSOLDEERVERBINDINGENBij het zachtsolderen van gietijzersoorten moet men gebruikmaken van een zachtsoldeer met een hoog tingehalte(>70%).Deze verbindingen bezitten een schuifsterkte van30...50 N/mm2 en zijn bruikbaar tot 100 ºC.Indien op de verbinding langdurig een kracht wordt uitge-oefend, moet in verband met kruip met een belangrijk la-gere waarde van 1 N/mm2 worden gerekend.

HARDSOLDEERVERBINDINGENDe schuifsterkte, afhankelijk van het type soldeer, is weer-gegeven in tabel 13.2.Deze waarden zijn afhankelijk van de spleetbreedte.De maximaal toelaatbare temperatuur in verband metsterkte en oxidatievastheid is veelal een criterium voor dekeuze van het hardsoldeer (tabel 13.2).

tabel 13.2 Gegegevens voor het solderen van gietijzer

soldeersoort (groep) 1)schuif-sterkte[N/mm2]

max. toelaat-bare gebruiks-

temp. [ºC]

spleet-breedte[mm]

koperhardsolderen (H3) 200...250 500 0...0,05koperzinkhardsolderen (H4) 250...300 300 0,05...0,15zilverhardsolderen (H5) 250...300 300 0,05...0,15paladiumhardsolderen (H7) 200...350 600...800 0,05...0,10tinloodzachtsolderen 30...50 100 0,10...0,30loodvrije zachtsolderen – – 0,10...0,301) Groepen uit hoofdstuk 3

LASSOLDEERVERBINDINGEN (zie hoofdstuk 1)Bij het lassolderen van gietijzer aan staal wordt vaak hetzogenaamde "lasbrons" gebruikt, hetgeen een eenvoudigmessing(koperzink)hardsoldeer is. Indien dit type soldeerwordt toegepast, mag de bedrijfstemperatuur de 300 ºCniet overschrijden.

13.3.2 Chemische eigenschappenDe corrosievastheid van de soldeerverbinding is afhanke-lijk van het milieu en moet per geval worden bekeken. Debeste resultaten worden verkregen met zuiver koper.Het gebruik van een vloeimiddel kan de corrosievastheidvan de verbinding nadelig beïnvloeden.

13.3.3 Metallurgische eigenschappenBij het zachtsolderen treedt geen verandering op in demetallurgische eigenschappen van het werkstuk. Omstructuurveranderingen te voorkomen moet men solderenbij een temperatuur onder de 760 ºC.Hardsolderen onder deze temperatuur is aan te bevelen,daar dan niet aan een bijkomende warmtebehandeling be-hoeft te worden gedacht. Solderen boven deze tempera-tuur dwingt tot een afkoelcurve die gelijk is aan de ver-edelingscurve van gietijzer, hetgeen uit oogpunt van eco-nomie gunstig is.

MATERIAALGROEITijdens het solderen van gietijzer op hoge temperatuur,vooral boven 950 ºC, treedt door ontbinding van carbidenen inwendige oxidatiegroei op in de orde van grootte van0,5%. Hiermee moet vooral rekening worden gehouden,

daar deze groei op geen enkele manier meer te compen-seren is.

13.4 VoorbewerkingDe oppervlakken van de soldeerspleet dienen een ruwheidte bezitten die ligt tussen 1 en 6 µm en de soldeerspleetdient parallel te zijn met een maximaal toelaatbare afwij-king van 0,03 mm.

13.4.1 NaadvormenIn de praktijk kunnen alle naadvormen (zie hoofdstuk 5)worden toegepast. De spleetbreedte, die moet worden aan-gehouden, wordt bepaald door het te gebruiken soldeer ende gekozen soldeermethode (met of zonder vloeimiddel).

De spleetbreedte is o.a. van invloed op de sterkte van deverbinding. Voor een goede uitvoering van de soldeer-procedure is het nodig, dat de juiste spleetbreedten wor-den aangehouden (tabel 13.2). Hierbij moet men er reke-ning mee houden dat de spleetbreedte op soldeertempe-ratuur is bedoeld.Bij het lassolderen speelt de naadvorm een belangrijke rol.De te solderen delen worden in het algemeen bij stompeverbindingen afgeschuind (openingshoek 90º). Zowel on-der als boven moeten scherpe hoeken worden afgerond(in verband met optredende kerfwerking bij scherpe hoe-ken). Bij haakse verbindingen komt de naadvorm overeenmet die van een hoeklas.

13.4.2 Voorbehandeling van de oppervlakkenDe soldeerplaats en de naaste omgeving worden goedschoongemaakt.Voor het zacht-, harden lassolderen volgt men de vol-gende procedure : het werkstuk vrijmaken van vuil en vet; na het ontvetten moet het oppervlak worden vrijge-

maakt van koolstof, silicium en oxide.

Dit kan op de volgende wijze, al of niet in combinatiegeschieden: slijpen en straalreinigen of staalstralen (het laatste in

geval van hoogtemperatuursolderen); chemisch reinigen; elektrochemisch reinigen (Kolène Verfahren of anodisch

etsen in zwavelzuur); oxideren met de vlam (alleen voor verwijdering van

koolstof).

Blijft dit achterwege, dan zal over het algemeen geen be-vochtiging plaatsvinden.Indien hoge eisen worden gesteld aan de maatvoering, danmoeten inwendige spanningen door spanningsarmgloeienworden weggenomen.Bij het zacht- en lassolderen vertint men daarna met zuivertin door de soldeervlakken van vloeimiddel te voorzien,op temperatuur te brengen en met staalwol vloeibaar tinover deze vlakken te wrijven. Het op de juiste wijze ver-tinnen van de soldeerplaats waarborgt een goede bevoch-tiging en hechting van het soldeer.

13.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeer13.5.1 SoldeerVan de zachtsolderen komen in de eerste plaats in aan-merking om gebruikt te worden de tinloodsolderen met70 en 90% tin en tinantimoon (Sn95Sb5)- en tinzilver(Sn96,5Ag3,5)-soldeer (zie hoofdstuk 3).

72

Bij het hardsolderen geven de koperhardsolderen met nameCU104 (groep H3), alle zilverhardsolderen (groep H5) enalle zilverkoperpalladiumlegeringen (groep H7) de besteresultaten.

13.5.2 VloeimiddelenDe keuze van het vloeimiddel wordt bepaald door de sta-biliteit van de op het oppervlak aanwezige oxiden en desmelttemperatuur van het gekozen toevoegmateriaal (ziehoofdstuk 4).Als vloeimiddel bij het zachtsolderen gebruikt men speci-aal voor gietijzer ontwikkelde middelen die vallen in degroep van type F-SW11 (3.2.2).Bij het hardsolderen moet men de keuze van het vloei-middel aanpassen aan de stabiliteit van het aanwezigeoxide en de soldeertemperatuur. In principe komen hieralle vloeimiddelen (typen F-SH 1 t/m 4) (FH10 t/m FH40)voor in aanmerking.

13.5.3 Beheerste atmosfeerAangezien gietijzer over het algemeen poreus is, is hetgrondig verwijderen van de vloeimiddelresten na het sol-deren zeer moeilijk. Solderen in een oven met een be-heerste atmosfeer (reducerend gas of vacuüm) kan zondervloeimiddel geschieden en biedt dus voordelen.Ongelegeerd gietijzer wordt tegenwoordig met succes metkoperhardsoldeersoorten gesoldeerd in een vacuümatmos-feer van 133,3...133,3×10–3 N/m2 (1,33...1,33×10–3

mbar) met aansluitende warmtebehandeling.Bij gelegeerd gietijzer moet in dit geval de vacuümdruklager zijn dan 133,3×10–3 N/m2 (1,33×10–3 mbar).

13.6 SoldeermethodenAlle in hoofdstuk 2 genoemde soldeermethoden kunnenworden toegepast. Het is van belang dat er geen over-verhitting optreedt of spanningen t.g.v. temperatuurver-schillen ontstaan.De vereiste kwaliteit, de seriegrootte en de afmetingenvan de werkstukken zijn van doorslaggevende betekenisbij de keuze van de methode.Hoogtemperatuursolderen biedt grote voordelen, omdatzowel de voorbehandeling (hoewel slijpen, staalstralen enontvetten en soms spanningsarmgloeien noodzakelijkblijven) als de nabehandeling (geen verwijdering van vloei-middelresten noodzakelijk) achterwege kunnen blijven(zie ook VM82 “Hoogtemperatuursolderen” hoofdstuk 6).De temperatuur waarbij het vertinnen en solderen bij hetzacht- en lassolderen plaatsvindt, is uitermate belangrijk.Grote werkstukken van gietijzer moeten vaak in een ovenworden voorverwarmd.

13.6.1 Uitvoering soldeercyclusGietijzer is een slechte warmtegeleider en is bovendienerg scheurgevoelig. De verwarmingsmethode moet danook zo gekozen worden, dat er zo min mogelijk warmte-spanningen ontstaan (langzame alzijdige verwarming).Hetzelfde geldt voor de afkoeling. De gehele soldeerpro-cedure moet daarbij niet in strijd zijn met de gesteldewarmtebehandelingseisen.

13.7 Nabehandeling en controleVloeimiddelresten dienen grondig te worden verwijderd inverband met het grote corrosiegevaar bij dit poreuzemateriaal. Goed uitgevoerde soldeerverbindingen vereisengeen mechanische nabewerking. Controle op de soldeer-

procedure en uitvoering volgens het voorschrift is vangroot belang (zie hoofdstuk 6). Keuring van gietijzer-sol-deerverbindingen kan door middel van niet-destructiefonderzoek slechts op enkele manieren plaatsvinden, nl.: oppervlakteonderzoek: visuele inspectie; penetrant

onderzoek; dichtheidsonderzoek: druktest met gas of vloeistof

(afpersen);en soms ook door middel van: radiografisch onderzoek; beperking wordt gevormd

door de wanddikte; ultrasoononderzoek; niet mogelijk met lamellair gietijzer

en beter mogelijk met nodulair gietijzer.

73


Hoofdstuk 14Koolstofstaal *)

14.1 InleidingOver het algemeen zijn alle ongelegeerde en laaggele-geerde staalsoorten, zoals: constructiestaal, veredelingsstaal, automatenstaal, carboneerstaal, nitreerstaal, en gereedschapsstaaluitstekend te solderen.

Het zwavel- of loodhoudende (max. 0,25-0,35% Pb) au-tomatenstaal is nog goed te zacht-, harden hoogtempe-ratuursolderen. Het is echter raadzaam om voor produc-ten die zwaar worden belast de sterkte van de soldeer-verbindingen vooraf te bepalen. De soldeerverbinding kanals gevolg van deze toevoegingen aan het basismetaalaanmerkelijk aan sterkte verliezen of niet lekdicht zijn.Massafabricagedelen met een gecompliceerde vormgevingworden steeds vaker door poedermetallurgie en sinterenvervaardigd. Een karakteristieke eigenschap van gesinterdmetaal is de poreusheid van de structuur. Bij een poreus-heid kleiner dan 8% wordt het metaal nog als dicht geka-rakteriseerd. Gesinterde producten met een hogere poreus-heid kunnen bij het solderen problemen geven, daar hetwerkstuk het vloeibare soldeer als een spons opzuigt.Een zeer korte soldeertijd of het toepassen van een soldeermet een breed smelttraject kan hier uitkomst brengen.

14.1.1 ToepassingenHet solderen van koolstofstaal wordt op grote schaal toe-gepast, bijv. slangkoppelingen, matrijzen, oliekoelers,meubelframes, boren (hardmetaal), tandwielen (fig.14.1).

14.2 MateriaalcombinatiesKoolstofstaalsoorten kunnen onderling goed worden ge-soldeerd.Materiaalcombinaties van koolstofstaal met: hooggelegeerde staalsoorten, gietstaal en gietijzer, nikkellegeringen, koper of hardmetaalzijn met behulp van zacht-, harden hoogtemperatuur-

figuur 14.1 Tandwiel (foto Bodycote Diemen)

solderen goed uitvoerbaar. Met verschil in uitzetting dientbij de constructie rekening te worden gehouden, speciaalbij het verbinden van hardmetaal (zie hoofdstuk 5).De keuze van het soldeerproces en van het soldeermate-riaal wordt nu bepaald door de materiaalcombinatie.

14.3 EigenschappenIndien een product uit staal wordt vervaardigd, zijn demechanische sterkte en lekdichtheid de belangrijkste kwa-liteitseisen. De mechanische sterkte van een soldeerver-binding wordt door de volgende factoren bepaald: type soldeermateriaal; spleetbreedte; materiaalcombinatie; uitgevoerde warmtebehandeling; constructie van het product.

In tabel 14.1 zijn enige mechanische waarden vermeldvan gesoldeerde verbindingen met tinloodsoldeer (nr. 151en 171) en loodvrij tinsoldeer (nr. 703, 402 en 201), zil-verkopertin (AG102 t/m 108)-, zilverkoper (AG203 t/m208), zilverkoperzinkcadmium (AG301t/m 309) en eenkoper(CU101-103)soldeer (zie ook tabel 14.2).

14.4 VoorbewerkingVoor goede resultaten is het noodzakelijk, dat de te sol-deren oppervlakken vrij zijn van oxides en organischestoffen. Dit betekent in vele gevallen dat de werkstukkenmechanisch moeten worden bewerkt. Ontvetten van de

tabel 14.1 Mechanische eigenschappen van enkele gesoldeerde koolstofstaalverbindingen

beproevings-wijze

afschuifsterkte in N/mm2

(c.f. DIN 8526)treksterkte in N/mm2

(c.f. DIN 8525)

basismateriaaltinsoldeernr.

(c.f. ISO 9453)151; 171; 703; 402; 201

zilversoldeernr.(c.f. ISO 9454)

AG 102 t/m 108


AG 203 t/m 208


AG 301 t/m 309

kopersoldeernr.(c.f. ISO 9454)

CU 101 t/m 103C60 n.b. n.b. n.b. n.b. 590Fe510 n.b. n.b. n.b. n.b. 550Fe490 n.b. 430-480 400-480 430-510 n.b.Fe360 15 (151); 20 (171); 25 (703);

25 (402); 30 (201) 350-360 350-400 350-410 380

flux/atm. flux flux flux flux in vacuüm

n.b. = niet bekend

74

tabel 14.2 Enige gangbare soldeersoorten voor staal

groep legeringsnummer aanduiding c.f. ISO 3677 Tsolidus – Tliquidus in ºC

tin-lood-cadmium 151 S-Sn50Pb33Cd18 145 - 145tin-lood-zilver 171 S-Sn62Pb36Ag2 179 - 179tin-zilver 703 S-Sn96Ag4 221 - 221tin-koper 402 S-Sn97Cu3 227 - 310tin-antimoon 201 S-Sn95Sb5 235 - 240

zilver-koper-zink-tin

AG102 B-Ag56Cu22Zn17Sn5 620 - 655AG103 B-Ag55Cu21Zn22Sn2 630 - 660AG104 B-Ag45Cu27Zn25,5Sn2,5 640 - 680AG105 B-Ag40Cu30Zn28Sn2 650 - 710AG106 B-Ag34Cu36Zn27,5Sn2,5 630 - 730AG107 B-Ag30Cu36Zn32Sn2 665 - 755AG108 B-Ag25Cu40Zn33Sn2 680 - 760

zilver-koper-zink

AG203 B-Ag44Cu30Zn26 675 - 735AG204 B-Ag30Cu38Zn32 680 - 765AG205 B-Ag25Cu40Zn35 700 - 790AG206 B-Ag20Cu44Zn36 690 - 810AG207 B-Ag12Cu48Zn40 800 - 830AG208 B-Ag5Cu55Zn40 820 - 870

zilver-koper-zink-cadmium

AG301 B-Ag50Cu15Zn16Cd19 620 - 640AG302 B-Ag45Cu15Zn16Cd24 605 - 620AG304 B-Ag40Cu19Zn21Cd20 595 - 630AG306 B-Ag30Cu28Zn21Cd21 600 - 690AG307 B-Ag25Cu30Zn27,5Cd17,5 605 - 720AG309 B-Ag20Cu40Zn25Cd15 605 - 765

koper CU101 *) B-Cu100 1085koper-nikkel CU105 B-Cu97Ni3 1085 - 1100koper-tin CU201 B-Cu94Sn6 910 - 1040*) CU101 en de in de tabel niet vermelde CU102 en CU103 zijn onderling vergelijkbaar

producten is vrijwel altijd noodzakelijk, zeker voor hetsolderen in vacuüm.

De vereiste ruwheid van de te solderen vlakken wordtgewoonlijk bereikt door verspanende bewerkingen alsschaven, frezen, draaien of slijpen (Ra=1 - 6 µm).Al te gladde oppervlakken zijn even ongewenst als teruwe oppervlakken. Genitreerde lagen dienen te wordenafgeslepen, daar het soldeer slecht bevochtigt op dezeoppervlakken.Met tinlood als zachtsoldeermateriaal worden de besteresultaten verkregen met spleten van 0,10 - 0,15 mm; voorzilver-, koperzink-, kopertin- en kopernikkel-hardsoldeer liggende soldeerspleten bij voorkeur tussen ca. 0,05 - 0,12 mm,terwijl voor nikkel- en koper-hardsoldeer de spleten tussen0,00-0,05 mm dienen te liggen. Bij het solderen met een"nul-spleet" berust de capillaire spleetvulling op de opper-vlakteruwheid.Het voordeel van "nul-spleten" is, dat met klempassingenkan worden gewerkt, waardoor constructies zelffixerendzijn.De spleetbreedte heeft invloed op de capillaire werkingtijdens het solderen, alsmede op de mechanische eigen-schappen van de gesoldeerde verbindingen.

14.5 SoldeermethodenDe meest voorkomende methoden waarmee koolstofstaalwordt gesoldeerd, zijn: boutsolderen; vlamsolderen;

inductiefsolderen; weerstandsolderen; hoogtemperatuur(oven)solderen in droge waterstof of

stikstof/waterstof, in vacuüm of in exogas.

Bout-, vlam-, inductief-, weerstand- en ovensolderen wor-den voor het zachtsolderen het meest toegepast. Vlam-,inductief- en ovensolderen zijn voor het hardsolderen demeest toegepaste methoden. Bij het hardsolderen is hetvan belang er op te letten of dit boven of onder deausteniteringstemperatuur wordt uitgevoerd; boven dezetemperatuur treedt bij snel afkoelen (bijvoorbeeld in wa-ter) gewenste of ongewenste harding op, daaronder niet.Methoden als vlam-, inductief- en weerstandsolderen le-nen zich om bij grotere series gemechaniseerd te wordenuitgevoerd.Kleinere massafabricagedelen uit koolstofstaal (max.0,3% C) of laag gelegeerd staal (maximaal 1,5% Cr) kun-nen op economische wijze (bijvoorbeeld met een koper-hardsoldeer) in een transportbandoven worden gesoldeerd.In een menggas-atmosfeer van stikstof en waterstof kun-nen hoger gelegeerde staalsoorten worden gesoldeerd.Ovens met menggas of droge waterstof zijn veelal trans-portbandovens.Transportbandovens zijn vooral geschikt voor de productievan massafabricagedelen of serieproductie van lichteredelen.Vacuümovens zijn wat betreft de te solderen materialenuniverseel, doch worden meer ingezet voor het solderenvan zwaardere machinedelen.

75

14.6 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerVoor het zachtsolderen zijn tinloodsoldeer en loodvrij tin-soldeer met een hoog tingehalte (≥ 40%) geschikt. Eenagressief vloeimiddel op basis van zinkammonium-chlorideis aan te bevelen. Staal wordt wel met een tinlaag ("Tin-plate") of tinloodlaag ("Terneplate") geleverd voor een bete-re bevochtiging; een agressief vloeimiddel is dan niet nodig.Voor het hardsolderen worden soldeersoorten op zilver-,kopertin-, kopernikkel- en koperzinkbasis gebruikt;geschikt voor brede soldeerspleten (≤ 0,5 mm) zijnB-Cu70Zn20Mn10 799-925 en B-Cu54Zn35Ni6Mn4Si1850-930. Koperzinksoldeer is ongeschikt voor het sol-deren in vacuüm.Koperbasissoldeersoorten zoals zuiver koper, kopertin enkopernikkel worden veelal toegepast bij het hoogtempe-ratuursolderen van staal. Dit geldt ook voor de nikkelhard-solderen maar minder voor de solderen op edelmetaal-basis (goud-, palladiumhardsoldeer).

Nikkelhardsoldeersoorten worden gebruikt voor specialetoepassingen, bijvoorbeeld voor de materiaalcombinatiemet roestvast staal of koper.Ook palladiumhoudende zilverkopersoldeersoorten wordenwel toegepast en soms ook goudnikkelsoldeer; zij zijnechter duur.Zie tabel 14.2 voor een overzicht van de meest gangbaresoldeersoorten.

14.7 Nabehandeling en controleDe meeste producten worden uitsluitend visueel gecontro-leerd, al dan niet steekproefsgewijs.

Bovendien bestaat bij massafabricagedelen de mogelijk-heid van een destructieve test.Niet-destructieve methoden zoals röntgenen, ultrasoon-en scheuronderzoek met "penetrant"vloeistoffen zijn voorsoldeerverbindingen zeer bruikbaar.Het is raadzaam in het ontwerpstadium rekening te houdenmet de controle van de soldeernaad.

Van zacht- en hardsoldeerverbindingen moeten de vloei-middelresten grondig worden verwijderd. Voor zachtsol-deerverbindingen wordt hiertoe een verdunde zoutzuur-oplossing (1% HCl) gebruikt, gevolgd door spoelen metwater. Bij hardsoldeerverbindingen wordt gewassen metwarm/heet water, gevolgd door een dip verdund zwavel-zuur en vervolgens goed spoelen met water.Hoogtemperatuurgesoldeerde producten behoeven in hetalgemeen geen nabewerking. Galvanische nabehandelin-gen als bijvoorbeeld vernikkelen kunnen direct wordenuitgevoerd. Hoogtemperatuurgesoldeerde verbindingenhebben een hoge temperatuur ondergaan, waardoor dehardheid terugloopt en de producten achteraf moeten wor-den gehard. Dit geldt ook voor producten die zijn hardge-soldeerd. Het solderen kan dan plaats hebben gevondenhetzij onder de austeniteringstemperatuur, waardoor sterkontlaten kan optreden, hetzij boven deze temperatuur ge-volgd door een onvoldoende afschrikken tijdens afkoelen.Met een zilverhardsoldeer bijvoorbeeld AG207 kan het sol-deren en harden in één behandeling worden uitgevoerd.Luchthardende staalsoorten worden tijdens het ovensol-deerproces direct gehard, zodat na het solderen uitslui-tend nog ontlaten dient te worden.

Producten die na het soldeerproces moeten worden ge-carboneerd en gehard, dienen te worden ontkoperd in eenzogenaamd stripbad. Het nitreren van met koper gesol-deerde producten is niet mogelijk, daar de ammoniak-atmosfeer het koper aantast.

76


Hoofdstuk 15Hardmetaal *)

15.1 InleidingHardmetaal wordt vervaardigd door het sinteren van eenmengsel van poedervormige carbiden van metalen met eenhoge smelttemperatuur, zoals wolfram-, tantaal- en titaan-carbide, en cobaltpoeder (cobaltaandeel 6 tot 15-20 gew.%)tot dicht bij het smeltpunt van cobalt. Bij het sinterensmelt het cobaltpoeder - hoewel niet volledig - en vult deruimte op tussen de carbidedeeltjes, hetgeen gepaard gaatmet een grote krimp. Na het sinteren bestaat het hardme-taal uit dicht tegen elkaar liggende kleine, zeer harde car-bidekristallen, die door het cobalt als bindmetaal zijn ver-bonden. Naast deze hardmetaalsoort bestaan er ook soor-ten waarin zich titaan-, tantaal- of chroomcarbiden bevin-den en waarin hardbaar staal of nikkel als binder wordttoegepast.

15.2 Materiaalcombinaties en eigenschappenHardmetalen plaatjes worden vaak door middel van solde-ren op een stalen schacht of zaagblad bevestigd (zie fi-guur 15.1). De kwaliteit van een gesoldeerd hardmetalengereedschap is in belangrijke mate afhankelijk van de kwa-liteit van de soldeermethode en mede afhankelijk van dekwaliteit van het schachtmateriaal (bijvoorbeeld C60). Deuitzettingscoëfficiënten van hardmetaal en staal verhoudenzich ongeveer als 1:2, zodat na verwarming tot de sol-deertemperatuur het schachtmateriaal tweemaal zoveel isuitgezet als het hardmetaal. Bij het afkoelen na het solde-ren zal het schachtmateriaal dus meer willen krimpen danhet hardmetaal. Hierdoor blijft zowel in het schachtmate-riaal als in het hardmateriaal een soldeerspanning achter:in de schacht een trekspanning, in het hardmetaal eendruk- of buigspanning. Omdat hardmetaal slecht tegen bui-gen bestand is - afhankelijk van de samenstelling - bestaathet gevaar dat het hardmetaal direct na het solderen of

figuur 15.1 Zaagblad voor het zagen van hout (foto Brazetec)

tijdens het verspanen (door het totaal van de reeds aan-wezige spanningen én de spanningen die tijdens het ver-spanen optreden) scheurt. Het is daarom van groot belangom het ontstaan van spanningen tijdens het solderen zo-veel mogelijk te voorkomen. Deze spanningen zijn afhan-kelijk van: de verhouding van de dikte van het hardmetalen plaatje

ten opzichte van de dikte van het schachtmateriaal(gunstige verhouding is ongeveer 1:3);

de grootte en de vorm van de soldeervlakken; de smelttemperatuur en de elasticiteit (in de vorm van

krimp of relaxatie) van het te gebruiken soldeer.

Reeds bij het aanbrengen van de uitsparing in de schachtmoet men hiermee rekening houden, bijvoorbeeld door hetplaatje alleen aan het grondvlak en het onderste deel vande achterzijde te solderen (figuur 15.2). Bij een dergelijkeuitvoering wordt het slijpen van het spaanvlak vergemak-kelijkt. Meerzijdige begrenzing van hardmetaal en staalveroorzaakt grotere spanningen.Grote soldeervlakken worden, als dit wat betreft belas-ting toelaatbaar is, onderbroken uitgevoerd (figuur 15.3),om het soldeervlak te verkleinen en daarmee de soldeer-spanning te verminderen.Bij het solderen van hardere hardmetaalsoorten, die scheur-gevoeliger zijn dan de taaie hardmetaalsoorten, wordentussenlagen toegepast van gaas of soldeerfolie (triplé) omspanningen over de grotere tussenlaagdikte te kunnenafbouwen.

figuur 15.2 Dwarsdoorsnede soldeerverbinding

figuur 15.3 Onderbroken soldeervlak ter vermindering vande soldeerspanning

Het gaas bestaat uit fijn nikkel of vernikkeld ijzer. Hetwordt zo uitgesneden, dat de draden diagonaal op het sol-deervlak liggen. De soldeerfolie of triplé bestaat uit koper-of kopernikkelfolie, aan beide zijden geplateerd met zilver-hardsoldeer (bij grotere beitels en voor hogere smeltpuntenook wel koperhardsoldeer). De dikteverhouding soldeer-

77

tussenlaag-soldeer is gewoonlijk 1:2:1. Een tussenlaagvan koper wordt toegepast als een grote ductiliteit (plet-baarheid) gewenst is.Daar waar hoge drukspanningen kunnen optreden wordteen kopernikkel tussenlaag gebruikt.

15.3 EigenschappenHardmetaal heeft een zeer hoge hardheid en warm- enslijtvastheid. Nadeel is dat het niet ductiel is. Daardoor ishet niet of slecht bestand tegen trek- en buigspanningenen moet het bij voorkeur op druk worden belast.Doordat hardmetaal grotendeels uit carbiden bestaat, laathet zich moeilijk door vloeibaar soldeer bevochtigen. Ver-koperen of vernikkelen van het hardmetaal omzeilt ditprobleem.Ook het grote verschil in uitzettingscoëfficiënt ten op-zichte van staal maakt dat bij het solderen van hardme-taal aan staal en vervolgens afkoelen, grote spanningenin de soldeernaad en in de constructiedelen kunnen ont-staan (zie ook § 15.3 “Materiaalcombinaties”).

15.4 VoorbewerkingOm een goede soldeerverbinding te verkrijgen, moet hetplaatje over het gehele oppervlak goed aanliggen.De soldeerlaag moet niet alleen zorgen voor een goedeverbinding tussen hardmetaal en staal, maar moet ookspanningen kunnen opnemen. De soldeerlaag moet daar-om naast voldoende sterkte ook een bepaalde minimaledikte bezitten. De soldeerlaag mag echter niet te dik zijn,omdat dan bij grote verspaningsdrukken het soldeer wordtsamengedrukt en uit de naad wordt geperst. De gewenstesoldeerlaagdikte bedraagt 0,1...0,2 mm.

15.4.1 NaadvormenHet verdient de voorkeur om de uitsparing in de schachtiets groter te kiezen dan het plaatje. Hierdoor bereikt mendat het plaatje langs de gehele rand wordt gesoldeerd. Inde praktijk levert dit echter moeilijkheden op bij het slijpenvan de vrijloopvlakken. Beter is het daarom een doorge-freesd oplegvlak toe te passen (figuur 15.4).

Wordt met een triplé gewerkt, dan kiest men plaatje enuitsparing even groot, terwijl men de triplé iets laat uit-steken. Verder is het aan te bevelen de radius van de

figuur 15.4 Doorgefreesd oplegvlak

schacht kleiner te kiezen dan van het plaatje, om vangoed aanliggen te zijn verzekerd (figuur 15.5).Bij het sol-deren van een hardmetalen plaatje in een sleuf, zoals bijsteenboren, moet er voldoende ruimte zijn tussen hetplaatje en de wanden, om het soldeer of de soldeerfoliete kunnen aanbrengen. Stukjes soldeer in de vorm vandraad of strip kunnen boven op de soldeernaad wordengelegd (figuur 15.6).

figuur 15.5 Afrondingen van plaatje en schacht

figuur 15.6 Naadvorm bij een steenboor

15.4.2 Voorbehandeling van de oppervlakkenDe sinterhuid van het hardmetaal moet men verwijderendoor licht te slijpen of te stralen met siliciumcarbide.Kortvoor het solderen reinigt men de soldeervlakken met bij-voorbeeld tetrachloorkoolstof, trichloor-ethyleen organischeoplosmiddelen zoals aceton of alcohol, of met een alkalischontvettingsmiddel. Daarna goed spoelen met demi-water.

15.5 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerBij de keuze van het soldeer moet men rekening houdenmet de temperatuur en druk die bij het verspanen kunnenoptreden.

KoperhardsoldeerDeze solderen zijn opgenomen in groep H3 (hoofdstuk 3).Niet aan te bevelen zijn de fosforhoudende typen CU 104,CU 201 en CU 202 vanwege de kans op brosheid aan destaalzijde bij een hardmetaal-staal verbinding. De smelt-temperatuur bedraagt ongeveer 1100 ºC.Voordelen: hoge drukken en temperaturen zijn toelaatbaar; ten opzichte van zilverhardsolderen met een hoog smelt-

punt heeft koperhardsoldeer een betere elasticiteit.Nadelen: door de hoge soldeertemperatuur ontstaan relatief hoge

soldeerspanningen; de energiekosten zijn hoog door de langere soldeertijd.

78

KoperzinkhardsoldeerVan groep H4 (hoofdstuk 3) worden de legeringen ge-bruikt met ongeveer 60% koper. Solderen met een hogerzinkgehalte dan 40% dient men niet toe te passen. In dehandel zijn ook niet-genormeerde solderen voor hardme-taal verkrijgbaar zoals bijv. B-Cu48ZnNiSi 890-920. Desoldeertemperatuur bedraagt ongeveer 950 ºC, terwijl erook hoger smeltende solderen zijn, zoals bijvoorbeeldB-Cu86MnNi 970-990 en B-Cu87MnCo 980-1030.Voordelen: betrekkelijk hoge temperaturen zijn toelaatbaar;Nadelen: door de hoge soldeertemperatuur ontstaan relatief

hoge soldeerspanningen; vrij hoge energiekosten.

ZilverhardsolderenVan groep H5 (hoofdstuk 3 tabel 3.6) worden hoofdzake-lijk toegepast de nrs. AG102, AG351, AG402, AG502en AG503. In de handel zijn ook nog niet-genormeerdesolderen voor hardmetaal verkrijgbaar zoals bijvoorbeeldB-Ag64CuInNiMn 730-780. De soldeertemperatuur vari-eert van 650...960 ºC.Voordelen: de lagere temperatuur vermindert het gevaar voor ther-

mische spanningen; vrijwel alle soldeermethoden kunnen worden toegepast

in het bijzonder het inductiefsolderen; goede ductiliteit; bovendien zijn bepaalde zilverhard-

solderen verkrijgbaar als triplé.Nadelen: de verbinding kan minder hoge temperaturen weerstaan; duurder soldeermateriaal.

Opmerking: Het zilverhardsoldeer met een smeltpunt van960 ºC (nr. AG501 van groep H5) is in feite de vervangingvoor het koperzinkhardsoldeer (het hoge zinkgehalte hier-van geeft vaak moeilijkheden in een reducerende atmosfeer).

ZachtsolderenDeze solderen komen alleen in aanmerking indien zeer lageeisen worden gesteld aan de sterkte van de verbinding.Vóór het zachtsolderen worden de soldeeroppervlakkenvan het hardmetaal verkoperd of verzilverd.

15.6 SoldeermethodenVerschillende soldeermethoden kunnen voor het solderenvan hardmetaal worden toegepast.

SOLDEREN MET DE VLAMBij voorkeur wordt gebruikgemaakt van een zuurstof-ace-tyleenmengsel, omdat hiermee een snelle verwarmingmogelijk is. De vlam wordt iets reducerend afgesteld, terondersteuning van het vloeimiddel. Het te solderen gereed-schap wordt in een bankschroef geklemd en aan de onder-zijde verwarmd, waarbij de vlam tot ongeveer de helft vande schachtlengte wordt heen en weer bewogen. De ver-warming van een groter gedeelte van de schacht is be-langrijk om na het solderen een langzame en gelijkmatigeafkoeling te kunnen bereiken. Als de schacht de soldeer-temperatuur heeft bereikt, d.w.z. als het soldeer begintuit te vloeien, wordt de vlam direct op het hardmetalenplaatje gericht, totdat deze dezelfde kleur heeft als deschacht. Met een aangepunt metalen staafje, dat eerst inde vlam is verwarmd, wordt het plaatje wrijvend aange-drukt. Deze wrijvende beweging bevordert de bevochti-ging van de soldeervlakken en verdrijft eventuele gas- envloeimiddelinsluitingen. Het plaatje wordt aangedrukttotdat het soldeer is gestold. Onmiddellijk na stolling van

het soldeer wordt het gereedschap afgekoeld onder eenlaag droge kalk, houtskoolpoeder of fijne kolenas. Bij gro-tere aantallen te solderen gereedschappen zal men eenandere methode dan het vlamsolderen kiezen.

INDUCTIEFSOLDERENDeze methode wordt vooral door fabrikanten van hard-metalen gereedschappen gebruikt, die grote series gelijk-soortige gereedschappen solderen. Bij het inductiefsolde-ren wordt onderscheid gemaakt tussen midden- en hoog-frequentsolderen. Hoogfrequentsolderen wordt toegepastbij de kleinere schachtafmetingen (tot ongeveer 400 mm2

doorsnee). De opwarmsnelheid is aan de machine regel-baar. Om zo weinig mogelijk energieverlies te krijgen,moet de spoel zo goed mogelijk om het te solderen ge-reedschap passen. Bij het inductiefsolderen wordt hetsoldeer vooraf aangebracht.

SOLDEREN IN OVENSBij het solderen in ovens wordt het soldeer, evenals bijhet inductiefsolderen, vooraf aangebracht. De verwarmings-tijd is meestal langer dan bij de voorgaande methoden,zodat meer oxidatie kan optreden. Dit kan worden tegen-gegaan door vooraf wat extra droog vloeimiddel toe tevoegen, bij het solderen in kamerovens de brander ietsreducerend af te stellen, of te werken in een bescher-mende gasatmosfeer of in vacuüm.Het hardmetaal wordt met het soldeermateriaal op deschacht vastgebonden door middel van chroom-nikkel-draad, waarbij elke wikkeling apart wordt vastgedraaid.Bij serieproductie van gesoldeerde gereedschappen wordtook gebruik gemaakt van automatische doorloopovens.Deze worden elektrisch verhit. Door het continue karaktervan dit proces is de soldeertijd per stuk gering, waarbijtoch een rustige en gelijkmatige verhitting wordt verkregen.

15.7 Algemene richtlijnenKort samengevat zijn de richtlijnen voor het solderen vanproducten van hardmetaal (figuur 15.6): de soldeervlakken moeten goed vlak en niet te glad zijn; zo mogelijk maar aan één vlak solderen; anders de op-

staande kanten zo laag mogelijk houden (ongeveer 1/3van de plaatdikte);

de soldeervlakken goed ontvetten en schoonmaken; de gewenste verhouding van hardmetaaldikte en

schachtdikte bedraagt 1:3; afhankelijk van de hardmetaalsoort en de toepassing

van het gereedschap het juiste soldeer kiezen, met hetdaarbij behorende vloeimiddel;

de vlam van de brander (ook bij ovens) iets reducerendafstellen;

zo gelijkmatig mogelijk verwarmen; juiste vloeitijd aanhouden (30...60 s); bij het solderen zo mogelijk tijdens het vloeien het hard-

metaal licht aandrukken; het gesoldeerde werkstuk langzaam laten afkoelen.

15.8 Nabehandeling en controleVloeimiddelresten moeten grondig worden verwijderd naafloop van het solderen ter vermijding van corrosie. Con-trole op hechting van het soldeer kan door middel vanvisueel onderzoek en ndo-technieken (radiografisch, ultra-soononderzoek) worden uitgevoerd. Belangrijk is de con-trole op kromtrekken bij hardmetaal-staalverbindingen.

79


Hoofdstuk 16Keramiek *)

16.1 InleidingHet toenemende gebruik van keramische materialen voorindustriële toepassingen is te danken aan hun goede iso-lerende eigenschappen, alsmede de uitstekende eigen-schappen bij hoge temperaturen. Het komt hierbij veel-vuldig voor dat deze materialen verbonden moeten wordenaan een metaal.De belangrijkste keramische materialen zijn: steatiet ende aluminiumoxiden.Steatiet wordt veel toegepast voor elektronische onder-delen, vanwege de goede sterkte en de betrekkelijk lagekosten.Aluminiumoxiden worden toegepast waar hogere eisenworden gesteld en als duurdere materialen toelaatbaarzijn. De elektrische eigenschappen zijn aanzienlijk beterdan van steatiet.Daarnaast zijn siliciumnitriden, siliciumcarbiden en zirko-niumoxiden eveneens belangrijke keramische materialen.Siliciumnitriden en -carbiden vinden vooral toepassing inconstructies die aan hoge temperaturen en agressievemilieus worden blootgesteld bijvoorbeeld in automotoren.Zirkoniumoxiden, vooral de partieel gestabiliseerde typen(PSZ) worden toegepast vanwege hun ductiel gedrag o.a.in messen, zuigerveren e.d.

16.2 Materiaalcombinaties en eigenschappenDe keramische materialen worden niet bevochtigd door desoldeerlegeringen. Het vloeibare soldeer trekt zich samenop het keramische materiaal (ontvochtiging). Het keramiekmoet daarom eerst worden voorzien van een metalenhechtlaag. Een ander probleem is het grote verschil vande uitzettingscoëfficiënten van keramisch materiaal en degebruikelijke metalen. Om een goede verbinding te ver-krijgen moeten de uitzettingscoëfficiënten ongeveer gelijkzijn (figuur 16.1). Een metaal dat deze eigenschap bezit isKovar, ook bekend als Fernico, bestaande uit 29% nikkel,17% cobalt en 54% ijzer. Een voorbeeld van een keramiek-metaalverbinding wordt in figuur 16.2 gegeven.

16.3 VoorbewerkingAangezien keramisch materiaal beter tegen druk dan tegentrekspanning bestand is, moet, voor zover mogelijk, hetkeramische deel in het metalen deel worden geplaatst.Wordt bij een dergelijke constructie Kovar voor het meta-len deel gebruikt, dan zal dit na het solderen druk uitoefe-nen op het keramisch materiaal. Kovar heeft namelijk eengrotere uitzetting bij hogere temperaturen.Als het metalen deel binnen het keramische materiaalwordt geplaatst, dan moet de spleetbreedte zodanig wor-den gekozen, dat deze groot genoeg is om de uitzettingvan het metaal te kunnen opvangen. In dit geval moet hetsoldeer een bepaalde minimale dikte bezitten om weer-stand te kunnen bieden aan de krimpspanningen die tij-dens het afkoelen ontstaan.Behalve het keramische materiaal moet soms ook hetmetalen deel worden voorbehandeld. Kovar dient vóórhet solderen spanningsvrij te worden gegloeid.

figuur 16.1 Lineaire uitzetting van enkele metalen,metaallegeringen en aluminiumoxide (keramiek)

figuur 16.2 Voorbeeld van keramiek-metaalverbinding, eenz.g. isolatiestuk (foto Brazetec)

80

16.4 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerDe keuze van het soldeer wordt bepaald door het fabri-cageproces en de gebruiksomstandigheden. Zo moet bij-voorbeeld voor vacuümtoepassingen het soldeer vrij zijnvan bestanddelen met een hoge dampspanning, zoalszink, cadmium en lood. Bovendien moet het soldeer eenvoldoende hoog smeltpunt bezitten om weerstand tekunnen bieden tegen deformatie, spanningen en thermi-sche behandelingen tijdens het verdere fabricageproces.Een soldeer dat aan deze eisen voldoet en vaak wordttoegepast is het eutectische zilverkoperhardsoldeer (72%zilver, rest koper). Dit soldeer bevochtigt de meeste me-talen en legeringen zeer goed; voor de meeste toepassin-gen is de dampspanning van de componenten voldoendelaag; het smeltpunt is meestal voldoende hoog. Ook wor-den zilverkoperpalladium-, goudkoper- en goudnikkel-solderen toegepast (zie groepen H7 en H8, hoofdstuk 3).Voor het zachtsolderen wordt gebruik gemaakt van eenreeds met koper of zilver verzadigd zachtsoldeer om er-voor te zorgen, dat de betrekkelijk dunne metaallaag ophet keramische materiaal niet wordt opgelost.

16.5 SoldeermethodenKeramisch materiaal wordt in bepaalde gevallen gesoldeerdin ovens met een reducerende atmosfeer of in vacuüm.Voor de verbinding van keramisch materiaal aan metaalzijn verschillende methoden ontwikkeld: Metalliseren

Pasta's van zilver, goud, platina en andere edele metalenkunnen worden gebruikt om het keramische materiaalvan een metallische laag te voorzien. Deze pasta's be-vatten naast een organische binder meestal nog eenanorganische toevoeging (oxiden, glasvloeimiddel), diede hechting met de keramiek bevordert. De pasta wordtbijvoorbeeld met een penseel, of door middel van spui-ten of zeefdrukken op het keramische materiaal aange-bracht, waarna een warmtebehandeling onder normaleatmosferische omstandigheden plaatsvindt. Na dewarmtebehandeling wordt een gemakkelijk soldeerbaremetaallaag verkregen. Deze methode is gemakkelijk toete passen, omdat geen ovens met een beschermendeatmosfeer zijn vereist.

Actief metaalmethodeBij deze werkwijze wordt gebruik gemaakt van voorge-vormd soldeer, dat een actief metaal zoals titaan of zir-konium bevat. Het soldeer wordt tussen het keramischeen het metalen deel geplaatst, waarna in vacuümwordt verhit. De soldeerlegering vormt een verbindingmet het metaal, terwijl het actieve metaal een reactietot stand brengt met het keramische materiaal, waar-door een verbinding met het soldeer ontstaat.

Molybdeen-mangaan methodeDeze methode wordt zeer veel gebruikt voor elektro-nische toepassingen. Een dunne laag (10 tot 50 µm)van een fijn gemalen molybdeen-mangaan mengsel insuspensie wordt op het keramische materiaal aange-bracht. Vervolgens vindt een warmtebehandeling plaatsin een waterstof of andere reducerende atmosfeer bijca. 1500 ºC.De aldus verkregen metallische laag wordt vernikkeldof verkoperd, waardoor een goede bevochtiging doorhet soldeer mogelijk wordt.

16.6 Nabehandeling en controleGesoldeerde keramiek verbindingen behoeven in het alge-meen geen nabehandeling. Visuele inspectie zal altijd wor-

den uitgevoerd, terwijl lekdichtheidsonderzoek afhankelijkvan de geometrie kan worden toegepast. Voorts is ndosoms mogelijk aan de hand van radiografisch of ultrasoon-onderzoek (akoestische microscopie).

81


Hoofdstuk 17Andere hoogsmeltende metalen *)

17.1 InleidingDe hiervoor behandelde metalen zijn de meest toegepaste.In het kader van deze voorlichtingspublicatie voert het tever om alle bestaande metalen en legeringen te behande-len. Besloten wordt daarom met enkele aanwijzingen voorde metalen molybdeen en tantaal. Voor metalen als wol-fraam en niobium wordt verwezen naar VM 82 “Hoog-temperatuursolderen”.

17.2 Molybdeen17.2.1 EigenschappenOngelegeerd molybdeen rekristalliseert bij ongeveer1175 ºC. Door de toevoeging van legeringselementen,zoals titaan en zirkonium, wordt de rekristallisatietempe-ratuur verhoogd.Molybdeen begint reeds bij ca. 350 ºC te reageren metzuurstof. Hierbij ontstaat MoO3, dat met MoO2 een laagsmeltend eutecticum vormt. De reactie met stikstof vindtpas plaats boven 1000 ºC, terwijl molybdeen tot hetsmeltpunt (2620 ºC) bestand is tegen waterstof. Omdeze reden wordt molybdeen bij voorkeur gesoldeerd inargon, waterstof of vacuüm.

17.2.2 VoorbewerkingDe reiniging van het oppervlak dient onmiddellijk vóór hetsolderen plaats te vinden. De reiniging kan zowel mecha-nisch (stralen, schuren, slijpen) als chemisch (beitsen)plaats vinden.De volgende beitsbaden worden met succes toegepast: 95% H2S04, 4,5% HNO3, 0,5% HF, waaraan toege-

voegd Cr203 (18,8 gram/liter); 10% NaOH, 5% KMnO4, 85% H2O, badtemperatuur:

60...80 ºC, badtijd: 5...10 min; 15% H2S04, 15% HCl, 70% H20, waaraan toegevoegd

chroomzuur (6...10 gew. % per volume-eenheid).

17.2.3 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerZilverhardsolderen kunnen met de gebruikelijke vloeimid-delen met een licht reducerende zuurstof-acetyleen vlamworden gebruikt (bij voorkeur zilverhardsolderen toepas-sen met een zilvergehalte ≥ 44% ; zie hoofdstuk 3 groepH5). Indien het solderen zorgvuldig geschiedt, wordt deductiliteit van het molybdeen niet nadelig beïnvloed.De soldeerbaarheid kan worden verbeterd door het molyb-deen te verkoperen of te vernikkelen, waarna een diffusie-behandeling gedurende enige minuten in een waterstof-atmosfeer bij 1000 ºC moet worden uitgevoerd.Voor het solderen in een argonatmosfeer wordt o.a. ge-bruik gemaakt van de soldeermaterialen: 55 % Co, 20% Cr, 15% W en 10% Ni (smeltpunt

1390 ºC), ook geschikt voor vacuüm; 80% Ni, 14% Cr en 6% Fe (smeltpunt 1425 ºC).

Bij het solderen in waterstof of in vacuüm wordt gebruikgemaakt van: CuNi-legering als hardsoldeer (bijv. CU105 van groep

H3, hoofdstuk 3); AuNi hardsoldeer (nrs. AU 105 en AU 106 van groep

H8, hoofdstuk 3); Ag75Pd20Mn5 hardsoldeer met smelttraject

1000-1120 ºC (nr. PD 202 van groep H7, hoofdstuk 3); Ag64Pd33Mn3 hardsoldeer met smelttraject

1180-1200 ºC; zuivere metalen, zoals platina (smeltpunt 1773 ºC) en

rhodium (smeltpunt 1970 ºC).

17.2.4 SoldeermethodenAls soldeermethoden kunnen worden genoemd het vlamsol-deren en het ovensolderen in een waterstof- of argonatmos-feer, terwijl ook het solderen in vacuüm wordt toegepast.

17.3 Tantaal17.3.1 EigenschappenTantaal heeft evenals wolfraam een hoog smeltpunt(3000 ºC).Afhankelijk van de grootte van de koude deformatie re-kristalliseert zuiver tantaal bij ca. 1200 ºC.Door de toevoeging van legeringselementen kan deze re-kristallisatietemperatuur zowel hoger als lager komen teliggen.Reeds bij betrekkelijk lage temperaturen worden alle gas-sen, behalve de edelgassen, door het tantaal opgenomen,waardoor het materiaal bros wordt. Indien bijvoorbeeldtantaal aan de lucht wordt verhit, bestaat reeds bij eentemperatuur van ongeveer 250 ºC het gevaar dat het ma-teriaal bros wordt door gasopname.

17.3.2 VoorbewerkingVoor het verwijderen van vuil en oxiden wordt aanbevolenom gedurende ½...2 minuten, bij kamertemperatuur, tebeitsen in het volgende beitsbad:55 vol.% H2S04, 25 vol.% HNO3 en 20 vol.% HF.Onmiddellijk na het reinigen wordt de taaie oxidehuidweer op het tantaal gevormd, Om deze reden wordt hetoppervlak wel verkoperd of vernikkeld, waarna een diffu-siebehandeling bij een druk van 133,3×10–3 N/m2

(1,33×10–3 mbar) plaatsvindt bij ongeveer 1200 ºC.

17.3.3 Soldeer, vloeimiddel en atmosfeerVoor het solderen van tantaal wordt o.a. gebruik gemaaktvan zuivere metalen zoals platina, palladium, niobium ennikkel. Een bezwaar kunnen de zeer hoge smelttempera-turen zijn (resp. 1790, 1539, 2468 en 1452 ºC). Ookworden solderen op nikkelbasis toegepast, zoals: NiCrSiB hardsoldeer (nrs. NI 101, NI 1A1 en NI 102

van groep H6, hoofdstuk 3); NiCrSi hardsoldeer (nr. NI 105 van groep H6, hoofd-

stuk 3).

Van de goudhardsolderen kunnen de goud-koperhardsol-deren worden toegepast (goudgehalte minder dan 40%;nrs. AU 103 en AU 104 van groep H8 hoofdstuk 3).De zilverhardsolderen kunnen niet worden gebruikt, omdatzij het tantaal bros maken.Als het oppervlak verkoperd of vernikkeld is, kan op nor-male wijze zowel zacht- als hardgesoldeerd worden. Mendient er echter wel voor te zorgen dat geen overver-hitting plaatsvindt.Het gevaar bestaat dat tin afkomstig van tinsoldeer doorhet koper diffundeert en het tantaal bros maakt.

17.3.4 SoldeermethodenVanwege de gevoeligheid voor niet-inerte gassen wordttantaal uitsluitend in afgesloten installaties in vacuüm ofin een argon- of heliumatmosfeer gesoldeerd.

82

Hoofdstuk 18Referenties

Literatuur- Astrom, A.: A study on the effect of nitrogen reflow soldering

in a lead-free process, Toepassingen voor de elektronicaindustrie, (2006) Hoek Loos.

- "Brazing Handbook", 4th ed. Publication of the AWS, (1991)Miami, Florida, ISBN 0-87171-359-4.

- Davids, A.: "Handboek van de Fijnmechanische Techniek",deel 7: "Technologieën", hoofdstuk 3, van der Hoek, F.:"Solderen", blz. 104...166; Philips Technische Bibliotheek,Kluwer, Deventer (1968).

- Dorn, L.. u.a.: "Hartlöten, Grundlagen und Anwendungen",Band 146, Sindelfingen, expert verlag (1985),ISBN 3-88508-963-7.

- Draper, C. R.: "The production of printed circuits and elec-tronics assemblies", Robert Draper Ltd., Teddington (1969).

- Fenton, E. A. (technical secretary): "Soldering Manual",prepared by AWS Cornmittee on Brazing and Soldering,American Welding Society, New York.

- Fletcher, N. J.: "Vacuum brazing", Mills & Boon Ltd., London.- Harvey, D. J.: "The wetting of metals by lead alloys - Adhesion

and cohesion", Proceedings of the Symposium on adhesionand cohesion, Gen. Mot. Res. Lab. Warron Michigan 1961;Elseviers Publishing Co. Amsterdam, London, New York(1962), blz. 146...158.

- Humpston, G., D.M. Jacobson: Principles of Soldering andBrazing, ASM International ISBN 0-87170-462-5.

- Juul, P. et al: Survey on Lead Free Solder Systems, Environ-mental Project No. 778 (2003), Danish Environmental Protec-tion Agency.

- Klein Wassink, R.J.: "Soldering in Electronics", 2nd Edition,(1989), Electrochemical Publications Ltd., Ayr Scotland: ISBN090115024X.

- Kohl, W. H.: "Handbook of Materials and Techniques forvacuum devices", Reinhold Publishing Corporation, New York,Amsterdam, London.

- Langeveld, P., G.Schouten: "Handsoldeer-Techniek", febr.1985;Stichting Leermiddelen VEV, Nijkerk ISBN 9065251359.

- Lashko, N. F. & Lashko-Avakyan, S. V.: "Brazing and solderingof metals", Israel program for Scientific Translations,Jerusalem (1961).

- Lewis, W. R.: "Notes on soldering", 4th ed. (1961 - reprinted1968), TRI 93*). "Weichlöt-Handbuch", Vertaling van hetZinn-Informationsburo, Dusseldorf.

- Mahler, W. & Zimmermann, K. F.: "Hartlöten von Kupfer undseinen Legierungen", Deutscher Verlag fur Schweisstechnik(DVS) GmbH, Dusseldorf (1966).

- Manko, H. H.: "Solders and soldering", McGraw-Hill, NewYork, Toronto, London (1964).

- "Metals Handbook", Vol. 6: "Welding and brazing", AmericanSociety for Metals, Metals Park, Ohio, 44073.

- Müller, W.: "Metallische Lotwerkstoffe, Arten, Eigenschaften,Verwendung", 1.Aufl. Düsseldorf, Dt. Verlag für Schweiss-technik, DVS-Verlag (1990), ISBN 3-87155-125-2.

- Peaslee, R.L. : "Brazing Footprints", Wall Colmonoy Corpora-tion (2003) ISBN 0-9724479-0-3.

- N.N.: DIN-DVS Handbuch196 Beuth DVS Verlag (1997)ISBN 3-410-13524-3.

- Roberts, P.M.: "Industrial Brazing Practice" CRC Press, BocaRaton, Florida (2004).

- Schmetterer, C. et al: Database for properties of lead-freesolder alloys, February 2006, Univ. of Vienna, COST 531 &ELFNET project.

- Schwartz, M.M: "Brazing", 2nd ed., ASM International (2003),ISBN 0-87170-784-5.

- Schwartz, M.M: "Modern Metal JoiningTechniques, JohnWiley & Sons Inc. (1969) New York, ISBN 471 766 151.

- Sheward, G.: "High temperature brazing in controlled atmos-pheres, Pergamon Press Ltd (1985) Oxford., ISBN0-08026169-8.

- Thwaites, C.J.: "Soft Soldering Handbook", Int. Tin ResearchInstitute, ITRI Publication 533, Greenford Middlesex,(1982).

- Wallace, E.: "Erfahrungen beim Hochtemperaturlöten; Beispielevon Hochtemperaturlötungen", Schweisstechnik, Band 46.

- Werner, Dr.: "Materials of high vacuum technology", Vol. 1:

"Metals and metalloids", Pergamon Press o.a. in London, Paris,VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin.

- Zimmermann, K. F.: "Hartlöten: Regeln fur Konstruktion undFertigung", Deutscher Verlag für Schweisstechnik (DVS)GmbH, Düsseldorf (1966).

Normen- NEN 2200 (1965) “Naadloze koperen pijpen met nauwe toleranties”.- NEN 2541 (1967) “Puntstukken voor capillaire soldeerverbinding

voor gasleidingen”.- NEN 2543 (1967) “Puntstukken met soldeereind voor gasleidingen”.- NEN 2546 (1967) “Puntstukken voor capillaire soldeerverbinding

voor waterleidingen”.- NEN 2549 (1968) “Draadstukken voor capillaire soldeerverbinding

voor driedelige koppelingen in gas- en waterleidingen”.- NEN-EN-ISO 9453:2005 Ontw. “Zachtsoldeerlegeringen: Che-

mische samenstellingen en leveringsvormen”.- NEN-ISO 9454-1:1994 “Vloeimiddelen voor zachtsolderen:

Indeling en eisen; Deel 1: Indeling, etikettering en verpakking”.- NEN-EN-ISO 9454-2:2000 en “Vloeimiddelen voor zachtsol-

deren: Indeling en eisen; Deel 2: Prestatie-eisen”.- NEN-EN 1044:1999 (inmiddels ook uitgekomen als NEN-EN

1044:2006:Ontw.en) “Hardsolderen: Toevoegmaterialen”.- NEN-EN 1045:1997 “Hardsolderen: Vloeimiddelen voor hard-

solderen; Indeling en technische leveringsvoorwaarden”.- NEN-EN 3677:1995 “Toevoegmaterialen voor zacht- en hard-

solderen - Aanduiding”.- NEN-EN 12797:2000/A1:2004 “Hardsolderen: Destructieve

beproeving van hardgesoldeerde verbindingen”.- NEN-EN 12799:2000/A1:2004 “Hardsolderen: Niet-destructief

onderzoek van hardgesoldeerde verbindingen”.- NEN-EN 13133:2000 “Hardsolderen: Kwalificeren van de sol-

deerder”.- NEN-EN 13134:2000 “Hardsolderen: Goedkeuring van de pro-

cedure”.- NEN-EN 14324:2004 “Hardsolderen: Richtlijnen voor het toe-

passen van hardgesoldeerde verbindingen”.- NEN-EN-ISO 18279:2004 “Hardsolderen: Onvolkomenheden in

hardgesoldeerde verbindingen”.- NEN-ISO 2553:1994 “Las- en soldeerverbindingen; Symbo-

lische weergave op tekeningen”.- NEN-EN 746-5:2000 “Industriële installaties voor warmtebe-

handelingsprocessen; Deel 5: Bijzondere veiligheidseisen voorzoutbadinstallaties”.

KIWA Beoordelingdsrichtlijnen (BRL)- K 623 “Hulpstukken voor soldeeren/of schroefverbindingen

aan koperen pijpen”.- K 624 “Vloeimiddelen en vertinningspasta's voor zachtsolderen

van capillaire verbindingen van koper en koperlegeringen”.

Buitenlandse normen- DIN ISO 857-2 (2007) Schweissen und verwandte Prozesse-

Begriffe- Teil 2: Weichlöten, Hartlöten und verwandte Begriffe(ISO 857-2:20050".

- DIN 1707-100 (2001) "Weichlote für Schwermetalle; Zusam-mensetzung, Verwendung, technische Lieferformenbedingungen".

- DIN 1900 (Entwurf 2006) “Anfordering und Qualifizierung vonLötverfahren für metallische Werkstoffe- Verfahrensprüfungfür das Lichtbogenlöten von Stählen”.

- DIN 1912-4 (1981) “Zeichnerische Darstellung: Schweissen,Löten: Begriffe und Benennungen für Lötstösse und Lötnähte”

- DIN 8514 (2006) “Lötbarkeit”.- DIN 8522 (1980) “Fertigungsverfahren der Autogentechnik;

Übersicht”.- DIN 8505 (1969) “Löten metallischer Werkstoffe; Begriffe,

Benennungen”.- DIN 8511 “Flussmittel zum Löten metallischer Werkstoffe”;

. Blatt 1 (1967) “Flussmittel zum Hartlöten von Schwermetallen”

. Blatt 2 (1967) “Flussmittel zum Weichlöten von Schwermetallen”

. Blatt 3 (1967) “Flussmittel zum Hart- und Weichlöten vonLeichtmetallen".

- DIN 8514 (2006) “Lötbarkeit”.- DIN 8522 (1980) “Fertigungsverfahren der Autogentechnik;

Übersicht”.- DIN 8525 “Prüfung von Hartlötverbindungen, Spaltlötverbin-

dungen”;. Blatt 1 (1965) “Zugversuch”;. Blatt 2 (1965) “Scherversuch”.

83

- DIN 8526 (1977) “Prüfung von Weichlötverbindungen; Spalt-Iötverbindungen, Scherversuch, Zeitstandsscherversuch”.

- DIN 32506-1 bis 4 (1981) “Lötbarkeitsprüfung für das Weich-löten”.

- DIN 32513-1 (2005) “Weichlotpasten - Teil 1: Zusammen-setzung, Technische Lieferbedingungen”.

- DIN 65228 (2005) “Luft- und Raumfahrt- Prüfung vonHartlöten- Hartlöten metallischer Bauteilen”.

- DIN EN 1326 (1996) “Gasschweissgeräte - Kleingeräte zumGaslöten und -schweissen”.

- DIN EN 29454-1(1994) “Flussmittel zum Weichlöten; Einteilungund Anforderungen; Teil 1: Einteilung, Kennzeichnung undVerpackung ()ISO 9454-1:1990)”.

- DIN EN 29455-1,5,811,14 (1994) “Flussmittel zum Weich-löten; Prüfverfahren”.

- DIN EN ISO 9453 (2006) “Weichlote; Zusammensetzung undLieferformen (ISO 9453:2006)”.

- DIN EN 9454-2(2000) “Flussmittel zum Weichlöten; Einteilungund Anforderungen; Teil 2: Eignungsanforderungen (ISO9545-2:1998)”.

- DIN EN 9455-2, 3, 6, 9, 10, 12, 13, 15, 16, 17 (1994)“Flussmittel zum Weichlöten; Prüfverfahren”.

- DIN EN ISO 10564 (1997) “Zusätze zum Weich- und Hartlöten- Methoden zur Probenahme von Weichloten für die Analyse(ISO 10564:1993)”.

- DIN EN ISO 12224-1 (1998) “Massive Lotdrähte und fluss-mittelgefüllte Röhrenlote - Festlegungen und Prüfverfahren -Teil 1: Einteilung und Anfordewrungen (ISO 12224-1:1997)”.

- DIN EN ISO 12224-2(1999) “Flussmittelgefüllte Röhrenlote -Festlegungen und Prüfverfahren - Teil 2: Bestimmung desFlussmittelgehaltes (ISO 12224-2:1997)”.

- DIN EN ISO 12224-3 (2003) “Massive Lotdrähte und flussmittel-gefüllte Röhrenlote- Anforderungen und Prüfverfahren -Teil 3:Bestimmung der Flussmittelwirkung von flussmittelgefülltenRöhrenloten mit der Benetzungswaage (ISO 12224-3:2003)”.

- ASTM B32-70 “Specification for solder metal”.- ASTM B260-62T / AWS A5.8-62T “Specification for brazing

filler metal”.- AWS 2.4 “Standard Symbols for Welding, Brazing and

Nondestructive Examination”.- AWS A.30 “Standard Welding Terms and Definitions, Including

Terms for Brazing Soldering, Thermal Spraying and ThermalCutting”.

- AWS A5.8/A5.8M “Specification for Filler Metals for Brazingand Braze Welding”.

- AWS A5.31 “Specification for Fluxes for Brazing and BrazeWelding”.

- AWS B2.2 “Standard for Brazing Procedures and PerformanceQualification”.

- AWS C3.2M/C3.2 “Standard Method for Evaluating theStrength of Brazed Joints”.

- AWS C3.3 “Recommended Practice for the Design, Manufac-ture and Examination of Critical Brazed Components”.

- AWS C3.4 “Specification for Torch Brazing”.- AWS C3.5 “Specification for Induction Brazing”.- AWS C3.6 “Specification for Furnace Brazing”.- AWS C3.7 “Specification for Aluminium Brazing”.- AWS C3.8 “Recommended Practice for Ultrasonic Inspection

of Brazed Joints”.

Website van European Association for Brazing and Soldering(EABS 5 Kent Drive, Congleton, Cheshire, England, CW12 1SD):www.brazingandsoldering.org

84

TrefwoordenregisterAantasting: 37, 38, 66, 67, 68akoestische emissie: 46afdichting: 17, 67affiniteit (oxiden): 19afkoelcurve: 71afkoelen/afkoeling: 8, 16,19, 38, 53, 54, 66, 68, 72, 74, 75, 76, 77, 78, 79afmetingen (werkstuk): 12, 15, 58, 69; 72afschrikken: 38, 53, 54, 75afspoelen: 54agressiviteit (vloeimiddel): 35, 37, 38alloys, super -: 19aluminiumlegeringen: 30, 59, 60, 61aluminiumoxide: 24, 79anodiseren: 59atmosfeer: 8, 10, 12, 19, 52, 57, 60, 64, 68, 69, 71, 75, 77, 80, 81atmosfeer, beheerste -: 7, 8, 9, 10, 16, 17, 19, 20, 45, 58, 69, 72atmosfeer, beschermende -: 8, 10, 54, 61, 78, 80atmosfeer, oxiderende -: 49, 56, 62atmosfeer, reducerende -: 8, 12 16, 17, 18, 19, 52, 57, 66, 68, 69, 78, 80autogeen lassen: 7, 9automatisering: 20, 23, 48

Badoven: 22badtemperatuur: 52, 81badvulling: 22bediening: 16,20bedrijfsomstandigheden: 40, 58, 69bedrijfstemperatuur: 26, 28, 40, 71beitsbad: 52, 81beitsen: 36, 37, 38, 49, 52, 53, 54, 64, 68, 81belasting, langdurige -: 51, 56belasting, statische -: 40, 67benzinebrander: 14beoordeling, (zie ook inspectie): 46, 55beschermgas: 69bevochtigen/bevochtiging: 7, 8, 9, 10, 12, 23, 24, 26, 28, 35, 37, 51, 53, 57, 60, 61, 64, 66, 68, 71, 75, 77, 78, 80bevochtigingshoek: 7, 8bevochtigingstemperatuur: 10bewerkbaarheid: 40bewerking, verspanende -: 13, 74bewerkingsgroeven: 44, 52, 68bewerkingstekens: 52bezettingsgraad: 13, 16, 22, 25blaasvorming: 60bout, solderen met de -: 12, 13, 14, 15, 28, 48, 58, 69, 74boutkop: 15bouttemperatuur: 14, 15brander: 8, 14, 15, 16, 41, 48, 60, 78brandgevaar: 14, 38, 48breuklast: 11brosheid: 54, 77brugvorming: 23buigspanning: 44, 76, 77

Capaciteit: 13, 14, 15, 16, 20capillaire werking: 7, 8, 9, 22, 43, 52, 53, 74Carbiden, ontbinding van -: 71carbide-precipitatie,: 67carbide-uitscheiding: 12, 68circulatie, gedwongen -: 16, 22constructie (werkstuk): 40continusolderen: 14, 23controle: 13, 23, 45, 54, 55, 58, 63, 69, 72, 75, 78, 80corrosie (zie ook vloeimiddelresten); 8, 23, 36, 37, 38, 51, 54, 61, 67, 68, 69, 78corrosiebestandheid: 58, 61corrosiebestendig: 28corrosiegedrag: 66corrosiegevoelig (materiaal): 14corrosie, interkristallijne -: 12, 57, 61, 68corrosie, putvormige -: 61corrosievastheid: 40, 56, 57, 66, 67, 71corrosieweerstand: 67, 69

Dampdruk: 13, 28dampspanning: 67, 80dampvorming: 69dauwpunt: 17, 18, 19, 58, 62, 64, 69deklaagmateriaal: 62delen, voorgevormde -: 10dichtheidsonderzoek: 72, 80diffusie: 8, 12, 19diffusiebehandeling: 81dikteverhouding: 76, 78dissociatie: 19dompelsolderen: 10, 12, 14, 22, 23, 36, 48, 58doorloopoven: 78dosering (soldeer): 16drukspanning: 77druppelvorming: 23ductiliteit: 12, 30, 77, 78, 81dunvloeibaarheid: 61, 68

Edelgas: 17, 81eigenschappen: 12, 26, 28, 36, 37, 45, 51, 56, 60, 64, 66, 67, 68, 70, 71, 73, 76, 77, 79, 81eigenschappen, chemische -: 8, 51, 67, 71eigenschappen, fysische -: 8, 51, 56, 67, 71eigenschappen, mechanische -: 12, 17, 40, 52, 59, 60, 67, 69, 73, 74eigenschappen, metallurgische -: 51, 57, 67, 71elasticiteit: 76, 77elektroden: 21, 23, 48elektronica: 24, 28, 35, 50, 52elementen: 12, 13, 16, 19, 23, 26, 27, 28, 29, 30, 33, 62, 66, 81energiekosten: 16, 20, 77, 78erosie: 12, 20, 58, 64etsen, anodisch -: 71evenwicht (oxidatiereductie): 18evenwichtstoestand (tijd-temperatuur): 8explosie(f): 19, 48, 61explosiegevaar: 23

Factoren, economische -: 12, 13, 58factoren, technische -: 12: 40, 58, 73Fase, brosse -: 51, 64fase, vloeibare -: 57, 69flux (zie ook vloeimiddel): 10, 50, 73frequentie (wisselstroom): 19, 20, 21

Gaas: 76Gasatmosfeer (zie ook atmosfeer): 8, 19, 78gasfluxsolderen: 16,48gasgenerator, exothermische -: 17gas, inert -: 7, 13, 14, 48, 64(gas)opname: 64, 81gas, reducerend -: 7, 13, 14, 17, 19, 68, 72(gas)samenstelling: 8, 10, 16, 17gassen: 15, 17, 19, 23, 48, 64, 68, 81gasverwarming: 15gasvlam: 14gebreken aan het oppervlak: 46gebreken in de soldeerverbinding: 46gebruikstemperatuur: 56, 67geleiding, elektrische -: 67geleiding, thermische -: 67gietijzer: 8, 21, 56, 58, 70, 71, 72, 73giettoestand: 51giftigheid: 26, 30gloeien, spanningsarm -: 51, 52, 53, 54, 57, 67, 68, 71, 72golfsolderen: 13, 14, 23, 24, 49(grensvlak)aantasting: 67, 69

Hardbaar: 66, 76hardheid: 52, 67, 75, 77hardmetaal: 8, 30, 73, 76, 77, 78hardsoldeer(soort): 23, 26, 28, 30, 38, 48, 49, 51, 54, 56, 57, 58, 60, 67, 69, 71, 72, 74, 75, 76, 77, 78, 80, 81hardsoldeervloeimiddel: 38, 50, 61hardsolderen: 7, 8, 9, 10, 14, 15, 37, 38, 41, 44, 49, 52, 53, 54, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 64, 66, 67, 68, 69, 71, 72, 74, 75harsvloeimiddel: 35, 37hechten/hechting: 7, 8, 9, 11, 23, 53, 71, 78, 80hechtlaag: 60, 79

85

hersmeltpunt: 58hittevastheid: 56hoogtemperatuursolderen: 7, 8, 9, 10, 13, 14, 28, 30, 44, 49, 56, 57, 61, 66, 68,71, 72, 73, 75hulpmiddelen: 13, 61

Indringdiepte: 19, 20, 21inductiefsolderen: 12, 13, 14, 19, 20, 36, 48, 58, 61, 62, 64, 74, 78inductiespoel (inductor): 19infraroodsolderen: 13, 14, 24, 25, 48inspectie: 13, 45, 46, 58, 69, 72, 80investering: 13, 16, 22, 24, 46, 61invloed op eigenschappen: 12, 17, 19, 51, 67, 68, 71, 74invloedsfactoren op uitvloeien: 7, 8

Kameroven: 16, 78kerfwerking: 71keuring: 13, 45, 46, 58, 69, 72keuze van soldeermethode: 12, 19, 52, 58, 66, 69, 72, 73keuze van vloeimiddel: 37, 38, 52, 58, 61, 72klokoven: 16kogelen (soldeer): 16koperlegeringen: 15, 28, 30, 31, 36, 37, 38, 51, 52, 53, 54, 56, 58, 66, 70korrel, grove -: 53korrelgrens/kristalgrens: 13, 30, 57, 59, 61, 68korrelgrenscarbidevorming: 69korrelgroei: 67kosten, variabele -: 13kosten, vaste -: 13kostenvergelijking: 13kostprijs: 13, 28, 58, 69koude vervorming (deformatie): 53, 54, 57, 66, 81koudverstevigde: 12, 51, 53krimp (vervorming): 20, 76krimpspanning: 53, 54, 79krimpverschijnsel: 57kruip: 51, 56, 71kruipsterkte: 41, 67kwalificatie (procedure): 45, 58, 69kwaliteitsbeheersing: 45, 46

Laagdikte: 57, 68, 76, 77lassen: 7, 9, 49, 56, 66, 70lassolderen: 7, 8, 9, 10, 71, 72legeren: 7, 58, 64, 66, 69legeringsvorming: 12, 13lekdetectie: 58, 69lekdichtheid: 12, 13, 22, 55, 73, 80lekzoekmethoden: 46

Maatvoering, 57, 68, 71magneetveld: 19mallen: 15, 17, 67materiaal, keramisch -: 79, 80materiaal, reactief -: 64materiaalcombinatie: 51, 56, 60, 64, 66, 67, 69, 70, 73, 75, 76, 79materiaalgroei: 71mechaniseren (soldeerproces): 16messingsoorten: 51metaaloppervlak: 7, 8, 10metalen, koudverstevigde -: 12, 53metalen, veredelde -: 12metalliseren: 80methode, actief metaal -: 80methode, molybdeen-mangaan -: 80milieu, corrosief -: 51, 64, 67milieu, oxiderend -: 66milieu, vochtig -: 69molybdeen: 19, 66, 70, 80, 81

Naad, gelassoldeerde -: 11naaddikte: 11naadvorm: 7, 40, 41, 45, 52, 57, 67, 68, 71, 77naadvulling: zie spleetvullingnabehandeling: 38, 45, 54, 58, 62, 63, 64, 69, 72, 75, 78, 80nadeel: 16, 17, 24, 28, 77naden, aantal -: 16

nikkellegeringen: 31, 38, 56, 57, 58, 66, 70, 73

Onderhoudskosten: 22onderzoek: 8, 45, 46, 58, 63, 69, 72, 75, 78, 80onderzoekmethoden: 46ontleden (vloeimiddel): 8, 35, 37ontmenging (soldeer): 13ontsteektemperatuur: 19ontvetting: 38, 52, 77oplosgloeien: 67, 69oplosmiddel: 36, 49, 60, 77oppervlaktebehandeling: 13oppervlaktegesteldheid: 40, 44oppervlaktelaag: 64oppervlakteruwheid: 30, 44, 52, 74oven, continu werkende -: 16oven, niet-continu werkende -: 16ovensolderen: 12, 13, 14, 16, 48, 61, 62, 68, 69, 74, 81ovens, solderen in -: 8, 12, 13, 16, 48, 58, 78oventemperatuur: 19overgangslaag: 51overlap: 21, 41, 44, 45, 51overlapverbinding: 40, 41, 55oververhitting: 16, 21, 30, 53, 57, 59, 62, 67, 72, 81oxidatie: 8, 10, 15, 16, 17, 18, 20, 22, 69, 78oxidatiebestandheid: 28, 56, 58oxidatievastheid: 19, 40, 71oxide: 8, 12, 15 - 19, 23, 24, 37, 40, 56, 57, 58, 71, 72, 73, 80, 81oxidefilm: 8, 10, 16, 35oxidehuid: 19, 24, 53, 54, 59, 60, 61, 64, 66, 68, 69, 81oxiden, stabiliteit van -:12, 19, 35, 58, 72

Pasta: 20, 35, 37, 61, 80paneel (printed circuit board): 23, 24penetratie: 13, 23, 30, 57, 60, 67, 68, 69penetratie, interkristallijne -: 57, 67, 68, 69plateren: 60, 64pletbaarheid, (zie ductiliteit)poeder: 20, 35, 61pompinstallatie: 23poreusheid: 19, 73precipitatie, (zie uitscheiding)prentpaneel: 23, 24productiecapaciteit: 16proefstuk: 11, 63procedure-kwalificatie: 58, 69puntlassen: 21

Reactieproduct: 52, 54reactiesolderen: 12, 60, 61reduceerbaarheid: 68reductie: 16, 18, 19reinigen: 17, 35, 38, 39, 52, 54, 71, 81reiniging: 13, 38, 81reiniging van het oppervlak: 81reinigingsmiddel: 13, 49rekristallisatietemperatuur: 51, 59, 81reparatie: 8, 25, 70reproduceerbaar: 16, 60richtlijnen: 49, 53, 54, 56, 70, 78rolbaanoven: 16röntgenen: 46, 75rookontwikkeling: 61ruwheid van het oppervlak: 8, 30, 44, 52, 57, 68, 71, 74

Schachtoven: 16scheurgevoelig: 57, 68, 72, 76scheurvorming: 12, 52schuifsterkte: 11, 41, 46, 51, 56, 64, 65, 67, 71, 73sinteren: 73, 76sleepsolderen: 13, 23, 48smeersolderen: 61smeltlassen: 8, 11smeltpunt: 7, 26, 28, 30, 37, 54, 57, 59, 60, 61, 76, 77, 78, 80, 81smelttemperatuur: 7, 9, 13, 26, 28, 37, 67, 68, 70, 72, 76, 77, 81smelttraject: 13, 26, 28, 30, 31, 32, 34, 44, 59, 69, 73, 81smeltpuntverhoging: 57

86

soldeer, samenstelling van -: 13, 45soldeerbaarheid: 59, 70, 81soldeerbrosheid: 52,53soldeerbout: 14, 15, 48, 60soldeercyclus: 35, 45, 58, 64, 69, 72soldeerdraad: 35, 37, 77soldeerfolie: 76, 77soldeergolf: 23soldeermethode: 9, 10, 12 - 16, 19 - 24, 37, 38, 45, 48, 52, 57, 58, 61, 62, 64, 67, 68, 69, 71, 72, 74, 76, 78, 80, 81soldeernaad/-spleet: 12, 13, 16, 20, 30, 40, 44, 45, 46, 55, 57, 58, 67, 68, 69, 71, 75, 77soldeernaaddikte (zie spleetbreedte)soldeerplaats: 12, 14, 15, 16, 21, 23, 68, 71soldeerprocedure: 45, 52, 57, 58, 71, 72soldeerprocedurekwalificatie: 45soldeerproces: 7, 8, 15, 16, 23, 25, 45, 57, 66, 67, 68, 73, 75soldeersnelheid: 51soldeersoort: 17, 26, 28, 30, 44, 49, 51 - 54, 56 - 58, 62, 65, 67- 69, 71, 72, 74, 75soldeerstaaf: 15, 53soldeertemperatuur: 7 - 10, 12 - 17, 19, 22, 25, 26, 28, 30, 31, 35 - 38, 40, 43, 44, 45, 51, 52, 57, 58, 61, 62, 65, 68, 69, 71, 72, 76, 77, 78soldeertermen: 9soldeertijd: 7, 8, 20, 21, 23, 73, 77, 78soldeerverbinding: 13, 16, 24, 40, 43, 44, 45, 46, 51, 53, 55, 56, 57, 58, 61, 62, 64, 66, 67, 68, 71, 72, 73, 75, 76, 77soldeervormstuk: 20spanningen, inwendige -: 8, 57, 67, 68, 71spanningen, thermische -: 52, 78spanningscorrosie: 38, 52, 56, 57, 58, 67, 69spanningstoestand: 7specificatie: 45, 58, 69spleet: 9, 10, 15, 16, 22, 23, 30, 40, 41, 43, 44, 52, 57, 68spleetafmeting: 43spleet (capillaire -,): 52spleetbreedte: 10, 11, 15, 43 - 45, 57, 67, 68, 71, 73, 74, 79spleetoppervlak: 40, 57spleetvormige ruimte: 7, 9, 40spleetvulling: 13, 74stabiliteit (oxyde):12, 19, 35, 58, 72standtijd (vloeimiddel): 18, 35steatiet: 79sterkte: 8, 11, 12, 19, 28, 30, 43, 46, 56, 57, 58, 61, 64, 66, 67, 68, 71, 73, 77, 78, 79sterkte, mechanische -: 28, 67, 73stoom, oververhitte -: 19stralen: 38, 45, 64, 71, 72, 77, 81straling: 13, 25, 47, 48, 62stroomsterkte: 21structuur: 46, 52, 66, 73structuur, beïnvloeding van -: 20

Taaiheid: 67tantaal: 19, 64, 76, 81temperatuur, hoge -: 7, 8, 18, 19, 25, 30, 51, 68, 71, 75temperatuur, kritische -: 8temperatuurgebied: 12, 35, 67, 68temperatuurgevoeligheid: 58temperatuurverdeling: 43termen: 9thermodesolderen: 25thermografie: 46tinbad, ultrasoon -: 60tijdsduur: 13, 21, 23, 38, 45, 51titaanlegeringen: 64, 65, 66toepassingsgebied: 8, 15, 17, 37, 64toestand, zachtgegloeide -: 51toestandsdiagram: 59toevoegmetaal: 7, 8, 9, 10, 11toevoer (soldeer): 15toevoer (vloeimiddel): 15transportband: 16transportbandoven: 16, 74transportkosten: 13trekspanning: 41, 57, 76, 79treksterkte: 11, 46, 51, 52, 61, 64, 67, 73trillingen, ultrasone-: 24, 38triplé: 76, 77, 78

Uitdampen: 13uitgloeien: 53uitscheiding: 12, 52, 54, 61, 66, 67, 68, 69uitscheidingsharding: 52, 54uitsparing: 76, 77uitvalpercentage: 13uitvloeien (soldeer): 7, 8, 10, 15, 35uitvloeisnelheid: 8uitzettingscoëfficiënt: 43, 51, 52, 56. 66, 68, 70, 76, 77, 79ultrasoononderzoek: 46, 63, 72, 78, 80ultrasoon solderen: 13, 14, 24, 28, 48, 61

Vacuüm, solderen in -: 7, 8, 12, 13, 14, 18, 19, 62, 64, 69, 72, 74, 75, 80, 81vacuümoven: 17, 62, 74vacuümsolderen: 62, 64veiligheidsfactor: 41, 51veiligheidsmaatregelen: 19ventilatie: 35, 48, 62verbinding, intermetallische -:7, 13, 64verbinding, stompe -: 40, 41, 71verblijfsduur: 12verbranding (vloeimiddel): 16verbrandingstemperatuur: 15verdampen (uitdampen): 8, 16, 19, 35, 37, 62veredelbare: 56, 57, 59, 60veredeld: 12, 52, 56verhitten: 8, 10, 14, 16, 20, 25, 61, 67, 68, 69verhitting: 9, 12, 13, 14, 16, 18, 19, 21, 23, 25, 37, 62, 67, 68, 69, 78verhitting, plaatselijke -: 12, 19verhittingsmethode: 13, 68verkolen (vloeimiddel): 8, 35, 37verkoperen: 64, 66, 68, 77, 81vernikkelen: 64, 66, 68, 69, 75, 77, 81verspreiden (zie ook uitvloeien): 10, 62vertinnen: 24, 28, 36, 45, 60, 68, 71, 72vervorming: 8, 12, 16, 20, 57vervorming, koude -: 12, 57verwarming, gelijkmatige -: 16verwarmingselement: 14, 25verwarmingsmethode: 24, 58, 69, 72verwarmingsmethoden, bijzondere -: 24verzadigingsdruk: 18verzilveren: 64vlam, neutrale -: 15vlam, open -: 14, 22vlam, solderen met de -: 12, 15, 48, 52, 58, 60, 61, 62, 78vlamafstelling: 15vlambeeld: 15vlaminstelling: 52, 61vlamsolderen: 12 - 16, 48, 61, 64, 74, 78, 81vloeien (soldeer): 7, 12, 23, 31, 68, 69, 78vloeimiddel: 7 - 10, 12, 13, 15 - 20, 22, 23, 24, 35 - 39, 45, 48, 49, 51 - 54, 57, 58, 60, 61, 62, 64, 66 - 69, 71, 72, 75, 77, 78, 80, 81vloeimiddel, agressief -: 15, 41, 48, 51, 53, 54, 58, 60, 64, 66, 69, 75vloeimiddel, corroderend -: 35, 37, 38vloeimiddelresten: 8, 23, 36, 37, 38, 49, 54, 58, 62, 63, 67, 69, 72, 75, 78vloeirichting: 8, 44, 52, 58V-naad: 41voorbehandeling: 13, 45, 52, 66, 68, 71, 72, 77voorbewerking: 13, 52, 57, 60, 64, 68, 71, 73, 77, 79, 81voordeel: 15, 16, 17, 23, 24, 30, 37, 74voorverwarmen: 22, 25vorm (werkstuk): 12, 15, 25V-vorm: 40, 41

Waakvlam: 19wanddikte: 41, 51, 72warmscheuren: 52, 57warmtebehandeling: 12, 58, 69, 71, 72, 73, 80warmtecapaciteit: 14, 20, 22, 23warmtegeleiding: 14, 21, 40, 46, 47, 51, 62, 67, 69warmte-inbreng: 12, 51, 62warmteontwikkeling: 21warmteoverdracht: 13, 14, 15, 21, 22, 67warmtetoevoer, plaatselijke -: 14, 15

87

waterleidingtechniek: 52waterstofatmosfeer: 18, 19, 58, 81waterstofbrosheid: 12, 15, 17, 52waterstofziekte: 12, 15, 52, 53weerstand, elektrische -: 19, 21weerstandoven: 62weerstandsolderen: 12, 13, 14, 21, 22, 48, 58, 68, 74wegspoelen: 12werkspoel: 19, 20, 48werkstukmetaal: 7, 8, 9, 10, 12, 13werkstukoppervlak: 7, 8, 9, 16, 19wrijfsolderen: 60, 61

Zachtsoldeer: 26, 41, 49, 51, 56, 57, 61, 70, 71, 74, 80zachtsoldeerverbinding: 51, 56, 66, 67, 71, 75zachtsoldeervloeimiddel: 8, 35, 36, 38, 50, 61zachtsolderen: 7, 8, 9, 14, 23, 28, 35 - 38, 41, 44, 49, 51, 53, 54, 56 - 61, 64, 67 - 72, 74, 75, 78, 80zoutbad: 22, 23, 61, 64zoutbadsolderen: 13, 14, 22, 48, 61, 62zuiverheid (gasatmosfeer): 18, 19zwavelbrosheid: 57, 67, 68

VM126 Zacht en Hardsolderen

Documents

Transcript of VM126 Zacht en Hardsolderen