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Verfahren zum vakuumdichten Verbinden von Keramikteilen mit Metallteilen und elektrisches
Entladungsgefäss.
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mit den Metallteilen verschmolzen wäre, den Kolben unmittelbar an den Rand eines Metallteiles des Sockels anschmelzen können. Da der Quetschfuss fortfällt, ergibt sich auf diese Weise eine wesentlich einfachere Gefässbauart. Bei Verstärkerröhren und andern Entladungsgefässen mit ganz oder teilweise metallischer Gefässwand würde in vielen Fällen eine vakuumdiehte Verbindung zwischen dem Metall- und einem Keramikteil insbesondere deswegen Vorteile bieten, weil die für kurze Wellen sehr ungünstige metallische Abschlussplatte durch eine keramische Absehlussplatte ersetzt werden könnte. Man hat bereits vielfach versucht, solche Metall-Keramik-Verbindungen herzustellen.
Jedoch gelang es nicht, mechanisch, elektrisch und thermiseh zuverlässige und völlig vakuumdichte Verbindungen mittels einfacher, in der Massenherstellung brauchbarer Verfahren zu erzeugen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, dichte Metallsehiehten in Form eines Metallpulvers, beispiels- weise aus Eisen, Chrom, Nickel oder Wolfram oder aus der Legierung eines solchen Metalls, auf einen keramischen Körper aufzubringen.
Demgegenüber ist erfindungsgemäss ein Verfahren zum vakuumdichten Verbinden von Keramik- teilen untereinander oder mit andern Teilen mit Hilfe eines Lotes und einer auf dem Keramikteil befindlichen Metallschicht, bei dem zunächst auf die keramischen Teile ein Metallpulver, vorzugsweise aus Wolfram, aufgebracht wird, vorgesehen, bei dem nach dem Aufbringen des vorzugsweise aus Wolfram,
Molybdän und Rhenium bestehenden Pulvers die Schicht unter Erhaltung ihres porigen Gefüges auf- gesintert und die Teile anschliessend mit einem hochschmelzenden Lot, vorzugsweise Silber, Kupfer oder Hartlot, das ohne Legierungsbildung das Metall des porigen Überzuges benetzt und von ihm schwammartig aufgesaugt wird, miteinander verbunden werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist dem bekannten Verfahren gegenüber, insbesondere zwei neue Merkmale auf. Es soll
1. der fertige Metallüberzug nicht dicht, sondern, porig sein und
2. zwischen dem Lot und dem Metall des Überzuges keine Legierungsbildung eintreten.
Die beiden Merkmale sind für den technischen Erfolg des Verfahrens wesentlich. Durch die
Porigkeit des Überzuges ist die Verbindung im wesentlichen unabhängig vom Unterschied zwischen den
Ausdehnungskoeffizienten des Metalls und der Keramik. Ausserdem erlaubt die Porigkeit eine gute
Verbindung einerseits mit der Oberfläche der Keramik und anderseits mit dem Lochmetall. Das Fehlen einer Legierungsbildung ist deswegen so wichtig, weil beim Auftreten einer Legierung, die ursprünglich fest auf der Keramik haftenden Körner des Überzuges erfahrungsgemäss von der Keramik gelöst werden.
Die Metallschicht wird wenigstens an der Berührungsstelle der Keramikteile erzeugt und diese
Teile dann mit Hilfe des Lotes mit den Metallschichten verbunden. Diese Benetzbarkeit ist besonders wichtig, weil sie es ermöglicht, dass der Metallüberzug das Lot derart schwammartig in sich aufsaugt, dass die Metallschicht völlig vakuumdieht wird. Sehr gutes Haften wird erzielt, wenn das Lot keine
Neigung hat, mit dem Metallüberzug eine Legierung zu bilden.
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Oft bietet es Vorteile, den Keramikteil an der Stelle mit einem Glasurüberzug zu versehen, an der der Metallüberzug erzeugt werden soll. Besonders günstige Ergebnisse erhält man mit dem Verfahren gemäss der Erfindung, wenn zunächst die'einzelnen Körner des Metallüberzugs in die Oberfläche
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falls in seiner Glasur festsetzen und so eine Verbindung bilden, die nur unter gleichzeitiger Zerstörung des keramischen Körpers gelöst werden kann. An diesen festhaftenden porigen Überzug wird dann der Metallteil angelötet, wobei durch das Lötmittel die mechanische Verbindung zwischen dem Metall- überzug und dem Metallteil geschaffen und eine völlige. Abdichtung erzielt wird. Besonders günstige
Wirkungen wurden bei dem Verwenden von Wolframpulver für den Metallüberzug und von Silber als Lot erhalten.
Als Ausgangskörper für das Verfahren gemäss der Erfindung eignen sieh besonders porige keramische Körper, und es ist oft vorteilhaft, diese zunächst nur bei etwa 10000 C zu brennen, so dass sie gerade eine zur Weiterverarbeitung ausreichende mechanische Festigkeit erlangen. Auf diese keramischen Körper bringt man dann, gegebenenfalls nach oder auch gleichzeitig mit dem Auftragen des Glasurwerkstoffs die Metallschicht auf. Wenn die Metallsehieht aus einem hoehsehmelzenden Metall besteht, so bedient man sieh hiezu vorteilhaft einer Sintertemperatur von 1200 bis 1400 C.
Bei dieser Temperatur wird nämlich gleichzeitig der keramisehe Körper diehtgebrannt. Dann bringt man die Metallteile mit dem metallischen Überzug in Verbindung und lötet unter möglichst gleichmässiger Erwärmung aller Teile.
In den Abbildungen sind als Ausführungsbeispiele einige Teile von Vakuumgefässen dargestellt, die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung vakuumdicht verbunden sind. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Metallgefässe mit keramischen Abschlussplatten, wobei durch die Platten Metallteile vakuumdieht hindurchgeführt sind. Zu diesem Zweck wird eine Keramikplatte 1 am Rande und an den Löchern der Durehführungsstellen nach dem Verfahren der Erfindung mit dem Metallüberzug 2 versehen und dann mit den Durchführungsdrähten 3 und J und dem Metallteil 5 bis 8 verlötet. Benutzt man hiebei für beide Verlötungen dasselbe Lot, so können alle Verlötungen in einem Arbeitsgange vorgenommen werden.
In vielen Fällen wird es zweckmässiger sein, bei verschiedenen Temperaturen schmelzende Lote zu verwenden. Auf diese Weise wird es z. B. möglich, zuerst die Durchführungen. 3 und 4 in der Keramikplatte 1 und an den Durchführungen Aufbauteile einer elektrischen Entladungsstrecke zu befestigen und erst dann das Metallglied 5 anzulöten.
Zur Herstellung einer metallischen Rohrdurehführung nach der Fig. 4 wird die Keramikplatte 1 an der Durchführungsstelle mit dem Metallüberzug versehen und dann das Metallrohr 6 eingelötet. Das Metallrohr 6 kann entweder als Träger eines Aufbauteiles oder als Stromzuführung oder als Pumprohr dienen. Es wird zum Zwecke des vakuumdichten Verschliessens zweckmässig an einer Stelle 7 zusammengequetscht und dabei elektrisch verschweisst oder zugelötet.
Das Verfahren lässt sieh mit Vorteil auch dazu verwenden, keramische Teile miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck werden keramisehe Teile an der Berührungsstelle, wie beschrieben, je mit einem metallischen Überzug versehen und diese dann miteinander verlötet. Dieses Verfahren bietet besonders dann Vorteile, wenn an den Lötstellen gleichzeitig eine leitende Durehführung von aussen nach innen hergestellt werden soll, da die porösen Metallüberzüge gut elektrisch leiten.
Die Fig. 5 und 6 zeigen diese Anwendung des Verfahrens an zwei Ausführungsbeispielen in zum Teil schematischer Darstellung. Durch die keramische Platte 1 ist ein Keramikstab 9 hindurchgeführt.
Beide Teile sind wenigstens an der Berührungsstelle mit einem metallischen Überzug 2 bzw. 10 versehen und dann bei 8 miteinander verlötet. An dem Metallüberzug wird dann ein Aufbauteil oder eine Strom- zuführung 11 leitend befestigt. Wenn die innere Spitze 12 des Keramikstabes, wie in Fig. 6 angedeutet ist, von dem metallischen Überzug frei ist, so kann diese Spitze auch dazu benutzt werden, um bei 1. 3 einen von dem Metallüberzug 10 elektrisch zu isolierenden Aufbauteil zu tragen.
Es besteht ferner häufig das Bedürfnis, bei vakuumdichten Verbindungen zwischen Keramikund Metallteilen die vakuumdiehte Verbindungsstelle vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen.
Es würde an sieh nahe liegen, die Metalle und Keramikteile zu diesem Zweck derart auszubilden, dass sie allein durch Zusammenschrauben, wie bei Lampensockel und-fassung, oder durch ein anderes mechanisches Verfahren einen ausreichenden Halt bekommen und die Berührungsstellen erst nachträglieh zu dichten. Dieses Verfahren ist jedoch unzweckmässig, da die erforderliche massgenaue Bearbeitung der Teile sehr teuer ist. Diese Schwierigkeit kann in einfacher Weise dadurch überwunden werden, dass die Metallteile vor oder beim Löten durch ein elektrothermisehes Stauchverfahren derart verformt und die Gestalt des Keramikkörpers angepasst werden, dass sie mechanisch fest verankert sind. Dabei können die Metallteile unmittelbar zwischen den Stromzuführungselektroden zusammengestaucht werden.
Ein besonders sicherer Halt der Metallteile an den Keramikteil wird mit diesem Verfahren erzielt, wenn in den Keramikteilen an der Stauchungsstelle Aussparungen, Nuten od. dgl. vorgesehen sind, die der Metallteil beim Fliessvorgang ausfüllen kann. Das Verlöten des Metallteiles mit dem Keramikteil kann entweder in demselben Arbeitsgang mit dem Stauchen oder erst später erfolgen. Das zuletzt
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