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"Procédé pour réunir, d'une manière étanche au vide, des corps céramiques à d'autres corps, de préférence métalliques ou également - céramiques"
L'invention se rapporte à un procédé pour réunir, d'une manière étanche au vide, des corps céramiques à d'autres corps, de préférence métalliques ou également céramiques, au moyen d'une soudure.
Pour réunir des pièces métalliques à des corps céramiques conformément au procédé connu à ce jour,, on applique sur le corps céramique de fines couches métalliques par cuisson ou autrement, couches que l'on renforce par projection ou par électrolyse, après quoi seulement on fixe la pièce métallique, par soudure, sur le revêtement métallique ainsi renforcé. Dans ce procédé, la couche métallique est apportée soit directement sur le corps céramique, soit après avoir recouvert celui-ci d'un émail de base qui est ensuite revêtu de la couche métallique. Suivant l'un de ces pro- cédés connus, on applique par cuisson, sur la partie du corps céramique appelée à recevoir la soudure, une solution de platine, la couche de platine étant ensuite renforcée avec du cuivre (Cu) par un procédé électrolytique.
Le corps céramique ainsi platiné et cuivré est ensuite soudé par fusions dans un vide poussé à la pièce métallique en question, au moyen d'une soudure argent-cuivre (Ag.-Cu). Ce procédé présente toutefois le désavantage que les @
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couches de platine (Pt), recouvrtes de cuivre par galvanoplastie, qui ont déjà, par elles-mêmes tendance à s'effeuiller et à former des soufflures, sont détruites dans une large mesure par la sou- dure à haut point de fusion.
Le procèdesuivant l'invention élimine complètement ce de- faut. Conformément à l'invention, la soudure consiste en un alliage à point de fusion élevé, comportant au moins deux consti- tuants A et B. Les constituants A et B et la couche métallique C apportés sur les parties constitutives en céramique se compor- tent les uns vis-à-vis des autres de telle manière que le métal ue la couche C élimine partiellement, en s'y alliant, le consti- tuant A de la soudure, les constituants A et B se présentant dans un tel rapport quantitatif qu'une diminution du constituant A provoque une élévation du point de fusion de l'alliage de souuure.
Par conséquent, la couche intermédiaire formée à la surface de contact entre la soudure et la couche de support C, et dont la teneur en constituant d'alliage A diminue, se solidifie à une température plus élevée que la soudure et protège ainsi la couche métallique C contre l'effet prolongé de la soudure encore à l'état liquide.
Le procédé suivant l'invention sera expliqua plus amplement ci-après en se référant à un exemple d'exécution, dans lequel, et coimie il est connu en soi, on emploiera une soudure constituée par un alliage argent-cuivre (AgCu), les parties constitutives en céramique étant recouvertes d'une couche de platine comme base de soudure, toutefois, et contrairement au procédé connu, la cou- che de platine n'est pas renforcée par du cuivre (Cu) par voie galvanoplastique.
Le dessin annexe représente une coupe à travers les différentes couches qui se fonnent a l'endroit de la fusion lors du processus de soudure. Comme le platine à l'état solide s'allie au cuivre beaucoup plus rapidement qu'à l'argent, il se produit une élimi- nation du cuivre de la partie de la soudure fluide, qui est en contact avec la couche de platine (Pt) 1, et l'on obtient une mince couche platine-cuivre (Pt-Cu) 2. Par conséquent, et vu la modification de la concentration de l'alliage Ag-Cu, il se forme 'dans cette zone de contact une couche intermédiaire 3 à point de fusion plus élevé que celui de la soudure, laquelle couche se solidifie avant qu'une diffusion complémentaire de cuivre n'ait lieu depuis la soudure 4, encore fluide.
De cette façon, la cou- che intermédiaire 3 protège la couche de platine 1 contre l'action de la soudure 4, encore à l'état liquide.
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Selon le procédé faisant l'objet de l'invention, tous les alliages Ag-Cu peuvent être utilisés pour la soudure, depuis le mélange eutectique de 72% Ag et 28% Cu, dont le point de fusion, le plus bas, est de 779 C, jusqu'aux alliages Ag-Cu 8590% d'argent et à point de fusion de 850-870 C. Par un. choix des proportions convenables des constituants de l'alliage, le point de fusion de la soudure peut être adapté dans chaque cas au but poursuivi, et cela dans des limites de température d'environ 100 C.
Conformément à l'invention, il est en outre utile de recou- vrir les parties céramiques d'un émail selon le procédé 'connu en soi et préalablement à l'apport de la couche servant comme support de soudure; la couche d'émail ne doit pas dépasser 0,05 mm. afin de réduire l'émission de gaz depuis le verre lors de l'échauffe- ment et d'éviter la formation de bulles ou soufflures qui en résulte. Lorsque l'émail présente une épaisseur de 0,01 mm. par ex., il possède encore les propriétés de liant entre la matière céramique et le support métallique de soudure, alors que la quantité de gaz émise lors de l'échauffement est tellement minime que les petites bulles ne parviennent à traverser ni la pelli- cule d'émail, ni la couche métallique qui lui est superposée.
Il est en outre avantageux d'exécuter la soudure dans un gaz protecteur, par ex. de l'argon ou de l'azote, dont la pression est choisie de manière à neutraliser au moins approximativement la pression des gaz émis lors de l'échauffement de la couche vitreuse intermédiaire.
Le support des soudures des parties céramiques peut être produit non seulement par application, avec cuisson subséquente, a'une solution métallique, mais aussi à l'aide d'autres procédés connus en soi, tel que pulvérisation cathodique ou vaporisation métallique dans un vide poussé.
Outre les deux constituants A et B, l'alliage de soudure peut comporter des adjuvants constitués par d'autres métaux, susceptibles d'influencer favorablement les propriétés de la soudure conformément au but visé dans chaque cas particulier.
REVENDICATIONS.
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"Method for joining, in a vacuum-tight manner, ceramic bodies to other bodies, preferably metallic or also - ceramic"
The invention relates to a method for joining, in a vacuum-tight manner, ceramic bodies to other bodies, preferably metallic or also ceramic, by means of soldering.
To join metal parts to ceramic bodies in accordance with the method known to date, thin metal layers are applied to the ceramic body by firing or otherwise, layers which are reinforced by spraying or by electrolysis, after which only one fixes the metal part, by welding, to the metal coating thus reinforced. In this process, the metallic layer is applied either directly to the ceramic body, or after having covered the latter with a base enamel which is then coated with the metallic layer. According to one of these known processes, a platinum solution is applied by firing to the part of the ceramic body intended to receive the solder, the platinum layer then being reinforced with copper (Cu) by an electrolytic process. .
The ceramic body thus platinized and copper-plated is then fused in a high vacuum to the metal part in question, by means of a silver-copper solder (Ag.-Cu). However, this method has the disadvantage that the @
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Platinum (Pt) layers, coated with copper by electroplating, which already have a tendency of themselves to peel off and form blisters, are destroyed to a large extent by the high-melting point weld.
The process according to the invention completely eliminates this defect. According to the invention, the solder consists of an alloy with a high melting point, comprising at least two constituents A and B. The constituents A and B and the metallic layer C provided on the ceramic constituent parts behave with respect to each other in such a way that the metal in the layer C partially eliminates, by alloying with it, the constituent A of the solder, the constituents A and B being present in such a quantitative ratio that a decrease in component A causes an increase in the melting point of the solder alloy.
Therefore, the intermediate layer formed at the contact surface between the solder and the support layer C, and whose content of the alloy constituent A decreases, solidifies at a higher temperature than the solder and thus protects the metal layer. C against the prolonged effect of the solder still in the liquid state.
The process according to the invention will be explained more fully below with reference to an exemplary embodiment, in which, and as it is known per se, a solder consisting of a silver-copper alloy (AgCu) will be used, the ceramic component parts being covered with a layer of platinum as a solder base, however, and unlike the known method, the platinum layer is not reinforced with copper (Cu) by electroplating.
The accompanying drawing represents a cut through the different layers which form at the place of fusion during the welding process. Since solid-state platinum alloys with copper much faster than with silver, copper is removed from the part of the fluid solder, which is in contact with the platinum layer ( Pt) 1, and a thin platinum-copper (Pt-Cu) 2 layer is obtained. Consequently, and in view of the modification of the concentration of the Ag-Cu alloy, there is formed in this contact zone a intermediate layer 3 with a higher melting point than that of the solder, which layer solidifies before an additional diffusion of copper takes place from the solder 4, which is still fluid.
In this way, the intermediate layer 3 protects the platinum layer 1 against the action of the solder 4, still in the liquid state.
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According to the process forming the subject of the invention, all Ag-Cu alloys can be used for welding, from the eutectic mixture of 72% Ag and 28% Cu, whose melting point, the lowest, is 779 C, up to Ag-Cu alloys 8590% silver and melting point 850-870 C. Per un. choice of the suitable proportions of the constituents of the alloy, the melting point of the solder can be adapted in each case to the aim pursued, and this within temperature limits of approximately 100 C.
According to the invention, it is also useful to cover the ceramic parts with an enamel according to the method known per se and prior to the addition of the layer serving as a solder support; the enamel layer should not exceed 0.05 mm. in order to reduce the emission of gas from the glass during heating and to avoid the formation of bubbles or blowholes which result. When the enamel has a thickness of 0.01 mm. for example, it still has the properties of a binder between the ceramic material and the metal solder support, while the quantity of gas emitted during heating is so minimal that small bubbles do not manage to pass through the film. enamel, nor the metallic layer which is superimposed on it.
It is further advantageous to carry out the weld in a protective gas, e.g. argon or nitrogen, the pressure of which is chosen so as to neutralize at least approximately the pressure of the gases emitted during the heating of the intermediate vitreous layer.
The support for the welds of the ceramic parts can be produced not only by application, with subsequent firing, to a metal solution, but also by other methods known per se, such as sputtering or metal vaporization in a high vacuum. .
In addition to the two constituents A and B, the solder alloy may include additives consisting of other metals, capable of favorably influencing the properties of the solder in accordance with the aim sought in each particular case.
CLAIMS.
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