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Le procédé de fabrication de pièces contenant des zones métalli- ques et non métalliques suivant la présente invention se rapporte autant à la métallurgie des poudres qu'à l'art céramique. Les pièces obtenues sui- vant ce procédé peuvent être employées comme parties intermédiaires dans le scellement de pièces en métal à des pièces en céramique. Ce procédé n'est pas limité à des céramiques proprement dites, comme par exemple la porcelai- ne, mais peut être étendu à tout autre objet en un matériau vitrifiable tels que du verre, du quartz, des émaux, etc. Il importe peu que les coefficients de dilatation thermique soient différents et les deux corps à sceller ensem- ble peuvent même être insoudables par les méthodes habituelles.
Le procédé peut également être employé dans le but de souder ensemble deux métaux comme du fer et de l'aluminium.
Dans ce cas, il est possible d'assembler ces deux métaux de façon à ce qu'ils soient électriquement isolés l'un de l'autre.
Suivant la présente invention, le procédé de fabrication de piè- ces contenant des zones métalliques et non métalliques est caractérisé en ce que : le) des couches de mélange des proportions différentes de au moins une poudre métallique et au moins une poudre en un matériau vitrifiable, dont la température de vitrification est inférieure au point de fusion du métal en poudre, sont comprimées dans un moule et frittées à une température aux environs de la température de vitrification du matériau vitrifiable, les proportions des dites poudres métalliques et vitrifiables variant d'un endroit à l'autre dans la pièce de façon à assurer la formation de au moins une zone très riche en métal.
2 ) la différence entre les proportions de poudres de métal et de poudres vitrifiables de deux zones voisines est suffisamment petite pour ne pas provoquer dans ces deux zones voisines des coefficients de dilatation thermique sensiblement différents.
3 ) le frittage est effectué dans une atmosphère non oxydante.
4 ) le frittage est poussé au besoin jusqu'à la vitrification complète.
5 ) le frittage est effectué dans un moule dans lequel au moins les parties venant en contact avec les poudres à fritter sont constituées d'un matériau réfractaire non vitrifiable, et non métallique par exemple du graphite, ou bien, le frittage est effectué après que les pièces comprimées sont retirées du moule.
Suivant l'invention, à titre de produits industriels, des objets sont caractérisés en ce qu'ils sont fabriqués suivant les paragraphes 1, 2 et 3 ci-dessus; aux zones riches en poudre de métal sont soudées éventuellement des pièces métalliques et aux zones riches en poudre vitrifiable sont scellées éventuellement des pièces en un matériau vitrifiable.
Lorsque les pièces fabriquées suivant la présente invention doi- vent être étanches au vide, les poudres vitrifiables et métalliques auront de préférence une grosseur de grain telle qu'elles passent toutes le tamis 80 (mailles par pouce). Egalement en vue de l'étanchéité au vide les poudres métalliques et vitrifiables seront choisies telles que le point optimum de frittage métallique est sensiblement égal à la température de vitrifica- tien du matériau vitrifiable.
Il est évidemment possible d'influencer un peu ces deux données thermiques par la pression exercée lors du frittage. Pour obtenir une adhérence parfaite et une position minimum il est nécessaire d'empêcher toute oxydation des poudres de métal si les oxydes du métal en question n'agissent pas comme fluant.
Deux réalisations sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple
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non limitatif, en se référant au dessin annexé.
La figure 1 montre la fabrication d'une partie intermédiaire de scellement jointe à un tuyau en verre.
La figure 2 montre une traversée isolée.
Sur la figure 1, un moule en acier 1 contenant des spires de chauffage 2 est doublé à l'intérieur de graphite 3 qui contient des mélanges de proportions variables d'une poudre de fer carbonyle et d'une poudre de -verre "pyrex" 4 qui passe par le tamis 200 (mailles par pouce). Les diffé- rentes couches sont représentées par des densités différentes de pointillé et la proportion de poudre de fer carbonyle est mentionnée en %. Les dif- férentes couches de mélange des poudres de fer et de verre "pyrex" sont in- troduites dans le moule l'une après l'autre et chacune est légèrement compri- mée avant que la suivante--soit ajoutée.
Lorsque tous les différents mélan- ges sont introduits, ils sont comprimés fortement et sur la dernière couche qui est constituée de verre "pyrex" pur est posé un tube en verre 5 qui fer- me ainsi la moule. Le tout est fritté ensemble jusqu'à la vitrification complète de façon que le tube en verre "pyrex" est en même temps scellé à ¯la.. pièce frittee. La pièce finie comporte alors un tube de verre "pyrex" se terminant par un bord en fer carbonyle fritté qui à son tour peut être brasé à une partie d'un appareillage en fer. Le fait d'avoir une gradation continue entre les zones de verre "pyrex" et de fer permet de compenser fa- cilement des dilatations thermiques différentes.
Sur la figure 2, une disposition semblable à celle de la figure
1 permet d'obtenir les pièces frittées 6. Celles-ci sont brasées d'un côté à un couvercle en fer 7 et de l'autre côté à un conducteur en cuivre 8. Les zones sont constituées par un frittage de poudre de fer carbonyle et de pou- dre de verre "pyrex" d'une part et de poudre de cuivre et de poudre de verre "pyrex" d'autre part. La proportion de métal est mentionnée en %. Les es- sais de fabrication ont d'ailleurs montré qu'il est possible de souder les pièces métalliques à une partie contenant du métal dans une proportion sen- siblement inférieure à 100 %.
L'application du procédé suivant la présente invention est multi- ple. Il est possible en particulier de fabriquer par ce procédé non seule- ment des parties intermédiaires de scellement mais également des éléments de circuits électriques, ou autres.
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The method of manufacturing parts containing metallic and non-metallic zones according to the present invention relates as much to powder metallurgy as to ceramic art. The parts obtained by this process can be used as intermediate parts in the sealing of metal parts to ceramic parts. This process is not limited to actual ceramics, such as for example porcelain, but can be extended to any other object made of a vitrifiable material such as glass, quartz, enamels, etc. It does not matter that the coefficients of thermal expansion are different and the two bodies to be sealed together may even be unsolderable by the usual methods.
The method can also be employed for the purpose of welding together two metals such as iron and aluminum.
In this case, it is possible to assemble these two metals so that they are electrically isolated from each other.
According to the present invention, the method of manufacturing parts containing metallic and non-metallic zones is characterized in that: the) mixing layers of different proportions of at least one metallic powder and at least one powder made of a vitrifiable material , the vitrification temperature of which is below the melting point of the powdered metal, are compressed in a mold and sintered at a temperature around the vitrification temperature of the vitrifiable material, the proportions of said metallic and vitrifiable powders varying from one place to place in the room so as to ensure the formation of at least one very rich metal zone.
2) the difference between the proportions of metal powders and vitrifiable powders of two neighboring zones is small enough not to cause in these two neighboring zones substantially different coefficients of thermal expansion.
3) the sintering is carried out in a non-oxidizing atmosphere.
4) sintering is carried out if necessary until complete vitrification.
5) the sintering is carried out in a mold in which at least the parts coming into contact with the powders to be sintered are made of a non-vitrifiable refractory material, and not metallic, for example graphite, or else, the sintering is carried out after the compressed parts are removed from the mold.
According to the invention, as industrial products, objects are characterized in that they are manufactured according to paragraphs 1, 2 and 3 above; metal parts are optionally welded to the areas rich in metal powder and to the areas rich in vitrifiable powder are optionally sealed parts made of a vitrifiable material.
Where parts made in accordance with the present invention are to be vacuum tight, the batch and metal powders will preferably have a grain size such that they all pass the 80 sieve (mesh per inch). Also with a view to vacuum sealing, the metallic and vitrifiable powders will be chosen such that the optimum point of metallic sintering is substantially equal to the vitrification temperature of the vitrifiable material.
It is obviously possible to influence these two thermal data somewhat by the pressure exerted during sintering. To obtain perfect adhesion and a minimum position, it is necessary to prevent any oxidation of the metal powders if the oxides of the metal in question do not act as a flow.
Two embodiments are described below, by way of example
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non-limiting, with reference to the accompanying drawing.
Figure 1 shows the manufacture of an intermediate sealing part joined to a glass pipe.
Figure 2 shows an isolated crossing.
In FIG. 1, a steel mold 1 containing heating turns 2 is lined inside with graphite 3 which contains mixtures of varying proportions of a carbonyl iron powder and a "pyrex" glass powder. 4 which passes through the 200 sieve (meshes per inch). The different layers are represented by different densities of dotted lines and the proportion of carbonyl iron powder is mentioned in%. The different layers of the mixture of iron and "pyrex" glass powders are introduced into the mold one after the other and each is slightly compressed before the next one is added.
When all the different mixtures are introduced, they are strongly compressed and on the last layer which is made of pure "pyrex" glass is placed a glass tube 5 which thus closes the mold. The whole is sintered together until complete vitrification so that the "pyrex" glass tube is at the same time sealed to the fritted part. The finished part then comprises a "pyrex" glass tube terminating in a sintered carbonyl iron edge which in turn can be brazed to part of an iron equipment. The fact of having a continuous gradation between the "pyrex" glass and iron zones makes it possible to easily compensate for the different thermal expansions.
In figure 2, an arrangement similar to that of figure
1 makes it possible to obtain the sintered parts 6. These are brazed on one side to an iron cover 7 and on the other side to a copper conductor 8. The zones are formed by sintering carbonyl iron powder. and "pyrex" glass powder on the one hand and copper powder and "pyrex" glass powder on the other hand. The proportion of metal is mentioned in%. Manufacturing tests have also shown that it is possible to weld metal parts to a part containing metal in a proportion significantly less than 100%.
The application of the process according to the present invention is numerous. It is in particular possible to manufacture by this process not only intermediate sealing parts but also electrical circuit elements, or the like.