DD221876A1 - Verfahren zur herstellung vakuumdichter verbindungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Lötteilen aus Kupfer und unlegierten oder hochlegierten CrNi-Stählen, wie sie z. B. in Vakuumschaltkammern bei Schützen eingesetzt sind. Mit dem Verfahren ist erreicht worden, dass die Herstellung der vakuumdichten Verbindungen ohne die Verwendung von sehr teuren Vakuum loten (z.B. L-Ag 72) realisiert wird. Durch die Anwendung des Presssitzes bei der Vormontage der zylindrischen Lötteile ist eine Toleranzerweiterung bei der Herstellung der Lötteile ermöglicht worden. Das wird erreicht, indem da CrNi-Stahlteil eine nacheinanderfolgende Beschichtung mit Nickel, Kupfer und einem mit dem Kupfer eine Legierung bildenden Werkstoff, vorzugsweise Zinn erhält, danach mit einem Anpreßdruck auf das Kupferteil aufgebracht wird und dann die so vormontierten Teile in einem Vakuumofen bei einem Druck *10-exp 1 Pa auf 800 Grad C bis 1000 Grad C erwärmt und 5 bis 60 min bei dieser Temperatur gehalten werden.

Description

Anmelder: Berlin, 20.03.1984

Kombinat VEB ' WP H 01 H/260 059·8

Elektro-Apparate-Werke Berlin-Treptow -Zentrum für Forschung und Technologie-1055 Berlin, Storkower Str. 101

Verfahren zur Herstellung vakuumdichter Verbindungen

H 01 H 33/66

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Lötteilen aus den Werkstoffen Kupfer und unlegierten oder hochlegierten CrNi-Stählen. Diese Verbindungen sind z.B. in Vakuumschaltkammern bei Niederspannungsschaltgeräten eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zur Herstellung von vakuumdichten Hartlötverbindungen zwischen Kupfer und unlegierten öder hochlegierten Stählen das vakuumlöt- oder das Schutzgaslötverfahren einzusetzen. Bei beiden Lötverfahren werden die Lötteiie auf die Arbeitstemperatur des verwendeten Lotes erwärmt, so daß das vorrangig als Lotformteil angelegte Lot schmilzt und die Lötteile durch.Benetzung mit dem geschmolzenen Lot die Hartlötverbindung bilden. Bs ist bekannt, daß die unlegierten Stähle und das Kupfer sich problemlos vom Vakuumlot (z.B. L-Ag 72) benetzen lassen. Bei Lotteilen aus hochlegierten Stählen treten Benetzungsschwierigkeiten auf, die auf die an der Oberfläche der hochlegierten CrNi-Stähle vorhandenen Chromoxide zurückzuführen sind. Zur Beseitigung dieser Benetzungsschwierigkeiten werden bekannterweise die Lötflächen der hochlegierten

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Stähle, galvanisch beschichtet (z.B. vernickalt, verkupfert) und in vorher beschriebener Weise gelötet. ,

Zur Erreichung reproduzierbarer vakuumdichter Hartlötverbindungen ist es erforderlich, einen Lötspalt von 0,05 mm einzuhalten. Diese Förderung bedingt eine mit sehr hohem Aufwand verbundene Fertigung der Lötteile, da diese sehr eng toleriert sein müssen. Besondere Probleme treten bei Umformteilen aus hochlegierten· GrNI-Stählen- auf, da diese Werkstoffe sehr stark zur Kaltverfestigung neigen und ihre Herstellung oftmals Zwischengiühoperationen unter Schutzgas oder Vakuum erfordert. Zur Lösung dieser Problematik wurde eine Hartlötverbindung vorgeschlagen, bei der das zylindrische Cu-Lötteil an der Fügestelle einen Absatz aufweist, auf den das einen größeren Lötspalt aufweisende beschichtete zylindrische CrNi-LÖtteil aufliegt und das CrNi-Lotteil an seiner-aufliegenden Stirnfläche und einen Teil der sich daran anschließenden Innenwandung von der Beschichtung befreit ist. Durch diese Anordnung ist es zwar erreicht, daß mit vergrößertem Lötspalt gearbeitet werden kann, jedoch ist dieser Vorschlag nicht universell anwendbar, sondern an bestimmte geometrische Formen der Lötteile gebunden.

Ziel der Erfindung .

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Herstellung vakuumdichter Verbindungen ohne Verwendung von teuren Vakuumloten sowie eine Toleranzerweiterung bei der Herstellung der Lötteile erreicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Kupfer und unlegierten sowie hochlegierten CrWi-Stählen ein zuverlässiges und rationelles Verfahren zu finden, welches den Einsatz der sehr teuren hoch silberhaltigen Vakuumlote nicht mehr erfordert und welches die Toleranzforderungen an die Lötteile erheblich abschwächt.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

Das CrJN i-Stahl teil erhält zunächst eine nacheinanderfolgende Beschichtung mit Nickel, Kupfer und einem mit dem Kupfer eine Legierung bildenden Werkstoff, vorzugsweise Zinn. Danach wird das so beschichtete CrNi-Teil mit einem Anpreßdruck auf das Kupferteil aufgebracht und die so vormontierten Teile in einem Vakuumofen bei einem Druck- 10 pa auf 800 ⁰C bis 1000 ⁰C erwärmt und bei dieser Temperauur 5 bis 60 min. gehalten. Bei der Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen zylindrischen Teilen aus Kupfer und solchen aus CrNi-Stählen wird der Anpreßdruck durch die Montage der Teile mit einer Preßpassung erreicht. Werden dagegen flächige Teile miteinander verbunden, erfolgt der Anpreßdruck durch das Bigengewicht des einen Teiles und/oder durch äußere Krafteinwirkung.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend an einer Verbindung einer Baugruppe für eine Vakuumschaltkammer dargestellt werden. Die Zeichnung zeigt eine Vakuumschalterbaugruppe im Schnitt.

Die dargestellte Vakuumschalterbaugruppe besteht aus den Lötteilen Mantel 1 und Schaltstückträger 2. Der Mantel 1 besteht aus einem hochlegierten Stahl (z.B. X8 CrNiTi 18.10),und der Schaltstückträger 2 ist aus dem Werkstoff Kupfer (z.B. SB-Cu) hergestellt worden. Vor dem Fügen der Teile durch Aufpressen bis zum Absatz 4· des Schaltstückträgers 2. wird der Mantel 1 nacheinander galvanisch vernickelt, verkupfert und verzinnt. Danach wird auf einer geeigneten Einrichtung der Mantel 1 auf den Schaltstückträger 2 bis zum Absatz 4 aufgedrückt. Durch die konstruktive Auslegung des Durchzuges 3 im Mantel 1 und des Absatzes 4 am Schaltstückträger ,2 als Preßpassung wird gewährleistet, daß der Mantel 1 bereits im gefügten Zustand eindeutig lagefixiert ist und ein ständiger Druck zwischen den Lötteilen durch die Preßpassung anliegt. Somit ist auch

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bei der nachfolgenden Erwärmung ein inniger Kontakt zwischen der Zinnschicht des Mantels 1 und der Kupferoberfläche des Schaltstückträgers 2 für eine Legierungsbildung und damit Herstellung der vakuumdichten Verbindung gegeben. Die so vormontierten Teile werden in einem Vakuumofen auf eine Temperatur zwischen 800 ⁰C und 1000 ⁰C erwärmt und bei dieser Temperatur zwischen 5 und 60 Minuten gehalten. Die sich bildende Legierung an der Grenzfläche zwischen Mantel 1 und Sehaltstückträger 2 erzeugt eine zuverlässige, vakuumdichte Verbindung.

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Claims (3)

1. Erfindungsanspruch ,

   1. Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen Teilen aus Kupfer und Teilen aus unlegierten oder^ hochlegierten CrNi-Stählen, vorzugsweise für Baugruppen von Vakuumschaltkammern, gekennzeichnet dadurch, daß das CrNi-Stahlteil eine nacheinanderfolgende Beschichtung mit Nickel, Kupfer und einem mit dem Kupfer eine Legierung bildenden Werkstoff, vorzugsweise Zinn, erhält, danach mit einem Anpreßdruck auf das Kupferteil aufgebracht wird und dann die so vormontierten Teile in einem Vakuumofen bei einem Druck '- 10~¹ pa auf 800 ⁰C bis 1000 ⁰C erwärmt und 5 bis 60 min. bei dieser Temperatur gehalten werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei der Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen zylindrischen Teilen aus Kupfer und solchen aus CrNi-Stählen der Anpreßdruck durch die Montage der Teile mit einer Preßpassung erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei der Herstellung einer Verbindung zwischen flächigen Teilen aus Kupfer und aus unlegierten oder hochlegierten ' CrNi-Stählen der erforderliche Anpreßdruck durch das Eigengewicht des einen Verbindungsteiles und/oder durch äußere Krafteinwirkung erzielt wird.

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnung -