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Verfahren zum Befestigen einer Stromzuführung am Sockel von vakuumtechnischen
Erzeugnissen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen einer z. B. aus
Kupfer, Kupfermanteldraht oder einerEisen-Nickel-Legierung bestehenden Stromzuführung
an einem aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Sockel von vakuumtechnischen
Erzeugnissen, wie Glühlampen od. dgl., wobei die Oberfläche des Sockels im Bereich
der Befestigungsstelle von ihrer Oxydhaut durch Schaben befreit und mit einem Lotüberzug
versehen wird.
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Bei derHerstellungvakuumtechnischer Erzeugnisse, insbesondere bei
der Herstellung von' Glühlampen, besteht schon seit langem der Wunsch, statt der
gebräuchlichen Messingsockel Sockel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
zu verwenden. Das wäre insofern vorteilhaft, als derartige Sockel nicht nur billiger
als Messingsockel sind, sondern den atmosphärischen Einflüssen auch besser standhalten.
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Dem stand aber bisher entgegen, daß das Anlöten der Stromzuführungen
an aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende Sockel mit Schwierigkeiten
verbunden war. Die bekannten Lötverbindungen wurden im Gebrauch häufig schadhaft,
der Kontakt lockerte sich, so daß die Lampe oder das sonstige vakuumtechnische Produkt
unbrauchbar wurde. Diese Erscheinung trat bisher sowohl bei Verwendung von Kupferleitungen
als auch bei Kupfermanteldrähten, bei Dumet-Stromzuführungen und auch bei sonstigen,
z. B. bei Eisen-Nickel-Stromzuführungen sozusagen in jedem Fall auf.
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Zweck der Erfindung ist die Herstellung einer Verbindung zwischen
den Stromzuführungen vakuumtechnischer Produkte und einem aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung bestehenden Sockel, die vom Gesichtspunkt der Festigkeit und
der elektrischen Leitfähigkeit den bisher im Zusammenhang mit Messingsockeln bekannten,
durch Löten hergestellten Verbindungen gleichwertig ist und bei irgendeiner der
gebräuchlichen Stromzuführungen in Massenfabrikation herstellbar ist.
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Es ist bereits ein Aluminiumlötverfahren bekannt, bei dem die beim
Löten Schwierigkeiten verursachende, sich rasch bildende und gut haftende A1203
Haut mittels mechanischer Mittel entfernt wird. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes
Lot auf die Metalloberfläche aufgebracht, die sich darunter bildende Oxydschicht
mit einer Drahtbürste oder einem scharfen Werkzeug aufgerissen und die Benetzungswirkung
auf diese Weise erreicht, d. h. zwischen dem Aluminium und dem Lot die metallische
Verbindung hergestellt.
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Es wurde neuerlich eine Gruppe von Loten, bestehend aus 3,5 bis 4,31/o
Aluminium, 0,03 bis 0,06 % Magnesium, Rest Zink, zum Löten von Aluminium entwickelt,
die die vorteilhafte Eigenschaft besitzt, daß das Lot auch einige Grade unter der
Schmelztemperatur noch fest und hart ist, so daß das Aufreißen der Oxydhaut mit
dem entsprechend ausgebildeten Lot selbst durchgeführt werden kann (Bell Laboratories
Record, 36 [19581, Nr.5, May, S. 157 bis 160, insbesondere S. 158).
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren soll in erster Linie dieses oder
ein diesem ähnliches Lot Anwendung finden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befestigen einer z. B. aus Kupfer,
Kupfermanteldraht oder einer Eisen-Nickel-Legierung bestehenden Stromzuführung an
einem aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Sockel von vakuumtechnischen
Erzeugnissen, wie Glühlampen od. dgl., wobei die Oberfläche des Sockels im Bereich
der Befestigungsstelle von ihrer Oxydhaut durch Schaben befreit und mit einem Lotüberzug
versehen wird, besteht nun darin, daß die Entfernung der Oxydhaut durch Schaben
mit einem entweder aus 4 bis 6%
Aluminium, Rest 94 bis 96 °/c Zink
oder aus 3,9 bis 4,30/9 Aluminium, 0,05 bis 0,4% Magnesium, Rest 95,3 bis 96'% Zink
bestehenden Lotstab oder -draht vorgenommen wird und daß auf die abgeschabte Stelle
durch Abschmelzen des Lotes ein Überzug auf-Qebracht wird, in den die an ihrem Ende
umgebogene Stromzuführung, indem das geschmolzene Lot sie umfließt, eingebettet
und nach dem Erkalten mechanisch festgehalten wird. Zweckmäßigerweise wird die für
das Schmelzen des Lotes, für die Herstellung des örtlichen Überzuges und die Einbettung
der Stromzuführung erforderliche Wärme durch Erwärmung des Sockels selbst auf eine
Temperatur zwischen 350 und 500° C geliefert.
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Dazu ist zu bemerken, daß es zwar bekannt ist, Zn-Al-Mg-Lote der erfindungsgemäßen
Art, und zwar in einer Zusammensetzung aus 2 bis 9 % Aluminium, 1 bis 5 % Magnesium,
Rest mindestens 90 % Zink, nicht nur zum Löten von Aluminium, sondern auch zum Löten
von Gegenständen aus anderen Metallen zu verwenden. Zum Löten von Kupfer wurde jedoch
eine Vorverzinnung empfohlen. Das ist aber bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht
erforderlich. Die Verbindung wird hier vielmehr durch die gegenüber dem Material
der Stromzufühungsleitung größere Wärmeausdehnung des Lotes, und zwar durch das
beim Abkühlen auftretende Schrumpfen und auch durch das infolge von Ausscheidungserscheinungen
auftretende strukturelle Schrumpfen bewirkt. Das erfindungsgemäße Lot lötet an Aluminium
bzw. Aluminiumlegierungen leicht und gut, tritt aber mit dem aus Kupfer-, Kupfermantel-
oder Eisen-Nickel-Draht bestehenden Stromleiter nicht in eine dem Löten ähnliche
strukturelle Verbindung. Es wurde aber gefunden, daß das Lot in geschmolzenem Zustand
infolge des Auftretens von Adhäsionskräften den Kupferdraht, den Kupfermanteldraht
oder den Eisen-Nickel-Draht gut umfließt. Nach dem Erhärten des Lotes bewirken die
auftretenden Dilatationskräfte eine Bindung von entsprechender Festigkeit. Es wird
also eine Befestigung teilweise mechanischer Art hergestellt.
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Neu ist außerdem, daß das Schaben mit dem Lotstab selbst erfolgt.
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Die praktische Ausführung des Verfahrens kann in zweierlei Arten erfolgen,
und zwar in einem oder in zwei Arbeitsgängen.
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Zuerst sei das in einem Arbeitsgang durchgeführte Verfahren beschrieben.
Mit dem Lotstab wird von dem aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden
Sockel die Oxydschicht durch eine hin-und hergehende Schabebewegung entfernt und
an dieser Stelle mit dem Lot bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung ein örtlicher Überzug
erzeugt. Der örtliche Überzug wird unter Aufwendung des gesamten zur Herstellung
der Bindung vorgesehenen Lotes hergestellt, und in diesen Überzug werden dann die
Stromzuführungen eingebogen. Das Schaben erfolgt zweckmäßig an einer bereits auf
die geeignete Temperatur, beispielsweise bei einem erfindungsgemäßen Zink-Aluminium-Magnesium-Lot
an einer auf eine Temperatur zwischen 350 und 500° C, vorzugsweise jedoch aus 400°
C erwärmten Stelle. Der Lotstab, mit dem das Schaben ausgeführt wird, kann natürlich
auch ein aus der Lotlegierung verfertigter Draht sein, der für mehrere aufeinanderfolgende
Schabevorgänge und zur Herstellung der Bindungen fortlaufend verwendet werden kann.
Für den Fall, daß das Verfahren in zwei Arbeitsgängen durchgeführt werden soll,
erfolgt das Schaben und die Bildung des örtlichen Überzuges in derselben Weise wie
bei der Herstellung der Bindung in einem Arbeitsgang, jedoch mit dem Unterschied,
daß bei der Herstellung des örtlichen Überzuges nur etwa 10 bis 20% der für die
Bindung aufzuwendenden Lotmenge verwendet werden. Hierauf werden auf den bereits
hergestellten Überzug die Stromzuführungen aufgebogen und mit dem übrigen Teil des
geschmolzenen Lotes die Verbindung hergestellt, die nach dem Erkalten schrumpfend
ein sicheres Erfassen der Stromleiter zur Folge hat.
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Die zur Herstellung des Lotüberzuges bzw. der Bindung selbst notwendige
Wärme kann z. B. auch auf elektrischem Wege erzeugt werden. Zweckmäßig aber ist
auch eine Lösung, wonach der auf das vakuumtechnische Produkt aufgesetzte Sockel
durch Gasflammen erhitzt wird (diese Erhitzung ist überdies bei Glühlampen auch
zum Aushärten des Sockelbefestigungskittes erforderlich) und das Lotdie Wärme von
dem erhitzten Sockel unmittelbar erhält.
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Das Verfahren kann entsprechend der jeweiligen Zweckmäßigkeit natürlich
auch so abgeändert werden, daß nur der zuerst angefertigte Überzug mit dem Stab-
oder drahtförmigen Lot hergestellt wird, während die Erzeugung der Bindung selbst
bereits mit Hilfe von flüssigem Lot oder mittels Lotpastillen erfolgt.
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Wie bereits oben gesagt, ist es zweckmäßig, als Lot eine solche Zink-Aluminium-Magnesium-Legierung
zu verwenden, deren Zusammensetzung eutektisch oder nahezu eutektisch ist und die
daher aus 95,3 bis 96% Zink, 3,9 bis 4,3% Aluminium und 0,05 bis 0,4% Magnesium
besteht. Die Rolle des Magnesiums besteht darin, daß verunreinigende Blei zu neutralisieren,
kann also bei entsprechend gereinigtem Lötmaterial auch weggelassen werden.
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Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Bindungen, insbesondere
die Aluminium-Kupfer-oder Aluminium-Eisen-Nickel-Bindungen sehr stark sind, mit
Lötverbindungen gleichwertige mechanische Festigkeit besitzen und überdies auch
den verschiedensten atmosphärischen Einflüssen widerstehen.