DE1184604B

DE1184604B - Formation of the surface of a molybdenum part to be soldered with a copper-containing solder

Info

Publication number: DE1184604B
Application number: DER30475A
Authority: DE
Inventors: Saleem Ynees Husni
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1960-06-13
Filing date: 1961-06-07
Publication date: 1964-12-31

Description

Ausbildung der mit einem kupferhaltigen Lot zu verlötenden Oberfläche eines Molybdänteiles Zum Hartlöten von Molybdän und Stahl (Eisen) werden meist kupferhaltige Lote verwendet. Um das wegen seiner geringen Legierungsneigung schwer lötbare Molybdän mit anderen Metallen zu verlöten, ist es außerdem bekannt, das Molybdän mit einem leicht lötbaren Überzug zu versehen. Die Molybdänoberfläche kann dabei beispielsweise zuerst oxydiert und dann mit einer Schicht aus Kupfer oder Edelmetallen überzogen werden.Formation of the surface to be soldered with a solder containing copper of a molybdenum part For brazing molybdenum and steel (iron), copper-containing Solders used. About molybdenum, which is difficult to solder due to its low tendency to alloy To solder with other metals, it is also known to use the molybdenum with a to provide an easily solderable coating. The molybdenum surface can for example first oxidized and then coated with a layer of copper or precious metals will.

Es ist weiterhin bekannt, daß eine Nickelplattierung auf Molybdän bei Verwendung von Kupfer-, Zink- und Silberlegierungen als Lot eine bessere Haftung und Festigkeit ergibt.It is also known that nickel plating on molybdenum better adhesion when using copper, zinc and silver alloys as solder and gives strength.

Mit den in bekannter Weise ausgebildeten Oberflächen von Molybdänteilen lassen sich jedoch nicht immer einwandfreie Hartlötungen herstellen, besonders dann nicht, wenn eine gute Benetzung der zu verlötenden Oberfläche und ein leichtes Fließen des Lotes von ausschlaggebender Bedeutung sind. So bereitete es bisher beträchtliche Schwierigkeiten, einwandfrei vakuumdichte Hartlötstellen zwischen aus Molybdän bestehenden Einführungs- und Stützdrähten und metallisierten Wänden von Löchern einer Grundplatte eines bestimmten Vakuumröhrentyps herzustellen, da das Kupferlot nicht immer einwandfrei in die Zwischenräume fließt. Besonders erschwerend kommt bei der Herstellung solcher Röhren hinzu, daß Zeit und Temperaturen, die für die Hartlötung zur Verfügung stehen, durch die Werkstoffe, die die zu verlötenden Teile aufnehmenden Montagelehren und andere Bedingungen begrenzt sind.With the surfaces of molybdenum parts formed in a known manner however, perfect brazes cannot always be made, especially then not if there is good wetting of the surface to be soldered and easy flow of the plumb bob are of decisive importance. So far it has prepared considerable amounts Difficulties in properly vacuum-tight brazed joints between existing molybdenum Lead-in and support wires and metallized walls of holes of a base plate of a certain type of vacuum tube, since the copper solder is not always perfect flows into the spaces. Particularly difficult is the production of such Tubes so that the time and temperatures available for brazing by the materials, the assembly gauges and the parts to be soldered other conditions are limited.

Das Ziel der Erfindung ist also die Ausbildung der mit einem kupferhaltigen Lot zu verlötenden Oberfläche eines Molybdänteiles, die die oben geschilderten Nachteile vermeidet. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch einen dünnen Eisenüberzug erreicht.The aim of the invention is therefore the formation of a copper-containing Solder to be soldered surface of a molybdenum part that has the disadvantages described above avoids. This aim is achieved according to the invention by a thin iron coating achieved.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die Dicke des Eisenüberzuges zwischen wenigen Atomlagen und 2,5 #tm.According to a further development of the invention, the thickness of the iron coating is between a few atomic layers and 2.5 #tm.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist die Ausbildung eines Molybdänanteiles in Form eines Sockelstiftes einer Elektronenröhre mit mindestens einem Schnittende dadurch gekennzeichnet, daß sich der Eisenüberzug auch über die Schnittflächen am Schnittende des Sockelstiftes erstreckt.According to a further development of the invention, the training a molybdenum component in the form of a base pin of an electron tube with at least a cut end characterized in that the iron coating is also on the Extends cut surfaces at the cut end of the base pin.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind vakuumdichte Metall-Keramik-Hartlötverbindungen.A preferred field of application of the invention are vacuum-tight metal-ceramic brazed joints.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt F i g. 1 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Fließstrecke des Kupferlotes in Millimeter von der Dicke der auf die zu verlötende Molybdänoberfläche aufgebrachten Eisenschicht in wm; F i g. 2 eine Teilansicht einer Elektronenröhre mit einem hart zu verlötenden Sockelstift aus Molybdän, dessen Oberfläche gemäß der Erfindung ausgebildet ist, und F i g. 3 die in F i g. 2 dargestellte Anordnung im Schnitt nach der Durchführung der Hartlötung.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, it shows F i g. 1 a graphical representation of the dependence of the flow path of the copper solder in millimeters of the thickness of the molybdenum surface to be soldered Iron layer in wm; F i g. 2 is a partial view of an electron tube with a hard base pin to be soldered made of molybdenum, the surface of which is designed according to the invention is, and F i g. 3 the in F i g. 2 shown arrangement in section after implementation of brazing.

Die Dicke der Eisenschicht auf der zu verlötenden Oberfläche des Molybdänteiles hat einen Einfluß auf das Fließen des als Lot dienenden Kupfers längs der Molybdänfläche. Es wurde festgestellt, daß das Kupferlot längs eines Molybdändrahtes am besten fließt, wenn die Eisenschicht nur wenige Atomlagen dick ist. Das Fließvermögen des Kupfers nimmt bei einer Erhöhung der Schichtdicke auf etwa 0,75 wm etwa linear rasch ab, der Abfall verlangsamt sich dann mehr und mehr, wenn die Schichtdicke weiter bis auf etwa 2,5 Ina gesteigert wird. Die Kurve wurde durch eine Reihe von Versuchen gewonnen, bei denen ein etwa 380 bis 400 #tm dicker Molybdändraht mit Eisenüberzügen verschiedener Dicke versehen und für die Dauer von 4 Minuten einer Löttemperatur von 1125°C ausgesetzt wurde.The thickness of the iron layer on the surface of the molybdenum part to be soldered has an influence on the flow of the copper used as solder along the molybdenum surface. It was found that the copper solder flows best along a molybdenum wire, when the iron layer is only a few atomic layers thick. The fluidity of copper decreases approximately linearly with an increase of the layer thickness to about 0.75 wm, the fall then slows down more and more as the layer thickness continues up is increased to about 2.5 Ina. The curve was made through a series of experiments obtained, in which a molybdenum wire with a thickness of about 380 to 400 #tm with iron coatings of various thicknesses and a soldering temperature for a period of 4 minutes of 1125 ° C.

F i g. 2 zeigt als Anwendungsbeispiel der Erfindung das Verlöten eines Sockelstiftes 16 einer Röhre mit einer innen metallisierten Durchbrechung einer Keramikgrundplatte 12 und einem Elektrodenhalteflansch 26, der aus Stahl oder Molybdän bestehen kann und mit einer Kupferplattierung 26' versehen ist. Die Metallisierung der Öffnung der Keramikplatte 12 kann aus Molybdän bestehen und mit einem Eisenüberzug versehen sein. Der Molybdändraht 16 ist gemäß der Erfindung mit einer Eisenschicht überzogen. Der Überzug kann durch Elektroplattieren, durch Aufdampfen im Vakuum, auf chemischem Wege, durch Reduktion oder durch die Verwendung von Pigmenten in einer Lackschicht u. dgl. hergestellt werden. Alle diese Verfahren liefern eine auf Molybdän haftende Eisenschicht, die das Fließen des Lotes verbessert.F i g. As an example of the application of the invention, FIG. 2 shows the soldering of a base pin 16 of a tube with an internally metallized opening in a ceramic base plate 12 and an electrode holding flange 26, which can be made of steel or molybdenum and is provided with a copper plating 26 ' . The metallization of the opening of the ceramic plate 12 can consist of molybdenum and be provided with an iron coating. According to the invention, the molybdenum wire 16 is coated with an iron layer. The coating can be produced by electroplating, by vapor deposition in a vacuum, by chemical means, by reduction or by using pigments in a lacquer layer and the like. All of these methods provide an iron layer adhering to molybdenum, which improves the flow of the solder.

Als Lot für die vakuumdichte Verbindung zwischen dem Draht 16 und der Öffnung der Keramikscheibe 12 dient ein Kupferring 50, der auf dem Leiter 16 durch Reibung gehalten wird.A copper ring 50, which is held on the conductor 16 by friction, serves as solder for the vacuum-tight connection between the wire 16 and the opening of the ceramic disk 12.

Zum Verlöten wird die in F i g. 2 dargestellte Anordnung ungefähr 4 Minuten lang auf eine Temperatur zwischen 1100 und 1125°C gebracht. Das Kupfer fließt dabei im allgemeinen vom Ort der Scheibe 50 aus sowohl nach oben als auch nach unten. Es wurde ferner festgestellt, daß das Kupfer infolge der durch die Eisenschicht bewirkten guten Benetzbarkeit am äußeren Schnittende des Drahtes 16 eine für den Gebrauch der Röhre höchst erwünschte runde Kuppe 50' bildet, die die scharfen Kanten und Grate überdeckt, die beim Abschneiden des Drahtes 16 entstanden waren. Der durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Molybdändrahtes 16 mit einer Eisenschicht sich ergebende gleichförmige Überzug der zu verlötenden Teile mit dem Kupferlot vermindert Übergangswiderstände und macht außerdem das Aussehen der sichtbaren Teile gefälliger.For soldering, the one shown in FIG. 2 brought to a temperature between 1100 and 1125 ° C for about 4 minutes. The copper generally flows from the location of the disk 50 both upwards and downwards. It has also been found that, due to the good wettability brought about by the iron layer, the copper at the outer cut end of the wire 16 forms a round dome 50 'which is highly desirable for the use of the tube and which covers the sharp edges and burrs which are produced when the wire 16 is cut had arisen. The uniform coating of the parts to be soldered with the copper solder resulting from the inventive design of the molybdenum wire 16 with an iron layer reduces contact resistance and also makes the appearance of the visible parts more pleasing.

Durch die Erfindung ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Lot im Abstand von den zu verbindenden Flächen angeordnet werden kann, da es trotzdem während des Erhitzens in und um die zu verbindenden Flächen fließt und sich gleichförmig auf den zur Verfügung stehenden Flächen verteilt. An Stelle der in F i g. 2 dargestellten Kupferscheibe 50 kann auch eine Kupferschicht ausreichender Dicke verwendet werden.The invention has the further advantage that the solder can be arranged at a distance from the surfaces to be connected, since it nevertheless flows in and around the surfaces to be connected during heating and is evenly distributed over the available surfaces. Instead of the in FIG. Copper plate 50 shown 2 can also be used a copper layer of sufficient thickness.

Die Verlötung erfolgt vorzugsweise durch 4 minütiges Erhitzen auf etwa 1120°C in trockenem Wasserstoff. Niedrigere Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunktes des Kupfers (1083°C) erfordern mehr Zeit zur Herstellung der Lötverbindung und sind daher nicht zweckmäßig. Steigert man andererseits die Temperatur über 1125°C, so sinkt die Viskosität und die Fließgeschwindigkeit steigt, so daß das Lot auf Teile der Röhre, an denen es nicht er- ; wünscht ist, gelangen kann. Die Erfindung ist ferner anwendbar auf gewickelte Gitter für Elektronenröhren unter Verwendung von seitlichen Haltestäben aus Nrolybdän oder von Gitterdrähten aus Molybdän. Ein gutes hartverlötetes Gitter -unter Verwendung von seitlichen Haltedrähten aus Molybdän kann man beispielsweise mit Gitterdrähten aus Molybdän oder einer Eisenlegierung herstellen, indem man zuerst die Seitenstäbe mit einer Eisenschicht versieht und dann diese mit Kupfer überzieht oder plattiert. Nachdem das Gitter auf einen Dorn gewickelt ist, wird der Dorn mit dem darauf gewickelten Gitter so weit erhitzt, daß eine Hartlötverbindung zwischen den Berührungsstellen von Haltedrähten und Gitterdrähten stattfindet. Gute Ergebnisse erhält man mit eisenüberzogenen Gitterdrähten aus Molybdän, die mit kupfernen oder kupferüberzogenen Seitendrähten verlötet werden.The soldering is preferably done by heating for 4 minutes about 1120 ° C in dry hydrogen. Lower temperatures near the melting point of copper (1083 ° C) require more time to make the solder joint and are therefore not appropriate. On the other hand, if the temperature is increased above 1125 ° C, so the viscosity decreases and the flow rate increases, so that the solder on parts the tube on which it does not come; wishes is can get. The invention is also applicable to wound grids for electron tubes using lateral support rods made of molybdenum or of wire mesh made of molybdenum. A good Brazed grid - using side retaining wires made of molybdenum you can, for example, with grid wires made of molybdenum or an iron alloy by first providing the side bars with a layer of iron and then plated or plated with copper. After the lattice on a thorn is wound, the mandrel with the grid wound on it is heated to the point that that a brazed connection between the contact points of retaining wires and grid wires takes place. Good results are obtained with iron-coated mesh wires made of molybdenum, which are soldered with copper or copper-plated side wires.

Bei dem erwähnten Röhrentyp können außerdem die Halteflansche aus mit Kupfer überzogenem Eisen oder Stahl oder aus mit Kupfer und Eisen überzogenem Molybdän bestehen, so daß sie sich leicht mit Gittern aus eisenüberzogenem Molybdän hartverlöten lassen. Die mit Eisen überzogenen Molybdändrähte lassen sich gut in automatisierten Anlagen verwenden und besitzen außerdem eine verhältnismäßig glatte Oberfläche. Letzteres ist bei der Herstellung von Röhren der obenerwähnten Art sehr erwünscht, da die Sockelstifte beim Erreichen der Löttemperatur, wenn das Kupferlot zu fließen beginnt, frei durch die Löcher der Keramikgrundplatte fallen und damit in Berührung mit den Elektrodenflanschen bleiben.In the case of the tube type mentioned, the retaining flanges can also be made from iron or steel coated with copper, or made of copper and iron coated Molybdenum are made up so they can easily be latticed with iron-coated molybdenum let soldered. The iron-coated molybdenum wires can be easily inserted into use automated systems and also have a relatively smooth Surface. The latter is very important in the manufacture of tubes of the type mentioned above desirable because the socket pins when reaching the soldering temperature when the copper solder begins to flow, freely falling through the holes in the ceramic base plate and with it stay in contact with the electrode flanges.

Claims

Claims: 1. Training of the with a copper-containing solder too Soldering surface of a molybdenum part, characterized by a thin iron coating.

2. Formation of a molybdenum part according to claim 1, characterized in that the thickness of the iron coating is between a few atomic layers and 2.5 µm.

3. Training a molybdenum part in the form of a base pin of an electron tube with at least a cut end according to claim 1 or 2, characterized in that the Iron coating also extends over the cut surfaces at the cut end of the socket pin. Documents considered: German Patent No. 743 910; German Auslegeschrift No. 1001079; Lü d e r, manual of soldering technology, Verlag Technik, Berlin, 1952, p. 230; "Welding Journal", 29 (1950), p.37, right column, last paragraph.