DE1931761A1

DE1931761A1 - Loesbare Schmelzverbindung zum Zusammenfuegen von Teilen und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE1931761A1
Application number: DE19691931761
Authority: DE
Inventors: Langley Robert C; Herbert Myers; Rubin Leonhard R
Original assignee: Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Current assignee: Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Priority date: 1968-06-24
Filing date: 1969-06-23
Publication date: 1970-01-08
Also published as: GB1265554A; US3589881A; FR2011974A1

Description

Lösbare Schmelzverbindung zum Zusammenfügen von Teilen und Verfahren zur Herstellung derselben

Sohmelzverbindungen aus Keramik oder Glas werden verwendet, um die verschiedensten Vorrichtungsn zusammenzufügen oder einzukapseln, ZoBo bei Hochvakuum- oder elektronischen Ausrüstungen. Viele dieser Vorrichtungen sind kostspielig und zerbrechlich. Vielfach muss ein bestimmter Prozentsatz dieser Vorrichtungen oder Bauteile verworfen werden, weil zum Zusammenfügen oder Einkapseln viele umständliche Verfahrenaschritte erforderlich und die Bestandteile empfindlich sind, und weil Maseenerzeugungsmethoden angewandt werden. Zum Beispiel kann im Falle von groasen und kostspieligen Eathodenstrahlenröhren die Aussonderung als Ausschuss auf Grund unrichtiger gegenseitiger Ausrichtung der miteinander zu verbindenden Teile, unrichtigen Auftragens von Rasterbelägen, unvollständiger Sohmelzverbindungen uswo notwendig sein. Ea können beträchtliche Ersparnisse erzielt werden, wenn die hermetisch dichten Schmelzverbindungen geöffnet werden können, ohne die Einzelteile zu besohädigen_e Eines der Hauptmerkmale, nach denen beurteilt wird, ob eine Ver-

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B..99O -

bindung sswischen mehreren Teilen sich für Kathodenstrahlenröhren eignet, ist die Möglichkeit, die Verbindung ohne Beschädigung der Einzelteile zu lösen. Ferner würde die Möglichkeit, die Bindung zwischen den Teilen ohne Beschädigung derselben zu lösen, auch die Untersuchung und den Austausch von Teilen in Vorrichtungen erlauben, die bei der Vervendung versagt haben oder als Ausschuss verworfen worden sind.

Bisher war noch keine zufriedeneteilende Methode zum Lösen von Schmelzverbindungen aus Keramik oder Glas ohne Beschädigung der Einzelteile bekannt. Das Verbinden von Keramik und Glas in der herkömmlichen Weise erfolgt oft durch direktes Verschmelzen der zusammenzufügenden Teile. Diese Art vcn Schmelzverbindung ist eine Dauer bindung zwischen den Teilen und lässt sich nioht leicht löoen, ohne die Einzelteile zv. beschädigen oder zu zerstören. Gewöhnlich werden diese Schmelzverbindungen durch Auseinandersägen längs der Schweissnaht geöffnet. In einigen Fällen bedient man sich auch des mech&niechen Stosses oder des Wärmeschocke. Sine andere Yerbindvngsmethode, die besondere dann angewandt worden ist, wenn starkes Erhitzen unzweckmässig ist und keramische Teile miteinander verbunden werden müssen, besteht in der Verwendung eines Bindemittels aus Glas, dessen Schmelz- oder Erweichungspunkt unter demjenigen der zusammenzufügenden Teile liegt, und das ferner hinaichtlish seines Wärmeausdehnungskoeffizienten und seiner sonstigen Schmelz- bzw. Bindungse.igenschaften mit den zusammenzufügenden Teilen verträglich ist. Zu diesem Zweck hat man z.B. Bleiboratglas verwendet. Das als Bindemittel verwendete Glas kann nachträglich durch Sntglasung gehärtet werden, Das weiche Bindeglas kanu durch Erhitzen erweicht und auseinandergezogen werden. Derartige Bindungen sind aber thermischen Begrenzungen unterworfen. Wenn das weiche Glas duroh Entglasung gehärtet wird, muss man sioh zur Lösung der Bindung der herkömmlichen Methoden des Zersägens oder Zerbrechens bedienen. Um ferner die Einzelteile für das Wlederzusammenfügen vorzubereiten, sind saubere Bindungsflächen

erforderlich, und ββ iet gewöhnlich wesentlich, zunächst alle Spuren dee ursprünglichen Bindungsglaaes zu entfernen und dann frisches Bindungsglae auf zutragen. Dioses Entfernen der Glas-Ewischenschicht ist bei der Herstellung von Schmelzverbindungen eine schwierige Aufgate» und os sind lereits viele Verfahren vorgeschlagen worden, um diese Aufgabe zu lösen; vgl. USA-Patentsohrift 2 852 352.AlIo diese Verfuhren sind aber kostspielig und umständlich, und abgesehen davon muss man eioh in allen Fällen zuvor der Methole des Auseinandtireägene oder Zerbreohens bedienen, un die miteinander verbundenon Teile zu trennen.

Die Erfindung stellt eine meohanisoh fest« hermetische Sohoelsverbindung zur Verfügung:, die eioh einfach und ohne Beschädigung der Einzelteile lösen läset. Die voneinander getrennten !Teile können dann nach einem einfachen und billigen Verfahren wieder zusammengefügt weiden.

Die Sohmelzverbindung gemitse der Erfindung weist eine palladiumhaltige Schicht auf, die eioh über die ganze Ebene der Verbindung «wischen den Patisfläohen der miteinander verbundenen Teile erstreckt und der Ein\firkung von Walserstoff zugänglioh ist.

Als "der Einwirkung von Wasserotoff zugäiiglioh" wird eine ^v Schioht bezeichnet, die Bit Wasserstoff in Berührung gebraoht werden kann. Wenn z.B. der Hand der pall&fiiumhaltigen Sohns eisverbindung der Einwirkung dtr Waeserstoffatmosphäre ausgesetzt wird, lässt sich auf diese Weise die ganze Sohloht alt Wasserstoff in Berührung bringen. Es ist eine bekannte Eigenart des Palladiums und vieler Palladiualegierungen, ξχοβββ Mengen von Wasserstoff zu absorbieren. Wenn aan die Paliadiumschioht nur an einer offenliegenden Stelle oder aii Band sit Wasserstoff in Berührung bringt, erreicht der Wasserstoff die ganze Schicht, weil er duroh das Metall hindurohdiffundiert.

Genäse einer Auaführungsfora der Erfindung grenzt die palladiuahaltige Schicht unmittelbar an die miteinander verbundenen Peile

9 ö

ΒΑ0 ORlGiNAU

an. Nach einer anderen Ausführungsform ist di© Schicht τ? on den miteinander -verbundenen Teile¹) auf einer Se-te oder auf beiden Seiten durch eine Zwischenschicht getrennt, die aus einen; einem SchE<eIi.zvorgang imterworferen anorganischen, nichtmetallischen Bindemittel besieht. Nach einer waite^en Ausführungeform der Erfindung ist in die Zwischenschicht aus den einem Scfcaelzvorgang unterworfenen anorganischen, nirjhtnetallischen Bindemittel ein Metallkörper eingelagert. Vorzugsweise besteht die Schmelzverbindung, wenn es auf Fobustlieit ankommt, aus einer palladiumhaltigen Schicht und ejnor einem Sohmelzvorgang unterworfenen anorganischen, nichtmetallischen Schicht, die sich über die ganze Ebene der Schmelzvvbindung erstrecken.

Die pallaliumhaitige Schicht besteht in wsentliohen vollständig aus Palladium oder einer PalladiumlegLerung, die in Wasserstoff ähnliche Expansionskennwerte aufweist wie Palladium, oder sie besteht aus einem Palladium- oder Pa31adiuolegierungspulver, das in einem einem Schmelzvorgang ujitervorfonen anorganischen, nichtmetallischen Bindemittel verteilt ist. Es gibt viel« Palladiumlegierungen, die in Wasserstoff ähnliche Expansionokenn^erte aufweisen wie Palladium reibst, z.B. Legierungen aus Palladium und Kupfer, aus Palladium und Platin, aus PaI-laiivua unä Rhodium, aus Palladium und Iridium sowie aus PaI-ladiiua unü Oeici'im. Bestimmte Legierungen, κ.Β. Palladium-Silberlegierungen, weisen nur innerhalb gewieaer Zuaamineneetzungsbereiche in Wasserstoff die gleichen Bxpansionskennwerte wie Palladium auf. Bei der Ausführungsform, bei der Palladium im Gemisch mit einem anorganischen Bindemittel vorliegt, muss die Pallacliumlronzentratioii ausreichen, demit der diffundierende Wasserstoff ein-an wesentlichen Teil fies Pailad turas erreichen kann, wenn die »Schicht, um die· Sehme'izverbludung zu lösen, z.B. am Hand mit Wasuerstoff behandelt wird. Im allgemeinen bildet dao Palladium oinen Busammenh£ngenden Wag durch die anorganische, nichtmetallische Bindemittelachicht hindurch. Eine grobe Prüfung darauf, ob genügend Psllr.diun vorhanden ist, j st die der elektrischen Leitfiihjgkeit der palladiumhaltigen

8 0 S 8 B 7 ! 1 ? ν ? ÖÄÖÖRIGiNÄl'

Schicht, -.le iJchJchx ata Palladium und Bindemittel aoll minde-3teiie 50 'vrewr^Mspr^a-jnt wa<\ vor ausweise 90 oiee ffiehi Palls-Hum enthäuten.

Me pallaliunhaltiga ,Schicht wird auf die ganze ESaae der hersustellenilen Bindung ao aufgetragen, dass eine an der Unterlage anhaftende Schicht entsteht, tfenn man eine Schicht aus einem (Temisch aus PalladiiuD und dem einem Schmelzvorgang unterworfenen Bindemittel aufträgt, besteht eine geeignete Methode darin, ein Gemisch aus Palladiumpulver und Bindemittelpulver aus anorganischem Glas oder Keramik auf die Unterlage aufzutragen und dann "bei einer Temperatur einzubrennen, die ausreicht, um den Belag an der Unterlage anhaften zu lassen. Die hierfür geeigneten Temperaturen hängen von der Art des Bindemittels und der . Unterlage ab«, Verwendet man z.B. ©in niedrigsehmelzendes Glaspulver als Bindemittel, so eignet sioh eine Temperatur von etwa 6C0° C₁ während keramikhaltige Bindemittel höhere Temperaturen von beispielsweise 1000° C erfordern.

Die Dicki der palladiumhaltigen Sohicht ist nicht besonders au jschlag^ebend. Sie richtet sioh nach vielen Faktoren, z_oB. na "' der Zusammensetzung und Dicke der miteinander zu verbindenden Stoffe» nach dem Endverwendungszweck des duroh die

Schmelzvei'bin? ' hergestellten Erzeugnisses, danach, wie viele

anorganische, nichtmetallische Bindeaittelsohiohten vorhanden sind, uswo Bereits äueoerst dünne palladiumhaltige Filme haben sich als geeignet erwiesen. Solche Schichten können typische Dicken von etwa 2,5 Me 25 μ aufweisen. Die Dicke kann auch 25 μ übersteigen, gewöhnlich ist dies jedoch unnötig.

Die einem Sohmeizvorgarg unterworfene anorganische, nichtmetallische Bindemittelschioht ist eine Sohicht, die aus Bindemittel-' pulvern aus Keramik oder Glas gebildet wird. Hierfür können Bindeglasuror), Gläeer, Löbglas, Keramik sowie Gemische derselben in gefrittetem oder ungefrittetem Zustand verwendet werden. Bindegläser sind gewöhnlich Gemische aus Metallozidenj für die 7er-

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wendung bei äueeerst hohen Tempere·.türen kann man ,jsioch auch andere hitzebeständig':- Verbindungc-n verwenden« Bs können alle herkömmlichen Bindemittel aus Keramik oder Glas v.jrvöndet werden. Die Auswahl des Bindemittels bleibt deir Fachmann überlassen. Das Bindemittel ist auf die Unterlage abgestimmt, z.B. hinsichtlich der Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Verträglichkeit der Stoffe miteinander. Auch die thermische und chenische Beständigkeit dea Bindemittels und der Endverwendungezweok des durch die Schmelzverbindung zusammengefügten Erzeugnisses sind wichtige Sesicbtcpunkte. Im allgemeiren wird nan ein Bindemittel wählan, deesnn Wärmeausdehnungskoeffizient um nicht mehr ala -10 # 'ind vorzugsweise noch weniger λ on demjenigen der KusanioenzufAgenden !Delle abweicht. Ferner muss der Erweichan^spitfOrt dea Bindemittels unter iernjoniger. der a\i verbindenden Teile lie^si, Seit piele f'ir einige Bindemittel rvtt niedrigem VärneüUBö^lriungskceffizienteÄ, die sich als geeignet erwiesen iinbRH. sini diejerigen ait den naohetehend angegebenen nomi'-isllen SusaflEsensetzungen:

Gewicht3teile der Bestandteile ala Oxid«; Pulver A. Pulver B Pulver

0) (2) (5)

13,6 5,5 15,7 „ 44,9 70,6 51,3 35,4 45,1 29,0

3>5 19,3 7,5

···· 2,7 1,4 4,0

^Ca0 ·· o... 9,5 0,4 36,4

^Sr0 ..o 17,7 0,7 43,8

Insgesamt 127,3 143,0 187,7

Auch die Verwendung von BleiboratglEs, das entglast sein kann, als Bindemittel liegt im Rahmen der Erfindung» Als Bleiboratglas vrerden hier Gläser bezeichnet» bei denen das hauptsächliohe glasbildende Oxid B₂O₅ und das hauptsächliche modifizierende

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Oxid PbO ist. Dae Glas kann auch :aoch weitere Glasbildner, wie z.B. Alkali- und Erdalkalioxide, ZnO, Al₂O₅ und SiO₂, enthalten.

In den obigen Beispielen wurde die Verwendung von Glaspulver als Bindemittel beschrieben; die Bindemittel sind jedoch keineswegs auf Glaspulver beschränkt. Vielfach kann es zweokmässig sein, dem Glaspulver feinteiliges keramisches Material beizumischen, das die gleiche Zusammensetzung aufweist wie der durch die Schmelzverbindung mit dem anderen Teil zusammenzufügende keramisohe Teil. Das Bindemittel kann z.B. aus einem Gemisoh aus Glas- und Keramikpulver bestehen, das 10 bis 75 £ Keraaikpulver enthält. Durch den Zusatz von Keramikpulver zu Glaspulver erhöht sich die Temperatur, bei der die Sohmelzverbindung verwendet werden kann, und im Falle einer keramischen Unterlage entsteht eine stärkere Bindung.

Ferner können feinteilige Metallpulver zu dem als Bindemittel dienenden Glaspulver zugesetzt werden. Zum Beispiel kann man zunächst !einteiliges Silber- oder Kupferpulver oder eine verdünnte Lösung von Silber- oder Kupferverbindungen in einer Menge von 1 Gewichtsteil zu 10 000 Gewiciitsteilen Glas zusetzen, um in dem Glas nach dem Schmelzen Kaimbildungssteilen zu erzeugen. Diese Stellen begünstigen das Erietallwaohsturn, wenn das Glas eine Zeltlang auf höherer Temperatur gehalten wird. Wenn eine beträchtliche Kristallisation stattgefunden hat, hat eloh die Erweichungstemperatur des kristallisierten Material· beträchtlich erhöht, z.B. um 150 bie 300° C₄ und die obere Tempera turgrenze, der die Schaelzverbindung rasgesetzt werden kann, ist entsprechend gestiegen. Auch ein fsinttiligee, hits·* beständiges Material, wie Zirkonium*Iborid, kann In der Ojddblndemittelschlcht enthalten sein. Solohe Zusätze bewirken ebenfalls eine Erhöhung der Temperatur, der die Sohaelzverbindung ausgesetzt werden kann.

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nachfolgend wird der Einfachheit halber das einem Sohmelssvorgang unterworfene anorganische» nichtmetallische Bindemittel« wenn es als gesonderte Schicht oder in der palladiumhaltigen Schicht vorliegt, als "Schmelzmetalloxid-Bindemittel" bezeichnet. Die Bindemittelpulver aus Keramik oder Glas, aus denen sich die Bindemittel durch den Schmelzvorgang bilden, werden nachstehend als "Bindemittelpulver" oder "Metalloxid-Bindemittelpulver" bezeichnet. Daraus darf jedoch nicht gefolgert werden, das8 die Bindemittel oder die Pulver, aus denen sie sioh bilden, unbedingt Oxide sein müssen; denn z.Bc können, wie oben bereits bemerkt, auch Metallpulver als Keimbildungsaittel zugesetzt und unter Umständen andere Verbindungen als Oxide verwendet werden.

Wenn eine Bindemittelsohicht aus Schmelzmetalloxid vorhanden ist, ist sie gewöhnlich dicker als die palladiumhaltige Sohioht; ihre Dicke beträgt naoh dem Brennen im allgemeinen etwa 5 μ bis 0,5 mm, insbesondere etwa 0,025 bis 0,25 mm. Die Dicke der Schicht richtet sioh in erster Linie naoh der Glätte der zu bindenden Oberfläche. Je glatter die Oberfläche ist, desto geringer kann die Dicke der 'Schmelzbindemittelschlcht sein.

Die Bindenittelschicht aus dem Schmelzmetalloxid wird auf die Oberfläche des duroh Schmelzverbindung zu bindenden Teiles naoh herkömmlichen Methoden aufgetragen. Zum Beispiel wird die Bindungsfläche eines Körpers mit einer wässrigen Aufschlämmung einer Glasfritte beschichtet und getrocknet, und dann wird der Körper mit einem Teil zusammengefügt, dessen Bindungsfläche mit einer palladiumhaltigen Schicht überzogen ist, worauf das Ganze bei einer Temperatur und für eine Zeitdauer gebrannt wird, die sich nach dem Bindemittelpulver richten<>

Die Reihenfolge des Brennens ist nicht ausschlaggebend. Bei der oben beschriebenen Methode der Herstellung einer Sohmelzverbindung wird der ganze Zusammenbau in einer Verfahrensstufe gebrannt, doho die beiden Bindeschichten werden nicht einzeln gebrannt, sonderr ;ie werden zunäcnet auf die zusammenpassenden

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Oberflächen der zusammenzufügenden Teile aufgotragen, und der ganze Zusammenbau wird nach dem BueiammeTifügen gebrannt. Bs können aber auch eine oder mehrere der Bindeschichten gesondert gebrannt werden, worauf man die beschichteten Teile zusammensetzt und die Sohmelzverbindung brennt.

Wenn man der palladiumhaltigen Schicht ein Bindemittelpuiver zusetzt, lässt sich diese Schicht leichter hinsichtlich ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten auf die miteinander zu verbindenden Teile und auch auf die Bindercittelschicht aus dem Schmelzmetalloxid abstimmen. Das Bindemittelpulver in der palladiumhaltigen Schicht und in der Bindemittelsohicht aus dem Schmelzmetalloxid braucht nicht das gleiche zu sein.

Die Sohmelzverbindungen gemäss der Erfindung werden verwendet, um Keramik mit Keramik, Glas mit Glas, Glas mit Keramik, Glas mit Metall oder Keramik mit Metall zu verbinden. Wie bereits erwähnt, können ±n den keramischen oder Glaekomponenten Metallkörper enthalten oder an diese gebunden sein. Die palladiumhaltige Schicht wird aber nioht angrenzend an das Metall aufgetragen, weil das Palladium sonst bei den Brenntemperaturen in das Metall hineindiffundieren könnte. Wenn ein Metallkörper vorhanden ist, muse zwischen diesen und der palladiuahaltigen Schicht eine Sohmelznetalloxidechioht angeordnet werden. Eins zueätzliohe Vorsiohtemassnahme besteht darin, dass der Metallkörper nioht aus Palladium oder einer Palladiumlegierung bestehen soll, weil er sioh sonst beim Lösen der Sohneisverbindung unter der Einwirkung des Wasserstoffe verzerrt.

Die Äuewahl der Bindemittelpulver richtet sioh nach Gesichtspunkten, wie der Zusammensetzung der zusamaenzuftigenden Teile und den Bedingungen, unter denen die Sohmelzverbindung praktisch verwendet werden soll. Die Sohmelzverbindungen können Hochtemperaturverbindungen sein, da das Lösen der Schmelzverbindung kein Erhitzen auf die Erweichungstemperatur des Bindemittels erfordert O

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IN

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Sämtliche oben beschriebenen Schmelzverbindungen weisen eine Palladiumgrenzfläche auf, die sich praktisch über die ganze Ebene der Schneizverbindung erstreckt. Diese Grenzfläche besteht zwisohen der palladiumhaltigen Schicht und dem keramischen Teil oder Glasteil oder der Schmslzmetalloxidschicht. An dieser Grenzfläche löst sich die Verbindung bei der Einwirkung des Wasserstoffe auf die palladiumhaltige Schicht unter eolohen Bedingungen, dass das Palladium sich ausdehnt und dadurch Spannungen in der Sohicht erzeugt werden, die die Trennung der Sohmelzverbindung herbeiführen.

Es wird angenommen, dass die Trennung der Sohmel zverbindung infolge der Ausdehnung des Palladiums erfolgt, wenn dieses bei der Einwirkung von Wasserstoff unterhalb der kritischen Temperatur in die β-Hodifikation übergeht. Die kritische Temperatur ist diejenige Temperatur, oberhalb derjenigen eine Volumenänderung durch Übergang in die ß-Modifikation nicht auftritt. Für reines Palladium beträgt diese Temperatur etwa 310° C. Die Menge des von dem Palladium absorbierten Wasserstoffe nimmt mit steigender Temperatur ab, aber die Absorptionsgeschwindigkeit steigt mit steigender Temperatur, und die Temperaturen und Wasseretoffdrüoke sollen so gewählt werden, dass in der Palladiumschioht eine ausreichende Spannung entsteht, um die Schmelzverbindung in einer praktisch in Betracht kommenden Zeitspanne zu lösen. Die Bedingungen, unter denen Palladiun sich unter der Einwirkung von Wasserstoff ausdehnt, sind bekannt. Palladium-Wasserstoff-Systeme sowie der Übergang des Palladium» in eolohen Systemen von der «-Modifikation in die ß-Mbdifikation bei verschiedenen Drücken und Temperaturen sowie Verhältnissen von Wasserstoff zu Palladium sind in allen Einzelheiten untersucht und in Phasendiagrammen dargestellt worden. Es ist auch bekannt, dass die geeigneten Temperaturbereiche und Wasserstoff drücke durch Legieren des Palladiums geänlert werden. In der USA-Patentschrift 3 238 7CO ist z.B. angegeben, dass die kritische Temperatur für eine Pd-4,5 Hu-Le^ierung etwa 200° C

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"beträgt. Die Wahl der Temperatur, und dee Wasseracoff druckes bleibt dem Fachmann überlassen. Im allgemeinen ^iegt lie Behandlungetemperatur unterhalb 310° C, und vor.rugsweioG wird die Behandlung mit Wasserstoff bei Raum temper.· tür di JL-chgef tthrt

Um die Schmelzverbindung zu lösen, wird sie mit eivin wasserstoffbad, tigen Gas in Berührung gebracht. Die Böhme)zverbindung kann z.B. der Einwirkung einer Atmosphäre auf aus einem Torratebehälter entnommenem Wasserstoff oder einer Atmosphäre aus einem Gemisch aus Wasserstoff und einem Inertgas; wie Glühgae (7 £ H₂; 93 + H₂), ausgesetzt werden. Eine ander Methode besteht darin, die Schmelzverbindung der Einwirkurs eines Hediune auszusetzen, das imstande ist, Wasserstoff zu erzeugen. Torzugsweise wird die Sohmelzverbindung jedooh mit einem wasseret offhalt igen Gas behandelt.

Es wurde gefunden, daes die auf diese Weise voneinander getrennten Teile auf verschiedene Weise wieder miteinander verbunden werden können, z.B. indes man zunächst die palladiuehaltige Schicht nochmals brennt und dann den ganzen Zusammenbau nochmals brennt, oder indem man den Zusammenbau in einer einzigen Terfahrensstufe nochmals brennt, oder indem man die einzelnen Teile eo behandelt, wie es beim ersten Zusammenlügen geschehen ist. Beim Wiederbrennen geht das Palladium wieder in die «-Modifikation über.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, die die Anwendung der Schnei«verbindung genäse der Erfindung auf eine Kathodenstrahlinröhre zeigen.

Fig. 1 zeigt einen teilweise im Schritt ausgeführten Aufriss von einer durch Schmelzverbindung geschlossenen KathodenstrahlenrOhre, die unzerstört erhalten bleiben sollο

Fig. 2 zeigt einen vergrb*Beerten Querschnitt eines Teiles des Sohmelzverblndung8bereich8, wobei die Schichten in der Schmelzverbindung erkennbar sind.

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Der in Pig. 1 dargestellte Röhrenkolben 10 besteht aus einem trichterförmigen Teil 11 und einem wannenförmigen Teil 12, die an ihren gegenüberliegenden Rändern 13 und 14 durch die' Schmelzverbindung 15 zu einem Stück zusammengefügt sind.

Pig. 2 zeigt die Schichten der Schmelzverbindung 15 im einzelnen. Die Schicht 16 ist eine palladiumhaltige Schickt, die a.B. zu 91 Gewichtsprozent aus Palladium und sum Rest aus Bleiboratglas bestehtc Die Schicht 17, die dicker ist ale die palladiunhaltige Schicht 16, ist durch Sohmelzen von Bleiboratglae hergestellt. Die Schichten 16 und 17 sind an der Grenzfläohe 18 aneinander gebunden. Diese Sohmelzverbindung 15 wird z.B. ge-) mass dem nachstehenden Beispiel 4 hergestellt.

Nach 10 Minuten langer Einwirkung von Wasserstoff bei Atmoephärendruck und Raumtemperatur trennen sich der triohterförmige Teil und der wannenförmige Teil voneinander, ohne Beschädigung zu erleiden, hauptsächlich längs der Grenzfläche 18 zwischen den beiden Schichten 16 und 17.

Beispiel 1

Zur Erläuterung der Schmelzverbindung gemäes der Erfindung werden zwei flephelin-Syenit enthaltende keramische Körper miteinander verbunden, voneinander getrennt und wieder miteinander fc verbunden.

Das Verbinden der keramischen Körper erfolgt, indem man. zunächst die Bindungefläche des einen der beiden keramischen Körper Bit einer wässrigen Aufschlämmung eines Gemisches beeohiohtet, das zu 91 + aus Palladium und zum Rest aus einem handeleüblichen Bindemittelpulver der folgenden nominellen Zusammensetzung besteht:

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9 0 9 H 8 2 i" 1 7 b 1 BAD

	Gewichtateils
1931761	13,6
44,9
35,4
3,5
.2,7
9,5
17,7

B-99Ü ./(3

Oxid

Al₂O₃

SiO₂

B₂O₃

K₂O

Na₂O

CaO

SrO

Das Gemisch aus Palladitun und Metalloxid wird durch Aufstreichen mit den Pinsel in einer Schicht aufgetragen, die nach des Brennen bei 1000° C eine Dicke von 0,025 mn aufweist. Der so beschichtete keramische Körper wird dann gebrannt. Sodann wird das oben beschriebene handelsübliche Pulver in der erforderlichen Dicke aus einer durch Vermählen des Pulvere in der Kugelmühle in Wasser hergestellten wässrigen Aufschlämmung auf die Bindungsfläohe eines anderen keramischen Körpers aufgetragen. Die beiden Körper werden dann alt ihren Bindungsflächen zusammengesetzt, und das Ganze wird bei 1000° C gebrannt. Die so erhaltene Schnelzbindung ist hermetisch dicht, mechanisch feet und bei erhöhten Temperaturen und Drücken verwendbar.

Die Schmelzverbindung wird an der Palladiumgrenzfläche einfach gelöst, indem man den ganzen Zusammenbau bei Raumtemperatur in Wasserstoff unter einem Druck von 0,35 atü einbringt.

Die voneinander getrennten keramischen Körper werden in einfacher Weise wieder miteinander verbunden. Zunächst wird derjenige Teil, der mit der Schicht aus PPlladiue und Sohmelzmetallr» oxid-Bindemittel beschichtet ist, bei 1000° C gebrannt. Dann wird dieser Teil mit dem anderen keramischen Körper, der nur die Schmelznetalloxld-Bindemittelaohicht aufweist, zusammengesetzt und bei 1000° C gebrannt. Die so erhaltene Sohaelzverbindung weist die gleichen ausgezeichneten Eigenschaften auf wie die aus den ungebrauchten Teilen ursprünglich hergestellte Sohmelzverbindung.

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B-990 At

Auf diese Weise hergestellte Schmelzverbindungen können lungere Zeit bei 500° C und einen Druckunterschied von 31,6 kg/cm ver-,. wendet werden.

B β i β ρ i e 1 2

Dieses Beispiel erläutert eine andere Reihenfolge des Brennens.

Zwei keramische Körper aus Nephelin-Syenit werden naoh den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren Miteinander verbunden. Das Verfahren wird nur insofern abgewandelt, da«· einer der beiden Körper nach des Auftragen des Übersuge» aus Bindemittelpulver in der erforderlichen Dicke 30 Minuten bei 1000° 0 gebrannt wird, um eine Schmelsmetalloxidschicht herzustellen. Dann wird die Schicht aus Palladium und Bindemittelpulver auf die Oberfläche des anderen keramischen Körpers aufgetragen, die beschichteten Oberflächen der beiden Körper werden zueammengesetst, und das Gänse wird 30 Minuten bei 1000° 0 gebrannt, wobei man ein«) mechanisch feste Sohneisverbindung erhält, die bei höheren Drücken und Temperaturen verwendbar ist.

Die Sohmelsv*rbindung wird an der Grensfläohe der beiden Schichten gelöst, indem man den ganeen Zusammenbau bei Baumtemperatur der Einwirkung τοη Wasserstoff unter einem Druck von 0,35 attt aussätet.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die Verwendbarkeit anderer BindeaittelpulYer zur Herstellung der Sohmelsverbindungen gemäss der Erfindung.

Auf die Bindungefläche eines ffephelin-Syenit enthaltenden keramlsohen Körpers wird gemäss Beispiel 1 eine Schicht aus Palladium und Schmelzmetalloxid-Bindemittel aufgetragen. Auf die Bindungeflache des anderen keramischen Körpers wird ein Bindemitteipulver, das zu 50 Gewichtsprozent aus "Pyroceraa Ho₀ 45"

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(ein Erzeugnis der Corning Glaoe Works), zu 12,5 Gewichtsprozent aus Georgia-Kaolin, zu 7,5 Gewichtsprozent aus Tennessee-Bolus, zu 2,5 Gewichtsprozent aus Siliciumdioxid und zu 27,5 Gewichtsprozent aus Nephelin-Syenit besteht, in einer Sicke Ton 0,85 na aufgetragen. Die beiden Körper werden mit ihren Bindungeflächen zusammengesetzt, und das Ganze wird bei 1000° C gebrannt· Die so erhaltene Sohaeliverbindung ist hermetisch dioht, mechanisch fest und bei erhöhten Temperaturen und Drükken Terwondbar.

Die Sohaelzverbindung wird gemüse den vorhergehenden Beispielen gelöst.

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert das Verfahren zum Verbinden und Trennen von zwei Natronkalkglas teilen genäse der Erfindung.

AIn Blndemittelpulver wird ein Gemisch aus 2 Gewichteteilen Bleiborat und 1 Gewichteteil Wiemutsubnitrat verwendet. Das pulverförmig? Gemisch aus Palladium und Bindemittel besteht zu 91 Gewichtsprozent aus Palladiumpulver und zum Rest aus einem Gemisoh aus 2 Gowlohtstellen Bleiborat und 1 Gewichtsteil Wismut subni trat.

Eine wässrige Aufschlämmung des Pulvers aus Palladium und Bindemittel wird durch Aufstreichen mit dem Pinsel auf die BIndungsfläohe des einen Glasteiles in einer selchen Dicke, dass die Dicke nach dem ^Brennen etwa 12,5 μ beträgt, aufgetragen und an der luft bei Baumtemperatur trocknen gelassen. (Gegebenenfalls kann die Palladiumsohioht bei 600° C gebrannt werden). Dann wird das Bindenitteipulver aus wässriger Aufschlämmung durch Aufetreiohen alt dem Pinsel auf die Bindungsfläohe des anderen Glasteils aufgetragen. Die Teile werden zusammengesetzt, und das Gänse wird bei 600° C gebrannt. Es bildet sich eine aechanisoh feste Sohaelsverbindung.

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B-990 JIi

Die Schmelzverbindung wird an der Palladiumgrenzfläoh.e gelöst, indan man den ganzen Zusammenbau bei Raumtemporatur der Einwirkung von Wasserstoff unter einem Druck von 0,7 atü aussetzt»

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Engelhard Minerals

& Chemicals Korporation . Juni 1969 B-990

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6. lösbare Schnellverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das als Bindemittel in der Sohmelzverbindung

* dienende Schmelzmetalloxid entglast ist.

7. lösbare Schmelzverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das als Bindemittel in der Schmelzverbindung dienende Schmelzmetallozid ein Keimbildungsmittel enthält»

8. lösbare Schmelzverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmetalloxii-Zwischenschicht dicker ist als die palladiumhaltige Schiebt.

9. YerfahreE, she BSaen von Schmelzverblndungen geisäss Anspruch

1 ohne !©eoiägtiiimg der sueammesgef-«igten T^iIe, öaäursh ge~ .

iä;; lass mss, mxS die Se&aelsverMsi&sg Wasserstoff

10« fesfaSirem aaeii Äsisp^-oli ΐ_; tadiiireis- gelsQHSsaiekae*, dass man

©Af ®af Sie 5Je&selS¥Q^M?;cli3j£s Siber sölöhsn Be- ©£sw£s?I2©2ä Ilse *,-. Sas 8 ι£ε^ Saliciciiisz]. in der palla-"si@®s,. BoMMm ^:7C?ei Sss?- a-Moeläiisatiea, in die S-Modif i

11. Terfefersia 5is@li <4asui?Heli 1ft. u.&,&ux&k /'©fessj^.s^ishnsi;, dass die S0iHä©lsi?©^Miafiiiag "oei ©iner Senpsrate^ "raräerhalb 310° G faesgsstoff lbeiianelelt wird<

12. Terfahrem siaea ijasprusli 11» dadurela. gekesiaisslcbnet, dass, die SchmeXzTOTMs&sag bei HaiCTtempeEatmr sit Masssrstoff behandelt wird ο

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909882/1297 BAD ORiQfNAL

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b) die so beschichtete Passfläohe nit der Passfläche des

zweiten Seile zur Deckung bringt und ο) die beiden Seile durch Brennen des Aggregats zusammen echmilst.

14« Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet» dass man die palladiuohaltige Schicht aus einer wässrigen Aufschlämmung tob Palladiumpulver und einem als Bindemittel dienenden Metalloxidpulver aufträgt.

1$. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet» dass man vor dem Zusammensetzen der beiden Teile auf den zweiten Seil eine Schicht aus als Bindemittel dienendem Metalloxidpulver aufträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet» dass man die beiden beschichteten Seile vor dem Zusammensetzen gesondert brennt» so dass die aufgetragenen Schichten an den betreffenden Seilen anhaften α

90 9 882/1297

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