DE1949018A1 - Verbindung einer Metallplatte mit einem keramischen Bauteil - Google Patents

Description

194901 θ

Joseph Lucas (Industries) ·
Limited

Great King Street

Birmingham/England 26. September 19-59

Verbindung einer Metallplatte mit einem keramischen Biuteil

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung einer Metallplatte mit einem keramischen. Bauteil, das durch ein Loch der Metallplatte geführt ist, über einen das keramische Bauteil umgebenden, mit der Metallplatte in Berührung stehenden Ring aus einer Lötlegierung.

Aufgabe der Erfndung ist.es, einen Ring aus einer Lötlegierung herzustellen, der beim Erwärmen auf Löttemperatur selbsttätig die Verbindung zwischen keramischem Bauteil und Metallplatte herstellt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Ring vor dem Erwärmen auf Lottemperatur auf eine Porosität gebracht wird, die eine geringere Ausdehnung bedingt als die des keramischen Bauteils. Vorzugsweise wird die gewünschte Porosität des Ringes durch Verformen eines höher porösen Lötwerkstoffs erzeilt. Besonders vorteilhaft ist es, den Ring aus porösem Lötwerkstoff durch Verformen eine Porosität zu. geben, die ein Nichtanwachsen bzw. sogar ein Abnehmen des inneren Ringdurchmessers bedingt.

Die Anfangsporosität des Lötwerkstoffs ist durch die Verwendung von Pulver, Kristalliten, einheitlicher

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odtr verschiedener Korngrösae usw. einer LBtlegierung gegeben. Dieses Material bzw. Oemenge wird zusammengepresst und sinterÄ- beim Erwärmen welter zusammen.

Bin Ausftihrungsbelspisl der Irflndung 1st In der Zeiohnung dargestellt und wird im folgenden hMher beaehrleben.

1« zeigen ι

Flg. 1 eine peripektiYlsohe Sicht) Flg. 2 eine Seitenansicht.

Ia 1st gewünscht» das keramische Bauteil 11 (Bolzen, Stange....), das zu 85-99 % *us Aluminiumoxyd und zum Rest bauptsäohllch aus Quarz besteht, mit einer nichtrostenden stahlplatte 12 zu verbinden. Hierzu 1st das keranlsohe Bauteil 11 in einen Looh der Metallplatte geführt und von einem Ring 13 aus einer LBtleglerung umgeben« der bei Raumtemperatur eng an dem keramisohen Bauteil 11 anliegt. line typische Lutleglerung hat in Oew«-Ji folgende Zusammensetzung!

Silber	42 %
Kupfer	18 %
Blei
Titan	5%

Biespielsweise habe das keramische Bauteil 11 einen Durchmesser von 22,733 t. o,o254 mm und das Loch in der Metallplatte einen Durchmesser von 23*241 + 0,254 zn. Mit diesen Abmessungen muss der Ring 1.3 so eng wie muglioh das keramische Bauteil umgeben) allerdings muss eine Toleranz aus der Tatsaohe heraus gegeben sein, da der Ring bei der Fertigung durch Verformung in einem Oeeenk beim Herausziehen des Stempels seine Abmessungen ändert. Wie apäter erklärt wird, 1st der Yerfonnungadruok 00 98 1 5/ U02

wichtig und weloher Druck auch immer ausgebracht wird« dl· Ausdehnung oder Kontraktion durch Entspannung nun innerhalb der Toleranz liegen und vorher experimentell bestint werden.

Der Hing 13 wird, un die Verbindung herzustellen, in nlohtozydlerender Atmosphäre auf herkömmlich· weise auf LBttemperatur von etwa 86o ° C gebracht« wobei cwei unterachledliohe Effekte den Abstand zwischen Ring 13 und keramischem Bauteil 11 bestimmen!

1. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturausdehnunge koeffislenten entfernt aioh der Ring 13 vom keramischen Bauteil 11. Die Koeffizienten für das keramische Material und die LUtlegierung betragen 7.9 χ Io bzw. 2o χ Io

und soalt deht «loh bei einer Erwärmung von Raumtemperatur auf 86o ° C dee keranlsohe Bauteil von 22,723 z« auf 22,855 mn aus und der Hai Innere Durchmesser des Ringes - er wird anfangs alt 22,8o9 angenoanen - auf 23*216 mn.

2. Bei Temperaturen Über 35o ° C wird das Sintern der Lötlegierung eine Kontraktion des Ringes bedingen. Die Höhe der Kontraktion hängt zum einen von der Porosität des Ringes vor und nach den Lötverfahren ab und sum anderen von der OrOsse des Ringes. Sind beide Porositätswerte bei einer gegebenen RinggrQsse bekannt, so-kann die Kontraktion berechnet werden.

Bei einer guten Verbindung muss die Oesamtausdehung des Ringes geringer sein als die Ausdehung des keramischen Bauteils. Die Temperaturkoeffizienten beider Materialien liegen fest und die Sndporosltät der LBtIegierung ebenfalls, so dass als einzige Variable bei gegebenem Rlngdurohmeascr die Anfangsporosität übrigbleibt;

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dl··· kann so vorgegeben werden, daaa eich die ge~ wünaohte Kontraktion d·· Ring·« bezogen auf dae kerafflieoh· Bauteil einstellt. Dl· AnfangiporoaltMt des Ring·β hängt vom V«rformungadruek ab. Si· verringert aioh mit etelgendem Druok. Bezogen auf daa AuafUhrungabelaplel kann der maximal angewandte Verformungedruck etwa 2o,8 lcg/om betragen, der eine AnfangaporositMt von etwa 13 % zur Folge hat) daraus ergibt sloh eine Kontraktion von etwa o,43l8 mm, die die Auadehung von o,4o64 ms Übertrifft, ao daa· eine gute Verbindung gewXhrlelatet let. ,

f afntanaprtioh· t

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Claims (2)

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Patentanspruch· ι

Verfahren gur Verbindung einer Metallplatte mit einem Iceraraiechen Bauteil, das durch ein Loch der Metallplatte geführt let, Über einen daa keraraieohe Bauteil umgebenden« mit der Netallplatte In Berührung ■ teilenden Ring au« einer Lu ti·gierung, daduroh gekennzeichnet, daae der Ring vor dem Erwärmen auf Löttemperatur auf eine Porösität gebracht wird, die eine geringere Ausdehung bedingt ale die des keramltohen Bauteil«.

2. Verfahren naoh Anapruoh 1, daduroh gekennseiehnet, dme« die gewünaohte Poroiität de« Ring·· durch ferforaen eine« btfher poröaen Lötwerketoff« eriielt wird.

3· Verfahren nach Ansprueh 2, dadureh gekennseiehaet, das« den Ring au« poröeee LtJ twe rice to ff dureh Verformen eine Foroeität gegeben wird, die ein Miehtanwachsen bxw. eogar Aknehmett de« inneren Ring· duroheeaaere bedingt.

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