DE1949018B2 - Verfahren zur Verbindung einer Metallplatte mit einem keramischen Bauteil - Google Patents

Description

die gewünschte Kontraktion des Ringes, bezogen auf das keramische Bauteil, einstellt. Die Anfangsporosität des Ringes hängt vom Verformungsdruck ab. Sie verringert sich mit steigendem Druck. Bezogen auf das Ausführungsbeispiel kann der maximal angewandte Verformungsdruck etwa 20,8 kg/cm² betragen, der eine Anfangsporosität von etwa 18 % zur Folge hat; daraus ergibt sich eine Kontraktion von etwa 0,4318 mm, die die Ausdehnung von 0,4064 mm übertrifft, so daß eine gute Verbindung gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 mengepreßt und sintert beim Erwärmen weiter zuPatentansprüche: sarnmen ,..,, n _ . . t . , Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

1. Verfahren zur Verbindung einer Metallplatte 5 beschrieben. Es zeigt

mit einem keramischen Bauteil, das durch ein Loch F i g. 1 eine perspektivische Sicht,

der Metallplatte geführt ist, über einen das kera- F i g. 2 eine Seitenansicht.

mische Bauteil umgebenden, mit der Metallplatte Es ist gewünscht, das keramische Bauteil 11 (Bolzen,

in Berührung stehenden Ring aus einer Lötlegie- Stange ...), das zu 85 bis 99% aus Aluminiumoxyd rung, dadurch gekennzeichnet, daß io und zum Rest hauptsächlich aus Quarz besteht, mit der Ring vor dem Erwärmen auf Löttemperatur auf einer nichtrostenden Stahlplatte 12 zu verbinden. Hiereine Porosität gebracht wird, die eine geringere zu ist das keramische Bauteil 11 in einem Loch der Ausdehnung bedingt als die des keramischen Bau- Metallplatte geführt und von einem Ring 13 aus einer teils. Lötlegierung umgeben, der bei Raumtemperatur eng

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 an dem keramischen Bauteil 11 anliegt. Eine typische zeichnet, daß die gewünschte Porosität des Ringes Lötlegierung hat in Gewichtsprozent folgende Zusamdurch Verformen eines höher porösen Lötwerk- mensetzung:

Stoffs erzielt wird. _{Silber 42}<w

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Kuofer 18 °/°

zeichnet, daß dem Ring aus porösem Lötwerkstoff 20 „, ? 350/

durch Verformen eine Porosität gegeben wird, die Titan 5 °/°

ein Nichtanwachsen bzw. sogar Abnehmen des

inneren Ringdurchmessers bedingt. Beispielsweise hat das keramische Bauteil 11 einen

Durchmesser von 22,733 ± 0,0254 mm und das Loch

25 in der Metallplatte einen Durchmesser von 23,241

i 0,254 mm. Mit diesen Abmessungen muß der Ring

13 so eng wie möglich das keramische Bauteil umgeben;

allerdings muß eine Toleranz aus der Tatsache heraus

gegeben sein, da der Ring bei der Fertigung durch Ver-

30 formung in einem Gesenk beim Herausziehen des

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung Stempels seine Abmessungen ändert. Wie später erklärt

einer Metallplatte mit einem keramischen Bauteil, das wird, ist der Verformungsdruck wichtig, und welcher

durch ein Loch der Metallplatte geführt ist, über einen Druck auch immer aufgebracht wird, die Ausdehnung

das keramische Bauteil umgebenden, mit der Metall- oder Kontraktion durch Entspannung muß innerhalb

platte in Berührung stehenden Ring aus einer Lötlegie- 35 der Toleranz liegen und vorher experimentell bestimmt

rung. werden.

Ein Verfahren vorstehender Art ist beispielsweise aus Der Ring 13 wird, um die Verbindung herzustellen,

der britischen Patentschrift 808 656 bekannt. Dort wird in nichtoxydierender Atmosphäre auf herkömmliche

zum Verbinden einer Metallplatte mit einem kerami- Weise auf Löttemperatur von etwa 86O⁰C gebracht,

sehen Bauteil ein Ring aus einer Lötlegierung zwischen 40 wobei zwei unterschiedliche Effekte den Abstand zwi-

Metallplatte und keramischem Bauteil angeordnet und sehen Ring 13 und keramischem Bauteil 11 bestimmen: zum Schmelzen gebracht. Der Ring besteht dabei aus

gepreßtem und später gesintertem Pulver der Lot- 1- Auf Grund der unterschiedlichen Temperaturlegierung. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, ausdehnungkoeffizienten entfernt sich der Ring 13 daß infolge der unkontrollierten Porosität des Lot- 45 ^vom keramischen Bauteil 11. Die Koeffizienten ringes dieser sich beim Erwärmen häufig stärker als das für das keramische Material und die Lötlegierung keramische Bauteil ausdehnt, so daß vielfach keine gute betragen 7,9 · 10"⁶ bzw. 20 · 10"⁶, und somit dehnt Verbindung erhalten wird. sich bei einer Erwärmung von Raumtemperatur

Aufgabe der Erfindung ist es, einen porösen Ring aus ^{auf 860}° C das keramische Bauteil von 22,733 auf

einer Lötlegierung herzustellen, der beim Erwärmen 50 22,855 mm aus und der innere Durchmesser des

auf Löttemperatur sich nicht stärker als das zu verbin- Ringes — er wird anfangs mit 22,809 mm ange-

dende keramische Bauteil ausdehnt und dadurch eine nommen — auf 23,216 mm.

gute Verbindung zwischen diesem und der Metallplatte 2. Bei Temperaturen über 350⁰C wird das Sintern

herstellt. der Lötlegierung eine Kontraktion des Ringes be-

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, 55 dingen. Die Höhe der Kontraktion hängt zum

daß der Ring vor dem Erwärmen auf Löttemperatur _ei_{nen von} der Porosität des Ringes vor und nach

auf eine Porosität gebracht wird, die eine geringere dem Lötverfahren ab und zum anderen von der

Ausdehnung bedingt als die des keramischen Bauteils. Größe des Ringes. Sind beide Porositätswerte bei

Vorzugsweise wird die gewünschte Porosität des Ringes _ei_ner gegebenen Ringgröße bekannt, so kann die

durch Verformen eines höher porösen Lötwerkstoffs 60 Kontraktion berechnet werden,
erzielt. Besonders vorteilhaft ist es, den Ring aus

porösem Lötwerkstoff durch Verformen eine Porosität Bei einer guten Verbindung muß die Gesamtausdeh-

zu geben, die ein Nichtanwachsen bzw. sogar ein Ab- nung des Ringes geringer sein als die Ausdehnung des

nehmen des inneren Ringdurchmessers bedingt. keramischen Bauteils. Die Temperaturkoeffizienten

Die Anfangsporosität des Lötwerkstoffs ist durch 65 beider Materialien liegen fest und die Endporosität der

die Verwendung von Pulver, Kristalliten, einheitlicher Lötlegierung ebenfalls, so daß als einzige Variable bei

oder verschiedener Korngröße usw. einer Lötlegierung gegebenem Ringdurchmesser die Anfangsporosität

gegeben. Dieses Material bzw. Gemenge wird zusam- übrigbleibt; diese kann so vorgegeben werden, daß sich