DE3307702A1

DE3307702A1 - Verfahren zum verbinden von bauteilen aus legierten staehlen mit keramischen bauteilen

Info

Publication number: DE3307702A1
Application number: DE19833307702
Authority: DE
Inventors: Manfred Liehr; Wolfgang 2000 Hamburg Nolting
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1984-09-06
Also published as: JPS59197393A

Description

Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus legierten Stählen
mit keramischen Bauteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kraftschlüssigen und vakuumdichten Verbinden von Bauteilen aus legierten Stählen mit keramischen Bauteilen aus Aluminiumoxid mittels Thermokompression {T.C.) unter Verwendung eines von dem Thermokompressionsvorgang zwischen die zu verbindenden Bauteile gebrachten Lotmaterials.
Es ist bekannt, legierte Stähle, beispielsweise Edelstahl 1.4057, durch Hartlötungen und Thermokompression mit Bauteilen aus Aluminiumoxid zu verbinden. Die Thermokompression ist ein Verbindungsverfahren, welches gegenüber bekannten Lötverfahren außerordentlich rasch vor sich geht und deshalb zeitsparend ist.
Bei den bekannten Verfahren zum Verbinden von Edelstahl 1.4057 mit keramischen Bauteilen aus Aluminiumoxid wird bei der Thermokompression als Lotmaterial beispielsweise ein Lotdraht aus Reinaluminium eingesetzt. Reinaluminium hat dabei einen Reinheitsgrad von 99,999%. Das Verbinden geht derart vor sich, daß die beiden Bauteile bei einer 0 Materialverbindungstemperatur von ca. 450 bis 550 C in einer Vakuum- oder Stickstoff-Wasserstoffatmosphäre zusamengeschlagen werden. Der Kompressionsdruck beträgt dabei beispielsweise 20 N/mm2.
Der Druck richtet sich nach der zu erwartenden Verbindungsfläche. Diese Verbindungsfläche entsteht durch die Ausbreitung des Verbindungsmaterials nach dem T.C.-Vorgang. (Erfahrungswerte) Es hat sich gezeigt, daß die mit Hilfe von Reinaluminium erstellten Verbindungen nicht ausreichend steif sind. Die Verbindung zeigt unter Zug- und Druckbelastung bleibende Verformung unterhalb der Sigma-O,2-Grenze; dies kann zu Vakuum-Undichtheiten führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus legierten Stählen mit keramischen Bauteilen zu schaffen, bei dem durch Thermokompression eine so steife und dichte Verbindung entsteht, daß die Thermokompressionsverbindung selbst fester ist als das keramische Aluminiumoxidmaterial.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Lotmaterials aus einer Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung mit ca. 95 Gew.% Al, ca.
4 Gew.% Zn und ca. 1 Gew.% Mg.
Dieses Material ist kaltaushärtend, hat aber bei den Verabeitungstemperaturen von ca. 500 0C die gleiche plastische Verformbarkeit wie beispielsweise Aluminium der Reinheit von 99,999%.
Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Verbindung bei Zugbeanspruchung in der Naht nicht mehr lösbar ist, daß eher das Keramikmaterial als die Verbindung bei Belastungsproben Schaden leidet und bleibende Verformung in 2 der Naht bei Druckbeaspruchung von 250 N/mm2 und Zugbeanspruchung bis zum Bruch nicht feststellbar waren.
Die so hergestellte Verbindung ist absolut vakuumdicht.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zum kraftschlüssigen und vakuumdichten Verbinden von Bauteilen aus legierten Stählen mit keramischen Bauteilen aus Aluminiumoxid mittels Thermokompression unter Einsatz eines vor dem Thermokompressionsvorgang zwischen die zu verbindenden Bauteile gebrachten Lotmaterials, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Lotmatenals aus einer Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung mit ca. 95 Gew.% Al, ca. 4 Gew.% Zn und ca. 1 Gew.% Mg.