DE3345484A1 - Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen gegenstaenden aus materialien mit unterschiedlichen waermedehnungs-koeffizienten - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen gegenstaenden aus materialien mit unterschiedlichen waermedehnungs-koeffizienten

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DE3345484A1 DE19833345484 DE3345484A DE3345484A1 DE 3345484 A1 DE3345484 A1 DE 3345484A1 DE 19833345484 DE19833345484 DE 19833345484 DE 3345484 A DE3345484 A DE 3345484A DE 3345484 A1 DE3345484 A1 DE 3345484A1
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Description

Unser Zeichen: A 14 730
Lh/fi
Ferranti pic J
Bridge House, Park Road jj
Gatley, Cheadle, Cheshire, England £
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Gegenständen j
aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmedehnungs-Koeffizienten \
BAD ORIGINAL j
Ferranti pic - A 14 730 -
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Gegenständen aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten, beispielsweise Dichtungen zwischen zwei Gegenständen aus Glas oder Keramik, oder zwischen einem Gegenstand aus Glas oder Keramik und einem Metallgegenstand. Einer der Gegenstände kann beispielsweise eine Glaskeramik sein und der andere, der mit ihm zu verbinden ist, kann eine Nickel-Eisen-Legierung sein. Es ist gewöhnlich erforderlich, daß die herzustellende Verbindung mechanisch fest ist und häufig, aber nicht immer, soll die Verbindung auch eine hermetische Abdichtung zwischen den beiden Gegenständen schaffen.
Es ist erwünscht, daß eine solche Verbindung in der Lage ist, sich einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung zwischen den Materialien der verbundenen Gegenstände anzupassen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, für solche Verbindungen das duktile Metall Indium zu verwenden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, zwei Materialien mit unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten zuverlässig zu verbinden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Indium, das wenigstens im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist, zwischen unbeschichtete Oberflächen der zu verbindenden Gegenstände gebracht wird, wobei die Oberflächen wenigstens im wesentlichen frei von Verunreinigungen sind, und daß auf die Gegenstände zyklisch Druck ausgeübt wird, um das zwischen ihnen angeordnete Indium zusammenzupressen, wodurch die erforderliche Verbindung gebildet wird.
Das Zusammenpressen der zu verbindenden Gegenstände kann bei Umgebungstemperatur erfolgen. Der maximale Druck bzw. die maximale Kraft wird vorzugsweise etwa 20 Sekunden lang aufgebracht.
/H.
Vorteilhafterweise kann die aufgebrachte Kraft zwischen der Maximalkraft und etwa der Hälfte dieses Wertes zyklisch oder priodisch variiert werden.
Die maximal aufgebrachte Kraft liegt etwa bei 15,5 · 10 Newton je Quardratmeter.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Ein Gegenstand aus einer Glaskeramik mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 0,03 · 10" je Grad Kelvin bei 2O0C wird in einer bekannten Weise gereinigt und entfettet. Ein zweiter Gegenstand aus einer Nickel-Eisen-Legierung mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als, bzw. bis zu 1· 10" je Grad Kelvin bei 2O0C wird ebenfalls in bekannter Weise gereinigt und entfettet.
Die beiden Gegenstände werden sauber gehalten und in einer Halterung angeordnet, wobei ein vorgeformtes Drahtstück aus Indium mit einem Durchmesser von 1 mm zwischen den zu verbindenden Flächen der Gegenstände angeordnet und gehalten wird. Das vorgeformte Drahtstück aus Indium wird hergestellt unmittelbar ehe die beiden Gegenstände miteinander verbunden werden, so daß sich auf dem Indium-Rohling kein Oberflächen-Oxidfilm bildet.
Das Verfahren kann unter Umgebungsbedingungen oder in jeder anderen Atmosphäre ausgeführt werden, die z.B. zwischen den beiden Gegenständen eingeschlossen werden soll. Es wird ein Maximaldruck von etwa 15,5 *10 Newton je Quadratmeter auf die Gegenstände ausgeübt über eine Zeitspanne von etwa 20 Sekunden. Der Druck wird dann auf die Hälfte des maximalen Druckes reduziert, ehe der Maximaldruck erneut etwa 20 Sekunden lang aufgebracht wird. Dieser Zyklus wird vorzugsweise zwei- oder dreimal wiederholt. Auf diese Weise wird die gewünschte Verbindung zwischen den beiden Gegenständen gebildet. Die Verbindung ist mechanisch fest, bei einer Verbindung mit einem
2
Querschnitt von 1,3 mm beträgt die Bruchlast 1700 Newton, durch die Ge-
schmeidigkeit oder Duktilitat des Indiums wird jedoch gewährleistet, daß die Verbindung sich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen zwischen den Materialien der Gegenstände anpassen kann. Durch die Verbindung wird eine hermetische Abdichtung zwischen den beiden Gegenständen erreicht. Unter den bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendeten Bedingungen bildet das Indium keine Legierung mit den Materialien der Gegenstände, obgleich die Materialien unter anderen Bedingungen eine Legierung bilden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Gegenständen ist vorteilhaft, da keine Wärme aufzubringen ist, und es kann unter Umgebungsbedingungen oder in jeder gewünschten Atmosphäre ausgeführt werden.
Das Verfahren ist relativ einfach, da die Reinigungsbehandlung einfach ist und die zusammenwirkenden Flächen der zusammenzufügenden Teile keine besondere Behandlung erfordern. Diese zusammenwirkenden Flächen sollten nur wenigstens im wesentlichen planar sein, wobei auch eine einwandfreie Verbindung erreicht wird, wenn die Oberflächen zerkratzt sind. Wenn die durch eine solche Verbindung geschaffene Dichtung zufällig brechen sollte, kann sie durch Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder hergestellt werden.
Die Verbindung kann zwischen mehr als zwei Gegenständen ausgeführt werden und die Gegenstände können aus mehr als zwei Materialien bestehen.
Die Verbindung kann auch mit anderen Materialien als oben beschrieben ausgeführt werden, die unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten haben, beispielsweise zwischen zwei Gegenständen aus Glas, oder Keramik, oder aus Metall, oder einem Gegenstand aus Glas oder Kermaik und einem Gegenstand aus Metall. Das keramische Material kann z.B. Siliciumoxid oder Aluminiumoxid sein, das Metall kann z.B. Messing, Kupfer, Aluminium, Stahl, Gold oder Silber sein.
Der maximal erforderliche Druck variiert mit den Materialien der zu verbindenden Gegenstände. Beispielsweise liegt der maximale Druck bei einem Gegenstand aus Gold und einem Gegenstand aus einem Keramikmaterial bei 8 · 10 Newton je Quadratmeter. Andererseits liegt der maximale Druck im Bereich von 13 bis 18 · 10 Newton je Quadratmeter, wenn einer der Gegenstände aus Metall ist.
Wenn es nicht erforderlich ist, daß die Verbindung auch eine hermetische Abdichtung bildet, so kann der maximal aufgebrachte Druck niedriger sein als der maximal erforderliche Druck.

Claims (1)

  1. A 14 730 Ferranti pic
    Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Gegenständen aus Materialien unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten, dadurch gekennzeichnet, daß Indium, das wenigstens im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist, zwischen unbeschichtete Flächen der zu verbindenden Gegenstände gebracht wird, die wenigstens im wesentlichen frei von Verunreinigungen sind, daß periodisch Druck auf die Gegenstände aufgebracht wird, um das Indium zwischen ihnen zusammenzupressen und die Verbindung zu bilden.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein maximaler Druck etwa 20 Sekunden lang aufgebracht wird.
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgebrachte Druck zwischen dem maximal aufgebrachten Druck und etwa der Hälfte dieses Wertes zyklisch variiert wird.
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximal aufgebrachte Druck etwa 15,5 · 10 Newton je Quadratmeter beträgt.
DE19833345484 1982-12-23 1983-12-15 Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen gegenstaenden aus materialien mit unterschiedlichen waermedehnungs-koeffizienten Granted DE3345484A1 (de)

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