DE3634492C2 - Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten und druckdichten Verbindung zwischen einem Körper aus Metall und einem Körper aus gesinterter Oxidkeramik - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten und druckdichten Verbindung zwischen einem Körper aus Metall und einem Körper aus gesinterter Oxidkeramik

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten und druckdichten Verbindung zwischen einem Körper aus Metall und einem Körper aus gesinterter Oxidkeramik, in den der Körper aus Metall eingesintert ist.
Aus der US-PS 3 706 582 ist es bekannt, eine feste und dichte Verbindung zwischen Keramik und Platin über die Ausbildung silikatischer Phasen herbeizuführen.
Aus der DE-PS 33 18 585 ist ein Verfahren zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen einer Oxidkeramik und einem keramischen Leiter aus Platin oder eine Platinlegierung be­ kannt, bei dem der Leiter vor dem Sintern der Oxidkeramik in eine Bohrung der Oxidkeramik eingesetzt oder durch Spritzpres­ sen oder durch Spritzgießen mit der oxidkeramischen Masse umspritzt wird, so daß er von der Oxidkeramik in allseitigem unmittelbarem Kontakt umgeben ist, wonach ein Sintern mit einer Sintertemperatur erfolgt, die unterhalb der Schmelztemperatur des elektrischen Leiters liegt und beim Sintern Kristallite in die Oberfläche des Leiters hineinwachsen.
Aus der EP 0 080 535 A1 ist ein Verfahren zur Befestigung von Meßelektroden und anderer stromleitender Bauteile an einem keramischen Meßrohr eines Meßwertaufnehmers für magnetisch­ induktive Durchflußmeßgeräte bekannt, bei dem Schäfte der Meßelektroden in einer radial durch den Mantel des Meßrohrs führenden Lage befestigt werden, wobei der Schaft jeder Meß­ elektrode in einem aus Oxidkeramik-Rohstoff bestehenden unge­ brannten Formling radial angeordnet und beim keramischen Bren­ nen des Formlings eingesintert wird. Als Meßelektroden und Schäfte können Platin oder Platinlegierungen verwendet werden. Das Meßrohr kann aus dicht gesintertem Aluminiumoxid bestehen und die Schäfte bei etwa 1800°C eingesintert werden. Der unge­ brannte Formling des Meßrohrs kann in einer Stempelpresse oder isostatisch gepreßt werden, und anschließend können in ihm radiale Bohrungen zum Einstecken der Schäfte vorgesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 anzugeben, das mit äußerst geringer Ausschußquote, wenn überhaupt einer Ausschußquote, eine siche­ re, vakuumdichte und druckdichte Verbindung erreichen läßt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.
Durch das Verfahren wird eine unmittelbare Grenzfläche zwischen dem Körper aus Metall, also insbesondere dem Platindraht und der Schicht aus Aluminium bzw. anderer Metalle, geschaffen. Vor oder während des Sinterns werden die Metallschichten, vorzugs­ weise Aluminium, oxidiert und erfahren so ein Dickenwachstum, das dem gleichzeitigen Schrumpfungsvorgang des Körpers aus Oxidkeramik, also insbesondere aus der Al₂O₃-Keramik, im Sinne des stärkeren mechanischen Einklemmens des Körpers aus Metall, also insbesondere des Platindrahts, geometrisch gesehen ent­ gegenwirkt. Die starke mechanische Einklemmung des Körpers aus Metall, die hierdurch erreicht wird, wird noch erhöht durch das Zusammensintern der zu Al₂O₃ oder anderen auch höher polynären Oxiden gewordenen Grenzschicht und des Körpers aus Oxidkeramik.
Ein besonders inniger Übergang zwischen der Aluminiumschicht und dem Körper aus Metall ergibt sich, wenn das Aluminium im Hochvakuum aufgedampft wird. Hierbei sind folgende Bemessungen vorteilhaft:
Aufdampfung von hochreinem Aluminium (99,99%) bei einem Vakuum von besser als 10 exp. -8 bar. Galvanisch oder durch andere Methoden aufgebrachte Metalle sind ebenfalls in einer Reinheit von mindestens 99,9% zu verwenden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten und druck­ dichten Verbindung zwischen einem Körper aus Metall und einem Körper aus gesintert Oxidkeramik, in den der Kör­ per aus Metall eingesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens diejenigen Bereiche des Körpers aus Metall, die mit dem Körper aus Oxidkeramik verbunden werden, mit einer Metallschicht versehen werden und diese Metall­ schicht vor oder während des Sinterns oxidiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidkeramik eine gesinterte Al₂O₃-Keramik verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Körper aus Metall ein Platindraht verwendet wird, der als Elektrode in eine Wand eines aus der gesinterten Al₂O₃-Keramik beste­ henden Meßrohrs ein Durchflußmeß­ geräts eingesintert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche mit einer Metallschicht aus Al, Ni, Cr oder Fe versehen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Aluminium auf den Körper aus Metall im Hochvakuum aufgedampft wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Schicht aus einem anderen Metall als Aluminium auf den Körper aus Metall galvanisch aufge­ bracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Aluminium in einer Dicke bis 0,002 mm aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem anderen Metall als Aluminium in einer Dicke bis zu 0,1 mm, vorzugsweise von 0,02 mm, aufgebracht wird.
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