DE3912607A1 - Glas-metall- oder metall-metall-verbindung - Google Patents

Glas-metall- oder metall-metall-verbindung

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DE3912607A1
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glas-Metall- oder Metall-Metall-Verbindung mittels Glaslot.
Eine Glas-Metallverbindung wird üblicherweise durch Ver­ schmelzen eines Glases mit einem voroxidierten Metall ange­ paßter Ausdehnung hergestellt.
Für bestimmte Anwendungsfälle hat es sich als zweckmäßig er­ wiesen, wegen des niedrigeren Scnmelzpunktes und der genau­ eren Fixierungsmöglichkeit der Verbindungspartner ein Glaslot zu verwenden.
Glaslote mit einem ausreicnend niedrigen Scnmelzpunkt enthal­ ten üblicherweise einen hohen Anteil - über 5% - Bleiborat.
Aus der DE-OS 36 32 502 ist einerseits eine Glas-Metall-Ver­ bindung mittels Glaslot und andererseits eine Metall-Metall- Verbindung mittels Hartlot bekannt. Es hat sich nun heraus­ gestellt, daß Glaslot in dieser Zusammensetzung auf Metallen schlecht haftet und keine dauerhafte vakuumdichte Verbindung gewährleistet. Hierfür ergab sich als Ursache, daß das in Glasloten im allgemeinen vorhandene Bleiborat die zur Her­ stellung einer Glas-Metall-Verbindung benötigte Oxidschicht schnell auflöst, so daß keine einwandfreie Anglasung ent­ steht, sondern das Glas nur mit geringer Festigkeit am Me­ tall haftet und daß daher selektive Ablösungen im Glas-Me­ tall-Verbund entstehen, die Spannungen hervorrufen und zu Anrissen oder zur völligen Zerstörung der Verbindung führen können.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine dauerhafte, vakuumdichte Verbindung zu einem Metall mittels Glaslot herzustellen. Diese Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Glaslotverbindung ermöglicht die Nut­ zung der geringen Löttemperatur von Glaslotverbindungen auch zum Verlöten von Metallteilen. Dabei ist es vorteilhaft, daß auf diese Weise auch Metallteile miteinander mittels Glaslot verbunden werden können, da sich hier durch die Möglichkeit ergibt, sowohl Glas-Metall-Verbindungen als auch Metall- Metall-Verbindungen in einem einzigen Arbeitsgang durchzu­ führen und dennoch dauerhafte und vakuumdichte Verbindungen zu erhalten.
Aus der DE-OS 37 19 749 ist es bekannt, Gläser mit Metall­ schichten zu überzienen und dann mittels Metallot zu löten. Demgegenüber ist die hier vorgeschlagene Lötverbindung ko­ stengünstiger und führt insbesondere bei den relativ niedri­ gen Löttemperaturen zu haftfesten Verbindungen.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verlötung von Bor­ silikatglas mit einer FeNiCo-Legierung mit angepaßtem Tempe­ raturausdehnungskoeffizienten. Sie ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn das Glaslot zumindest 5% Bleiborat enthält. In diesem Fall wird das Oxid auf dem Metall schon schnell an­ gelöst. Bei zumindest 10% Gehalt an Bleiborat ist ohne die vorliegende Erfindung kaum noch eine dauerhaft vakuumdichte Verbindung zu erhalten. Dabei ist der Gehalt an Bleiborat in der flüssigen Phase des Glaslotes wesentlich. Dies ist ins­ besondere von Bedeutung, wenn das Glaslot zumindest zwei Kom­ ponenten enthält, von denen zumindest eine bei der Löttempe­ ratur weder schmilzt noch merklich in Lösung geht.
Die Erfindung eignet sich z.B. vorteilhaft für den Einsatz beim Zusammenbau von Gaslaserröhren. Hier gilt es verschie­ denste Borsilikatglas- und Metallteile miteinander zu ver­ binden und dabei eine hohe Präzision der Maßhaltigkeit zu erreichen. Insbesondere bei den Verbindungen zwischen Gehäu­ serohr und Metallkappen treten relativ hohe mechanische Span­ nungen in Abhängigkeit von Temperaturänderungen auf, da diese Teile gegenüber den übrigen Bauteilen des Lasers relativ gro­ ße Durchmesserwerte aufweisen. Hier ermöglicht die vorliegen­ de Erfindung den Einsatz von Materialien, die im Temperatur­ ausdehnungskoeffizienten gut an die jeweilige Glassorte ange­ paßt sind.
Anstelle des Überzugs des Metallteils mit Glas kann das Me­ tallteil auch mit speziellen Metallen überzogen werden, die in ein in Bleiborat schwerlösliches Oxid bilden, wobei diese Schichten anschließend oxidiert werden und dann unmittelbar mittels bleiborathaltigem Glaslot verlötet werden. Auch diese Verbindung ergibt brauchbare Dauerfestigkeit. Sie eig­ net sich insbesondere zum Verlöten eines Eisen-Nickel-Kobalt- Metallteiles mit einem Glasteil. Als Überzugsmetall eignet sich insbesondere Chrom.
Die Erfindung wird nun anhand einer Fig. näher erläutert. Sie ist nicht auf das in der Fig. gezeigte Beispiel beschränkt.
Die Fig. zeigt eine Glas-Metall-Verbindung zwischen dem Gehäuserohr und der Endkappe eines Lasers.
Die aus Metall, z.B. FeNiCo, vorzugsweise NiCo2918 bestehen­ de Endkappe 2 eines Lasers ist auf ihrer Innenwand teilweise mit einer Glasschicht 3 aus einem Borsilikatglas beschichtet. In diese Kappe 2 ist ein Gehäuserohr 1 aus Glas eingeschoben und über bleiborathaltiges Glaslot 4 mit der Glasschicht 3 verlötet.

Claims (8)

1. Vakuumdichte Glas-Metall-Verbindung oder Metall-Metall- Verbindung mittels Glaslot, dadurch gekennzeichnet, daß ein blei­ borathaltiges Glaslot eingesetzt ist, daß das Metallteil im Bereich der Glaslotverbindung oxidiert ist, daß das oxidier­ te Metallteil mit einer Borsilikatglas-Schicht zumindest teilweise überzogen ist und daß das Glaslot an das Borsili­ katglas angrenzt.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bor­ silikatglas mit einer FeNiCo-Legierung mit angepaßtem Tempe­ raturausdehnungskoeffzienten verlötet ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glaslot zumindest 10% Bleiborat enthält.
4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas­ lot zumindest zwei Komponenten enthält, von denen zumindest eine bei der Löttemperatur nicht schmelzfähig ist und nicht merklich in Lösung geht, und daß die Grenze für den Blei­ boratgehalt nur für die beim Lötvorgang flüssig vorliegenden Komponenten gilt.
5. Verwendung der Erfindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Gaslaserröhren.
6. Verwendung nach Anspruch 5 zur Verlötung eines Gehäuse­ rohres mit einer Metallkappe eines Gaslasers.
7. Glas-Metall oder Metall-Metall-Verbindung mittels Glaslot, dadurch gekennzeichnet, daß das Me­ tallteil mit einem anderen Metall überzogen ist, welches ein in Bleiborat schwerlösliches Oxid bildet, daß dieser Überzug oxidiert ist und daß daran ein bleiborathaltiges Glaslot angrenzt.
8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Chrom besteht.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017968A1 (de) * 1990-06-05 1991-12-12 Heraeus Sensor Gmbh Temperatur-sensor mit einer in einem metallmantel angeordneten mineralisolierten zuleitung
EP0507976A1 (de) * 1991-04-11 1992-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Röntgenbildverstärker
RU2457189C1 (ru) * 2010-12-23 2012-07-27 ОАО "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "КВАНТ" (ОАО "НППКП "КВАНТ") Способ изготовления соединения токовводов с корпусом электровакуумного прибора
CN111817115A (zh) * 2020-08-24 2020-10-23 中国科学院福建物质结构研究所 一种激光器真空密封装置

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