DE4309069A1 - Verfahren zum vakuumdichten Verbinden der Stirnflächen zweier Keramikteile - Google Patents

Verfahren zum vakuumdichten Verbinden der Stirnflächen zweier Keramikteile

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Hochtemperaturbatterien ist es z. B. aus der GB 2 190 236 A bekannt ein aus β-Aluminiumoxyd bestehendes rohrför­ miges Teil an einen Ring aus α-Aluminiumoxyd anzuglasen. Je nach Bauart der Batteriezelle müssen derartige Angla­ sungen vakuumdicht sein. Da solche Batterien bei Tempera­ turen um 300°C und höher betrieben werden, werden an sol­ che Glasverbindungen zwischen zwei unterschiedlichen Alu­ miniumoxydkeramiken hohe Anforderungen gestellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Herstellen einer eingangs genannten Glasver­ bindung zwischen zwei unterschiedlichen Aluminiumoxydkera­ miken einer Hochtemperaturbatterie anzugeben, die bei ho­ her Vakuumfestigkeit große Temperaturschwankungen und Stoßbelastungen aushält.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Es hat sich gezeigt, daß es für die Herstellung der Glas­ verbindung in dem vorliegenden Fall von großer Bedeutung für eine blasenfreie und damit einwandfreie Glasschmelz­ verbindung ist, daß das Verbindungsglas sehr paßgenau zwi­ schen die beiden zu verbindenden Keramikflächen eingefügt wird. Ebenso ist es offenbar von Bedeutung, daß die men­ genmäßige Verteilung des Verbindungsglases sehr gleich­ mäßig ist, was durch die exakte Bearbeitung des Glasringes gewährleistet wird.
Anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Mit 2 ist ein auf einer Seite geschlossenes Rohr 2 auf β- Aluminiumoxydkeramik bezeichnet, daß einen Festelektroly­ ten einer z. B. auf Natrium-Metallchloridbasis arbeitenden Hochtemperatur-Batterie darstellt. Das offene Ende mit der Stirnfläche 5 soll vakuumdicht und wenigstens bis etwa 400°C temperaturfest mit einem Zwischenring 1 aus α- Aluminiumoxydkeramik verbunden werden. Die beiden aufein­ anderliegenden Flächen 4 und 5 der beider Keramiken werden z. B. durch Schleifen paßgenau bearbeitet.
Als Verbindungsmaterial dient ein Glasring 3, der gemäß der Erfindung an seinen Paßflächen ebenfalls sehr paßgenau durch materialabtragende Bearbeitung, z. B. durch Schleifen bearbeitet ist. Der bearbeitete Glasring 3 wird nun auf die Fläche 4 des α-Al2O3-Ringes 1 aufgelegt und das β- Al2O3-Rohr 2 mit seiner Stirnfläche 5 auf den Glasring 3 aufgesetzt. Die exakte Bearbeitung des Glasringes 3 stelle sicher, daß eine genau bestimmte Menge an Glas gleichmäßig über den Umfang verteilt vorhanden ist und möglichst wenig Lufteinschlüsse im Bereich der Auflageflächen vorhanden sind.
Der beschriebene Stapelaufbau wird nun in einem Ofen zu­ mindest in dem Verbindungsbereich nach einem vorgegebenen Temperaturprofil erhitzt. Die dabei angewendeten Tempera­ turen werden so gewählt, daß der Glasring 3 erweicht und fließt. Dabei nähern sich die Verbindungsflächen 4 und 5 der beiden Keramiken und werden durch das erweichte Glas miteinander verbunden. Im Bereich der Verbindungsstelle soll zweckmäßig ein inertes Schutzgas zugeführt werden, bzw. anwesend sein. Die so hergestellte Anglasungsverbin­ dung ist vakuumdicht und erfüllt die bei einer Hochtempe­ raturbatterie auftretenden Belastungen.
Der Glasring besteht aus einem Glas, dessen Wärmeausdeh­ nungsverhalten bis etwa 400°C dem der beiden Keramiken weitgehend ähnlich sein soll. Ein dazu besonders geeigne­ tes Glas ist im allgemeinen für Röntgenröhren verwendetes Glas der Fa. Schott, Mainz mit der Bezeichnung Schottglas Nr. 8245.

Claims (3)

1. Verfahren zum vakuumdichten Verbindung der Stirnfläche eines rohrförmigen Teiles aus einer β-Aluminiumkeramik mit einer Auflagefläche eines ringförmigen Teiles aus einer α- Aluminiumkeramik als Bauteile einer Hochtemperaturbatte­ rie bei dem die beiden Keramikteile unter Beifügen eines Verbindungsglases aufeinandergesetzt werden und dann die Verbindung durch Wärmezuführung und Schmelzen des Glaslo­ tes hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Auflageflächen der beiden Keramikteile exakt zueinander passend materialabtragend bearbeitet werden, daß als Verbindungsglas ein exakt passend materialabtra­ gend bearbeiteter Glasring aus einem im Ausdehnungsverhal­ ten an die Keramiken weitgehend angepaßtes Glas zwischen die beiden zu verbindenden Keramikflächen zwischengefügt wird und daß das Schmelzen des Glasringes und Verbinden der beiden Keramiken in einem Ofen mit gesteuertem Temperaturprofil vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasring aus Schott Glas 8245 der Fa. Schott, Mainz besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Herstellung der Glasschmelzverbin­ dung in einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen wird.
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