DE668623C

DE668623C - Vakuumdichte Verbindung zwischen Teilen aus keramischem Werkstoff und aus Metall mittels eines Lotes, insbesondere vakuumdichte Stromeinfuehrung

Info

Publication number: DE668623C
Application number: DEA83447D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Dobke
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-06-30
Filing date: 1937-06-30
Publication date: 1938-12-07

Description

Vakuumdichte Verbindung zwischen Teilen aus keramischem Werkstoff und aus Metall mittels eines Lotes, insbesondere vakuumdichte Stromeinführung Bei der Herstellung vakuumdichter Stromeinführungen, bei denen zwischen einem Isolator aus keramischem Werkstoff und Metallteilen eine vakuumdichte Verbindung mit Hilfe eines Lotes hergestellt wird, besteht die Schwierigkeit, daß infolge der Verschiedenheit der Oberfläche des Metalls und des keramischen Körpers der vom Lot auszufüllende Spalt an vielen Stellen nur ungleichmäßig gefüllt wird. Diese Erscheinung ist besonders störend, wenn es sich darum handelt, einen Isolator an beiden Enden gleichzeitig mit Metallteilen zu verlöten. Es hat sich gezeigt, daß zur Herstellung solcher Verbindungen der Keramikteil mit dem zu verbindenden Metallteil am vorteilhaftesten in einem Ofen erwärmt wird, so daß das vorher in dem Ringspalt eingebrachte Lötmetall schmilzt und sich einerseits mit dem Metall und andererseits mit dein keramischen Werkstoff so verbindet, daß auch nach dem Erkalten die beiden Teile vakuumdicht miteinander verlötet sind.
Da es nicht möglich ist, mit einfachen Mitteln die Oberfläche des keramischen Werkstoffes so zu verändern, daß sie bezüglich ihrer Oberflächenkräfte sich dem Lot gegenüber gerade so verhält wie die Metallfläche, werden die Schwierigkeiten, die bei der Herstellung dieser Lotverbindungen auftreten, erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Oberflächen des Metalls an den Stellen, die von dem Lot nicht benetzt zu werden brauchen, mit einem Überzug versehen werden, der sich hinsichtlich seiner Oberflächenkräfte gerade so verhält wie der keramische Körper. Durch diesen Schutzanstrich wird nicht nur erreicht, daß das Lot gleichmäßig den Spalt zwischen den Metall-* teilen und dem keramischen Körper ausfüllt, sondern es gelingt darüber hinaus bei zweckmäßiger Wahl der Spaltweite zu verhindern, daß das Lot in geschmolzenem Zustand aus dem Spalt herausläuft. Wenn nämlich, wie bei den bekannten Anordnungen, die Metall-'-; teile metallisch blank sind, so dali das Lot sie gut benetzt, so besteht die Gefahr, däß das flüssige Lot an den Metallteilen herabläuft und abtropft. Diese Gefahr ist um so größer, je kleiner der Randwinkel ist, den das flüssige Lot mit der Metalloberfläche an der Berührungsstelle bildet.
Durch den Schutzanstrich nach der Erfindung wird erreicht, daß das Lot eine starke, nach außen gekrümmte Oberfläche auch an der Seite aufweist, die mit dem Metall in Berührung steht, da der Schutzanstrich erfindungsgemäß so gewählt wird, daß er sich gerade so verhält wie die keramische Masse, die bekanntlich von den gebräuchlichen Loten nicht benetzt wird.
Die Abbildung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der vakuumdichten Stromeinführung nach der Erfindung.
Der aus keramischem Werkstoff bestehende zylindrische Isolator i soll vakuumdicht mit den Metallkappen 2 und 2' verbunden werden. Die Kappen weisen deshalb, wie die Abbildung zeigt, villenartige Aussparungen auf, so daß an der engsten Stelle des vom Lot auszufüllenden Raumes ein Ringspalt bis zu i mm Weite entsteht. Dieser Teil der Metalloberfläche ist in der Abbildung mit 4 bzw: 3' bezeichnet. Zu beiden Seiten dieser Oberflächenteile ist eine tiefere Rille in dem Metallteil vorgesehen. Diese sind bei 3 bzw. 4 mit einem Schutzanstrich versehen, der die erwähnten Oberflächeneigenschaften aufweisen müß. Das Lot 5 bzw. 5' wird vor dem Zusammensetzen mit dem Ringraum in festem Zustand eingefüllt, aber ohnebesondereRücksichtnahme auf die Dichtigkeit vor dem Zusammensetzen vorläufig auf dem Keramikteil befestigt bzw. auf ihn aufgeschmolzen. Der Keramikisolator wird dann mit den Metallteilen in einem Ofen, vorzugsweise bei lotrechter Stellung der Symmetrieachse, erwärmt und nach Beendigung des Schmelzvorganges abgekühlt. Da die Oxydbildungen auf die Oberflächeneigenschaften einen wesentlichen Einfluß haben, ist es unter Umständen zweckmäßig, eine Oxydation während des Schmelz-bzw. Abkühlungsvorganges durch entsprechende Wahl der Gasfüllung des Ofens oder durch Evakuieren zu vermeiden.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß es in manchen Fällen Vorteile bietet, das Verlöten in mehr oder weniger stark oxydierender Atmosphäre vorzunehmen, da der Grenzwinkel dadurch im allgemeinen so beeinflußt wird, daß die Benetzungsgefahr vermindert wird.
-",:Als Schutzanstrich hat sich beispielsweise Gemisch aus 9o % Talkum und io °/o @z@x bewährt, das mit Glycerin und Wasser ` z' einem Brei angerührt wurde. Dieser Ani strich wird bei etwa 300° C fest. Wenn die anzustreichenden Teile der Metalloberfläche, wie beschrieben, etwas versenkt sind, ist es leichter, das Lot vor dem Zusammensetzen ohne Zerstörung des Anstriches in den Spalt einzuführen. Der Randwinkel kann ferner durch entsprechende Wahl des Lotmetalls erheblich beeinflußt werden. Besonders zweckmäßig ist es; dem Lot Metalle zuzuführen, die sich mit' dem keramischen Werkstoff umsetzen und mit ihm zusammen eine Schlackenhaut bilden, an der das Lot gut haftenbleibt. Solche Metalle sind z. B. Lithium, Bor, Silicium, Mangan, Phosphor und ähnliche Metalle.
Wird das Schmelzen im Vakuum vorgenommen, so erübrigt es sich im allgemeinen, das Silber vor dem Einbringen mit solchen Zusätzen zu versehen. Sie können vielmehr durch Reduktion aus dem Schutzanstrich gewonnen werden, wenn man diesem die Salze der benötigten Metalle zusetzt. Als Lot kommen nicht nur leicht schmelzende Metalle, sondern auch Metalle wie Silber und Kupfer und Legierungen dieser Metalle in Frage, deren Schmelzpunkt beispielsweise bei iioo°C liegt. Verbindungen mit diesen Loten zeichnen sich vor dem Weichmetallot durch größere mechanische und thermische Festigkeit aus.
.Die vakuumdichte Verbindung gemäß der Erfindung kann auch für Zwecke verwendet werden, bei denen es auf die Dichtigkeit der Verbindung nicht oder in weit geringerem Maße als bei Vakuumgefäßen ankommt. Auch Verbindungen zwischen Metallteilen und keramischem Werkstoff, die nur mechanisch fest oder flüssigkeitsdicht, insbesondere öldicht, sein sollen, können mit Vorteil in der beschriebenen Weise hergestellt werden.

Claims

PATrfv TA NsrRücHR: i. Vakuumdichte Verbindung zwischen Teilen aus keramischem Werkstoff und aus Metall mittels eines Lotes, insbesondere vakuumdichte Stromeinführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Metalls in der Umgebung des Oberflächenteiles, an dem das Lot haften soll, mit einem Schutzanstrich überzogen ist, der von dem Lot in ähnlich schlechter Weise benetzt wird wie der keramische Teil. a. Vakuumdichte Verbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzanstrich in der Lotstelle benachbarten Vertiefungen untergebracht ist-3. Vakuumdichte Verbindung nach A#i.-spruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzanstrich eine aus Talkum und Borax bestehende Mischung mit vorzugsweise go°/o Talkum- und io % Boraxgehalt verwendet wird, die mit Glycerin und Wasser angerührt ist. 4.. Verfahren zur Herstellung einer Vakuumdichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzanstrich vor dem Einbringen des Lotmetalls durch Erwärmen auf vorzugsweise 300° C gehärtet wird. 5. Vakuumdichte Verbindung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß dem Lot Metalle, beispielsweise Lithium, Bor, Silicium, Mangan oder Phosphor, zugesetzt sind, die sich mit dem keramischen Werkstoff umsetzen und eine Schlackenhaut bilden, an der das Lot gut haftet. 6. Vakuumdichte Verbindung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß dem Schutzanstrich Salze von Metallen zugeführt sind, die beider Erhitzung im Vakuum durch Reduktion an das Lot Metall abgeben, die sich mit dem keramischen Werkstoff umsetzen und eine Schlackenhaut bilden, die an dem Lot gut haftet.