DE739972C - Verfahren zur Herstellung vakuumdichter Verbindungen zwischen Koerpern aus Metall und nicht vormetallisierten Keramikflaechen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung vakuumdichter Verbindungen zwischen Körpern aus Metall und nicht vormetallisierten Keramikflächen Die Herstellung von vakuumdichten Verbindungen zwischen Körpern aus Metall und Keramik bereitet Schwierigkeiten, weil die am Metall besonders gut haftenden Stoffe, beispielsweise leichte, schmelzbare Metalle, an den keramischen Stoffen verhältnismäßig schwer haften. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, zur Verbesserung des Haftens der leicht schmelzbaren Metalle die des keramischen Körpers mit einem dünnen Überzug aus Metall, beispielsweise Platin oder Kupfer, zu versehen und zur Verhinderung einer Öxydation itn Vakuum oder reduzierender Atmosphiirezuarbeiten. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es verhältnismäßig umständlich und kostspielig ist.
• Diese Schwierigkeiten und Nachteile werden bei einem Verfahren zur Herstellung vakuumlichter Verbindungen zwischen Körpern aus Metall und nicht vormetallisierten Keramikflächen, bei dem die Verbindungsstelle zwischen den beiden Körpern durch ein Hartlot ausgefüllt und in einem Ofen erhitzt wird, erfindungsgemiiß dadurch vermieden, daß die Erwärmung der Körper bis auf bzw. über die Schmelztemperatur des Lötmetalls unter Vakuum erfolgt. Durch die Erhitzung im Vakuum treten nämlich aus dem keramischen Material große Mengen von Gas aus, die Blasen im Innern des geschmolzenen Lötmittels bilden. Diese Blasen steigen verhältnismäßig schwer nach oben, so daß die Benetzung des keramischen Körpers nicht ganz vollkommen ist. Wenn durch die Anwendung von Vakuum der keramischeKörper weitgehend entgast ist, hört die Blasenbildung auf, und die gebildeten Blasen steigen wegen ihres vielfach größereg Volumens leichter auf, wenn auf dem Lötmittel nur ein sehr geringer Druck lastet, als wenn die Erhitzung unter Druck vorgenommen wird. Durch das Verfahren wird fast eine chemische Verbindung zwischen Keramik und Metäll erzielt, die eine außerordentliche Festigkeit besitzt. Um zu vermeiden daß gegebenenfalls all dem Keramikkörper haftengebliebenc Gasblasen keine volle Benetzung des keramischen Körpers durch das Lötmittel zulassen, ist es vorteilhaft, nach dem Schmelzen und Entgasen, solange das Lötmittel noch geschmolzen ist, ein neutrales Gas, vorzugsweise Wasserstoff, in den Ofen einzulassen, so daß der auf der Oberfläche des Lotes wirkende Druck sehr stark erhöht wird. Diese starke Druckerhöhung hat zur Folge daß die Gasblasen an der Berührungsstelle zwischen dem Keramikkörper und dem Lot auf ein sehr kleines Ma# zusammengedrückt werden. Vergleichsmessungen zeigten. daß der Blasendurchmesser auf etwa 1/1ooo des Wertes heruntergeht; den er im evakuierten Zustande des Ofens besaß. Man läßt nun den Ofen abkühlen, bis das Lötmittel erstarrt ist.
• Unter Umständen ist es vorteilhaft, sobald das Lötmittel erstarrt ist, das eingelassene Gäs wieder abzupumpen, so daß der keramische Körper und die Metalle die aufgenommenen Gasmengen zum größten Teil wieder abgeben. Erst nach dem Erkalten auf Zimmertemperatur wird bei dieseln Verfahren atmosphärische Luft eingelassen. Bei Zimmertemperatur erfolgt die Aufnahme des Gases nur verhältnismäßig langsam, und etwa aufgenommene Luft wird auch bei einer späteren Verwendung der vakumdiehten Verbindung bedeutend leichter wieder abgegeben als beispielsweise Wasserstoff.
• Nach dem Verfahren ist es möglich, eine große Anzahl voll Keramik-Metall-Verbindungen gleichzeitig im Vakuumofen herzustellen. Dieses Verfahren kann deshalb mit besonderem Vorteil zur Herstellung eines mit zahlreichen isolierten Durchführungen versehenen Deckels für Quecksilberdampfgroßgleichrichter mit Metallgefä## verwendet werden. Zu diesem Zweck werden die Metallteile und Isolatoren in die richtige Lage zueinander gebracht und die Trenntuben mit dem ungeschmolzenen Lötmittel ausgefüllt. Im Vakuumofen wird dann der ganze Deckel mit den Isolatoren und den an ihnen befestigten Stromzuführungen so hoch erwärmt, da## das Lötmittel schmilzt und die Verbindung zwischen den keramischen Körpern und den Metallteilen herstellt. Der Abkühlungsprozeß wird, wie bereits beschrieben, vorgenommen. Unter Umständen ist es zweckmä#ig, zugleich mit der Herstellung der vakuumdichten Verbindungen zwischen den Keramikkörpern und den Metallteilen auch andere Teile des Entladungsgefäßes, beispielsweise die Graphitanoden, im Vakuumofen auszuglühen. Zu diesem Zweck empfiehltt es sich, die Graphitanoden all den Stromzuführungsleitern zu befestigen. Zum Schutze der Elektroden gegen Verunreinigungen können entsprechend ge-Formte Schutzkappen aus Metall oder Keramik vorgesehen werden.
• Wenn entsprechend große Vakuumöfen zur Verfügung stehen, gestattet das Verfahren, den ganzen Gleichrichter in einem Arbeitsgang zu dichten und zu entgasen. Zu diesem Zweck werden gerade so, wie im Zusammenhang mit der Herstellung eines mit Isolatoren versehenen Deckels auseinandergesetzt wurde, auch die übrigen Verbindungen zwischen Körpern aus Keramik und Metall vorbereitet und hergestellt. So wird beispielsweise auch der Kathodenisolator mit dem unteren Rand des Gleichrichtergefäßes und mit dem metallischen Kathodengetäß verbunden. Gleichzeitig wird der Deckel mit dem Gefäß durch eine große Ringnut verbunden. Wenn entsprechend an geordnete Vakuumhähne in der Punpleitung des Gefäßes vorgesehen sind, ermöglicht das Verfahren, das Ausheizen des Gleichrichters unmittelbar an den zur Herstellung der vakuumdichten Verbindung fliegenden Arbeitsgang anzuschließen, ohne daß zwischendurch der Gleichrichter auf Zimmertemperatur abgekühlt und Luft eingelassen zu werden braucht. Es wird dadurch in hohem Maße Zeit und Wärme gespart.
• Die Allbildungen zeigen als Ausführungsbeispiel eine nach dem Verfahren herstellbare Vakuumdichtung zwischen einem Körper aus Keramik und zwei mit ihm verbundenen Metallteilen. Der keramische Körper 1, der beispielsweise aus Porzellan, Steatit oder einem ähnlichen Isoliermaterial bestellen kann, soll mit den beiden Metallteilen 2 und 3, die ihn von außen umgeben, vakuumdicht verbunden werden. Zu diesem Zweck werden die vorgesehenen Rinnen 5 mit dem Lötmittel, beispielsweise mit Silber, gefüllt. Dä die meisten Lötmittel, wie Silber- und Kupferlegierungen, in hohem Maße von Quecksilber angegriffen werden, empfiehlt es sich, auf der Vakuumseite eine Dichtung vorzulagern, die den Zutritt von Quecksilberdampf zu der Lötstelle sehr erschwert. Zu diesem Zweck kann ein Glasftuß, eine Eisenlegierung oder auch eine Packung aus Asbest oder einem pulverförinigen, von Quecksilber nicht angreifbaren i Stoa, beispielsweise ein Metalloxyd, verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel :sind die vorgelagerten Dichtungen als ringförtnige Nuten 4. ausgebildet. Zur Erleichterung- des Zusatninenbaues sind iln Innern des Rohres .2 vorzugsweise ringförmige Stützen V vorgesehen, so daß der Isolator i, ohne daß eine besondere Haltevorrichtung erforderlich wäre. in (las Rohr 2 hineingesetzt werden kann.
• Bei (lein (lar-estellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Deckel des Gefälles 7 und dein Rohr 2 durch eine ringförmige Schweißnaht nachträglich hergestellt. Statt dessen könnte jedoch auch eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Isolator i und der Anodenplatte verwendet werden.
• Die Ringnuten werden unter Umständen mit Vorteil in dem metallischen Teil vorgesehen, so daß ein glatter Isolator Verwendung finden kann.
• Das Lötmittel wird in Draht- bzw. Band-oder Pulverform in die Nuten eingebracht. Die Beimischung eines besonderen Flußmittels ist im allgemeinen nicht erforderlich, da die in Frage kommenden, leicht schmelzbaren Metalle im Vakuumofen sehr leicht mit dem Keramikkörper verbunden werden können. Da die Lötstelle im Ofen nicht mehr zugänglich ist, ist im Bedarfsfalle das Fluß- oder Lötmittel dem Metall vor dem Einbringen in den Ofen in der erforderlichen Menge zuzusetzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung Eakuumdichter Verbindungen zwischen Körpern aus Metall und nicht vormetallisierten Keramikflachen, bei dem die Verbindungs-Keramikflachen, bei dem die Verbindungsstelle zwischen den beiden Körpern durch ein Hartlot .ausgefüllt und in einem Ofen erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Körper bis auf bzw. über die Schmelztemperatur des Lötmetalls unter Vakuum erfolgt. a. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schmelzen bei einer oberhalb des Schmelzpunktes liegenden Temperatur Gas, vorzugsweise Wasserstoff, in den Ofen mit einem Druck von etwa ein oder mehreren Atmosphären eingelassen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erstarren des Lötmittels der Ofen zur Entfernung des eingelassenen und zum Teil in die miteinander zu verschmelzenden Körper eingedrungenen Gases wieder evakuiert und erst nach dem Abkühlen auf Temperaturen von etwa 1oo bis 200° C die vakuumdichte Verbindung mit Luft in Berührung gebracht wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren vakuumdichten Verbindungen an einem einzigen Apparat, dadurch gekennzeichnet, daß alle miteinander zu verbindenden Teile in die richtige Lage zueinander gebracht, in den Vakuumofen eingesetzt, evakuiert und erhitzt werden, und daß nach der Herstellung der vakuumdichten Verschmelzung und dem Erstarren des Lötmittels der Apparat möglichst vollkommen evakuiert und entgast wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot in ringförmigen Nuten, die in einem oder beiden miteinander zu verbindenden Körpern angebracht sind, angeordnet ist. 6. Vakuumdichte Verbindung, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch j, dadurch sekennzeichnet, daß zum-Schutz fegen Ouecksilberdätnpfe auf der Vakuumseite eine bichtung Besen Ouecksilberdampf vorgesehen ist, die vorzugsweise aus einem Glasfluß, einer Eisenlegierung, einer Packung aus Asbest oder einem pulverförmigen, Quecksilber nicht angreifbaren Stoff, beispielsweise ein' etalloxyd, besteht.