DE847571C

DE847571C - Verbundkoerper aus keramischen und metallischen Bauteilen

Info

Publication number: DE847571C
Application number: DES5028D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Buessem
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-12-12
Filing date: 1942-12-12
Publication date: 1952-08-25

Description

Verbundkörper aus keramischen und metallischen Bauteilen 1>1e vorliegende Erfindung betrifft einen durch \Veichlütung hergestellten Verbundkörper aus keramischen und metallischen Bauteilen. Bei der Herstellung derartiger Körper hat man bisher das Ausdehnungsverhalten der zur Verfügung stehenden liaustottc Beachtet und versucht, Stoffe von möglichst gleichem Ausdehnungsverhalten zu verwenden. lief besonderer Form des Verbundkörpers Konnten ausreichend sichere Verbindungen auch dadurch hergestellt werden, daß der eine Teil auf den anderen aufschrumpft. Heute gibt es für praktisch alle vorkonlinenden keramischen und glasigen Massen Legierungen finit passendem Ausdehnungskoeffizienten. Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese meist kostspieligen und schwer erhältlichen Legierungen durch übliche Metalle oder Legierungen, wie z. B. Eisen, Kupfer und 1\Lessing, zu ersetzen und trotzdem zu einem spannungsarmen, in sich festen Verbundkörper zu gelangen.
Geiniiß der Erfindung wird dieses Ziel durch @:'ert@ endurig einer dichtgebrannten keramischen i\lasse erreicht, die einen besonders hohen und dein jeweilig verwendeten metallischen Baustoff leicht anzupassenden Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Bei einem Verbundkörper gemäß der Erfindung bestehen die keramischen Bauteile aus dichtgebrannten Massen mit mehr als 15% Cristobalit, die metallischen Bauteile aus Metallen oder Legierungen, mit einem mittleren Ausdehnungskoeffizienten zwischen o und 25o° voll Tiber 1o - 1o-0.
Keramische Massen, ,diie in ,dichtgebranntem Zustand einen Cristobalitge'halt von mehr als 15% aufweisen, zeichnen sich durch einen hohen Ausdehnungskoeffizienten aus, da reiner Cristobalit zwischen o und 25o° einen mittleren Ausdehnungskoeffizienten von über 6o - io-g hat. Durch Steigerung des Gehalts einer Masse an Cristobalit kann der Ausdehnungskoeffizient beträchtlich erhöht werden, und zwar in einem solchen Ausmaße, daß alle -üblichen und leicht erhältlichen Metalle oder Legierungen, wie Eisen, Aluminium, Kupfer, Zink, Silber, Messing, Bronze, ohne Spannungen zu bekommen, mit ihr verbunden werden können. Voratissetzung hierfür ist allerdings, daß die Verbindung durch 'Weichtötung herbeigeführt wird, weil eine spannungsarme Verbindung der keramischen und metallischen Bauteile nur in dem Temperaturgebiet über 18o° und unterhalb 400° zustande kommt, in dem der Cristobalit sein ungewöhnliches Ausdehnungsverhalten zeigt. Hieraus ergibt sich, daß das Weichlot bei Temperaturen über 18o° schmelzen bzw. aufgeschmolzen werden muß. Die Erfindung kann selbstverständlich auch dadurch verwirklicht werden, daß an Stelle einer Weichlötung eine unterhalb 400° erstarrende Glasur verwendet wird.
Im allgemeinen ist die Fertigung von Gegenständen aus keramischen Massen mit hohem Ausdehnungskoeffizienten unbeliebt, weil die Massen eine schlechte Temperaturwechselbeständigkeit besitzen und daher gewisse Vorsichtsmaßnahmen, insbesondere beim Abkühlen nach dem Brennen, erfordern. Bei den im Gegenstand der Erfindung zu verwendenden Massen mit einem Cristobalitgehalt mit mehr als i 5 % wird eine ausreichende Temperaturwechselbeständigkeit zweckmäßigerweise dadurch erzielt, daß sie außer Cristobalit vorwiegend Bestandteile mit einem Ausdehnungskoeffizienten zwischen o und 250° von 6 bis 9 - io-B, z. B. Enstatit, Piopsid, enthalten, die bei der Verwendung einer Steatitgrundmasse bzw. einer solchen Grundmasse unter Zusatz einer kalkhaltigen Komponente vorhanden sind.
Die Herstellung einer keramischen Masse mit den erforderlichen Cristobalitgehalten kann durch Zusatz vorgebildeten Cristobalits beim Versetzen der Masse erfolgen. Cristobalit seinerseits wird in bekannter Weise aus Quarz unter Zusatz von Mineralisatoren, z. B. Lithiumcarbonat, durch Erhitzung auf Temperaturen von etwa 1300° gewonnen. Ein anderer Weg besteht darin, daß keramische Massen, die freie Kieselsäure enthalten, verwendet werden und die freie Kieselsäure durch Brennen bei Temperaturen von etwa 1300° und durch Zusatz von Mineralisatoren in Cristobalit umgewandelt wird. Wenn an Stelle von Cristobalit Trydymit erhalten wird, so ist das kein Schaden, da auch Trydymit den Ausdehnungskoeffizienten heraufsetzt, wobei die gleiche Wirkung von einer gegenüber Cristobalit um 5o% erhöhten ,:Menge erzielt wird.
Ein Verbundkörper gemäß der Erfindung kann beispielsweise metallische Bauteile, die aus Eisen bestehen, enthalten und keramische Bauteile aus einer Masse mit 20% Cristobalit, Rest Nlagnesiumsilicat. Enthält er als Metall Messing, so kann beispielsweise eine Masse mit 30% Cristobalit, Rest Nlagnesiumsilicat, verwendet werden. Ein Verbundkörper gemäß der Erfindung zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit, Dichtigkeit und Spannungsfreiheit aus. Als Weichlot verwendet man zweckmäßigerweise Metalle, die sich durch hohe plastische Verformbarkeit auszeichnen. Auf Grund dieser Eigenschaft sind nämlich diese Metalle imstande, die infolge ihrer hohen Wärmedehnung auftretenden Spannungen auszugleichen.
Zur Herstellung der Glasur dienen zum Beispiel die bekannten Mischungen aus dem Dreistoffsystetn Pb0-B203 S102.
Ein Verbundkörper gemäß der Erfindung kann vorteilhaft bei-der Herstellung von keramischen Durchführungen, bei Kondensatoren, Röhrenfassung u. dgl. Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Spannungs.armer, durch Weichtötung hergestellter Verbundkörper aus keramischen und metallischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Bauteile aus dichtgebrannten Massen mit einem Gehalt von mehr als 15% Cristobalit, die metallischen Bauteile aus Metallen oder Legierungen mit einem mittleren --'@usdehtiungskoeftizietiteti zwischen o und 25o° von über io - 1o-0 bestehen.
2. Verbundkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Masse außer Cristobalit vorwiegend Bestandteile mit einem mittleren @ Ausdehnungskoeffizienten zwischen o und 25o° von 6 bis 9 - io--6 aufweist.
3. Verbundkörper nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Cristobalit ganz oder teilweise durch Trydymit ersetzt ist.
4. Verbundkörper nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung an Stelle von Weichtötung durch eine Glasur hergestellt ist, deren Erstarrungspunkt (Transformationspunkt) unterhalb 4oo° liegt.