DE1671265C3 - Aufschmelzlegierung - Google Patents

Description

Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung soll rungen durch nochmaliges Aufschmelzen homogenidie folgende Beschreibung dienen. siert.

Eine Aufr.chmelziegierung der vorliegenden Erfin- Von allen Legierungen wurde durch Test die Be-

dung erwies sich als besonders geeignet für das Auf- ständigkeit gegen Kaliumdampf bei hohen Temperaschmelzen von Aluminiumoxidkeramiken, wie z. B. 5 türen ermittelt. Hierzu wurde die Legierung luftdicht Saphir, und für hochreines heißgepreßtes Aluminium- zusammen mit Kalium in eine Kapsel aus kohlenstoffoxid auf schwerschmelzbare Metalle, wie z. B. Niob, freiem Stahl eingebracht und erhitzt, bis bei 85O°C der Tantal und Molybdän, wo es erforderlich ist, daß die Dampf in der Kapsel mit Kalium gesättigt war.
Bindung sowohl mechanisch fest als auch luftdicht Eine Aufschmelzlegierung der Erfindung gewährt

abgeschlossen ist. Besonders vorteilhaft erwies sich io eine gute Abdichtung gegen Helium zwischen Niob eine Aufschmelzlegierung enthaltend 50 bis 65% Titan und Aluminiumoxid und Niob und Tantal in Röhren und 20 bis 35% Nickel als Hauptbestandteile neben oder Kapseln.

wenigstens einem anderen hochschmelzenden Metall Zur Herstellung von Bindungen zwischen Keramiken

in einer Menge von 5 bis 30 %. aus Saphir oder hochreinem heißgepreßten Aluminium-

Jede der Aufschmelzlegierungen hat einen nominalen »5 oxid und hochschmelzenden Metallen mit einer AufSchmelzpunkt im Bereich von etwa 1000 bis 1120⁰C, schmelzlegierung gemäß der Erfindung wird erfinbezogen auf die Temperaturen, die vährend des Auf- dungsgemäß das Aufschmelzen bei einer Temperatur schmelzens beobachtet wurden. Die gemessenen Tem- zwischen 50 und 100° C oberhalb des Schmelzpunktes peraturen können ein wenig höher liegen. der Aufschmelzlegierung durchgeführt. Ferner wird die

Die folgende Tabelle zeigt dreizehn spezifische Bei- ao Aufschmelzlegierung während der Bindung wenigstens spiele von Aufschmelzlegierungen der vorliegenden 1 min eingehalten, vorzugsweise soll sie nicht länger als Erfindung, aus welchen fest aufgeschmolzene Verbin- 5 min beibehalten werden. Es ist besonders vorteilhaft, düngen zwischen sehr reinen Aluminiumoxidkerami- das Aufschmelzen bei einer Temperatur von ungefähr ken und hochschmelzenden Metallen hergestellt wur- 50° C über dem Schmelzpunkt der Legierung durchzuden. 25 führen, da sich beim Aufschmelzen bei Temperaturen

Die Legierungen der vorliegenden Erfindung können um höher als 100⁰C, beispielsweise 150⁰C, keine hinleicht hergestellt werden durch Zusammenschmelzen reichend gute Verbindung zwischen der Keramik und der entsprechenden Mengen der Metalle oder Legie- dem Metali ergibt.

rungen, welche die Metallbestandteile enthalten. Dies Wie aus dem Vorangegangenen zu entnehmen ist,

kann entweder im Lichtbogen oder durch Vakuum- 3° erzeugt die Aufschmelzlegierung gemäß der Erfindung Schmelztechnik erfolgen. Die Ausgangsmetalle haben vakuumdichte Verbindungen von hoher mechanischer im allgemeinen einen hohen Reinheitsgrad. Wenn das Festigkeit, welche beständig sind gegen Alkalimetall-Metall nur als Pulver verfügbar war, wurde das Mate- dämpfe bei erhöhten Temperaturen zwischen hochrial tablettiert, um das Schmelzen im Lichtbogen zu schmelzenden Metallen und Keramiken mit hohem erleichtern. In den meisten Fällen wurden die Legie- 35 Aluminiumoxidgehalt.

Legierungsbestandteile in %

Schmelz-Nr Ti Ni Nb V Mo W Cr Al Fe Zr Mg punkt in ⁰C

4 - - 3 1040

7 1050

- 10 1100

- - 5 5 1100

- - 7 - 8 1100

- - - 2 1030 ----- 5 1020 4 - - 3-10 1040

1	60	30	10	7
2	60	25	15	.—
3	60	33	—	—
4	50	33	10	15
5	50	33	10	—
6	65	20	—	10
7	65	25	—
8	65	25	—
9	65	25	—	15
10	65	20	—	5
11	50	30	3
12	50	28	12
13	50	33

Claims (4)

die weniger als 96% Aluminiumoxid enthalten. Es ist ... allgemein bekannt, daß das Verbinden von Metall mit Patentanspruch. Aluminiumoxidkeramiken schwieriger wird, wenn die

1. Aufschmelzlegierung aus Titan, Nickel und **«*&*"'

^^^f^^_u^^_d^fr_h XZißnSä^K* ist ein Le_£ie.

von Kerarmkte.ien m, ^f^fj^ J₀./ rungslot zum Verbinden von Keramikteilen mit M .

gc k c η η ζ c ι c h η e: t,daß ™™#££j°₅6 tallteilen beschrieben, das neben Titan und Nickel ein

Titan, wenigstens 20/ ^N'^ckt"l_en MetS _en(- hochschmelzend« Metall wie z. B. Zirkonium enthält

wenigstens em« hochschmelzenden Metalls ent ^ η ^ ^ _USA __{Patentschrift 28 47 302 wird} ^

2." Aufschmelzlegierung nach Anbruch 1, da- Verbinden von Titan^it^nderer»Meilen^ine Legiedurch gekennzeichnet, daß sie als hochschmelzen- rung enthaltend 60■ b«70/ Nickel undI 30 bis 40% des Metall Niob, Vanadium, Molybdän, Wolfram, Titan neben Kupfer Silber Chrom Mangan, Koba t s^nti_ar^ium^^

3. Aufschmelzlegierung nach Anspruch 1 oder 2, Verbinden von Keramik mit Metall und mit Keramik dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 65% Titan, beschneben, wöbe, die zum Verbinden verwendete 20 bis 35% Nickel und 5 bis 30% an hoch- Legierung nebeniNicke und Titan 0,3 bis 10 /Silizium schmelzendem Metall enthält. und Kohlenstoff enthalt

4. Aufschmelzlegierung nach den Ansprüchen 1 «o Die gegenwärtig verfügbaren Schmelzlegierungen bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch 0,5 % sind im allgemeinen unzulänglich fur die Konstrukt.on Kohlenstoff enthält ^von luftdichten Verbindungen, wo die Keramik ein

Aluminiumoxid hoher Reinheit ist, welches auch eine geringe Resistenz gegen Alkalimetalldampf bei erhöb-

as ten Temperaturen hat. Diese Betrachtungen sind oftmals von ganz besonderer Bedeutung, z. B. bei der Konstruktion von Alkalimetalldampfllampen und von

Für viele Verwendungen ist heute das Aufschmelzen alkalimetalldampfgetriebenen Kraftsystemen. Die von Metallen auf Keramiken erforderlich, um ver- Schmelzlegierungen der vorliegenden Erfindung verschiedene Teile aus diesen zwei Materialien herzustel- 3<> bessern das direkte Aufschmelzen von hochschmelzenlen. Für viele Zwecke ist die Einsatztemperatur relativ den Metallen auf Keramiken. Dies gilt im besonderen niedrig, so daß die gegenwärtig verfügbaren Materia- für luftdichte Verbindungen von Aluminiumoxid hoher lien für die Konstruktion der Verbindungen hinreichend Reinheit auf solchen Metallen durch Aufschmelzen,
iind. Verschiedene Arten von Aufschmelzungen kön- Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Aufnen verwendet werdea. wenn die Metall-Keramik- 35 schmelzlegierung aus Titan, Nickel und einem hoch-Verbindung Temperaturen bis zu höchstens 400⁰C schmelzenden Metall zur Herstellung von Metalleusgesetzt wird und wenn kein Alkalimetalldampf zu- Keramik-Verbindungen, die für den Einsatz bei höhegegen ist. Eine dieser Aufschmelzungen enthält eine ren Temperaturen geeignet sind.
Molybdän-Mangan-Metallisierung. Die Keramik wird Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst metallisiert mit einer Molybdän-Mangan-Legierung, 4<> durch eine Aufschmelzlegierung, die wenigstens 50% welcher ein geeigneter Überzug aus Nickel oder Kupfer Titan, wenigstens 20% Nickel und mindestens 5% folgt und hierauf schließlich einer aus einer geeigneten wenigstens eines hochschmelzenden Metalles enthält. Aufschmelzlegierung. Ein anderes Verfahren, welches Vorzugsweise enthält sie als hochschmelzendes Metall viel verwendet wird, ist die Herstellung von Metall- Niob, Vadadium, Molybdän, Wolfram, Chrom, Alu-Keramik-Verbindungen durch einen Diffusionsprozeß. 45 nium, Eisen, Zirkonium und Magnesium. Es hat sich Titan oder Molybdän läßt man in die Keramik diffun- herausgestellt, daß man besonders gute Verbindungen dieren in einer Wasserstoffatmosphäre. Das Metall erhält, wenn die Aufschmelzlegierung 5 bis 65 % Titan, wird dann auf die metallisierte Keramikoberfläche mit 20 bis 35% Nickel und 5 bis 30% an hochschmelzeneinem geeigneten Schmelzmetall aufgeschmolzen. dem Metall enthält. Weiterhin kann es in manchen Geeignete Verbindungen sind auch erhalten worden 5» Fällen günstig sein, wenn die Aufschmelzlegierung zwischen Metallen und Keramiken ohne den Metalli- noch 0,5% Kohlenstoff enthält, um das Kornwachsfierungsschritt durch Verwendung einer aktiven Me- turn während des Verklebens zu regulieren,
tallaufschmelzlegierung, welche mit der Keramik re- Mit einer Aufschmelzlegierung gemäß der Erfindung agieren kann und eine chemische Bindung bildet. Mit können vakuumdichte Verbindungen, die gute mechadiesem Verfahren kann eine Aufschmelzung in einem 55 nische Festigkeit, gute Klebefestigkeit und eine hohe Schritt durchgeführt werden, da das Schmelzmateria so- Beständigkeit gegen Alkalimetalldämpfe bei hohen wohl Metall als auch Keramik miteinander verbindet. Temperaturen haben, insbesondere gegen gesättigten Eine Legierung für diesen Zweck muß im allgemeinen Kaliumdampf bei Temperaturen über 850⁰C erzeugt wenigstens eine aktive Komponente enthalten, wie z. B. werden. Es ist dabei von ganz besonderer Bedeutung, Titan oder Beryllium, welches mit der Keramik bei der 6o daß diese Vorteile auch bei Verbindungen von hoch-Aufschmelztemperatur reagiert. Verwendet wurde so schmelzenden Metallen mit Aluminiurnoxidkeramiken z. B. das Titan-Nickel-Eutektikum, welches ungefähr hoher Reinheit auftreten.

75,5 % Titan enthält. Mit der Legierung aus dem Titan- Ganz besonders geeignet erwies sich eine erfindungs-

Nickel-Eutektikum hergestellte Aufschmelzungen sind gemäße Aufschmelzlegierung bei Metall-Keramik-Ver-

jedoch nicht beständig gegen Metalldämpfe bei hoher 65 bindungen in luftdicht verschlossenen Kapseln in

Temperatur. Andere Legierungen, die auch im Handel Gegenwart von Alkalimetalldämpfen bei relativ hohen

erhältlich sind, sind im allgemeinen nur geeignet zum Temperaturen, wie sie z. B. in Alkalimetalldampfent-

Veirbinden von aluminiumoxidhaltigen Keramiken, ladungslampen erforderlich sind.