DE1029945B

DE1029945B - Soldering material made of a copper-titanium alloy for the vacuum-tight connection of ceramic parts with parts made of ceramic or metal

Info

Publication number: DE1029945B
Application number: DEN13010A
Authority: DE
Inventors: Popko Reinder Dijksterhuis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-12-02
Filing date: 1956-11-28
Publication date: 1958-05-14
Also published as: FR1161900A; IT562922A; GB802304A; BE553067A; CH355340A; NL105183C

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus einer Kupfer-Titan-Legierung bestehendes Lötmaterial zum vakuumdichten Verbinden keramischer Teile mit Teilen aus Keramik oder Metall, insbesondere von Teilen einer elektrischen Entladungsröhre.The invention relates to a copper-titanium alloy for brazing material vacuum-tight joining of ceramic parts with parts made of ceramic or metal, in particular parts an electric discharge tube.

Bekanntlich haften 70 bis 99% Kupfer und 30 bis 1 % Titan oder Zirkon enthaltende Legierungen vorzüglich an keramischem Material und eignen sich deshalb zur Metallisierung keramischer Flächen, wobei der Vorteil erhalten wird, daß andere Metallteile an dieser Fläche festgelötet werden können bzw. die Fläche elektrolytisch mit einem anderen Metall überzogen werden kann. Es zeigt sich aber, daß dieses Material selbst schlecht geeignet ist, als Lot für nicht vorher metallisierte keramische Flächen zu dienen.It is known that 70 to 99% copper and 30 to 1% titanium or zirconium-containing alloys adhere excellently of ceramic material and are therefore suitable for the metallization of ceramic surfaces, with the advantage is obtained that other metal parts can be soldered to this surface or the Surface can be coated electrolytically with another metal. But it turns out that this The material itself is poorly suited to serve as a solder for ceramic surfaces that have not been previously metallized.

Ein diese Anforderungen erfüllendes, aus einer Kupfer-Titan-Legierung bestehendes Lötmaterial zur vakuumdichten Verbindung vorher nicht metallisierter keramischer Teile mit Teilen aus Keramik oder Metall von Gefäßen, insbesondere von elektrischen Entladungsröhren, besteht nach der Erfindung aus einer Legierung mit 56 bis 60 Gewichtsprozent Kupfer und 44 bis 40 Gewichtsprozent Titan. Zweckmäßig besteht die Legierung aus gleichen Atomprozentsätzen Kupfer und Titan, was 58 Gewichtsprozent Kupfer und 42 Gewichtsprozent Titan entspricht. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Kupfer-Titan-Legierung den bekannten Legierungen in bezug auf das Löten weit überlegen ist. Das Lot haftet besser, fließt besser und hat außerdem einen niedrigeren Dampfdruck als die Kupfer-Titan-Legierungen mit einem höheren Kupfergehalt, wodurch es beim Schmelzen im Vakuum während der Bildung der Lötverbindung nicht merklich verdampft. Die Bestrebungen gehen auf das vorgenannte Verhältnis gleicher Atomprozentsätze Titan und Kupfer hin, wobei aber Abweichungen innerhalb der erwähnten Grenzen als zulässig zu betrachten sind. A brazing material made of a copper-titanium alloy that meets these requirements for vacuum-tight connection of previously non-metallized ceramic parts with parts made of ceramic or According to the invention, metal from vessels, in particular from electrical discharge tubes, consists of an alloy with 56 to 60 percent by weight copper and 44 to 40 percent by weight titanium. Appropriate The alloy consists of equal atomic percentages of copper and titanium, which is 58 percent by weight of copper and corresponds to 42 weight percent titanium. It has been shown that such a copper-titanium alloy known alloys is far superior in terms of soldering. The solder adheres better, flows better and also has a lower vapor pressure than the copper-titanium alloys with a higher copper content, whereby it is not noticeable when melting in a vacuum during the formation of the solder joint evaporates. The aspirations are based on the foregoing Ratio of equal atomic percentages of titanium and copper, but deviations within the limits mentioned are to be regarded as permissible.

Es war bekannt, daß Silber-Titan-Legierungen mit 9 bis 15% Titan gut an nicht vorher metallisierten keramischen Oberflächen haften. Derartige Legierungen haben aber bei der Schmelztemperatur einen noch höheren Dampfdruck als die obengenannten Kupfer-Titan-Legierungen, so daß die Verdampfung im Vakuum noch stärker ist.It has been known that silver-titanium alloys with 9 to 15% titanium do well on not previously metallized adhere to ceramic surfaces. Such alloys still have one at the melting temperature higher vapor pressure than the above-mentioned copper-titanium alloys, so that the evaporation in the Vacuum is even stronger.

Die Erfindung wird näher erläutert an Hand einer Zeichnung, die im Schnitt ein Vakuumgefäß in Form einer elektrischen Entladungsröhre darstellt, deren keramische und metallene Kolbenteile unter Zuhilfenahme von Lötverbindungen nach der Erfindung miteinander verbunden sind.The invention is explained in more detail with reference to a drawing, which shows in section a vacuum vessel in the form represents an electrical discharge tube, its ceramic and metal bulb parts with the help of are connected to one another by soldered connections according to the invention.

In der Zeichnung ist die Kathode mit 1, ein Gitter mit 2, die Anode mit 3 bezeichnet. Die Wand besteht aus keramischen Teilen 4, 5, 6 und 7, die durch Lötverbindungen 12 mit einem Lot nach der Erfindung Aus einer Kupfer-Titan-LegierungIn the drawing, the cathode is denoted by 1, a grid by 2, and the anode by 3. The wall consists of ceramic parts 4, 5, 6 and 7, which are made of a copper-titanium alloy by soldered connections 12 with a solder according to the invention

bestehendes Lötmaterial
zur vakuumdichten Verbindungexisting solder material
for vacuum-tight connection

keramischer Teile
mit Teilen aus Keramik oder Metallceramic parts
with parts made of ceramic or metal

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 2. Dezember 1955Claimed priority:
Netherlands 2 December 1955

Popko Reinder Dijksterhuis, Eindhoven (Niederlande), ist als Erfinder genannt wordenPopko Reinder Dijksterhuis, Eindhoven (Netherlands), has been named as the inventor

miteinander und mit metallenen Durchführungen des Gitters 2 und der Kathode 1 verbunden sind. Auch die Anode 3 kann mittels einer solchen Lötverbindung in der keramischen Scheibe 4 befestigt sein. Die Teile werden unter einer Vakuumglocke unter Zwischenfügung von in Ringform gepreßtem pulverisiertem Lötmaterial aufeinandergestapelt, das aus einer pulverisierten Kupfer-Titan-Legierung mit 58 Gewichtsprozent Kupfer und 42 Gewichtsprozent Titan besteht. Der Heizkörper 8 der Kathode kann vorher mit einer Zuleitung 9 mit der Kathodenscheibe und mittels der anderen Zuleitung 10 mit einer Metallscheibe 11 verbunden werden. Geeignete keramische Werkstoffe sind z. B. Alundum (Al₂Oa) und Fosterit (2MgO- SiO_?). Als Metalle können dabei Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen bzw. Chromeisen verwendet werden. Die Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Materials sollen aber denen des mit ihm zu verbindenden Metalls im wesentlichen entsprechen.are connected to each other and to metal leadthroughs of the grid 2 and the cathode 1. The anode 3 can also be fastened in the ceramic disk 4 by means of such a soldered connection. The parts are stacked on top of one another under a vacuum bell jar with the interposition of powdered soldering material pressed in a ring shape, which consists of a powdered copper-titanium alloy with 58 percent by weight of copper and 42 percent by weight of titanium. The heating element 8 of the cathode can be connected beforehand to the cathode disk by means of a supply line 9 and to a metal disk 11 by means of the other supply line 10. Suitable ceramic materials are, for. B. Alundum (Al ₂ Oa) and Fosterite (2MgO-SiO _? ). Iron-nickel-cobalt alloys or chrome iron can be used as metals. The expansion coefficients of the ceramic material should, however, essentially correspond to those of the metal to be connected to it.

Nachdem die Glocke evakuiert worden ist, wird das Ganze mittels Hochfrequenzströme erhitzt, bis das Lötmaterial schmilzt und die Teile vakuumdicht miteinander verbindet.After the bell has been evacuated, the whole thing is heated by means of high-frequency currents until the Solder material melts and connects the parts together in a vacuum-tight manner.

Es war bekannt, daß ein zu mehr als 50% aus einem schwerschmelzenden Metall bestehendes Gemisch, wie z. B. Wolfram, Molybdän, Tantal, TitanIt was known that a mixture consisting of more than 50% of a refractory metal, such as B. tungsten, molybdenum, tantalum, titanium

805 510/401805 510/401

oder Vanadium, und ein z.B. aus Kupfer, Nickel, Zink, Zinn, Aluminium, Kobalt oder Eisen bestehendes Lötmetall bestehendes Gemisch sich zum Zusammenlöten von Wolfram und Kupfer eignet, z. B. bei der Herstellung der Anode einer Röntgenröhre. Zur Verbindung keramischer Flächen hat sich diese Legierung aber nicht bewährt.or vanadium, and a solder made of, for example, copper, nickel, zinc, tin, aluminum, cobalt or iron existing mixture is suitable for soldering together tungsten and copper, e.g. B. in manufacture the anode of an X-ray tube. This alloy has been used to connect ceramic surfaces but not proven.

Claims

Patent claims:

1. Brazing material made of a copper-titanium alloy for a vacuum-tight connection previously non-metallized ceramic parts with parts made of ceramic or metal of vessels, especially

particular of electrical discharge tubes, characterized in that the alloy of 56 up to 60 percent by weight copper and 44 to 40 percent by weight titanium.

2. Solder material according to claim 1, characterized in that that the alloy consists of 58 percent by weight copper and 42 percent by weight titanium.

Considered publications:
Electronic Engineering, Vol. 20, 1948, p. 100;
RCA Review, Vol. 15, 1954, p. 47;
Vacuum technology, 4, 1955, p. 111.

1 sheet of drawings