DE2743423A1

DE2743423A1 - Verfahren zum kontaktverbinden einer aus nickel bestehenden folie mit einem aus aluminium gebildeten bauteil

Info

Publication number: DE2743423A1
Application number: DE19772743423
Authority: DE
Inventors: Hans-Erich Raske
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-27
Filing date: 1977-09-27
Publication date: 1979-04-05

Description

Verfahren zum Kontaktverbinden einer aus Nickel bestehenden
Folie mit einem aus Aluminium gebildeten Bauteil Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kontaktverbinden einer aus Nickel bestehenden und einem aus Aluminium gebildeten Bauteil.
Bei einem aus Aluminium bestehenden Kathodenelement für eine Elektronenröhre dient eine aus Nickel gebildete Anschlußfahne als Kontaktelement. Es ist technologisch schwierig, eine mechanisch feste und hinsichtlich des elektrischen Ubergangswiderstandes gute Verbindung zwischen der aus Nickel bestehenden Anschlußfahne und dem aus Aluminium bestehenden Kathodenelement herzustellen. Bisher wurde derart verfahren, daß man auf elektrolytischem Wege am Kontaktierungsort das aus Aluminium bestehende Kathodenelement mit einer Silberschicht belegt hat, worauf man sodann durch Hartlöten die aus Nickel bestehende Anschlußfahne mit dem Kathodenelement kontaktierte. Es zeigte sich Jedoch, daß die so geschaffene Verbindung trotz des erheblichen Arbeitsaufwandes eine geringe mechanische Festigkeit aufweist. Die elektrolytisch aufgetragene Metallschicht ist vergleichsweise dünn und besitzt bei Erwärmung nur ein geringes Haftvermögen.
Andere'gewählte, hartlötfähige metallische Beschichtungen zeigten ebenfalls bei dem aus Aluminium gebildeten Kathodenelement eine vergleichsweise geringe Haftfestigkeit.
Aus der DT-OS 22 38 484 ist ein Ultraschall-Widerstandsschweißverfahren zum Kontaktieren eines verzinnten Kupferdrahtes mit einer Aluminium beschoopten Fläche eines elektrischen Kondensators bekannt. Bei diesem Verfahren leitet man einen, von einem Schweißtakter gelieferten Strom über die Schoopschicht und den mit einer Sonotrode belasteten Kupferdraht. Dadurch kommt es zu einer Erwärmung an der Berührungsstelle des Kupferdrahtes mit der Schoopschicht. Wird die Sonotrode erregt, so verschweißt der Kupferdraht mit der Schoopschicht.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum hochfesten und einen guten elektrischen Kontakt aufweisenden Verbinden einer Nickelfolie mit einem aus Aluminium gebildeten Bauteil, insbesondere eines Kathodenelementes für eine Elektronenröhre zu finden. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man das aus Aluminium bestehende Bauteil mit der Nickelfolie unter Anwendung eines kombinierten Ultraschall-Widerstandsschweißverfahrens schweißverbindet.
Zunächst werden die beiden zu verschweißenden Teile, nämlich das aus Aluminium bestehende Kathodenelement und die aus Nickel gebildete Anschlußfahne mittels einer Sonotrode gegen einen Amboß gedrückt. Durch einen definiert getakteten Schweißstrom und bei einer bemessenen Andruckkraft der Sonotrode wird sodann am Schweißort die Schweißstelle vorgewärmt, wobei man beim Erreichen einer vorgegebenen Temperaturschwelle oder einer bemessenen Vorwärmzeit die Sonotrode zu Ultraschallschwingungen anregt. Der technische Aufwand ist vergleichsweise gering, wobei aber auch der Vorteil besteht, daß nur am Ort der Schweißstelle die Werkstücke eine Erwärmung erfahren, so daß die Werkstücke weitgehendst ihre Form beim Schweißverbinden beibehalten. Die Schweißverbindung zeigt einen geringen elektrischen Ubergangswiderstand und besitzt eine gute Haftfestigkeit.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Das erfinderische Verfahren wird im nachfolgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Ein aus Aluminium bestehendes Kathodenelement 1 mit einer Wandstärke von 0,3 mm wird auf eine Amboßelektrode 2 aufgeschoben.
Eine Ultraschall-Sonotrode 3 lastet mit ihrer Arbeitsfläche 4 gegen eine aus Nickel bestehende 0,2 mm dicke als Anschlußfahne 5 dienende Folie, die ihr Widerlager an der Oberfläche des Kathodenelementes 1 findet. Die Schweißfläche besitzt eine Querschnittsgröße von annähernd 0,34 mm. Wie ersichtlich, ist die Sonotrode 3 in einem Gelenk 6 gelagert und hier mittels einer, in ihrer Andruckkraft einstellbaren Feder 7 belastet. Die Federkraft ist derart bemessen, daß die Andruckkraft der Sonotrode 100 N/mm2 Schweißfläche beträgt. Die Sonotrode ist in einem ihrer Schallknoten 8 kontaktiert und liegt an einem Ausgang 1eines Schweißtakters 9. Der andere Ausgang 10 des Schweißtakters liegt vorzugsweise am Amboß 2; es ist Jedoch auch möglich, wie gestrichelt bei 11 dargestellt, das aus Aluminium bestehende Kathodenelement unmittelbar an den Ausgang 10 zu legen. In der dargestellten Lage wird der Schweißtakter 9 eingeschaltet; es werden wechselseitig über die zu verschweißenden Werkstücke positive und negative Schweißstromimpulse geleitet. Hierbei arbeitet man mit einer sekundärseitigen Schweißspannung von ca. 4 Volt, wobei ein Schweißstrom von Ieff 400 A fließt. Nach einer Vorwärmzeit von 1,4 sec ist die Schweißstelle auf nahezu 6000 C vorgewärmt. Nunmehr erregt man den Ultraschallgeber 12; es erfolgt jetzt ein Verschweißen der aus Nickel bestehenden Anschlußfahne 5 mit dem aus Aluminium bestehenden Kathodenelement 1. Die Einwirkungsdauer der Sonotrode auf die Schweißfläche 4 begrenzt man mit 0,1 sec.
Wünscht man dickere oder dünnere als die vorgenannten Nickelfolie mit einem aus Aluminium bestehenden Bauteil zu verbinden, so müssen die Vorwärmzeit wie auch die Andrucklast und die Einwirkzeit der Sonotrode durch Vorversuche ermittelt werden.
4 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Kontaktverbinden einer aus Nickel bestehenden Folie mit einem aus Aluminium gebildeten Bauteil, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß man das aus Aluminium gebildete Metallteil mit der aus Nickel bestehenden Folie unter Anwendung eines kombinierten Ultraschall-Widerstandsschweißverfahrens schweißverbindet.
2. Verfahren zur Herstellung eines aus Aluminiumblech gebildeten Kathodenelementes für eine Elektrodenröhre, gemäß dem man unter Anwendung von Wärme am Kontaktierungsort das Kathodenelement mit einer aus Nickel gebildeten und als Anschlußfahne dienenden Folie kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nickelfolie (5) unter Anwendung eines an sich bekannten Widerstands-Ultraschall-Schweißverfahrens mit dem aus Aluminium bestehenden Kathodenelement (1) verbindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Vorwärmen der zu verschweißenden Metallteile (1, 5),von denen mindestens eines eine weniger als 0,5 mm dicke Nickelfolie ist, mit einer Schweißspannung von höchstens 4 V, jedoch nicht weniger als 2 V, mit einem getakteten Strom von mindestens Ieff 150 A, jedoch nicht mehr als Ieff 500 A arbeitet.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Andruckkraft der Sonotrode gegen das auf einer Nickelfolie (5) bestehende Metallteil mit 100 N/mm2 begrenzt.