DE3115494A1 - Method for improving the vacuum-tightness of metal parts - Google Patents

Abstract

It is proposed, in order to seal metal parts, especially copper parts, which have been soldered without ensuring vacuum-tightness or which are porous, to remove leaks by a very thin silver film and subsequent thermal treatment.

Description

Beschreibungdescription

Verfahren zur Verbesserung der Vakuumdichtigkeit von Metallteilen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Vakuumdichtigkeit von Metallteilen, die Teile einer Vakuumhülle sind; durch Anwendung erhöhter Temperaturen.Process for improving the vacuum tightness of metal parts The present invention relates to a method for improving the vacuum tightness of metal parts that are part of a vacuum envelope; by using elevated temperatures.

Auf dem Gebiet der Elektronenröhren, insbesondere der Mikrowellenröhren, ist es bekannt, die Vakuumhülle zumindest teilweise aus Metallteilen herzustellen. Eine insbesondere bei Wanderfeldröhren übliche Bauweise der Vakuumhülle ist die Metallkeramiktechnik, bei welcher metallene Vakuumhüllenteile, die auf unterschiedlichen Betriebspotential liegen, durch zwischengelötete Keramikteile vakuumdicht miteinander verbunden sind, die Lötungen werden dabei auf Lötverbindungen zwischen zwei metallischen Teilen zurückgeführt. Zu diesem Zweck sind die isolierenden Keramikteile mit entsprechenden Metallschichten versehen.In the field of electron tubes, especially microwave tubes, it is known to manufacture the vacuum envelope at least partially from metal parts. A construction of the vacuum envelope that is customary in particular in the case of traveling wave tubes is the Metal-ceramic technology, in which metal vacuum envelope parts that are placed on different The operating potential is due to the interposed ceramic parts that are vacuum-tight with one another tied together are, the soldering is done on soldered connections between two metallic parts returned. For this purpose, the insulating ceramic parts are provided with appropriate Metal layers provided.

Der Aufbau solcher Röhren erfolgt im allgemeinen in mehreren Stufen, so daß auch in zeitlichen Abständen mehrere Lötungen vorgenommen werden. Es hat sich nun gezeigt, daß dabei an gelöteten Metallteilen oder Baugruppen in bereits fortgeschrittenem Fertigungsstadium nach mehreren Lötstufen Undichtigkeiten der Vakuumhülle auftreten können, die durch Mikrorisse-oder Kapillare in Metallteilen der Baugruppen auftreten können. Ggf. können solche Undichtigkeiten auch erst an der nahezu fertigen Röhre festgestellt werden. Das Beseitigen solcher Undichtigkeiten gestaltet sich im alXgemeinen recht schwierig, insbesondere deshalb, weil es häufig sehr schwierig ist, die Leckstellen ausfindig zu machen.The construction of such tubes generally takes place in several stages, so that several solderings are made at time intervals. It has has now shown that it is already on soldered metal parts or assemblies advanced manufacturing stage after several soldering stages leaks in the Vacuum envelope can occur through microcracks or capillaries in metal parts of the assemblies can occur. If necessary, such leaks can also occur in the first place the almost finished tube can be determined. Eliminating such leaks is generally quite difficult, especially because it is common it is very difficult to locate the leaks.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine Abdichtung von metallenen Bauteilen der eingangs genannten Art in einfacher Weise ermöglicht.The present invention is based on the object of a method indicate that the sealing of metal components of the type mentioned above made possible in a simple manner.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf die Oberflächen der Metallteile eine dünne Metallschicht geringeren Schmelzpunktes aufgebracht wird und dann durch Erhitzung unter Schutzgas eine Legierungsbildung zwischen dem Metallteil und der Metallschicht bewirkt wird.The object is achieved according to the invention in that on the surfaces a thin metal layer with a lower melting point is applied to the metal parts and then an alloy is formed between the metal part by heating under protective gas and the metal layer is effected.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des beschriebenen Verfahrens ist das Abdichten von Elektronenröhrenteilen aus Metall, insbesondere von Elektronenröhren-Bauteilen, die eine Oberfläche aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung aufweisen. Das beschriebene Verfahren kann nahezu in jedem Fertigungsstadium einer solchen Röhre angewendet werden. Es ist ggf. auch bei einer bereits fertigen oder nahezu fertigen Röhre möglich.A preferred field of application of the method described is the sealing of electron tube parts made of metal, in particular electron tube components, which have a surface made of copper or a copper alloy. The described This method can be used in almost every stage of manufacture of such a tube will. If necessary, it is also possible with an already finished or almost finished tube.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erklärt.The invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained in more detail.

Die abzudichtende Baugruppe oder Metallteile werden zunächst mit einer dünnen Silberschicht von etwa 2 bis 8 /u versehen.The assembly or metal parts to be sealed are first provided with a thin silver layer of about 2 to 8 / u.

Diese Silberschicht wird bevorzugt galvanisch auf alle metallenen Teile aufgebracht. An Isolierteilen schlägt sich keine Silberschicht nieder. Sollen bestimmte Metallteile ausgenommen werden, so müssen sie abgedeckt werden.This silver layer is preferably electroplated on all metal ones Parts applied. No silver layer is deposited on insulating parts. Should certain metal parts are excluded, they must be covered.

Die mit der Silber schicht versehenen Baugruppen oder Metallteile werden nun in einem weiteren Arbeitsgang einer Temperaturbehandlung unterzogen. Zu diesem Zweck werden diese Teile in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einer Wasserstoffatmosphäre auf eine Temperatur von etwa 8000 C erhitzt, und zwar zweckmäßig über einen Zeitraum von etwa 5 bis 10 Minuten. Wo ein Abdampfen und Niederschlagen von Silber keine schädlichen Folgen verursachen kann, ist es ausreichend, die entsprechend versilberte Baugruppe den anschließenden Folgelötungen der Baugruppe zuzuführen. Voraussetzung dafür ist wiederum eine Schutzgas-Wasserstoffatmosphäre und eine Löt-0 temperatur von etwa 750 bis etwa 950 C Die Erhitzungsdauer ist zweckmäßig der Löttemperatur anzupassen. Bei 800 OC ist etwa bis 10 Minuten, bei 900 OC bis etwa 5 Minuten und bei 950 OC bis etwa 3 Minuten zu erhitzen.The assemblies or metal parts provided with the silver layer are now subjected to a temperature treatment in a further operation. For this purpose, these parts are in a protective gas atmosphere, especially in heated in a hydrogen atmosphere to a temperature of about 8000 C, namely expediently over a period of about 5 to 10 minutes. Where an evaporation and precipitation of silver cannot cause harmful consequences, it is sufficient to do so accordingly to feed the silver-plated assembly to the subsequent subsequent soldering of the assembly. The prerequisite for this is again a protective gas-hydrogen atmosphere and a soldering 0 temperature from about 750 to about 950 C. The heating time is appropriate to the soldering temperature adapt. At 800 OC it is about up to 10 minutes, at 900 OC up to about 5 minutes and to be heated at 950 oC for about 3 minutes.

Ein wesentlicher Vorteil es Verfahrens besteht darin, daß es sich auch zur vorbeugenden Behandlung eignet, da es in jedem Fall eine Verbesserung der Vakuumdichtigkeit bringt, ohne eine schädliche Wirkung hervorzurufen. Mit dem beschriebenen Verfahren können Mikrorisse und Kapillare abgedichtet werden, die eine Leckrate in der Größe von 10 2 bis 10 Torr . Liter pro Sekunde aufweisen, ohne daß eino vorherige exakte Lokalisierung der undichten Stellen erforderlich wäre.A major advantage of the procedure is that it can be used also suitable for preventive treatment, as it is an improvement in any case Brings vacuum tightness without causing a harmful effect. With the described Procedures can be used to seal microcracks and capillaries, causing a leakage rate on the order of 10 2 to 10 Torr. Liters per second without any previous exact localization of the leaks would be required.

Die Abdichtung erfolgt bei Anwendung einer Silber schicht auf Kupfer bzw. kupferhaltigen Bauteilen dadurch, daß ein Teil des Silbers mit der Kupferfläche legiert. Ein gewisser Teil von Silber wird auch abdampfen, ohne daß dies schädlich ist.The seal is made when a silver layer is applied to copper or copper-containing components in that part of the silver with the copper surface alloyed. A certain amount of silver will also evaporate without this being harmful is.

Im allgemeinen ist an der Kupferoberfläche kein Silber mehr feststellbar, da es in die Kupferoberfläche einlegiert ist.In general, no silver can be found on the copper surface, because it is alloyed into the copper surface.

Es konnte auch bei einer Vielzahl von nachfolgenden thermischen Prozessen, wie Löten, Glühen oder Ausheizen in solcher Weise behandelte Vakuumhüllen nicht festgestellt werden, daß erneute Undichtigkeiten aufgetreten sind.It could also be used in a large number of subsequent thermal processes, such as soldering, annealing or baking, vacuum envelopes treated in this way are not it can be determined that new leaks have occurred.

Eine bevorzugte Anwendung dieses Verfahrens besteht darin, Vakuumhüllenbauteile aus Kupfer oder Kupferlegierungen von Mikrowellenröhren verbessert vakuumdicht zu machen. Dabei eignet sich das beschriebene Verfahren besonders zur Anwendung bei solchen Röhren in nahezu jeglichem Fertigungsstadium.A preferred application of this method is in vacuum envelope components Made of copper or copper alloys of microwave tubes improves vacuum tight to do. The method described is particularly suitable for use in such tubes in almost any manufacturing stage.

Claims (8)

Patentansprüche Verfahren zur Verbesserung der Vakuumdichtigkeit von Metallteilen, die Teile einer Vakuumhülle sind, durch Anwendung erhöhter Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberflächen der Metallteile eine dünne Metallschicht geringeren Schmelzpunktes aufgebracht wird und dann durch Erhitzung unter Schutzgas eine Legierungsbildung zwischen dem Metall teil und der Metallschicht bewirkt wird.Method for improving the vacuum tightness of Metal parts that are part of a vacuum envelope by applying elevated temperatures, characterized in that a thin metal layer is applied to the surfaces of the metal parts lower melting point is applied and then by heating under protective gas an alloy formation between the metal part and the metal layer is effected. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallschicht in einer Stärke von 1/U bis 30 vorzugsweise 2 /u bis 15 /u, insbesondere 2 /u bis 8 /u aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the thin Metal layer with a thickness of 1 / u to 30, preferably 2 / u to 15 / u, in particular 2 / u to 8 / u is applied. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallschicht galvanisch aufgebracht wird.3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in that that the thin metal layer is applied by electroplating. 4, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung-in einer Wasserstoffatmosphäre vorgenommen wird.4, method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the heating is carried out in a hydrogen atmosphere. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile der Vakuunhülle aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung bestehen bzw. eine Oberflächenschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the metal parts of the vacuum envelope are made of copper or a copper-containing alloy exist or have a surface layer made of copper or a copper alloy. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als dünne Metallschicht eine Silberschicht aufgebracht wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that a silver layer is applied as a thin metal layer. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erhitzung auf 7500 C bis 9500 C, insbesondere etwa 8000 C vorgenommen wird.7. The method according to any one of claims 5 or 6, characterized in that that heating to 7500 C to 9500 C, in particular about 8000 C, is carried out. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung bei teilweise oder ganz fertiggestellten Vakuumröhren in Metallkeramikbauweise, insbesondere Mikrowellenröhren, wie Wanderfeldröhren.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized by the use of partially or fully completed vacuum tubes in metal-ceramic construction, in particular microwave tubes such as traveling wave tubes.