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La présente invention se rapporte à une composition particulière d'un fil, lequel fournit une soudure verre-métal étanche à l'air.
Pour produire une soudure restant efficace à chaque température comprise entre le point de ramollissement du verre et la température ambiante, il faut utiliser un métal qui est non seulement mouillé par le verre, mais qui a également des caractéristiques de dilatation thermique qui suivent de très près celles du verre.
Le but de la présente invention est de fournir un alliage composite nickel-fer, recouvert de cuivre, donnant avec les verres au plomb vendus dans le commerce, une soudure verre-métal plus sure que celle obtenue avec les fils de composition connue de type similaire.
D'après la présente invention, on fournit un fil composite donnant avec un verre au plomb une soudure étanche à l'airo Le noyau interne de ce fil se compose d'un alliage nickel-fer et d'une gaine extérieure uniforme en cuivre. Le pourcentage de nickel dans l'alliage nickelfer et le pourcentage de cuivre par rapport au poids du fil entier sont donnés respectivement par les coordonnées de points compris à l'intérieur d'une surface définie en reliant ensemble les coordonnées suivantes :
EMI1.1
44;14 - 45;10,5 - 46 3 9 - .7; 8, 5 - 47;6,5 - 46j7 - .5; g - 44;10
La présente invention sera maintenant décrite en se référant aux dessins jaints ; dans lesquels :
La Fig. 1 montre les courbes des contraintes dans les verres à différentes températures, contraintes causées par des fils de composition connue soudés à travers le verre;
,
La Figo 2 montre une aire qui définit les compositions convenables .suivant la présente invention.
Dans la Fig. 1, la courbe A montre les contraintes mesurées dans un verre au plomb du type utilisé pour l'enveloppe de dispositifs à décharge, quand on soude un fil de composition connue à travers ce verre. Le fil comprend un noyau formé d'un alliage de nickel-fer contenant 42% de nickel et une gaine extérieure de cuivre, laquelle représente 24% du poids total du fil. On peut voir qu'à certaines températures, le verre est soumis à une compression radiale et que, à d'autres températures, il est soumis à une tension radiale. On a trouvé que la présence d'une telle tension radiale tendait à faire contracter le métal en le sortant donc du verre, ce qui fend la soudure et ne permet plus de l'utiliser pour des travaux sous vide.
La courbe B de la Figo 1 montre la courbe température-contrainte, pour le même verre au plomb, à travers lequel on a soudé un autre alliage nickel-fer de composition connueo Cet alliage contient 42% de nickel et a une gaine extérieure de cuivre qui représente 28% du poids total du fil. Dans ce cas on peut voir que le verre est soumis à une tension radiale dans à peu près toute la gamme de température. Dans ces conditions, la soudure n'est vraiment pas sure.
En augmentant le pourcentage de nickel dans l'alliage jusqu'à 45%, on a trouvé que l'on pouvait déplacer le point d'inversion de la courbe de dilation, ainsi q ue la pointe de la tension radiale que montre la courbe A, depuis environ 320 C jusqu'au point de recuisson du verre (420 C) Il a fallu alors ajuster le poids de la gaine de cuivre, afin de compenser le changement de dilatation du noyau en alliage, ceci afin de réduire les contraintes et d'éliminer la compression radiale en excès.
La courbe C de la Fig. 1 montre les contraintes produites dans une soudure faite avec un fil composite de composition correspondant à celle trouvée la meilleure d'après la présente invention, c'est-à-dire un fil dont le noyau est en alliage nickel-fer, contenant 45% de nickel,
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et dont la gaine extérieure de cuivre à un poids égal à 9% du poids total du fil. On peut voir que l'on a éliminé la tension radiale et que l'on a réduit considérablement la compression radiale, comparée à celle que l'on a trouvé avec un fil de composition connue.
Les mesures de contraintes en fonction de la température ont été faites au moyen d'une technique photo-élasticimètrique, sur des soudures cylindriques coupées à une certaine longueur. On chauffe des fils de compositions différentes et de tailles égales, soudés à un verre au plomb de composition classique. Le chauffage se fait dans toute la zone de température indiquée. On fait passer de la lumière polarisée à travers le verre, le long de l'axe de la soudure, et on mesure par un compensateur le retard résultant pour le rayon qui passe en rasant à l'interface. Ce retard sert d'indication au travail des contraintes présentes. On a déjà utilisé de telles mesures pour des soudures verre=métaux homogènes (voir J. Sci.
Instro 1948, Volume 25, po 138)o Cette technique a pu être appliquée aux mesures faites ici grâce à la préparation de soudures utilisant un alliage nickel-fer gainé de cuivre, et d'uniformité suffisante pour permettre un travail photoélasticimétrique précis.
Par cette méthode, on a trouvé que l'on pouvait utiliser des fils dont le noyau est fait d'un alliage nickel-fer, contenant entre 44% et 47% de nickel et dont la gaine de cuivre forme de 7% à 14% du poids total du fil, suivant la composition du noyau. La Fig. 2 montre un graphique de composition, où l'on voit en X la meilleure composition : un alliage nickel-fer contenant 45% de nickel et recouvert d'une gaine de cuivre de 9% en poids. La Fig. 2 définit une aire des compositions convenables d'après la présente invention.
On obtient les frontières de cette aire en joignant les coordonnées suivantes :
EMI2.1
<tb>
<tb> % <SEP> nickel <SEP> dans <SEP> l'alliage <SEP> % <SEP> de <SEP> cuivre <SEP> en <SEP> poids
<tb> nickel-fer
<tb> 44 <SEP> 14
<tb> 45 <SEP> 10,5
<tb> 46 <SEP> 9,0
<tb> 47 <SEP> 8,5
<tb> 47 <SEP> 6,5
<tb> 46 <SEP> 7,0
<tb> 45 <SEP> 8,0
<tb> 44 <SEP> 10,0
<tb>
On a trouvé que le verre au plomb qui convient le mieux aux compositions citées ci-dessus a un coefficient de dilatation de 90.10-7 Par C, entre 20 C et 350 G et un point de recuisson de 430 C. Ce verre est vendu par la British Thomson Houston Company Limited sous le nomde C12.
Les fils ayant une composition contenue dans le domaine ainsi
EMI2.2
défini donnent avec ce verre- ati pIoub5tex.znuduréy bameontraintes indési- rables, dans la zone de température considérée, et sont, par conséquent, sûres et étanches au vidéo
Le cuivre doit être complètement débarassé des impuretés qui le durcissent et l'alliage nickel-fer doit être du degré normal de pureté commerciale..
Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée au dit exemple et qu'elle est susceptible de variantes et modifications sans sortir de son domaine.