AT152259B

AT152259B - Vakuumdichte Verbindung zwischen Quarz und Metall.

Info

Publication number: AT152259B
Authority: AT
Inventors: Hans Dr Pulfrich
Original assignee: Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh
Priority date: 1936-05-05
Filing date: 1937-03-10
Publication date: 1938-01-25

Description

Vakuumdiehte Verbindung zwischen Quarz und Metall.

In der Technik besteht ein grosses Bedürfnis, Quarz und Metall miteinander vakuumdicht zu verbinden. Zahlreiche Wege sind hiefür vorgeschlagen, doch haben alle vorgeschlagenen Mittel den Nachteil schwieriger Herstellung oder einer geringen Temperaturwechselbeständigkeit. Die Erfindung gibt nun einen neuartigen Weg zur Herstellung der genannten Verbindung, durch den alle diese Schwierigkeiten überwunden werden. Nach der Erfindung wird der Quarzteil an der Verbindungsstelle durch Aufsintern mit dem Überzug eines hochschmelzenden Metalls versehen und der Metallteil dann an diesem Überzug festgelötet.

Wenn man auf den Quarzteil beispielsweise Wolframpulver aufbringt und bei einer Temperatur von 1500 bis 1600 C etwa 10 bis 15 Minuten sintert, so wird der Quarzteil, ohne seine Gestalt zu ändern, an der Oberfläche bereits so weit erweicht, dass die Spitzen der Metallkristalle in die Quarzoberfläche einsinken und beim Abkühlen unlösbar festgehalten werden. Das Aufsintern nimmt man bei Wolfram zweckmässig in einer Umgebung von einem nicht angreifenden Gas, wie Stickstoff, vor, u. zw. etwa bei 1500-1600 C. Auch bei andern Metallen wird sich ein solches Gas bewähren, da hiedurch eine schädliche Beeinflussung des Quarzes vermieden wird. Natürlich muss das Gas bei einem oxydierbaren Metall wie Wolfram völlig sauerstofffrei sein. Vorteilhaft fügt man sogar ein reduzierendes Gas, wie z.

B. etwas Wasserstoff, u. zw. beispielsweise 1-2% dieses Gases, bei, um eine Oxydation auf jeden Fall zu vermeiden. Mit diesem Metallüberzug wird dann die Metallkappe verlötet. Man bedient sich hiezu zweckmässig eines Hartlotes, wie z. B. Silber, Kupfer oder deren Legierungen, das sowohl den Metallüberzug als auch den Metallteil benetzt, ohne mit ihnen zu legieren.

Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, ein Lot zu benutzen, das weder mit dem Metallüberzug noch mit dem Metallteil eine Legierung eingeht. Alle diese Verfahrensgänge können für die Massenherstellung in einfacher Weise in den üblichen Öfen vorgenommen werden.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele für den Gegenstand nach der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen Quarzteil 1, der mit einem porigen Wolframüberzug 2 nach dem beschriebenen Verfahren versehen ist. Mit Hilfe eines Lotes 3 ist dieser Metallüberzug mit der Kappe 4 verbunden, die z. B. von einer Stromzuführung 5 durchsetzt ist. Die Kappe 4 umfasst den Quarzteil von aussen und übt daher bei der Abkühlung auf den Quarzteil einen erheblichen Druck aus, der dafür sorgt, dass die vakuumdichte Verbindung nicht gelöst wird. Um den mechanischen Druck des Metallteiles aufnehmen zu können, erhält der Quarzteil eine grössere Wandstärke. Bei den Versuchen hat es sieh als ausreichend erwiesen, die Wandstärke so zu bemessen, dass sie etwa die Hälfte des halbmessers ausmacht.

Die Fig. 2 zeigt eine ähnlich ausgebildete Metall-Quarz-Verbindung, bei der jedoch an die Stelle der Metallkappe 4 ein Rohr 6 getreten ist, das an seinem Ende mit einem Glasteil 7 verschmolzen ist.

Bei der Ausbildung nach Fig. 2 muss der Metallteil verhältnismässig lang gewählt werden, um ein Beschädigen der Verlötung beim Anschmelzen des Glases zu vermeiden. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird es in vielen Fällen vorteilhaft sein, die Anordnung nach den Fig. 3 oder 4 zu benutzen.

Nach der Fig. 3 ist der an dem Quarzteil angelötet Metallring 8 mit einem zweiten Metallring 9 verschweiss, an den vor dem Verschweissen bereits der Glasteil 7 angeschmolzen wurde. Die beiden Metallteile können naturgemäss eine verschiedene Zusammensetzung besitzen. An die Stelle der Verschweissung kann nach der Fig. 4 auch eine Verlötung treten. Diese Verlötung kann je nach Bedarf eine Hartoder Weichlötung sein.

Selbstverständlich ist es auch möglich, an die Stelle des Glasteiles einen Teil aus keramischen Massen treten zu lassen, der entweder durch ein ähnliches Lötverfahren, wie es für die Quarz-MetallVerbindung beschrieben ist, mit dem Metallteil verbunden wird oder der mit Hilfe von Glasur oder Glas an dem Metallteil angeschmolzen ist.

Die Anordnung nach der Erfindung ist insbesondere für Leuchtröhren und andere elektrische Geräte geeignet. Durch Wahl geeigneter Lötmittel oder Überzüge, z. B. Eisen, ist es auch möglich, die Verbindungsstelle quecksilbersicher zu machen, um die Durchführung für Quecksilberröhren zu benutzen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vakuumdichte Verbindung zwischen Quarz und Metall, dadurch gekennzeichnet, dass der Quarzteil an der Verbindungsstelle einen aufgesinterten, vorzugsweise porigen Überzug eines hochschmelzenden Metalls, wie Wolfram, besitzt, mit dem der Metallteil durch Löten vakuumdicht verbunden ist.

Claims

2. Anwendung der Quarz-Metall-Verbindung nach Anspruch 1 auf die Verbindung von Quarz mit Glas, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Metallteil unmittelbar oder mit Hilfe eines angelöteten oder angeschweissten Metallzwischenstückes das Glas angeschmolzen ist.

3. Anwendung der Quarz-Metall-Verbindung nach Anspruch 1 auf die Verbindung von Quarz mit Teilen aus keramischen Massen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Metallteil unmittelbar oder mit Hilfe von Glas-oder Metallzwischenstücken der Teil aus keramischen Massen angeschlossen ist.

4. Quarz-Metall-Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallteil den Quarzteil umschliesst und dass der Quarzteil eine zum Aufnehmen der Druckkräfte des Metalls ausreichende Wandstärke besitzt, die bei einem kreisförmigen Querschnitt etwa die Hälfte des Halbmessers beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung der Quarz-Metall-Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die mit dem Metall zu verbindende Stelle des Quarzteiles ein hochschmelzendes Metall, das von einem Hartlot benetzbar ist, wie z. B. Wolfram, als Pulver aufgesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Wolframpulver in einer sauerstofffreien Umgebung eines nicht angreifenden Gases, vorzugsweise Stickstoff, bei einer Temperatur von etwa 1500 bis 16000 C aufgesintert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einem nicht angreifenden Gas eine geringe Menge Wasserstoff von vorzugsweise 1 bis 2% beigefügt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallteil mit dem aufgesinterten Pulver eines hochsehmelzenden Metalls mit Hilfe eines Hartlotes, wie Silber, das sowohl das aufgesinterte Metall als auch den anzubringenden Metallteil benetzt, verlötet wird. EMI2.1