Verfahren zur Einschmelzung eines Wolframgegenstandes in Glas und nach diesem Verfahren erhaltener Wolframgegenstand. Es ist bekannt, bei der Durchführung von Wolframdrähten durch eine Quarzwand ein oder mehrere Übergangsgläser zu verwenden und dabei das Glas, in das die Wolfram drähte eingeschmolzen werden, aus alkali- freiem Glas bestehen zu lassen, das zum Bei spiel folgende Zusammensetzung besitzt:
EMI0001.0007
S'02 <SEP> 88,8
<tb> B,203 <SEP> 8,4
<tb> A1203 <SEP> 2,9
<tb> Ca0 <SEP> 0,4 Dieses Glas hat einen sehr hohen Erwei- chungspunkt und lässt sich schwer anfertigen und bearbeiten. Infolge der schlechten Be- arbeitbarkeit des Glases lässt es sich auch schwer für die Anfertigung grösserer Gegen stände, wie Kolben für Glühlampen, Ent ladungsröhren usw., anwenden.
In vielen Fällen ist es daher erwünscht, für das Einschmelzen von Wolfram Glas sorten anzuwenden, welche eine niedrigere Erweichungstemperatur besitzen. Solche Ein schmelzungen sind auch bekannt. Hierbei hat man Glassorten verwendet, die infolge eines bestimmten Alkaliogydgehaltes eine niedri- ; gere Erweichungstemperatur als das oben be schriebene alkalifreie Glas besitzen.
Es hat sich aber ergeben, dass diese Ein schmelzungen nicht immer vollkommen zu verlässig sind und zum Beispiel nicht unter allen Umständen völlig gasdicht bleiben, wenn sie während längerer Zeit auf eine hohe Temperatur erhitzt werden.
Die Erfindung bezweckt, darin Verbesse rung zu bringen. Erfindungsgemäss wird als Glas, in das der Wolframgegenstand ein geschmolzen wird, ein. alkaliarmes bis alkali- freies Glas mit weniger als 1 % Alkaliogyd und einer Erweichungstemperatur von 500 bis 800 C verwendet, während ausserdem der Wolframgegenstand während der Ein schmelzung auf eine solch hohe Temperatur erhitzt wird, dass die Oberfläche des ein geschmolzenen Wolframgegenstandes blank ist.
Bei den bekannten Einschmelzungen von Wolfram in alkalihaltige Gläser ist die Oberfläche des eingeschmolzenen Wolfram gegenstandes mit einer braungefärbten Schicht überzogen.
Diese Schicht wurde bis her für die Anfertigung einer guten Ver bindung zwischen derWolframoberfläche und dem Glas für sehr wichtig gehalten, weshalb denn auch wohl vorgeschlagen wurde, das Entstehen der gefärbten Schicht dadurch zu fördern, dass der Wolframgegenstand vor dem Einschmelzen mit einer Wolframbronze- schicht bedeckt wird.
Es hat sich aber gezeigt, dass diese braun gefärbte Schicht gar nicht erforderlich ist und dass sogar das Entstehen dieser Schicht besser vermieden wird. Des weiteren hat sich heraus gestellt, dass diese braune Schicht dadurch vermieden werden kann, dass die Temperatur, auf die das Wolfram während des Einschmel zens erhitzt wird, höher als bisher üblich ge wählt wird. Die wahrscheinliche Erklärung dafür ist, dass die geringere Zuverlässigkeit der bekannten Einschmelzungen durch das Wolframoxyd herbeigeführt wird, das sich bei der Einschmelzung auf dem Wolfram bildet.
Dadurch, dass das Wolfram nun auf eine sehr hohe Temperatur gebracht wird, verschwindet das Wolframoxyd in so star kem Masse, dass höchstens nur ein äusserst dünnes Wolframoxydhäutchen auf dem Wolf ram zurückbleibt.
Das Entstehen einer blanken Einschmel zung wird noch durch den Umstand erleich tert, dass das Glas, in das der Wolframgegen- stand eingeschmolzen wird, praktisch alkali- oxydfrei ist. Gleichzeitig wird hierdurch der Vorteil erhalten, da,ss die Elektrolyse des Glases wesentlich geringer als von Alkali ent haltenden Gläsern ist. Da beim erfindungs gemäss angewendeten Glas kein wesentlicher Alkalioxydgehalt zulässig ist, kann man nötigenfalls den Schmelzpunkt mit Hilfe eines beträchtlichen Prozentsatzes Boroxyd erniedrigen.
Um das Erhitzen des Wolfra,mgegen- Standes auf die erforderliche hohe Tempera tur zu erleichtern, wird das Glas vorzugs weise im weichen Zustand auf die Wolfram oberfläche geschmiert. Dies kann dadurch erfolgen, dass dem Glas die Form eines Stabes oder eines ähnlichen Körpers gegeben wird und eines seiner Enden in der Nähe des Wolfram gegenstandes stark erhitzt wird. Bei dieser Auftragungsweise des Glases ist die Wolf - ramoberfläche für die zugeführte Wärme besser zugänglich und lässt das Wolfram sich leichter auf eine sehr hohe Temperatur bringen.
Bekanntlich muss man darauf achten, dass der Ausdehnungskoeffizient des Glases von demjenigen des Wolframs nicht zu sehr ver schieden ist. Wenn die Ausdehnungskoeffi zienten des Glases und des Wolframs nicht gleich sind, wird vorzugsweise ein Glas ver wendet, dessen Ausdehnungskoeffizient klei ner als der von Wolfram ist. In diesem Falle sind ziemlich grosse Unterschiede in den Aus dehnungskoeffizienten zulässig.
Die erfindungsgemässe fertige Einschmel zung weist das Kennzeichen auf, dass das Glas, in dem der Wolframgegenstand ein geschmolzen ist, einen Erweichungspunkt von 500 bis 800 C aufweist und weniger als 1 % Alkalioxyd, vorzugsweise überhaupt kein Alkalioxyd, enthält, während die Oberfläche des eingeschmolzenen Wolframgegenstandes blank ist, das heisst ein metallisches Aussehen und die Farbe von reinem Wolfram auf weist.
Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand eines spezifischen Ausführungsbei spiels des Verfahrens näher verdeutlicht.
Das Einschmelzglas kann zum Beispiel folgende Zusammensetzung besitzen.
EMI0002.0031
Von diesem Glas, das einen Ausdeh nungskoeffizienten von 37 X 10-7 und eine Erweichungstemperatur von 635 C besitzt, wird ein Stäbchen mit einem Durchmesser von zum Beispiel 3 bis 4 mm angefertigt. Ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von zum Beispiel 1 mm wird in einer Leucht- gasflamme, der Sauerstoff und Luft zuge führt werden, erhitzt, bis der Draht weiss glühend ist. Ein Ende des Glasstäbchens wird dann in dieser Flamme derart erhitzt, dass das Glas stellenweise weich wird.
Dieses weiche Glas wird auf den Wolframdraht ge- sehmiert, der während der Auftragung dieses Glases mit der Hand oder mechanisch um seine Längsachse gedreht wird. Auf diese i Weise kann auf dem Wolframdraht eine Glasschicht von zum Beispiel 1 mm Stärke und 2 cm Länge aufgetragen werden. Falls man beim Einschmelzen das Wolfram nicht erfindungsgemäss auf eine hohe Temperatur bringen würde, erhält man nicht eine blanke, sondern eine matt graue bis graugefärbte Oberfläche des eingeschmolzenen Wolfram drahtes.
Die Temperatur, bei der die Bil dung einer gefärbten Schicht auf dem Wolf ramfaden vermieden und eine blanke Ober fläche des Wolframs erhalten wird, kann leicht probegemäss durch Regelung der der Flamme zugeführten Mengen Sauerstoff und Luft eingestellt werden.
Die auf dem Wolframfaden aufgetragene Glasschicht kann auf bekannte Weise an einen Glasgegenstand angeschmolzen werden. Man kann zum Beispiel einen oder mehrere solcher mit einer Glasschicht bedeckten Wolf ramdrähte in das Ende eines Glasröhrchens bringen und dann dieses Röhrchenende unter Erhitzung zukneifen, wodurch ein sogenann ter Quetschfuss erhalten wird.
Dieses Glas röhrchen kann zum Beispiel aus Glas der folgenden Zusammensetzung bestehen:
EMI0003.0015
SiO;; <SEP> 77,3
<tb> B203 <SEP> 15,6
<tb> Na20 <SEP> <B>5,8%</B>
<tb> K20 <SEP> 0,8
<tb> A1203 <SEP> 0,5 Der Quetschfuss kann in bekannter Weise für die Anfertigung von Vakuumröhren, wie Glühlampen, Senderöhren, Kathodenstrahl röhren usw., verwendet werden.
Ein anderes Glas, das für die Einschmel zung der Wolframdrähte angewendet werden kann, ist zum Beispiel das Glas der folgen den Zusammensetzung:
EMI0003.0020
Si02 <SEP> 57,0
<tb> <B>B=03 <SEP> 5,0</B>
<tb> Al2O3 <SEP> 20,3
<tb> Mg0 <SEP> 8,8
<tb> Ca0 <SEP> 7,4
<tb> Ba0 <SEP> 1,0
<tb> K20 <SEP> <B>0,5%</B> Der Ausdehnungskoeffizient dieses Gla ses beträgt etwa 35 X 10-7 und die Erwei- chungstemperatur etwa <B>770'</B> C.
Process for melting a tungsten object in glass and a tungsten object obtained by this process. It is known to use one or more transition glasses when passing tungsten wires through a quartz wall and to let the glass into which the tungsten wires are melted consist of alkali-free glass, which has the following composition, for example:
EMI0001.0007
S'02 <SEP> 88.8
<tb> B, 203 <SEP> 8.4
<tb> A1203 <SEP> 2.9
<tb> Ca0 <SEP> 0.4 This glass has a very high softening point and is difficult to manufacture and process. As the glass is difficult to process, it is also difficult to use for the production of larger objects, such as bulbs for incandescent lamps, discharge tubes, etc.
In many cases it is therefore desirable to use types of glass for melting tungsten which have a lower softening temperature. Such fusions are also known. In this case, types of glass have been used which, due to a certain alkali metal content, have a low; have a softer temperature than the alkali-free glass described above.
It has been found, however, that these melts are not always completely reliable and, for example, do not remain completely gas-tight under all circumstances if they are heated to a high temperature for a long time.
The invention aims to bring about improvement therein. According to the present invention, as the glass into which the tungsten object is melted, a. Low-alkali to alkali-free glass with less than 1% alkali metal and a softening temperature of 500 to 800 C is used, while the tungsten object is heated to such a high temperature during the melting that the surface of a molten tungsten object is bare.
In the known fusing of tungsten in alkaline glasses, the surface of the fused tungsten object is covered with a brown-colored layer.
This layer was previously considered to be very important for the production of a good connection between the tungsten surface and the glass, which is why it was suggested that the creation of the colored layer should be promoted by covering the tungsten object with a tungsten bronze layer before melting becomes.
It has been shown, however, that this brown-colored layer is not necessary at all and that even the formation of this layer is better avoided. Furthermore, it has been found that this brown layer can be avoided by choosing a temperature to which the tungsten is heated during the melting process to be higher than previously usual. The probable explanation for this is that the lower reliability of the known meltdowns is brought about by the tungsten oxide that forms on the tungsten when it is melted down.
Because the tungsten is now brought to a very high temperature, the tungsten oxide disappears to such an extent that at most only an extremely thin layer of tungsten oxide remains on the tungsten oxide.
The creation of a bare seal is made easier by the fact that the glass into which the tungsten object is melted is practically free of alkali oxide. At the same time, this has the advantage that the electrolysis of the glass is significantly less than that of glasses containing alkali. Since no substantial alkali oxide content is permitted in the glass used in accordance with the invention, the melting point can, if necessary, be lowered with the aid of a considerable percentage of boron oxide.
In order to make it easier to heat the tungsten counterpart to the required high temperature, the glass is preferably smeared onto the tungsten surface in a soft state. This can be done in that the glass is given the shape of a rod or a similar body and one of its ends near the tungsten object is strongly heated. With this method of applying the glass, the tungsten surface is more accessible to the heat supplied and the tungsten can be brought to a very high temperature more easily.
As is well known, one must ensure that the expansion coefficient of the glass is not too different from that of tungsten. If the expansion coefficients of the glass and the tungsten are not the same, a glass is preferably used, the expansion coefficient of which is smaller than that of tungsten. In this case, rather large differences in the expansion coefficients are permissible.
The finished seal according to the invention has the characteristic that the glass in which the tungsten object is melted has a softening point of 500 to 800 C and contains less than 1% alkali oxide, preferably no alkali oxide at all, while the surface of the melted tungsten object is bare, which means it has a metallic appearance and the color of pure tungsten.
The invention is illustrated in more detail below using a specific game of Ausführungsbei the method.
The sealing glass can have the following composition, for example.
EMI0002.0031
From this glass, which has an expansion coefficient of 37 X 10-7 and a softening temperature of 635 C, a rod with a diameter of, for example, 3 to 4 mm is made. A tungsten wire with a diameter of, for example, 1 mm is heated in a luminous gas flame, to which oxygen and air are supplied, until the wire is glowing white. One end of the glass rod is then heated in this flame in such a way that the glass becomes soft in places.
This soft glass is permeated onto the tungsten wire, which is rotated by hand or mechanically around its longitudinal axis during the application of this glass. In this way, a glass layer, for example 1 mm thick and 2 cm long, can be applied to the tungsten wire. If, according to the invention, the tungsten was not brought to a high temperature during melting, the surface of the melted tungsten wire would not be bare, but instead a matt gray to gray-colored surface.
The temperature at which the formation of a colored layer on the tungsten thread is avoided and a bare surface of the tungsten is obtained can easily be adjusted according to the test by regulating the amounts of oxygen and air supplied to the flame.
The glass layer applied to the tungsten thread can be fused to a glass object in a known manner. For example, one or more such wolf wires covered with a layer of glass can be inserted into the end of a glass tube and then pinched off this end of the tube while being heated, whereby a so-called pinch foot is obtained.
This glass tube can consist, for example, of glass with the following composition:
EMI0003.0015
SiO ;; <SEP> 77.3
<tb> B203 <SEP> 15.6
<tb> Na20 <SEP> <B> 5.8% </B>
<tb> K20 <SEP> 0.8
<tb> A1203 <SEP> 0.5 The squeeze foot can be used in a known manner for the production of vacuum tubes such as incandescent lamps, transmitter tubes, cathode ray tubes, etc.
Another glass that can be used to melt the tungsten wires is, for example, glass with the following composition:
EMI0003.0020
Si02 <SEP> 57.0
<tb> <B> B = 03 <SEP> 5.0 </B>
<tb> Al2O3 <SEP> 20.3
<tb> Mg0 <SEP> 8.8
<tb> Ca0 <SEP> 7.4
<tb> Ba0 <SEP> 1.0
<tb> K20 <SEP> <B> 0.5% </B> The expansion coefficient of this glass is around 35 X 10-7 and the softening temperature is around <B> 770 '</B> C.