CH214493A - Process for melting a tungsten object in glass and a tungsten object obtained by this process. - Google Patents

Process for melting a tungsten object in glass and a tungsten object obtained by this process.

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CH214493A
CH214493A CH214493DA CH214493A CH 214493 A CH214493 A CH 214493A CH 214493D A CH214493D A CH 214493DA CH 214493 A CH214493 A CH 214493A
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tungsten
glass
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Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/02Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing by fusing glass directly to metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/20Seals between parts of vessels
    • H01J5/22Vacuum-tight joints between parts of vessel
    • H01J5/26Vacuum-tight joints between parts of vessel between insulating and conductive parts of vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0033Vacuum connection techniques applicable to discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0037Solid sealing members other than lamp bases
    • H01J2893/0041Direct connection between insulating and metal elements, in particular via glass material
    • H01J2893/0043Glass-to-metal or quartz-to-metal, e.g. by soldering

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Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRüCHE I. Verfahren zur Einschmelzung eines aus Wolfram bestehenden Gegenstandes in Glas mit einer Erweichungstemperatur von 500 bis<B>800'</B> C, dadurch gekennzeichnet, dass ein alkaliarmes bis alkalifreies Glas mit weniger als 1 % Alkaliogyd verwendet wird, und der Wolframgegenstand während der Einschmelzung auf eine solch hohe Tem peratur gebracht wird, dass die Oberfläche des eingeschmolzenen Wolframgegenstandes blank ist. PATENT CLAIMS I. A method for melting an object made of tungsten in glass with a softening temperature of 500 to <B> 800 '</B> C, characterized in that a low-alkali to alkali-free glass with less than 1% alkali metal is used, and the Tungsten object is brought to such a high temperature during the melting process that the surface of the melted tungsten object is bare. II. Nach dem Verfahren gemäss Patent anspruch I erhaltener, in Glas mit einem Erweichungspunkt von 500 bis 800 C ein geschmolzener Wolframgegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas weniger als 1 Alkaliogyd enthält und dass die Oberfläche des eingeschmolzenen Wolframgegenstandes blank ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Glas im wei chen Zustand auf den einzuschmelzenden Ge genstand geschmiert wird. 2. II. A molten tungsten object obtained in glass with a softening point of 500 to 800 C, characterized in that the glass contains less than 1 alkali metal oxide and that the surface of the melted tungsten object is bare. SUBClaims: 1. The method according to claim I, characterized in that the glass is lubricated in the white state on the object to be melted. 2. Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet; dass in der Nähe des Wolframgegenstandes ein Ende eines aus dem genannten Glas bestehenden Körpers erhitzt und auf den Gegenstand geschmiert wird. Method according to dependent claim 1, characterized by; that in the vicinity of the tungsten object, one end of a body made of said glass is heated and smeared onto the object.
CH214493D 1938-07-13 1939-07-12 Process for melting a tungsten object in glass and a tungsten object obtained by this process. CH214493A (en)

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