Vakuumdichte Stromeinführung durch quarzglas oder quarzähnliche Gläser und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung hat eine vakuumdichte Stromeinführung durch Quarzglas oder quarz ähnliche Gläser sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung zum Gegenstand und bezieht sich insbesondere auf vakuumdichte Stromeinfüh rungen für Hochdruckentladungslampen mit Betriebsdrücken von mehr als 30 Atmosphä ren.
Bei der Herstellung derartiger Stromein führungen werden bekanntlich als Stromlei ter vielfach Molybdänfolien benutzt, die je nach der Lampentype und der beim Betrieb der Lampe auftretenden Beanspruchungen Dicken von 10,u bis 30,u aufweisen. An diese Molybdänfolien werden dann beiderseits meist Molybdän- oder Tantaldrähte angeschweisst, die als äussere Stromzuleitungen und Elek- trodenhalter dienen.
Diese Stromeinführun gen verhalten sich bei lIochdruckentladungs- lampen mit Betriebsdrücken bis zu 10 oder sogar 30 Atmosphären einwandfrei. Bei sehr hohen Betriebsdrücken, beispielsweise bei sol- chen von 80 bis 100 Atmosphären und darüber, treten jedoch Schwierigkeiten auf, insbeson dere die, dass im Lampeninnern befindliches Quecksilber im Laufe der Betriebszeit durch feinste gapillarspalte längs der Molybdän- folie aus dem Entladungsgefäss herausgedrückt wird.
Es tritt dabei stellenweise eine für das blosse Auge nicht sichtbare Ablösung des Quarzglases von der Molybdänfolie ein. Offenbar reicht die Haftfähigkeit von Quarz glas und quarzähnlichen Gläsern auf Molyb- dänoberflächen nicht aus, um den bei diesen Hochdruckentladungslampen überaus hohan Druck- und Temperaturbeanspruchungen zu widerstehen.
Durch systematische Versuche wurde ge funden, dass man bei elektrischen Hochdruck entladungslampen von mehr als 30 Atmo sphären Betriebsdruck zu einer vakuumdich ten Stromeinführung kommen kann, wenn man zwischen dem Quarzglas oder quarz- ähnlichen Glas und der Molybdänfolie eine Oxydzwischenschicht von ganz bestimmter Beschaffenheit vorsieht.
Erfindunbsbeniii13 muss die als Stromeinführung dienende (in bekannter Weise vorzugsweise 10 bis<B>3011</B> starke) Molybdänfolie mit einem Holybdän- oxydbelab der Oxydationsstufe Mo0.. bis MoLO" von höchstens 1 ,er, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 ,et, Dicke versehen sein. Es hat sich gezeigt,
da.ss ein solcher aus Mo0_ bis Mo"O bestehender Oxydbelag sowohl fest an der Molybdänunterlabe als auch ebenso fest am Quarzglas haftet.
Es ist wahrscheinlich sogar so, dass ein solcher Oyxdbelab während des Einschmelzvorbanbes zu einem vielleicht nur sehr geringen Bruchteil von dem Quarzglas aufgenommen wird, so da.ss die unmittelbar an der Molybdänfolie liebende Quarzglas- schiebt molybdänhaltib wird.
Man hat zwar bereits vorbeschlaben, Stromeinführunbsdrähte oder -bänder aus an dern Metallen als 3lolybdän vor dem Ein schmelzen in Glas zu oxydieren und zu die sem Zweck beispielsweise Einschmelzbänder aus Kupfer, Silber, Messing, Eisen, Nickel oder deren Legierungen mittels oxydierender Glasbläserflammen auf hohe Rotblut zu er hitzen. Einschmelzfolien aus den erwähnten Metallen haben sich jedoch für hochbelastete Quarzblaseinschmelzunben als unbrauchbar erwiesen.
Auch führt eine 1J\bertrabunb des genannten Oxydierunbsverfahrens auf Moly1i- dänfolien nicht zum Ziel, weil bei hoher Er hitzung der Molybdänfolien das normale l#,foly bdäntrioxyd entsteht und mit diesem sich keine dauerhaften Einsehmelzunben er zielen lassen.
Erst die Erkenntnis, dass die Oxydhaut auf einer Molybdänfolie aus einem Oxyd der Oxydationsstufe Mo0-. bis Q10..0; bestehen muss, also die Oxydationsstufe Mo20zi nicht überschritten werden darf, öffnete den Weg zur Verwendung von oxydierten Molybdänfolien für Stromeinführungen durch Quarzglas oder quarzähnliche Gläser.
Zur Erzeugung eines Oxydbe labes der Oxydationsstufe 1M0_ bis 110205 ist es z. B. nur erforderlich, die Molybdänfolie -während einer bestimmten Zeit auf verhältnismäl3i-- niedrige Temperaturen, nämlich auf 'Vempera- turen bis 650" C, unter oxydierenden Bedin- ; bunben zu erhitzen.
Mit Sicherheit ergibt sich der gewünschte Oxydbelab, wenn man die 1lolybdänfolie in einem Heizofen nach un.. tenstehendeni Rezept behandelt und nach dem Erreichen der Temperatur von 600" C eine wei- j tere Oxydation durch schnelles Abkühlen ver- verhindert.
EMI0002.0083
Zeit <SEP> Erreichte <SEP> Temperatur
<tb> nach <SEP> 0 <SEP> sec <SEP> 20" <SEP> C
<tb> " <SEP> 6 <SEP>
" <SEP> 300" <SEP> C
<tb> 9 <SEP> " <SEP> 380 <SEP> C
<tb> " <SEP> 12 <SEP> " <SEP> 460" <SEP> C
<tb> " <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> " <SEP> 500" <SEP> C
<tb> 21 <SEP> " <SEP> 580" <SEP> C
<tb> " <SEP> 24 <SEP> " <SEP> 600" <SEP> C Der dabei entstehende Molybdänoxydbelab zeigt iin Gegensatz zum gelblichweissen 31olybdänti-ioxyd ein braunes bis blauviolettes Aussehen.
Nach dein Einschmelzen der oxy dierten Folie in das Quarzglas, das in üblicher Weise unter Vakuum oder in einem indiffe renten Gas vorgenommen werden kann, lässt sieh auf der Molybdänfolie eine dünne braune Schicht aus Molybdändioxyd erkennen. Ein- schmelzunblen dieser Art haben sich auch bei Lampen mit Betriebsdrücken von wesentlich mehr als 80 Atmosphären mit bestem Erfolg bewährt.
Eine weitere Verbesserung der Einschmel zung kann erzielt werden, wenn mau die Molyhdä nfolie in bekannter Weise vor ihrer Oxydiei-riiir"; ätzt, was schon zur Beseitigung des Grates underjün;unb der Kanten vorbesclil' < i;'en wurde.
Eine solche Atzung fördert ]in vorliegenden Fall die Bildung der .o,e-%viinscliten Oxydsehicht.
Bei. der Herstellung von Stroineinführun- äen für sehr hohe Stronibelastunben empfiehlt es sieh ferner, zuerst in die Molybdänfolie in bleiebfalls bekannter Weise Löcher zu stanzen, dann die Folie zur Beseitigung der dabei.
entstandenen Grate zu ätzen und an schliessend zu oxydieren, sowie beim darauf- fohäenden Einschmelzen der oxydierten Folie in das Quarzglas oder quarzähnliche Glas dieses, was an sich auch bekannt ist, mit hohem Druck an die Folie heranzupressen. Hierdurch wird dann die Einwanderung von Oxydteilchen in das Quarzglas begünstigt.
Durch die zusätzliche Anwendung .der für sich bekannten Massnahmen der Lochung, Atzung und späteren Einpressung der Folie in das Quarzglas wird es in Verbindung mit der erfindungsgemässen Oxydierung der Molybdänfolie sogar möglich, vakuumdichte Einschmelzungen mit Molybdänfolien von mehr als 30/,t Dicke herzustellen.
Vacuum-tight current introduction through quartz glass or quartz-like glasses and process for their production. The invention relates to a vacuum-tight current introduction through quartz glass or quartz-like glasses and a method for their production and relates in particular to vacuum-tight Stromeinfüh ments for high-pressure discharge lamps with operating pressures of more than 30 atmospheres.
In the production of such Stromein guides are known to be used as Stromlei ter often molybdenum foils, which have thicknesses of 10, u to 30, u depending on the lamp type and the stresses occurring during operation of the lamp. Molybdenum or tantalum wires are then usually welded to both sides of these molybdenum foils, which serve as external power supply lines and electrode holders.
These current inlets behave perfectly with high pressure discharge lamps with operating pressures of up to 10 or even 30 atmospheres. At very high operating pressures, for example those of 80 to 100 atmospheres and above, however, difficulties arise, in particular that mercury located inside the lamp is pushed out of the discharge vessel through the finest gapillary gaps along the molybdenum foil during the operating time.
In some places, the quartz glass becomes detached from the molybdenum foil, which is invisible to the naked eye. Obviously, the adhesion of quartz glass and quartz-like glasses to molybdenum surfaces is not sufficient to withstand the extremely high pressure and temperature loads of these high-pressure discharge lamps.
Systematic tests have found that a vacuum-tight current can be introduced into high-pressure discharge lamps with an operating pressure of more than 30 atmospheres if an intermediate oxide layer of a specific nature is provided between the quartz glass or quartz-like glass and the molybdenum foil.
In accordance with the invention, the molybdenum foil (preferably 10 to 3011 thick in a known manner) used as the current introduction must have a hollybden oxide label of the oxidation level Mo0 .. to MoLO "of at most 1, preferably 0.1 to 0, 2, et, thickness. It has been shown
that such an oxide coating consisting of Mo0_ to Mo "O adheres firmly to both the molybdenum substrate and also firmly to the quartz glass.
It is probably even the case that such an Oyxdbelab is absorbed by the quartz glass to a perhaps only very small fraction during the melting process, so that the quartz glass slide, which is attached to the molybdenum foil, is molybdenum.
It is true that it has already been decided to oxidize current lead-in wires or strips made of other metals as 3lolybdenum before melting in glass, and for this purpose, for example, melting strips made of copper, silver, brass, iron, nickel or their alloys by means of oxidizing glass blower flames to high red blood to heat him up. Melt-in foils made from the metals mentioned have, however, proven to be unusable for highly stressed quartz-blown melt-downs.
Also, running the above-mentioned oxidation process on molybdenum foils does not achieve the goal, because when the molybdenum foils are heated to a high degree, the normal l #, foly-boron trioxide is produced and this cannot be used to achieve permanent absorption.
Only the realization that the oxide skin on a molybdenum foil consists of an oxide of the oxidation level Mo0-. up to Q10..0; must exist, i.e. the oxidation level Mo20zi must not be exceeded, opened the way to the use of oxidized molybdenum foils for current introduction through quartz glass or quartz-like glasses.
To generate a Oxydbe labes the oxidation level 1M0_ to 110205, it is z. B. only necessary to heat the molybdenum foil -during a certain time to relatively low temperatures, namely to 'temperatures up to 650 "C, under oxidizing conditions.
The desired Oxydbelab is definitely obtained if the molybdenum foil is treated in a heating oven according to the recipe below and, after the temperature of 600 "C has been reached, further oxidation is prevented by rapid cooling.
EMI0002.0083
Time <SEP> <SEP> temperature reached
<tb> after <SEP> 0 <SEP> sec <SEP> 20 "<SEP> C
<tb> "<SEP> 6 <SEP>
"<SEP> 300" <SEP> C
<tb> 9 <SEP> "<SEP> 380 <SEP> C
<tb> "<SEP> 12 <SEP>" <SEP> 460 "<SEP> C
<tb> "<SEP> 1 <SEP> 5 <SEP>" <SEP> 500 "<SEP> C
<tb> 21 <SEP> "<SEP> 580" <SEP> C
<tb> "<SEP> 24 <SEP>" <SEP> 600 "<SEP> C In contrast to the yellowish-white 31olybdenum oxide, the molybdenum oxide belab produced in this way has a brown to blue-violet appearance.
After melting the oxidized foil into the quartz glass, which can be done in the usual way under vacuum or in an indifferent gas, a thin brown layer of molybdenum dioxide can be seen on the molybdenum foil. Melt-down blends of this type have also proven to be very successful with lamps with operating pressures of significantly more than 80 atmospheres.
A further improvement in the melting can be achieved if the molybdenum foil is etched in a known manner before it is oxidized, which has already been done to remove the burrs under the edges and the edges.
In the present case, such an etching promotes the formation of the .o, e-% viinsclite oxide layer.
At. For the production of Stroineinführunäen for very high Stronibelasunben, it is also recommended to first punch holes in the molybdenum foil in a known manner, if necessary, then the foil to remove them.
to etch the resulting burrs and then to oxidize them, and when the oxidized film is subsequently melted into the quartz glass or quartz-like glass, this, which is also known per se, is pressed against the film with high pressure. This then promotes the migration of oxide particles into the quartz glass.
The additional use of the known measures of perforation, etching and later pressing of the foil into the quartz glass, in conjunction with the inventive oxidation of the molybdenum foil, even makes it possible to produce vacuum-tight melts with molybdenum foils of more than 30 /, t thickness.