DE1026051B - Process for connecting glass parts and the object produced by this process, in particular electron beam tubes - Google Patents

Process for connecting glass parts and the object produced by this process, in particular electron beam tubes

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DE1026051B
DE1026051B DEN12854A DEN0012854A DE1026051B DE 1026051 B DE1026051 B DE 1026051B DE N12854 A DEN12854 A DE N12854A DE N0012854 A DEN0012854 A DE N0012854A DE 1026051 B DE1026051 B DE 1026051B
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Germany
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glass
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metal body
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DEN12854A
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German (de)
Inventor
Dr Bruno Jonas
Dipl-Phys Gerhard Seitz
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/04—Joining glass to metal by means of an interlayer
    • C03C27/042—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C03C27/044—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of glass, glass-ceramic or ceramic material only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/20—Seals between parts of vessels
    • H01J5/22—Vacuum-tight joints between parts of vessel
    • H01J5/26—Vacuum-tight joints between parts of vessel between insulating and conductive parts of vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00—Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0033—Vacuum connection techniques applicable to discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0037—Solid sealing members other than lamp bases
    • H01J2893/0041—Direct connection between insulating and metal elements, in particular via glass material
    • H01J2893/0043—Glass-to-metal or quartz-to-metal, e.g. by soldering

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden und Lösen von Glasteilen, wobei ein mit Email überzogener Metallkörper derart verwendet wird, daß diese Verbindung wieder gelöst werden kann, ohne die Glasteile zu beschädigen. Weiter bezieht sich die Erfindung auf einen Gegenstand, insbesondere auf ein Vakuumgefäß, ζ. B. eine Elektronenstrahlröhre, mit mindestens einer solchen lösbaren Verbindung.The invention relates to a method for connecting and detaching glass parts, one with Enamel coated metal body is used in such a way that this connection can be released again can without damaging the glass parts. The invention further relates to an article, in particular on a vacuum vessel, ζ. B. a cathode ray tube, with at least one such detachable Link.

Im Prinzip soll eine Verbindung zwischen zwei Glasteilen, die durch eine leicht schmelzbare Glassorte, z. B. Glasur oder Email, gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines Metallkörpers miteinander verbunden sind, wieder lösbar sein, indem bei Erhitzung die Glasur oder das Email wieder schmilzt, bevor die Glasteile erweichen. In der Praxis ergibt es sich jedoch, daß dies nicht ohne weiteres möglich ist, da hierbei der Glasrand meistens beschädigt wird, so daß die Glasteile nicht mehr verwendbar sind.In principle, a connection between two glass parts, which is made possible by an easily fusible type of glass, z. B. glaze or enamel, optionally connected to one another with the interposition of a metal body can be removed again by melting the glaze or enamel again when heated before the Glass parts soften. In practice, however, it turns out that this is not easily possible because here the edge of the glass is mostly damaged, so that the glass parts can no longer be used.

Email oder Glasur wird im allgemeinen in denjenigen Fällen verwendet, in denen eine hohe Temperatur der mit den Glasteilen verbundenen oder durch diese Teile umgebenen Einzelteile vermieden werden soll, so daß ein Email mit niedriger Erweichungstemperatur verwendet wird, wobei die Anschmelzung bei etwa 400 bis 450° C erfolgen kann. Solche Emailsorten haben jedoch den Nachteil, daß, wenn der Ausdehnungskoeffizient an den des Glases gut angepaßt ist, das Email zu einer starken Entglasung neigt (Kristallisierung). Bei den bekannten Glas-Email-Anschmelzungen mußte man sich somit häufig mit einem weniger gut angepaßten Ausdehnungskoeffizienten begnügen.Enamel or glaze is generally used in those cases where a high temperature the items connected to the glass parts or surrounded by these parts are avoided should, so that an enamel with a low softening temperature is used, whereby the melting can take place at about 400 to 450 ° C. However, such types of enamel have the disadvantage that if the expansion coefficient is well matched to that of the glass, the enamel tends to devitrify strongly (crystallization). With the well-known glass-enamel melts one often had to deal with a less well-matched coefficient of expansion content.

Man versuchte diesen Nachteil durch Anwendung von sehr dünnen Schichten zu beheben, da bekanntlich der Ausdehnungskoeffizient bei Anwendung dünner Schichten weniger kritisch ist. Solche dünne Schichten werden dadurch erhalten, daß die miteinander zu verbindenden Teile während des Anschmelzens kräftig aiufeinandergedirückt werden, so daß das flüssige Email weggepreßt wkd. Dies hat jiedoch den Nachteil, daß das weggepreßte Email auf dem Außen- und/oder Innenrand der SchmelzsteHe einen Wulst bildet, so daß an dieser Stelle der Nachteil des Unterschiedes der Ausdehnungskoeffizienten voll zur Geltung kommt und besonders bei großen Gegenständen eine große Gefahr des Springend entsteht.Attempts were made to remedy this disadvantage by using very thin layers, as is well known the expansion coefficient is less critical when using thin layers. Such thin layers are obtained in that the parts to be joined together vigorously during the melting pressed together so that the liquid enamel wkd away. However, this has the disadvantage that the pressed-away enamel forms a bead on the outer and / or inner edge of the melting point, see above that at this point the disadvantage of the difference in the expansion coefficients comes into its own and especially with large objects there is a great danger of jumping.

Stellt man ein Email oder eine Glasur mit einem gut angepaßten Ausdehnungskoeffizienten her, so ist die Erweichungstemperatur etwas höher. Diese höhere Erweichungstemperatur ist meistens nicht bedenklich, aber die dabei entstehende Entglasung, die der Erweichung entgegenwirkt, ist bedenklich. Diese Entglasung kann man dadurch verringern, daß die für dieIf you produce an enamel or a glaze with a well-matched coefficient of expansion, so is the softening temperature is slightly higher. This higher softening temperature is usually not a cause for concern, but the devitrification that results, which counteracts the softening, is questionable. This devitrification can be reduced by the fact that the

und durch dieses Verfahrenand through this process

hergestellter Gegenstand,manufactured item,

insbesondere Elektronenstrahlröhreespecially cathode ray tube

Anmelder:Applicant:

!ο N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)! ο NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 3. Oktober 1956Claimed priority:
Netherlands 3 October 1956

Dr. Bruno Jonas und Dipl.-Phys. Gerhard Seitz, Aachen, sind als Erfinder genannt wordenDr. Bruno Jonas and Dipl.-Phys. Gerhard Seitz, Aachen, have been named as inventors

Amschmelzung erforderliche Zeit möglichst kurz gehalten wird, wobei also sowohl die Erhitzung als auch das Haften und die Abkühlung des Emails möglichst schnell vor sich gehen sollen-. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, einen Metallkörper anzuwenden, der elektrisch erhitzt und eingeschmolzen wird. Diese Anschmelzungen haben sich jedoch nicht als zuverlässig erwiesen, da stets die Möglichkeit besteht, daß infolge Entglasung Vakuumundichtigkeiten entstehen. Das Lösen solcher Verbindungen hat sich als nicht gut durchführbar herausgestellt.Amschmelzung kept the required time as short as possible is, with both the heating and the adhesion and cooling of the enamel as possible should go fast-. In these cases, it is advantageous to use a metal body that is electrically is heated and melted down. These meltdowns however, have not proven to be reliable as there is always the possibility that as a result Devitrification Vacuum leaks arise. Dissolving such connections has proven to be no good feasible.

Aus vielen Prüfungen hat sich ergeben, daß es dennoch möglich ist, solche Glas-Email-Metall-Email-Glas-Verbindungen lösbar zu machen, wenn gemäß der Erfindung bei der Verbindung der Teile miteinander das Email durch Erhitzung des Metallkörpers geschmolzen und, \rorzugsweise schnell, auf eine das Entglasungsgebiet des Emails übersteigende Temperatur gebracht wird und dann nach Benetzung des Glases und gegebenenfalls des Metalls so schnell bis unterhalb dieses Gebietes abgekühlt wird, daß keine Entglasung eintritt. Der Metallkörper besteht vorzugsweise aus einem weichen Metall, z. B. Kupfer, Aluminium oder Silber.Many tests have shown that it is nevertheless possible to create such glass-enamel-metal-enamel-glass connections to make detachable if according to the invention when connecting the parts together the enamel melted by heating the metal body and, preferably quickly, on a das Devitrification area of the enamel is brought to excess temperature and then after wetting the Glass and possibly the metal is cooled so quickly to below this area that none Devitrification occurs. The metal body is preferably made of a soft metal, e.g. B. copper, Aluminum or silver.

Da mittels des Metallkörpers die Erhitzung örtlich genau stattfinden kann und somit eine hohe Anschmelztemperatur anwendbar ist, ohne daß die Glasteile und die damit verbundenen oder von ihnen umgebenen Elemente, z. B. Elektroden, beeinträchtigt werden, kann man ein Email mit höherer Erweichungs-Since the metal body can be used for the heating to take place precisely and thus a high melting temperature is applicable without the glass parts and the associated or surrounded by them Elements, e.g. B. electrodes, are affected, you can use an enamel with a higher softening

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temperatur verwenden, so daß ein größerer Bereich des Ausdehnungskoeffizienten wählbar ist. Es ergibt sich, daß es dann gut möglich ist, durch Erhitzung des Metallkörpers auf die Erweichungstemperatur des Emails oder auf eine höhere Temperatur die Glasteile wieder voneinander zu trennen, ohne daß sie beschädigt werden, so daß sie später wieder verwendbar sind.Use temperature so that a larger range of the expansion coefficient can be selected. It results that it is then quite possible, by heating the metal body to the softening temperature of the Enamels or at a higher temperature to separate the glass parts from each other again without damaging them so that they can be used again later.

Um die Möglichkeit des Sprengens des Glases zu verringern, verwendet man vorzugsweise einen Metallkörper aus einem weichen Metall, z. B. Kupfer, Aluminium oder Silber, da dieses Metall ein wenignachgiebig ist. Bei sorgfältiger Wahl des Emails in bezug auf den Ausdehnungskoeffizienten kann auch ein Metallkörper aus Chromeisen u. dgl. verwendet werden-.In order to reduce the possibility of the glass bursting, it is preferred to use a metal body made of a soft metal, e.g. B. copper, aluminum or silver, as this metal is a little compliant is. With careful selection of the enamel with regard to the expansion coefficient, a metal body made of chrome iron and the like can be used.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in derThe invention is explained in more detail with reference to a drawing in which

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Verlaufs des Entglasungsgebietes eines Emails ist, einem Glaskegel 8 und einem Fenster 9 besteht. Vor dem Fenster 9 ist in der Röhre ein Gittergebilde 10 angebracht, das dazu dient, das Bündel auf in einer bestimmten Farbe aufleuchende Punkte oder Zeilen eines nicht dargestellten Farbschirmes zu richten. Solche Gebilde und Schirme sind sehr kostbar, so daß es erwünscht ist, diese Teile beim Defektwerden der Röhre in eine andere Röhre einbauen zu können. Dazu ist das Fenster 9 mit dem Konus 8 durch eine An-Fig. 1 is a graphic representation of the course of the devitrification area of an enamel, a glass cone 8 and a window 9. In front of the window 9 there is a grid structure 10 in the tube attached, which serves to direct the bundle onto points or lines that light up in a certain color to judge a color screen, not shown. Such structures and screens are very precious, so that it is desirable to be able to install these parts in another tube if the tube becomes defective. In addition is the window 9 with the cone 8 by an

.o Schmelzung nach der Erfindung mittels eines Metallringes 11 und Emailschichten 12 und 13 verbunden. Bei einer bestimmten Ausführungsform wurde ein Kupferkörper mit einer Stärke von 1 mm mit einem Email der folgenden Zusammensetzung überzogen:.o melting according to the invention by means of a metal ring 11 and enamel layers 12 and 13 connected. In a particular embodiment, a Copper body with a thickness of 1 mm covered with an enamel of the following composition:

100g PbO, 18g B2O., und 16,5 g ZnO.100g PbO, 18g B 2 O., and 16.5g ZnO.

Der Ausdehnungskoeffizient des Emails ist dabei etwas kleiner als der der Glasteile, z. B. Bleiglas oder Kalkglas. Das Email kann zunächst an dem Metall-The expansion coefficient of the enamel is slightly smaller than that of the glass parts, e.g. B. lead glass or Lime glass. The enamel can first be attached to the metal

Fig. 2 eine Anschmelzung nach der Erfindung und 20 körper festgeschmolzen werden, aber es kann auch als Fig. 3 eine Elektronenstrahlröhre mit einer solchen «ine Pulverschicht auf dem Glas oder dem Metall an-Anschmelzung zeigt. gebracht und erst beim AnschmelzenFig. 2 is a melt according to the invention and 20 body are melted, but it can also be used as 3 shows a cathode ray tube with such a powder layer on the glass or the metal shows. brought and only when melting

In Fig. 1 ist als Ordinate K die Entglasungsgeschwindigkeit, als Abszisse t die Temperatur aufgetragen. Die Kurve deutet also die Entglasungsgeschwindigkeit eines Emails bei verschiedenen Temperaturen an. Der Punkt A entspricht bei den üblichen Verarbeitungszeiten annähernd 400° C. Diese Temperatur wird bei den üblichen Glas-Email-Angeschmolzen In FIG. 1, the ordinate K is the devitrification rate and the abscissa t is the temperature. The curve indicates the devitrification speed of an enamel at different temperatures. With the usual processing times, point A corresponds to approximately 400 ° C. This temperature is melted in the usual glass-enamel

werden. Der emaillierte Körper wird zwischen die Glasteile geklemmt und, vorzugsweise nach Vorerhitzung der Glasteile, schnell auf 575 bis 700° C erhitzt, z. B. durch Stromdurchführung, bis die Glas- und gegebenenfalls die Metallteile von dem Email benetzt werden. Dann kühlt man den Metallkörper und das Email schnell ab auf etwa 350° C, z. B. durchwill. The enamelled body is clamped between the glass parts and, preferably after preheating the glass parts, quickly heated to 575 to 700 ° C, z. B. by power feedthrough until the glass and optionally the metal parts are wetted by the enamel. Then you cool the metal body and the enamel quickly drops to about 350 ° C, e.g. B. by

Schmelzungen im allgemeinen angewandt, wenn niedrig 30 Ausschaltung des Erhitzungsstromes und indem dieMelts generally applied when low 30 turning off the heating current and adding the

3535

schmelzendes Email benutzt wird. Da der Ausdehnungskoeffizient eines solchen Emails nicht vollkommen dem des Glases angepaßt werden kann, wird beim Lösen einer solchen Verbindung, wobei außerdem, wie es sich aus der Praxis ergibt, auf höhere Temperatur erhitzt werden muß als bei der Anschmelzung, meistens eine Entglasung und ein Springen des Glases auftreten.melting enamel is used. Because the expansion coefficient of such an enamel is not perfect can be adapted to that of the glass, when loosening such a connection, in addition, as it turns out from practice, it has to be heated to a higher temperature than when melting, mostly devitrification and cracking of the glass occur.

Gemäß der Erfindung kann ein schwerer schmelzendes Email verwendet werden, dessen koeffizient besser an den des Glases angepaßt ist; in diesem Falle wird schnell auf oberhalb 575° C (Punkt B) erhitzt und darauf, nach dem Haften des Emails an dem Glas und dem Metall, schnell auf etwa 350° C abgekühlt, wodurch keine Entglasung eintritt und eine erneute Ehitzung zum Lösen der Verbindung ohne besondere Schwierigkeiten stattfinden kann. Die schnelle Abkühlung kann dadurch erzielt werden, daß die Anschmelzstelle nach Abschaltung der Erhitzungsquelle von einer Atmosphäre umgeben wird, deren Temperatur etwa 250 bis 350° C niedriger ist als die Anschmelztemperatur. Dies läßt sich dadurch verwirklichen, daß der Gegenstand oder wenigstens die Anschmelzstelle in einen Ofen gebracht oder von diesem umgeben wird, der z. B. eine Temperatur von 300 bis 350° C hat. In diesem Ofen kann die Anschmelzstelle weiter allmählich auf Zimmertemperatur abgekühlt werden.According to the invention, an enamel with a lower melting point can be used, the coefficient of which is better matched to that of the glass; in this case, it is quickly heated to above 575 ° C. (point B) and then, after the enamel has adhered to the glass and the metal, rapidly cooled to about 350 ° C., whereby no devitrification occurs and renewed heating to loosen the connection can take place without any particular difficulty. Rapid cooling can be achieved by surrounding the melting point, after the heating source has been switched off, in an atmosphere whose temperature is about 250 to 350 ° C. lower than the melting temperature. This can be achieved in that the object or at least the melting point is placed in an oven or surrounded by this, the z. B. has a temperature of 300 to 350 ° C. In this oven, the melting point can be gradually cooled down to room temperature.

In Fig. 2 sind das Email mit 2 und 3, die Glasteile mit 4 und 5 bezeichnet. Die Zungen 6 des Metallkörpers 1 dienen als Kontaktorgane, um einen Erhitzungsstrom durch den Körper 1 zu führen. Die Erhitzung kann jedoch auch durch Hochfrequenzstrom erfolgen. Der Körper 1 kann gegebenenfalls selbst als Stromzuführungs- und/oder Haltekörper für eine 6g Elektrode dienen.In Fig. 2, the enamel with 2 and 3, the glass parts with 4 and 5 are designated. The tongues 6 of the metal body 1 serve as contact organs in order to guide a heating current through the body 1. The heating however, it can also be done by high-frequency current. The body 1 can optionally itself as Serve power supply and / or holding body for a 6g electrode.

Fig. 3 zeigt eine Elektronenstrahlröhre für Farbfernsehen mit einem Kolben, der aus einem Hals 7,Fig. 3 shows a cathode ray tube for color television with a piston which consists of a neck 7,

Anschmelzstelle durch einen Ofen umgeben wird, der diese Temperatur hat. Bei dieser Temperatur ist das Email noch hinreichend weich, um entspannen zu können, ohne daß die Gefahr einer Entglasung des Emails besteht. Zum Lösen der Verbindung kann man zunächst langsam auf etwa 400 bis 450c C erhitzen, worauf die Verbindung gegebenenfalls durch zusätzliche Erhitzung des Metallkörpers gelöst werden kann. Gegebenenfalls kann das Email von der. Glasrändern Ausdehn.uiigs- 40 abgeschliffen und der Metallkörper wieder emailliertMelting point is surrounded by an oven that has this temperature. At this temperature the enamel is still sufficiently soft to be able to relax without the risk of devitrification of the enamel. To loosen the connection, you can first slowly heat to about 400 to 450 ° C., after which the connection can optionally be loosened by additional heating of the metal body. If necessary, the email from the. Extending the glass edges 40 abraded and the metal body enamelled again

werden, worauf
werden können.be on what
can be.

die Teilethe parts

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zum Verbinden von Glasteilen, vorzugsweise bei einer Elektronenstrahlröhre, mittels eines Emails und eines Metallkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß bei der gegenseitigen λ erbinduug der Teile das Email durch Erhitzung des Metallkörpers geschmolzen und. vorzugsweise schnell, auf eine das Entglasungsgebiet überschreitende Temperatur des Emails gebracht wird und darauf nach Benetzung des Glases und des Metalls so schnell auf eine Temperatur unterhalb dieses Gebietes abgekühlt wird, daß keine Entglasung eintritt.1. A method for connecting glass parts, preferably in a cathode ray tube, by means of an enamel and a metal body, characterized in that the mutual λ erbinduug of the parts melted the enamel by heating the metal body and. preferably quickly, to one crossing the devitrification area Temperature of the enamel is brought and then after wetting the glass and the metal so quickly to a temperature below this Area is cooled so that no devitrification occurs. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallkörper verwendet wird, der aus einem weichen Metall, z. B. Kupfer- Aluminium oder Silber, besteht.2. The method according to claim 1, characterized in that a metal body is used, made of a soft metal, e.g. B. copper, aluminum or silver. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Email auf mehr als etwa 575° C erhitzt wird und nach der Benetzung des Glases schnell auf etwa 350° C und darauf allmählich weiter abgekühlt wird.3. The method according to claim i or 2, characterized in that the email to more than about 575 ° C and after wetting the glass quickly to about 350 ° C and then gradually is further cooled. 4. Gegenstand, insbesondere Elektronenstrahlröhre, mit mindestens einer lösbaren Anschmelzung nach Anspruch 1, 2 oder 3.4. Object, in particular cathode ray tube, with at least one detachable melt according to claim 1, 2 or 3. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 709 909/164 3.58© 709 909/164 3.58
DEN12854A 1956-10-03 1956-10-18 Process for connecting glass parts and the object produced by this process, in particular electron beam tubes Pending DE1026051B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3106222A1 (en) * 1980-03-12 1982-01-14 Hitachi, Ltd., Tokyo ELECTRON PIPES AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3106222A1 (en) * 1980-03-12 1982-01-14 Hitachi, Ltd., Tokyo ELECTRON PIPES AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR

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