DE1046204B

DE1046204B - Glas-Metall-Verschmelzung fuer ein Alkalidampf enthaltendes elektrisches Entladungsgefaess

Info

Publication number: DE1046204B
Application number: DEK15654A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Daellenbach
Original assignee: FKG AG
Current assignee: FKG AG
Priority date: 1952-07-30
Filing date: 1952-09-29
Publication date: 1958-12-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glas-Metall-Verschmelzungen für elektrische Entladungsgefäße, die Alkali-Metalldampf, insbesondere Caesiumdampf enthalten. Wenn nachstehend nur von Caesiumdampf die Rede ist, so soll dies keine Beschränkung sein. Die für Caesiumdampf angestellten Überlegungen gelten ohne weiteres auch für die anderen Alkali-Metalldämpfe. Es hat sich gezeigt, daß die sonst den höchsten Anforderungen genügenden Verschmelzungen von Wolfram mit einem bezüglich Wärmedehnung entsprechenden Borosilikatglas versagen bei Gefäßen, die Caesiumdampf enthalten. Der Grund ist der folgende: Für eine mechanisch widerstandsfähige und hochvakuumdichte Glas-Metall-Verschmelzung ist bekanntlich eine dünne Metalloxydschicht zwischen Metall und Glas wichtig. Bei einer Verschmelzung von Wolfram mit einem Borosilikatglas wird nun das zwischen Wolfram und Glas befindliche Wolframoxyd durch diffundierendes Caesium reduziert. Dadurch wird die Verschmelzung undicht.

Es hat sich nun gezeigt, daß Verschmelzungen von Molybdän mit Borosilikatglas diesen Nachteil nicht bzw. erst bei wesentlich höheren Temperaturen aufweisen. Gestützt auf diese Erkenntnis ist es möglich, für Gefäße, die Caesiumdampf enthalten, Verschmelzungen von Molybdän mit einem bezüglich Wärmedehnung entsprechenden Borosilikatglas, z. B. Pyrexglas, anzuwenden. Durch weitere systematische Versuche wurde gefunden, daß von den Oxyden der drei im periodischen System zueinander gehörenden Metalle Wolfram, Molybdän, Chrom, Chromoxyd gegen Caesiumdampf noch resistenter ist als Molybdänoxyd. Verschmelzungen von Chrom mit einem geeigneten Glas sind in Caesiumdampf noch widerstandsfähiger als Verschmelzungen von Molybdän mit einem bezüglich Wärmedehnung entsprechenden Borosilikatglas.

Die gegen Atmosphärendruck widerstandsfähige Glas-Metall-Verschmelzung für ein elektrisches Entladungsgefäß, das Alkalimetalldampf, insbesondere Caesiumdampf enthält, ist nun erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche an der Verschmelzungsstelle eine Chromoxydschicht aufweist und daß das Metall unter der Chromoxydschicht mindestens teilweise aus Chrom oder einer Chromlegierung besteht.

Es ist an sich bereits bekannt, bei Einschmelzungen die der Wirkung der Einschmelzflamme unmittelbar ausgesetzten Eisenteile mit einem dünnen Überzug aus Chrom zu versehen. Dadurch soll die Oxydation des Eisens während des Einschmelzvorgangs verhindert werden. Die so hergestellte Verbindung ist aber im Betrieb keinem heißen Alkali-Metalldampf ausgesetzt, so daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung dort gar nicht auftritt.

Glas - Metall -Verschmelzung

für ein Alkalidampf enthaltendes

elektrisches Entladungsgefäß

Anmelder:

FKG Fritz Kesselring Gerätebau

Aktiengesellschaft,
Bachtobel, Weinfelden (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. O. Richter, Patentanwalt,
München 25, Zielstattstr. 139

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 30. Juli 1952

Dr.-Ing. Walter Dällenbach, Zollikon, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

Auch ist es bereits vorgeschlagen worden, zum Verschmelzen eines Glasfensters mit einem Eisenkegel einer Elektronenstrahlröhre die vernickelte Einschmelzzone mit einer dünnen Chromschicht zu versehen. Jedoch tritt auch hier die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung nicht auf.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung in Form eines Entladungsgefäßes als Gleichrichter rohr im Schnitt dargestellt.

Mit 1 ist eine Metallkappe aus Blech bezeichnet, die einen Boden 2 aus Keramik aufweist. Durch diesen Boden 2 führen zwei Bolzen 3 als stromführende Leiter für die Glühkathode 4. Die Metallkappe 1 dient als Anode. Das aus dieser Metallkappe 1 und dem Boden 2 bestehende Gefäß ist von Fremdgasen hoch evakuiert. Es enthält einen Vorrat 6 von metallischem Caesium, aus dem sich die Caesiumdampfatmosphäre bildet. Die Fugen zwischen dem keramischen Boden 2 einerseits, der Metallkappe 1 bzw. den Bolzen 3 andererseits sind durch Glasfilme 5 zugeschmolzen. Diese Glasfilme 5, die den keramischen Boden 2 einwandfrei benetzen, sind auch mit den Metalloberflächen der Metallkappe 1 bzw. der Bolzen 3 zuverlässig verschmolzen. Ist der Boden 2 beispielsweise eine Hartporzellanplatte, so kann für die Metallkappe 1 und die Bolzen 3 eine Einschmelzlegierung aus den Metallen

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Eisen, Nickel, Kobalt verwendet werden. Da die Oxyde von Eisen, Nickel und Kobalt durch Caesium reduziert werden, sind mindestens die mit dem Glas zu verschmelzenden Metalloberflächen der Metallkappe 1 und der Bolzen 3 mit Chrom zu überziehen. Dieses Überziehen geschieht am einfachsten galvanisch. Das Chrom ist in heißem Bad direkt auf der Metalloberfläche der Legierung niederzuschlagen ohne Zwischenschicht auf Kupfer oder Nickel. Es handelt sich also um eine sogenannte Hartchrom-Schicht, wie sie beispielsweise zum Vergüten von Werkzeugen angewendet wird. Als Glas für die Glasfilme 5 ist jedes Glas geeignet, das sich mit der unverchromten Einschmelzlegierung verschmelzen läßt und alkalidampffest ist. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung befindet sich auf den zu verglasenden Metalloberflächen der Bolzen 3 eine Chromschicht, die mit einer äußerst dünnen Haut von Chromoxyd am Glas haftet. Diese Haut von Chromoxyd wird durch Caesium bei den praktisch vorkommenden Betriebstemperaturen von etwa 120° C bis 250° C nicht reduziert, d. h. diese Glas-Metall-Verschmelzung ist gegen Caesiumdampf resistent.

Der Boden 2 kann beispielsweise auch aus einem Magnesiumsilikat, dessen Ausdehnungskoeffizienten größer als Hartporzellan sind, bestehen. In diesem Falle eignen sich als Einschmelzlegierungen für die Metallkappe 1 und die Bolzen 3 entweder Nickel-Eisen- oder Chrom-Eisen-Legierungen. Da sowohl Eisen- als auch Nickeloxyd, wie bereits erwähnt, durch Caesium reduziert werden, wären bei Verwendung einer Nickel-Eisen-Legierung mindestens die mit dem Glas zu verschmelzenden Metalloberflächen der Metallkappe 1 und der Bolzen 3 mit einer Schicht von Hartchrom zu überziehen, wie dies bereits für die Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung erläutert worden ist. Bei Metallkappe 1 und Bolzen 3 aus einer Chrom-Eisen-Legierung erübrigt sich diese Maßnahme, sofern der Chromgehalt der Legierung zur Bildung einer zusammenhängenden Chromoxydschicht an der Oberfläche genügend hoch ist.

Der große Vorteil dieser Verschmelzungen besteht darin, daß sie noch widerstandsfähiger sind als die bereits bekannten Verschmelzungen mit einer Molybdänoxydschicht. Versuche haben gezeigt, daß z. B. das Chromoxyd in einer Caesiumdampfatmosphäre bei einer Temperatur von beispielsweise 330° C erst bei längerer Einwirkung leicht angegriffen wird, während das Wolframoxyd schon nach wenigen Stunden zerstört wird und das Molybdänoxyd stark angegriffen ist. Ein weiterer Vorteil der Glas-Metall-Verschmelzungen ergibt sich damit, daß sie wirtschaftlicher herzustellen sind, da die erwähnten Metalle billiger und vor allem auch besser bearbeitbar sind als z. B. Molybdän. Auch ist in diesem Zusammenhang zu beachten, daß bereits viele Verfahren zum Verchromen bestehen und in der Regel in großen Fabrikbetrieben Anlagen zum Verchromen vorhanden sind. Demgegenüber sind Verfahren zum Anbringen von Molybdänschichten auf Metall heute noch wenig entwickelt, und die Anlagen dazu müssen in der Regel neu geschaffen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Glas-Metall-Verschmelzung für ein elektrisches Entladungsgefäß, das Alkalimetalldampf, insbesondere Caesiumdampf, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche an der Verschmelzungsstelle eine Chromoxydschicht aufweist und daß das Metall unter der Chromoxydr schicht mindestens teilweise aus Chrom oder einer Chromlegierung besteht.

2. Glas-Metall-Verschmelzung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus einer Eisen-Chrom-Legierung besteht.

3. Glas-Metall-Verschmelzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall eine Eisen-Nickel-Legierung ist.

4. Glas-Metall-Verschmelzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung ist.

5. Glas-Metall-Verschmelzung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mit einer Hartchromschicht galvanisch überzogen ist.

6. Glas-Metall-Verschmelzung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Teil einer Keramik-Glas-Metall-Verschmelzung ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 600491, 850320,
038.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 884 074.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen