DE1923138A1

DE1923138A1 - Verfahren zur Herstellung eines monolithischen polykristallinen keramischen Koerpers

Info

Publication number: DE1923138A1
Application number: DE19691923138
Authority: DE
Inventors: Bagley Rodney Delano; Force Edwin J
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1969-11-27
Also published as: FR2008726A1; GB1227695A; NL6907538A; BE733110A; NL141846B; DE1923138B2

Description

Yerfahren zur Herstellung eines monolithisohen -polykristal-

linen keramischen Körpers

Die Erfindung "betrifft die "Vereinigung von polykristallinen keramischen Körpern ohne Yerwendung eines Bindemittels und ohne Anwendung eines von au ssen ausgeuTatea Drukkes. Die Bindung erfolgt v/Ührend eines Sinterungaprosiesses, hei dem ein erster Körper um einen zweiten Körper zum Schrumpfen gebracht wird, der einen wesentlich kleineren Schrumpfungsgrad (Schwund) durch Erhitzen zeigt als der erste Körper. Bei dem Prozess sintern "die Körper zu einer monolithischen Struktur zusammen.

Das Verfahren ist "beispielsweise "bei der Herstellung von Passungen für G-asentladungslampen verwendbar.

Es sind verschiedene Verfahren, "besonders in der keramischen Lampenindustrie, zur Herstellung von gasdichten Bin- '

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düngen für keramische Rohre und verbindende Teile derartiger Rohre "bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden Metalldichtungen verwendet oder Verbindungsteile_f die verschiedene Formen haben können. So kann eine Metallkappe auf einem Ende eines Rohres so passend aufgesetzt sein, dass der Mantelteil der Kappe sich Über einen ziemlichen feil des Rohres erstreckt und damit eine genügende Dichtungsfläohe darstellt» _".-Biese Lösung bedingt mehrere grosse Probleme. Brafetis ist eg so gut wie unmölgibh, eine Metallkappe vorzusehen,,; die einen. \ Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der mit dem dea kerami-.: sehen Rohres identisch ist j nur eine aTtgenäherte tiBerein- ; Stimmung derartiger Koeffizienten ist bestenfalls zu erwarten. Zweitens muss die Metallkappe gut anschmiegend dem; Rohr angepasst sein. All dies erfordert eine sorgfältige und genaue Bearbeitung sowohl des Rohrendes als auch des Mantölteils. der Kappe. Sohliesslioh muss der Zwischenraum tischen dem keran· ffiisohen Körper und dem Metallteil mit einem dünne/ii Bindemittel ausgefüllt sein, was eine zusätzlicher Stufe l)eim AbdiehtungE prozess bedeutet.

Ein Metallversohlus.s kann natürlich die Form einer Scheibe haben_t die an den Enden des Rohres durch ein dünnes Dichtungsmittel verbunden ist, In diesem Falle muss die Scheibe so glatt und flach als möglich bearbeitet sein, ebenso auch das Ende der Scheibe. Da die fläche des Metall-Keramikkontaktes begrenzt ist, ist es sehr schwierig, eine hermetische Bindung mi-| einer Scheibendichtung zu erreichen, wie mit einer Kappendiöhttmg.

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Augenscheinlichtreten alle oben genannten Schwierigkeiten auf, wenn Metall-Keramilcdichtungen zur Verbindung yon zwei keramischen Rohren an ihren Enden verwendet werden. Wenn die Enden von zwei !Rohren in eine MetallhÜlöe eingesetzt und mit der inneren Öberflache ftfrsalben versiegelt sind, müssen alle irobleme 4er Abdichtung mit Kappen beachtet werden, Wenn veräticht wird, zwei kerÄmische Rohre durch Abdichtung eines Endes Joden Rohres mit entfegengeBetzt liegenden Seiten einer Metallwäöphmaschine zu verbinden» entspricht dies der oben beeeichneten begrenzten Scheibendichtungsfläche Metall - Keramik sowohl in Bezug auf eine hermetische Abdichtung an beiden Seiten der Waschmaschine ale auch bezüglich der mechanischen Festigkeit der Dichtung* Einö derartige Verbindung von Rohren hat nur einen begrenzten Widerstand gegen Bruch unter Biegebeanspruchung i

Ein keramisches Rohr kann auch mit keramischen Scheibenverschlüssen angeordnet sein. Hierzu wird eine Scheibe aus demselben Material wie das Rohr hergestellt, gebrannt und flach geschliffen. Auch das Ende des gebrannten Rohr«ist ebenfalls flach geschliffen. Der Teil der Scheibe, der mit dem Rohrende vereinigt werden soll, wird mit einer dünnen Schicht eines feinverteilten Pulvers belegt, das die gleiche Zusammensetzung wie das Rohr und die Scheibe hat. Rohr und Scheibe werden dann aneinandergelegt und ein Druck von etwa 70 kg/cm auf die Scheibe ausgeixt, um sie in innigen Kontakt mit dem Rohrende su bringen. Dieser Druck wird während des Brennvorgangs auf-

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rechterhalten, um die Komponenten zu einer einheitlichen ' Struktur zusammenzuschweissen. Diese Methode erfordert ein sehr sorgfältiges Schleifen der Oberflächen und eine geeignete Einrichtung zur Druckerzeugung während des Brennvorgangs. ;: Hierzu sind Spezialöfen notwendig, oder eine kostspielige Anpassung von bestehenden Öfen.

Als Verschlussmittel können aussei; feinverteiltem Pulver derselben Zusammensetzung wie Rohr und Scheibe auch andere j Bindemittel verwendet werden» Beispielsweise kommen Gläser ■ mit geeignetem niedrigem Schmelzpunkt in frage. Ein Brei aus feinverteiitem Bindemittelglas in einem geeigneten Mittel wird auf die geschliffenen Flächen des Rohres und Verschlus-Bee aufgetragen. Letztere werden zusammengefügt und gebrannt. Der so gebrannte Körper hat natürlich keine monolithische Struktur. Die obere Grenze der angewandten !Temperatur hängt nicht vom polykristallinen Material ab, sondern vom

betrifft äle Erfindun|f die Vereinigung τοη kera-Körpern zu elaer monolithisehen Struktur, Insbesondere eine Methode fcur hermetischen Vereinigung von keramischen Körpern durch Schrumpfung während der Sinterung eines um den anderen Körper herumliegenden Körpers, wobei der aussen liegende Körper ringförmig angeordnet ist und einen stärkeren Schrumpfungsgrad besitzt als der andere Körper. Vor allem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von

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Verschlüssen für rohrförmige keramische Körper "und zum Versiegeln von !Teilen rohrförmiger keramischer Körper miteinander insbesondere in hermetischer Beziehung. Schliesslich betrifft die Erfindung Gaslampen, bei denen die das Rohr umschliessenden Teile mit Endverschlussen nach den beschriebenen Methoden versehen sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren erfordert keine äusserste Präzision in der Herstellung der zu vereinigenden keramischen Komponenten, der Verwendung des Bindemittels oder der Aufrechterhaltung von Druck während des Vereinigungsvorgangs. Da das Verfahren die Notwendigkeit einer äusserst genauen Bearbeitung der Stücke verringert, ist es zu einer umfangreichen Herstellung von monolithischen Körpern wie versiegelten Rohren, an den Enden miteinander verbundenen Rohren und dgl. geeignet.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten zur Bildung von ver- schiedenen Graden der Schrumpfung des Rohres und der Verschlussmittel beim Brennvorgang:

(1) Verschiedene Formen des keramischen Materials können verwendet werden. Ein roher Presskörper aus γ-Aluminiumoxid schrumpft beispielsweise beim Brennen stärker, als ein roher Presskörper aus α-Aluminiumoxid. Hierbei spielen zwei !Faktoren eine Rolle. Erstens wandelt sich γ-Aluminiumoxid bei etwa

1150° G irreversibel in die α-Form um, wobei eine Steigerung

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•der Dichte eintritt. Zweitens ist γ-Aluminiumoxid gewöhnlich sehr fein und setzt sich im rohen Zustand nicht zu einer hohen Dichte infolge Brückenbildung und Traubenbildung zusammen.

Bei Verwendung einer Kappe als Versohlussglied über dem Ende eines Rohres wird daher vorteilhaft das rohe Rohr ßua a-Aluminiumoxid und die rohe Kappe aus γ-Aluminionoxid geformt«

In diesem wie auch den folgenden Beispielen (2) und (3) ist das rohe Rohr mit einem rohen Verschlussteil "beschlagen und das Ganze wird auf Sinterungstemperatur gebracht.

(2) Bei dieser Arbeitsweise wird die gleiche Form des Materials bei der Herstellung beider Hohkörper angewandt, jedoch in zwei getrennten Fraktionen mit verschiedener Teilchengrösse. Beim gleichen IOrmungsdruck ruft beispielsweise ein feines «-Aluminiumoxid einen Körper von niedrigerer Roh-Dichte (höhere Brennschrumpfung) hervor, als ein Material mit einer weiteren Teilchengrössenverteilung mit relativ grobem Material. Wenn daher der Verschlussteil eine Kappe ist, wird ein relativ feines Material zur Formung der rohen Kappe verwendet, während das gröbere Material zur Formung des rohen Rohrteils genommen · wird.

(3) Diese Arbeitsweise ist lediglich eine Abwandlung der vorhergehenden. Körper aus keramischem Material von verschiede-

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tter Dichte in rohem gustand werden durch Anwendung von verschiedenen formungsdrucken erhalten. Je höher der Druck, umso grosser ist die Dichte des rohen geformten Körpers und umso kleiner die Schrumpfung beim Brennen.

(4) Diese Arbeitsweise umfasst zwei Brennvorgänge. Bin roher Stopfenverschluss kann bie zu einer teilweisen Schrumpfung gebrannt werden· Die Schrumpfung soll soweit gehen, dass das gebrannte Teil dicht mit dem rohen Rohrkörper schliesst. Das Ganze wird dann bis zu einer Maximaldichte gebrannt. Natürlich schrumpft das rohe Rohr stärker als der teilweise geschrumpfte Stopfen. In diesem Falle soll der vorgebrannte Teil nicht bei einer Temperatur gebrannt werden, die hoch genug iet und eine ausreichende Zeit, die zu grossen Teilchengrössen führt. Wenn die Teilchengröese zu hoch ist, tritt keine gute Sinterung zwischen den verbundenen Körpern ein» d» h* es erfolgt eine ungenügende Bindungebewegung der Teilchen, um die Poren bei der Vereinigung «u entfernen· Der vorgebrannte Körper braucht nur soweit gebrannt zu werden, dass die erwünschte Sohrttmpfungeanpaeeung «intritt»

Bin wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daee kein Bindemittel zur Verbindung der keramischen Komponenten verwendet wird. Trotzdem werden mechanische Festigkeit und hermetische Abdichtung erreicht.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist,.dass kein äusserer

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Druck auf die vereinigten Komponenten ausgeübt wird. Lediglich · der während der Sinterung von dem stärker sinternden Körper auf den anderen Körper ausgeübte Druck tritt "bei der Bindung auf.

Es ist festzustellen, dass die Brenne chrumpf ting der einen Komponente auf einen viel geringeren Grad als normal durch die zurückhaltende Wirkung der Komponente mit geringerer Schrumpfung "beschränkt ist. Es wäre daher zu erwarten, dass die Spannung in der Komponente mit grösserer Schrumpfung zu physikalischen Schaden wie Reissen oder Brechen fuhren würde. Dies ist jedoch nicht zu beobachten. Insofern kann ein dicht schliessender gebrannter Stopfen in ein rohes Rohr aus Aluminiumoxid eingesetzt und das Ganze ohne Auftreten von Schäden gebrannt werden. Das ist der Fall, obwohl ein typisches Rohr auf feinem α-Aluminiumoxid normalerweise etwa 23 # lineare Schrumpfung während der Sinterung zeigt.

Es ist einleuchtend, dass die obere Gebrauchstemperatur der erfindungsgemäa β verbundenen keramischen Körper die der Körper selbst ist, da kein ,fremdes Bindemittel verwendet wird.

Die Erfindung betrifft auch Gasentladungslampen aus polykristallinen keramischen Rohrteilen mit verschlossenem Endteilen entsprechend der oben beschriebenen Art, eine Verwendung, die für derartige Körper besonders geeignet ist. Die Herstellung derartiger Lampen, die im folgenden noch näher beschrieben

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wird, umfasst die Bildung zentral angeordneter Räume in den Verschlussteilen, die mit dem Inneren des Rohrkörpers verbunden, sind. Elektrische Führungen für Elektroden an einem Ende desselben durchlaufen diese Räume, so dass die Elektrode innen und zentral im Rohrkörper gelagert ist. Die elektrischen Führungen oder Elektrodenträgerteile sind hermetisch durch eine Schicht von Abdichtungsglas oder Metall gegen die Wandung des Hohlraumes abgedichtet. Wenigstens eine dieser Führungen ist rohrförmig, wobei Mittel zum Ausstossen von luft aus der Lampe und zur Einführung von inertem Gas und Licht ausstrahlendem Mateörial in die Lampe vorgesehen sind. Diese rohrförmige Führung ist natürlich L--rmetisch in der fertigen Lampe abgeschlossen.

Fig. 1 der Zeichnung ist ein Querschnitt eines rohen keramischen Rohres mit innen in der ITähe der Enden angeordneten gesinterten keramischen Stopfenteilen,

Fig. 2 ist ein Querschnitt des Körpers nach Fig. 1 nach dem Brennen,

Fig. 3 ist ein Querschnitt eines gesinterten keramischen Rohres, dessen Enden mit rohen keramischen Kappen umhüllt sind,

Fig. 4 ist ein Querschnitt des Rohres nach dem Brennen,

Fig. 5 ist ein Querschnitt eines verlängerten Rohres, erhalten durch Einfügen von gesinterten keramischen,Rohren an den entgegengesetzten Enden eines rohen keramischen

Rohres und Brennen der Anordnung,

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Fig. 6 ist ein Querschnitt einer Gasentladungslampe, in der die Hülle und Verschlussteile wie in Fig. 2 angeordnet

sind,
Fig. 7 ist ein Querschnitt einer Gasentladungslampe, in der die Hülle und Verschlussteile wie in Fig. 4 angeordnet sind.

In den Fig. 1 Ms 4 sind die Verschlussteile, Stopfen 2 oder Kappen 5 mit Öffnungen 3 "bzw. 6 versehen zur Verwendung für Hochtemperatur- und Hochdruckgaslampen sowie Hochtemperaturmetalldampf lampen. Hierfür sind natürlich vollständig gebrannte geschlossene Rohre (Fig. 2 und 4) notwendig. Elektrodenanordnungen, die mit einer Dichtungsfritte überzogen sind, sind in die Öffnungen eingepasst. Bas so umschlossene Rohr wird gebrannt, um das Dichtungsmittel zu schmelzen und so eine hermetische Abdichtung zwischen Keramik und Metall in an sich bekannter Weise, z. B. nach der US-Patentschrift 3 243 635, zu erzielen. Jedoch können für andere Zwecke die Dichtungsteile feste Körper sein.

Nach Fig. 1 ist das roh*e Rohr 1 mit gesinterten Stopfen 2 an den Enden ausgestattet. Diese Stopfen sind annähernd zylindrisch, obwohl sie im Querschnitt eine schwache konvexe Form zeigen. Diese Gestaltung ergibt eine optimale Abdichtung. Ein Maximum an Kontakt zwischen dem Stopfen und der inneren Wandung des Rohres wird beim Schrumpfen des letzteren erreicht.

In Fig. 2 ist der innige Kontakt zwischen den Stopfen 2 und-.

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dem geschrumpften Rohr 1 gezeigt.

In Fig. 3 umschliessen die Mantelteile 7 der rohen Kappen 5 die Enden des gesinterten Rohres 4. Die Länge der Manteilteile 7 ist nicht kritisch, aber sie sollte gross genug sein, um eine genügend grosse Dichtungsfläche zwischen Rohr und Kappe zu bilden.

In Fig. 4 sind die Kappen 5 gesintert und die Randteile 7 sind gasdicht mit den Endteilen des Rohres verbunden.

In Fig. 5 ist der Innendurchmesser des zentralen Teiles des gesinterten Rohrteils 10 gleich dem der Rohrabschnitte 8 und 12 über seine ganze Länge. Diese Bedingung wird erreicht,wenn die gesinterten Rohre 8 und 12 im rohen Zustand vo» dem Sintern den gleichen Innendurchmesser haben wiB Rohr 10 im rohen Zustand. Die Länge der ineinandergeschobenen Endteile 9 und 11 von Rohr 10 ist nicht kritisch, sie soll jedoch so gross sein, dass sie eine vollständige Abdichtungsfläche zwischen "Rohr 10 und ilen Rohren 8 und 12 gibt.

In den Fig. 2, 4 und 6, die vollständig gebrannte Strukturen darstellen, zeigen die unterbrochenen Linien b die deutliche Bindung zwischen den Komponenten. Es besteht zwischen den Teilen keine Unterbrechung. Photomikroskopische üatersuehungen eines Probeschnitts durch den Randteil 7 und Rohr 4 in Fig. zeigten eine vollständige kontinuierliche Kristallstruktur quer durch diese Bindung.

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Im vorhergehenden wurde gezeigt, dass ein Glied oder Paar der ,Teile in jedem Falle fast vollständig gesintert war und dass das schrumpfende Glied oder Glieder ein -völlig ungebrannter roher Körper war. Jedoch ist dies nicht unbedingt notwendig. Es⁴ist nur erforderlich, dass eine wesentliche Differenz im Brennschrumpfungsgrad zwischen den Teilen, die die Bindung "bilden, "besteht. So können "beispielsweise "in Fig. 1, sowohl Rohr und Stopfen teilweise "bis zu verschiedenen Graden gebrannt sein, so dass das Rohr "beim Brennen des gesamten Körpers in wesentlich stärkerem Masse schrumpft als die Stopfen.

In den folgenden Beispielen wurden Aluminiumoxidproben, enthaltend 0,12 Gew.$ Magnesiumoxid, als polykristallines keramisches Rohmaterial verwendet. Selbstverständlich ist das Terfahren in einem weiten Bereich mit verschiedenstem sinterbarem Material wie Magnesiumoxid, Magnesiumaluminat (Spinell) und dergleichen anwendbar,

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2 Durch isostatische Pressung "bei 1406 kg/cm wurde ein Rohr (4 in Fig. 3) aus a-Aluminiumoxidmaterial mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 0,3 Mikron im Durchmesser gepresst. Ein Stab wurde isostatisch aus einem γ-Aluminiumoxidmaterial gepresst, das eine wesentlich kleinrere durchschnittliche Teilchengrösse besass, als das Rohmaterial, d. h. etwa 0,05 Mikron* Stab und Rohr wurden bei 1000° 0 gebrannt, um Binder auszubrennen und die Härte zu steigern, ob-

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wohl eine kleine Schrumpfung bei 1000° 0 auftrat. Ein Stück des States mit einer Länge von 2,1 cm und einem Aussendurchmesser von 1,5 em wurde zentral mit einer Karbidschneide gebohrt, um eine Kappe (5 in I¹Xg. 3) mit einem Innendurchmesser von 1,25 cm zu erhalten. Die Länge des Mantelteils (7 in I¹Xg. 3) "betrug 1,0'8 cm. Die Kappe wurde über ein Ende des Rohres geschoben, das einen Aussendurchmesser von 1,24 cm und einen Innendurchmesser von 1,02 cm hatte. Der gesamte Körper wurde dann 3 Stunden "bei 1850° C gebrannt. Die Kappe schrumpfte zu der in I¹Xg. 4 gezeigten Form zusammen. Ein Muster des Stabes, aus dem die Kappe hergestellt \tar, die mit dem Körper gebrannt wurde, schrumpfte um 31 ί° zusammen, während das Rohr um 24? 2 io schrumpfte. Prüfungen mit einem Helium-Uhdiehtigkeitsdetektor ergaben, dass Rohr und Kappe hermetisch verbunden waren.

Beispiel 2

Wie nach Beispiel 1 wurde ein Rohr und eine Kappe aus demselben feinen a-Aluminiumoxid mit einer Durehschnittsteilchengrösse von 0,5 Mikron hergestellt. Der Zapfen für die Kappe wurde vorgebrannt bei 1100°, um ihn für die Bohrung zu festigen. Die Kappe hatte einen Aussendurchmesser von 1,27 om und einen Innendurchmesser von 1, o'4 cm. Der Randteil war 1,20 cm lang. Das Rohr wurde 1 Stunde bei 1600° ö im Vakuum bis fast zur theoretischen Dichte gebrannt. Danach hatte das Rohr einen Aussendurchmesser von 0,95 cm und einen Innendurchmesser von

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0,77 cm. Die Kappe wurde über ein Ende des Rohres geschoben und das Ganze "bei 1850° C 1 Stunde gebrannt. Ein Stück des Stabes, aus dem die Kappe hergestellt wurde, wurde die gleiche Zeit gebrannt. Es zeigte eine Schrumpfung von 21,2$. Der Rohrteil zeigte keine weitere bemerkenswerte Schrumpfung.

Beispiel 5

Ein Rohr ( 1 in Pig. 1) aus «-Aluminiumoxid wurde durch isostatische Pressung bei 1406 kg/cm^ eines Aluminiumoxidpulvers mit einer DurchschnittsteilchengrÖsse von 0,3 Mikron geformt. Ein Stopfen (2 in lig. 1) wurde mit demselben Druck aus a-AluminiSmoxid mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 1,55 Mikron und einer Teilchengrössenverteilung wie nach Tabelle I geformt.

Tabelle I

Durchmesser (Mikron) Gewichtsprozent, Siebdurchgang

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Infolge dieser Teilchengrössenverteilung zeigte das Aluminiumoxid für den Stöpsel eine grössere Paclcungswirkung als die bei der Herstellung des Rohres. Der Stöpsel hatte einen Durchmesser von 1,0 cm und war etwa 0,5 cm dick. Die Kanten des Stöpsels wurden so abgerundet, dass er im Querschnitt die Gestalt eines flachen Passes zeigte. Der Stöpsel wurde in das Rohr eingesetzt, das einen Aussendurchmesser von 1,24 cm und einen Innendurchmesser von 1,02 cm hatte. Das Ganze wurde im Vakuum 1 Stunde bei 1850° C gebrannt, Bs ergab sich, dass der Stöpsel 11,6 £, das Rohr 23,8 fo schrumpfte. Ein hermetischer Abschluss wurde erreicht.

Es ist zu bemerken, dass die Abschlussteile 2 und 5 nicht mit den Öffnungen 3 oder 6 nach 3?ig. 1-4 versehen waren.

Die Gasentladungslampe nach Pig. 6 bestellt aus einer Hülle 1 aus gesintertem durchscheinenden keramischen Oxidmaterial wie polykristallinen! Aluminiumoxid· An den Enden sind durchbohrte Verschlussteile 2 in Porm von Stöpseln aus dem gesinterten keramischen Material angeordnet, die monolithisch und hermetisch mit der Itmenwandung der Hülle 1 entlang linie b verbunden sind. Elektrodenträger 13 und 13a werden von den Verschlussteilen 2 umfasst. Elektrodenträger 13 ist rohrförmig mit einer Bohrung 15 ausgebildet, die mit dem Raum innerhalb der Hülle 1 in Verbindung steht, wobei in an sich bekannter Weise der Hohlraum evakuiert werden kann und inertes ionisierbares Gas, z. B. Argon, Xenon oder Krypton, .und verdampfbare

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lichtaussendende Substanzen wie aktive Metalle oder Metallbau de eingeleitet werden können. Hierzu gehören insbesondere |. Alkalimetalle, wie Natrium, Lithium und Gäsium, alkalische Erdmetalle wie Calcium, Strontyium und Barium, sowie Scandium, Gallium, Indium, Thallium, Quecksilber und Zink und die Halide dieser Metalle. Elektrodenträger 13a ist im wesentlichen identisch mit Teil 13, mit der Ausnahme, dass ein äusseres Ende hermetisch verschweisst oder abgeklemmt ist. Die Elektroden H befinden sieh am Ende der Träger 13 und 13a im Inneren der Hülle 1.

Wie man erkennen kann, entspricht die Lampe nach Pig. 6 der keramischen Struktur nach Fig. 2, die Lampe nach Fig. 7 der Struktur nach Fig. 4.

In Fig. 7 sind die Endteile des Rohres 4 aus gesintertem durchscheinendem keramischen Material hermetisch und monolithisch entlang Linie b mit den Kappenverschlüssen 5 verbunden* Abgesehen von der verschiedenen Form und Anordnung der Verschlussteile 2 und 5 sind die Lampen von Fig. 6 und 7 vergleichbar und die Funktion der gleich bezeichneten Elemente identisch.

In Fig. 6 und 7 sind nur Betriebselektroden H gezeigt. Selbstverständlich sind zusätzliche Öffnungen in dem Stöpseloder Kappenverschluss möglich, für die Anordnung einer Startelektrode, die an einer Arbeitselektrode H anliegt und elektrisch isoliert ist.

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Die Öffnungen 5 und 6 in den Versclilussteilen 2 und 5 Ton Pig» 2 und 4-ί die zur Aufnähme Von Elektrodenträgern 13 und 13a in fig, 6 Und 7 geeignet sind, können verschiedenartig geformt sein und zwar zylindrisch oder spitz zulaufend. Sie können im Verschlussteil gebohrt sein, solange dieser sich noch im rohen Zustand "befindet, unter Beachtung der zu erwartenden Schrumpfung heia Brennen» Eine so geformte zylindrische Öffnung ist gewöhnlich "bereit zur Abdichtung. Im Falle einer Öffnung mit zugespitzter form im gebrannten Verschlussteil ist es wünschenswert, die Wandung zu "bearbeiten, um einen maximalen gleichmässigen Kontakt der Wandung mit dem eingesetzten Elektrodenträger zu erreichen. Oder es kann ein rohes Verschlussteil mit einer zylindrischen Öffnung von solcher G-rösse vorgesehen werden, dass nach dem Brennen die Öffnung einen Durchmesser hat, der etwas kleiner ist als der engste Durchmesser der gewünschten zugespitzten Öffnung, Danach wird diese zylindrische Öffnung in eine zugespitzte form durch Mahlen mit einem geeigseten Werkzeug gebracht. Dieses Verfahren verringert die Materialmenge, die beim Mahlen entfernt werden muss und erspart beträchtliche Arbeit»

Die Öffnungen können natürlich auch durch Bohren oder Mahlen durch die gebrannten Verschlussteile geformt werden. Jedoch ist dies wegen der Härte des gebrannten keramischen Materials schwieriger und zeitraubender als bei Bearbeitung'des Rohmaterials« Die Möglichkeit zu gesteigerten Ausschussraten infolge Bruchs ist erhöht utld der Ausschuss eines gebrannten

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Körpers kostspieliger als eines" löhkörpers*

Hie Elektrodenträger können vöiLlsMndig zylindrisch. sein* Jedoch, ist vorteilhaft der Teil deö Trägers $ des* in dei Öffnung des Yerschlüssteiles gelagert ist j etwa zugespitzt geformt § vgl. Träger 13 und 13a in Figi £ und 7. Me Öffnungen 3 und von Mg. 2 und 4 sind nätürliöli entsprechend zugespitzt» Dieäe Anordnung vereinfacht die Aufgäbe j aie Elektrode zentral in der Lampenhülle anzuordnen* Weiterhin tragt diese Ausgestal^ tung zur Bildung einer ausgezeichneten Bindung zwischen dem Verschlussteil und dem Elektrodentrager mit einem Minimum an Bindemittel "bei. Zur Abdichtung werden eine oder "beide umhüllte Oberflächen, die Wandung der Öffnung und die aussere Oberfläche des zugespitzten Teiles des Elektrodenträgers mit einem Bindemittel durch Aufbringen eines Breieö von feingemahlenem Bindemittel in eitler geeigneten Srägerflügsigkeit · überzogen* Der Trägerteil wird dätin dicht passend in die Öffnung des Yerschlussteils eingefügt Und das Öänze in den Öfen gebracht. Auf das äussere Ende des Tiägerteiles v/lri ein Druck in Längsrichtung des TrÖgeiteils Und des lampeiäröhiis ausgeübt* Entsprechend dem Erweichen dis Bindern!tt§l§ beim Erhitzen tifjeibt der ΰϊΊίοΙε das zugespitzte Ende des Trägerteils in innigeren fetrtäkfc ait döf Wandung der Öffnung* Infolgedessen wird das plaötifigierfee Bln&imittel weitgehend aus der ringförmigen ZöWb herausgedrückt und bleibt in einer verhäitnismässig geringen Dicke zurück. Hierzu ist nur ein massige^ " Druck erforderlich, natürlich können besser reaktive Metall*

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legierungen als Bindemittel gebildet werden, als solche aus Glas.

Falls erforderlich, "braucht das Bindemittel nicht so angewandt werden, dass es die Öffnungswandung des Verschlussteils und die Oberfläche des Elektrodenträgers vollständig bedeckt. In der Nähe der engen Enden dieser Oberflächen können die Bindemittel weggelassen werden. Wenn die Gesamtanordnung gebrannt wird, fliesst durch den angewandten Druck das plastisch gewordene Bindemittel sowohl nach dem engen als auch nach dem weiten Ende der konischen Dichtungszone. Die notwendige Menge des Bindemittels kann leicht durch Versuche festgestellt werden. In diesem Falle braucht nur wenig oder gar kein Bindemittel ausgedrückt zu werden.

Die Abdichtung kann aber auch ohne Anwendung von Druck erfolgen. Das Bindemittel wird auf die zu vereinigenden Teile aufgebracht, der Blektrodenträger in die öffnung anschmiegend eingesetzt, dann das Ganze bei einer Temperatur und solange erhitzt, bis das Bindemittel geschmolzen ist.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der keramischen Verschlüsse gemäss der Erfindung anstelle von Metallkappen oder Scheibenverschlüssen in Lampen, die Metalle wie Natrium oder Quecksilber enthalten. Wenn eine derartige Lampe abgeschaltet wird, verursacht die folgende Abkühlung eine Kondensation des

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Metalls, das sich sofort in Form von Tropfen ansammelt, die >. · sowohl mit dem keramischen Rohr als auch mit dem Metallverschluss in Kontakt stehen. Wenn die Lampe wieder in Betrieb genommen wird, kann das kondensierte Metall zu einer Elektrodenoberfläche werden, da sie in elektrischem Kontakt mit dem Elektrodenträger durch die Metalldichtung steht. Wegen der niedrigen Arbeitsleistung des Metalls kann der Lichtbogen zwischen einer Elektrode und einem Metalltropfen, der die Rohrwandung berührt, eher geschlagen werden als zwischen den zwei Elektroden. Die durch die vom Lichtbogen induzierte Verdampfung des Tropfens bewirkte Hitze ist natürlich lokalisiert und kann ausreichen, um Wärmeschockbrüche des dünnwandigen keramischen Rohres anliegend am Tropfen hervorzurufen. In einer Lampe gemäss der Erfindung ist ein kondensierter Metalltropfen in Kontakt mit Rohrwandung und "Verschlussteil nur in Kontakt mit keramischem Material. Er kann daher nicht in elektrischem Kontakt mit dem Elektrodenträger sein. Insofern werden Lampenfehler vermieden.

Augenscheinlich stehen die Bindemittel für die Elektrodenträger und die Rohrwandung, die inerten Gase und die licht -aus sen denden Stoffe, die die Lampenfüllung darstellen, sowie die Metalle, aus denen die Elektroden und ElektradentrSgerteile hergestellt sind, in gegenseitiger Beziehung« Wenn z.B. die Lampenfüllung ein aktives Metallhalid enthält, "wird Niobium nicht für die Herstellung des Elektrodenträgers genommen, da es nicht ausreichend widerstandsfähig gegen die korrodierende

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Wirkung dieser Halide ist und natürlich die innere Oberfläche des rohrförmigen Trägerteils mit dem Lampeninnenraum in Verbindung 'steht.

Wirkungsvoll werden der rohrförmige Lampenkörperteil und die Verschlussteile aus Aluminiumoxid hergestellt. Wenn der Elektrodenträgerteil aus Niobium besteht, kann das Dichtungsmittel ein G-las aus Al₂O, (49 &), OaO (45 #) und MgO (6 fo) sein. Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus Wolfram. Eine passende Füllung für diese Lampe ist natrium, Quecksilber und ein inertes Gas wie z. B. Krypton.

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Pat entansprüche

Ί .) Verfahren zur Herstellung eines monolithischen polykristallinen keramischen Körpers aus wenigstens zwei Komponenten, wobei wenigstens eine der Komponenten ein rohrförmiger keramischer Körper ist, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens eine zweite Komponente ein Material verwendet wird, das nach dem Sintern im wesentlichen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie der rohrförmige Körper nach dem Sintern, jedoch einen wesentlich unterschiedlichen Grad von Schrumpfung "beim Brennen "besitzt als der rohrförmige Körper, dass der rohrförmige Körper und der zweite Komponententeil in einer im wesentlichen umschliessenden aneinandergrenzenden Beziehung mit dem Teil des resultierenden Gefüges zusammengebracht wird, wobei der äussere Teil des Gefüges den grösseren Grad von Brennschrumpfung" zeigt, und dass dann das Gefüge gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Teil des Gefüges ein Ende des rohrförmigen Körpers und der äussere Teil eine Kappe mit einem Mantelteil ist, der das Ende des Rohres umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Teil des Gefüges ein Ende des rohrförmigen Körpers und der innere Teil ein eingefügter Stöpsel ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Körper wenigstens teilweise gebrannt wird, um eine Schrumpfung zu "bewirken, "bevor ein Ende desselben und die Kappe zusammengefügt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stöpsel wenigstens teilweise gebrannt wird, um eine Schrumpfung zu bewirken, bevor er in ein Ende des rohrförmigen Körpers eingesetzt wird.
6» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Teil des Gefüges ein Ende des rohrförmigen Körpers und der innere Teil ein Ende eines zweiten rohrförmigen keramischen Körpers ist, der in das Ende des ersten rohrförmigen keramischen Körpers eingesetzt wird.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite rohrförmige Körper wenigstens teilweise gebrannt wird, um eine Schrumpfung zu bewirken, bevor ein Ende desselben in ein Ende des ersten rohrförmigen Körpers eingesetzt wird.
8, Monolithischer polykristalliner keramischer Körper, hergestellt naoh dem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten polykristallinen keramischen Körper mit einer im wesentlichen zylindrischen Oberfläche und einen zweiten polykristallinen keramischen Körper aus demselben

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Material, wobei der zweite Körper von dem ersten Körper ·· kreisförmig angrenzend umfasst wird und monolithisch hermetisch mit dem ersten Körper über \venigstens einen längsgerichteten Teil der zylindrischen Oberfläche verbunden ist.
9. Monolithischer polykristalliner keramischer Körper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er als Hülle mit durchbohrten Verschlussteilen an jedem Ende für elektrische Bogenlampen ausgestaltet ist.
10. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Verschlussteile auswärts^ spitz zulaufen und die Teile der Elektrodenträger, die hermetisch mit den Verschlussteilen verbunden sind, ergänzend nach innen spitz zulaufen.
11. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass der polykristallin keramische Körper im wesentlichen aus polykristallinem keramischem Oxid besteht .
12. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der polykristalline keramische Körper im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht.
13. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 10, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass der polykristalline keramische Körper im wesentlichen aus Aluminiumoxid "besteht.
14. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durchbohrten Verschlussteile die Form von Kappen haben mit Mantelteilen, die die Enden des rohrförmigen lichtdurchlässigen polykristallinen keramischen Oxidkörpers umschliessen.
15. Elektrische Bogenlampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durchbohrten Verschlussteile in der Form von Stopfen in dem rohrförmigen lichtdurchlässigen polykristallinen keramischen Oxidkörper angeordnet sind.

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