DE1923138B2

DE1923138B2 - Verfahren zur herstellung einer hermetischen verbindung wenigstens zweier polykristalliner koerper aus al tief 2 o tief 3

Info

Publication number: DE1923138B2
Application number: DE19691923138
Authority: DE
Inventors: Rodney Delano Corning Force Edwin J Big Flats NY Bagley (V St A )
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1973-07-19
Also published as: BE733110A; GB1227695A; DE1923138A1; FR2008726A1; NL141846B; NL6907538A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hermetischen grenzflächenlosen polykristallinen homogenen Verbindung wenigstens zweier Körper aus Al₂O₃ mit im wesentlichen gleicher Wärmedehnung nach dem Sintern, wobei wenigstens einer dieser Körper rohrförmig ausgebildet ist und der jeweils äußere Körper den inneren dicht und zumindest teilweise umschließend angeordnet wird, insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung elektrischer Bogenlampen.

Es sind verschiedene Verfahren, besonders in der keramischen Lampenindustrie, zur Herstellung von gasdichten Bindungen für keramische Rohre und verbindende Teile derartiger Rohre bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden Metalldichtungen verwendet oder Verbindungsteile, 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 Teil des Rohres erstreckt und damit eine genügende Dichtungsfläche darstellt. Diese Lösung bedingt mehrere große Probleme. Erstens ist es so gut wie unmöglich, eine Metallkappe vorzusehen, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der mit dem des keramischen Rohres identisch ist; nur eine angenäherte Übereinstimmung 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 Mantelteils der Kappe. Schließlich muß der Zwischenraum zwischen dem keramischen Körper und dem Metallteil mit einem dünnen Bindemittel ausgefüllt sein, was eine zusätzliche Stufe beim Abdichtungsprozeß bedeutet.

Ein Mctallverschluß kann natürlich die Form einer Scheibe haben, die an den Enden des Rohres durch ein dünnes Dichtungsmittel verbunden ist. Tn diesem Falle muß die Scheibe so glatt und flach als möglich bearbeitet sein, ebenso auch das Ende der Scheibe. Da die Fläche des Metall-Keramik-Kontaktes begrenzt ist, ist es sehr schwierig, eine hermetische Bindung mit einer Scheibendichtung zu erreichen wie mit einer Kappendichtung.

Augenscheinlich treten alle obengenannten Schwierigkeiten auf, wenn Metall-Keramik-Dichtungen zur Verbindung von zwei keramischen Rohren

ίο an ihren Enden verwendet werden. Wenn die Enden von zwei Rohren in eine Metallhülse eingesetzt und mit der inneren Oberfläche derselben versiegelt sind, müssen alle Probleme der Abdichtung mit Kappen beachtet werden. Wenn z. B. versucht wird, zwei keramische Rohre durch Abdichtung eines Endes jeden Rohres mit den gegenüberliegenden Metallrohren einer Waschmaschine zu verbinden, entspricht dies der oben bezeichneten begrenzten Scheibendichtungsfläche Metall-Keramik sowohl in bezug auf eine hermetische Abdichtung an beiden Seiten der Waschmaschine als auch bezüglich der mechanischen Festigkeit der Dichtung. Eine derartige Verbindung von Rohren hat nur einen begrenzten Widerstand gegen Bruch unter Biegebeanspruchung.

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 Rohres 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/cm² auf die Scheibe ausgeübt, um sie in innigen Kontakt mit dem Rohrende zu bringen. Dieser Druck wird während des Brennvorgangs aufrechterhalten, 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.

Außer feinverteiltem Pulver derselben Zusammensetzung wie Rohr und Scheibe können auch andere Bindemittel verwendet werden. Beispielsweise kommen Gläser mit geeignetem niedrigem Schmelzpunkt in Frage. Ein Brei aus feinverteiltem Bindemittelglas in einem geeigneten Mittel wird auf die geschliffenen Flächen des Rohres und Verschlusses aufgetragen. Letztere werden zusammengefügt und gebrannt. Der so gebrannte Körper hat natürlich keine monolithisehe Struktur. Die obere Grenze der angewandten Temperatur hängt daher nicht vom polykristallinen Material ab, sondern vom Glasbindemittel.

Aus der deutschen Patentschrift 193 408 ist auch bereits ein Verfahren zur Vereinigung zweier oder mehrerer sich ganz oder teilweise umgebender Porzellankörper unter Benutzung der Schwindung des Porzellans beim Brennen bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der äußere Körper aus einer Masse von stärkerem Schwindungsvermögcn als der innere hergestellt wird, worauf beide durch Brennen vereinigt werden.

Beim gegenseitigen Aufschrumpfen keramischer Körper durch differenzielle Brennschwindung treten

erhebliche Spannungsbelastungen auf, die so stark sind, daß das Material reißt, springt oder sogar bricht, wenn die Spannungen nicht rechtzeitig abgebaut werden. In Keramiken mit einer nennenswerten glasigen Komponente, wie dem Isolalorenporzellan der deutschen Patentschrift 193 408, werden diese Spannungen durch Fließen der glasigen Phase beim Sintern abgebaut. Dieses viskose Fließen der mehr oder weniger flüssigen Glasphase erfüllt bei Porzellanen die wichtige Funktion der ausreichenden Spannungsentlastung. Im Gegensatz dazu fehlt in dem erfindungsgemäß verwendeten polykristallinen Material mangels einer glasigen Komponente ein solcher spannungsentladender viskoser Fluß, so daß bisher Schaden beim Sintern polykristalliner Keramiken zumindest immer dann befürchtet wurden, wenn ein Teil eines ungebrannten Keramikkörpers wenigstens teilweise an der Schrumpfung behindert wurde. Befürchtet wurde insbesondere ein Reißen oder Springen der Keramik infolge mangelnder Spannungsentlastung.

Im übrigen kann bei der Vereinigung glashaltiger Porzellane eine polykristalline, grenzflächenlose Verbindung genausowenig erreicht werden, wie in den mit Dichtungsmittel arbeitenden, auf dem Gebiet der polykristallinen Keramiken einschlägigen oben beschriebenen bekannten Verfahren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer hermetischen Verbindung zwischen wenigstens zwei Körpern aus polykristallinem Al₀O₁ zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Al₂O₃-Körper einer unterschiedlichen Brennschwindung verwendet werden, wobei die Brennschwindung des umschließenden Körpers größer ist als die des umschlossenen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Gaslampen hergestellt werden, bei welchen die das Rohr umschließenden Teile mit Endverschlüssen 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 umfangsreichen Herstellung von monolithischen Körpern, wie versiegelten Rohren, an den Enden miteinander verbundenen Rohren u. dgl. geeignet.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten zur Bildung von verschiedenen Graden der Schwindung des Rohres und der Verschlußmittel beim Brennvorgang.

1. Verschiedene Formen des keramischen Materials können verwendet werden. Ein roher Preßkörper aus y-Aluminiumoxid schrumpft beispielsweise beim Brennen stärker als ein roher Preßkörper aus «-Aluminiumoxid. Hierbei spielen zwei Faktoren eine Rolle, erstens wandelt sich ^-Aluminiumoxid bei etwa 115O⁰C irreversibel in die α-Form um, wobei eine Steigerung der Dichte eintritt, zweitens ist y-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 .Verschlußglied \iber dem Ende eines Rohres wird daher vorteilhaft das rohe Rohr aus «-Aluminiumoxid und die rohe Kappe aus ^-Aluminiumoxid 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 Rohkörper angewandt, jedoch in zwei getrennten Fraktionen mit verschiedener Teilchengröße. Beim gleichen Formungsdruck ruft beispielsweise ein feines a-Aluminiumoxid einen Körper von niedrigerer Roh-Dichte (höhere Brennschwindung) 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 verschiedener Dichte in rohem Zustand werden durch Anwendung von verschiedenen Formungsdrücken erhalten. Je höher der Druck, um so größer ist die Dichte des rohen geformten Körpers und um so kleiner die Schwindung beim Brennen.

4. Diese Arbeitsweise umfaßt zwei Brennvorgänge. Ein roher Stopfenverschluß kann bis zu einer teilweisen Schwindung gebrannt werden. Die Schwindung soll so weit 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 ist, -und eine ausreichende Zeit, die zu großen Teilchengrößen führt. Wenn die Teilchengröße zu groß ist, tritt keine gute Sinterung zwischen den verbundenen Körpern ein, d. h., es erfolgt eine ungenügende Bindungsbewegung der Teilchen, um die Poren bei der Vereinigung zu entfernen. Der vorgebrannte Körper braucht nur so weit gebrannt zu werden, daß die erwünschte Schrumpfungsanpassung eintritt.

Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß 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 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 Brennschwindung der einen Komponente auf einen viel geringeren Grad als normal durch die zurückhaltende Wirkung der Komponente mit geringerer Schwindung beschränkt ist. Es wäre daher zu erwarten, daß die Spannung in der Komponente mit größerer Schwindung zu physikalischen Schaden wie Reißen oder Brechen führen 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 Schaden gebrannt werden. Das ist der Fall, obwohl ein typisches Rohr aus feinem «-Aluminiumoxid normalerweise etwa 23 ⁿ/o lineare Schwindung während der Sinterung zeigt.

Es ist einleuchtend, daß die obere Gebrauchstem-

pcratur der erfindungsgemäß verbundenen keramischen Körper die der Körper selbst ist, da kein fremdes Bindemittel verwendet wird.

Die Erfindung betrifft auch die Herstellung von Gasentladungslampen aus polykristallinen Al₂O.,-Rohrteilen mit verschlossenen Endteilen entsprechend der oben beschriebenen Art. Die Herstellung derartiger Lampen, die im folgenden noch näher beschrieben 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 Material in die Lampe vorgesehen sind. Diese rohrförmige Führung ist natürlich hermetisch in der fertigen Lampe abgeschlossen.

■Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Querschnitt eines rohen keramischen Rohres mit innen in der Nähe der Enden angeordneten gesinterten keramischen Stopfenteilen;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt des Körpers nach Fig. 1 nach dem Brennen;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt eines gesinterten keramischen Rohres, dessen Enden mit rohen keramischen Kappen umhüllt sind;

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt des Rohres nach dem Brennen;

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt eines verlängerten Rohres, erhalten durch Einfügen von gesinterten keramischen Rohren an den entgegengesetzten Enden eines rohen keramischen Rohres und Brennen der Anordnung;

F i g. 6 zeigt einen Querschnitt einer Gasentladungslampe, in der die Hülle und die Verschlußteile wie in Fi g. 2 angeordnet sind;

F i g. 7 zeigt einen Querschnitt einer Gasentladungslampe, in der die Hülle und die Verschlußteile wie in F i g. 4 angeordnet sind.

In den F i g. I bis 4 sind die Verschlußteile, Stopfen .2 oder Kappen 5 mit öffnungen 3 bzw. 6 versehen zur Verwendung für Hochtemperatur- und Hochdruckgaslampen sowie Hochtemperaturmetalldampflampen. Hierfür sind natürlich vollständig gebrannte geschlossene Rohre (F i g. 2 und 4) notwendig. Elektrodenanordnungen, die mit einer Dichtungsfritte überzogen sind, sind in die Öffnungen eingepaßt. Das 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 USA.-Patentschrift 3 243 635, zu erzielen. Jedoch können für andere Zwecke die Dichtungsteile feste Körper sein.

Nach F i g. 1 ist das rohe 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 bei der Brennschwindung des letzteren erreicht.

In F i g. 2 ist der innige Kontakt zwischen den Stopfen 2 und dem geschrumpften Rohr 1 gezeigt.

In Fig. 3 umschließen die Mantelteile7 der rohen Kappen 5 die Enden des gesinterten Rohres 4. Die Länge der Mantelteile 7 ist nicht kritisch, aber sie sollte groß genug sein, um eine genügend große Dichtungsfläche zwischen Rohr und Kappe zu bilden.

In F i g. 4 sind die Kappen 5 gesintert, und die Randteile 7 sind gasdicht mit den Endteilen des Rohres verbunden.

In F i g. 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 vor dem Sintern den gleichen Innendurchmesser haben wie 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 den Rohren 8 und 12 gibt.

In den F i g. 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 Untersuchungen eines Probeschnitts durch den Randteil 7 und Rohr 4 in F i g. 4 zeigten eine vollständige kontinuierliche Kristallstruktur quer durch diese Bindung.

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. Es ist nur erforderlich, daß eine wesentliche Differenz im Brennschwindungsgrad zwischen den Teilen, die die Bindung bilden, bestellt. So können beispielsweise in Fig. ] 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 Gewichtsprozent Magnesiumoxid, als polykristallines keramisches Rohmaterial verwendet. Erfindungsgemäß ist das Verfahren auch mit anderem polykristallinen Material, wie Magnesiumoxid, Magnesiumaluminat (Spinell) u.dgl. anwendbar.

Beispiel 1

Durch isostatische Pressung bei 1406 kg/cm² wurde ein Rohr (4 in F i g. 3) aus a-Aluminiumoxidmaterial mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,3 Mikron im Durchmesser gepreßt. Ein Stab wurde isostatisch aus einem y-AIuminiumoxidmaterial gepreßt, das eine wesentlich kleinere durchschnittliche Teilchengröße besaß als das Rohmaterial, d. h. etwa 0,05 Mikron. Stab und Rohr wurden bei 1000⁰C gebrannt, um Binder auszubrennen und die Härte zu steigern, obwohl eine kleine Schwindung bei 1000° C auftrat. Ein Stück des Stabes mit einer Länge von 2,1 cm und einem Außendurchmesscr von 1,5 cm wurde zentral mit einer Karbidschneide gebohrt, um eine Kappe (5 in F i g. 3) mit

einem Innendurchmesser von 1.25 cm zu erhalten. Die Länge des Mantclteils (7 in Fig. 3) betrug 1,08 cm. Die Kappe wurde über ein Ende des Rohres geschoben, das einen Außendurchmesser von 1,24cm und einen Innendurchmesser von 1,02cm hatte. Der gesamte Körper wurde dann 3 Stunden bei 185O⁰C gebrannt. Die Kappe schrumpfte zu der in F i g. 4 gezeigten Form zusammen. Ein Muster des Stabes, aus dem die Kappe hergestellt war, die mit dem Körper gebrannt wurde, schrumpfte um 31 % zusammen, während das Rohr um 24,2% schrumpfte. Prüfungen mit einem Helium-Undichtigkeitsdetektor 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 Durchschnittsteilchengröße von 0,5 Mikron hergestellt. Der Zapfen für die Kappe wurde vorgebrannt bei 1100° C, um ihn für die Bohrung zu festigen. Die Kappe hatte einen Außendurchmesser von 1,27 cm und einen Innendurchmesser von 1,04 cm. Der Randteil war 1,20 cm lang. Das Rohr wurde 1 Stunde bei 1600⁰C im Vakuum bis fast zur theoretischen Dichte gebrannt. Danach hatte das Rohr einen Außendurchmesser von 0,95 cm und einen Innendurchmesser von 0,77 cm. Die Kappe wurde über ein Ende des Rohres geschoben und das Ganze bei 1850⁰C 1 Stunde gebrannt. Ein Stück des Stabes, aus dem die Kappe hergestellt wurde, wurde die gleiche Zeit gebrannt. Es zeigte eine Schwindung von 21,2%. Der Rohrteil zeigte keine weitere bemerkenswerte Schwindung.

Beispiel 3

Ein Rohr (1 in Fig. 1) aus «-Aluminiumoxid wurde durch isostatische Pressung bei 1406kg/cnV-eines Aluminiumoxidpulvers mit einer Durchschnittsteilchengröße von 0,3 Mikron geformt. Ein Stopfen (2 in F i g. 1) wurde mit demselben Druck aus «-Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1,55 Mikron und einer Teilchengrößenverteilung wie nach Tabelle I geformt.

Tabelle I

Durchmesser	Gewichtsprozent,
(Mikron)	Siebdurchgang
20	100
10	97
8	93
6	86
4	75
2	56
1	41
0,8	37
0,6	30
0.4	20
0.3	S

Infolge dieser Teilchengrößenverteilung zeigte das Aluminiumoxid für den Stöpsel eine größere Pakkungswirkung 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 Qucrsdinin die Gestalt eines flachen Fasses 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 185O⁰C gebrannt. Es ergab sich, daß der Stöpsel 1.1.6"Zu. das Rohr 23,8⁰Ai schrumpfte. Ein hermetischer Abschluß wurde erreicht.

Es ist zu bemerken, daß die Abschlußteile 2 und 5 nicht mit den öffnungen 3 oder 6 nach F i g. I bis 4 ίο versehen waren.

Die Gasentladungslampe nach Fig. 6 besteht aus einer Hülle 1 aus gesintertem durchscheinendem polykristallinem Aluminiumoxid. An den Enden sind durchbohrte Verschlußteile 2 in Form von Stöpseln aus dem gesinterten keramischen Material angeordnet, die monolithisch und hermetisch mit der inncnwandung der Hülle 1 entlang Linie b verbunden sind. Elcktrodenträger 13 und 13 a 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 lichtaussendende Substanzen, wie aktive Metalle oder Metallhalogenide, eingeleitet werden können. Hierzu gehören insbesondere Alkalimetalle, wie Natrium, Lithium und Caesium, alkalische Erdmetalle, wie Calcium, Strontium und Barium, sowie Scandium, Gallium, Indium, Thallium, Quecksilber und Zink und die Halogenide dieser Metalle. Elektrodenträger 13 α ist im wesentlichen identisch mit Teil 13, mit der Ausnahme, daß ein äußeres Ende hermetisch verschweißt oder abgeklemmt ist. Die Elektroden 14 befinden sich am Ende der Träger 13 und 13 α im Inneren der Hülle 1.

Wie man erkennen kann, entspricht die Lampe nach F i g. 6 der keramischen Struktur nach F i g. 2, die Lampe nach F i g. 7 der Struktur nach F i g. 4.
Ln F i g. 7 sind die Endteile des Rohres 4 aus gesintertem durchscheinendem keramischem 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 F i g. 6 und 7 vergleichbar und die Funktion der gleich bezeichneten Elemente identisch.

In F i g. 6 und 7 sind nur Betriebselektroden .1.4 gezeigt. Selbstverständlich sind zusätzliche öffnungen in dem Stöpsel- oder Kappenverschluß möglich für die Anordnung einer Startelektrode, die an einer Arbeitselektrodc 14 anliegt und elektrisch isoliert ist. Die Öffnungen 3 und 6 in den Verschlußleilen 2 und 5 von F i g. 2 und 4, die zur Aufnahme von Elektrodenträgern 13 und 13« in F i g. 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 crwartenden Schwindung beim 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 maxima- !cn gleichmäßigen Kontakt der Wandung mit dem eingesetzten Elektrodcmrägcr zu erreichen. Oder es kann ein rohes Verschlußteil mit einer zylindrischen Öffnung von solcher Größe vorgesehen werden, daß

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nach dem Brennen die öffnung einen Durchmesser hat, der etwas kleiner ist als der engste Durchmesser der gewünschten zugespitzen öffnung. Danach wird diese zylindrische öffnung in eine zugespitzte Form durch Mahlen mit einem geeigneten 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, .fedoch ist dies wegen der Härte des gebrannten keramischen Materials schwieriger und zeitraubender als bei Bearbeitung des Rohmaterials. Die Möglichkeit von Ausschußraten infolge Bruchs ist erhöht und der Ausschuß eines gebrannten Körpers kostspieliger als eines Rohkörpers. Die Elektrodenträger können vollständig zylindrisch sein. Jedoch ist vorteilhaft der Teil des Trägers, der in der Öffnung des Verschlußteiles gelagert ist, etwa zugespitzt geformt (vgl. Träger 13 und 13 a in F i g. 6 und 7). Die öffnungen 3 und 6 von F i g. 2 und 4 sind natürlich entsprechend zugespitzt. Diese Anordnung vereinfacht die Aufgabe, die Elektrode zentral in der Lampenhülle anzuordnen. Weiterhin trägt diese Ausgestaltung zur Bildung einer ausgezeichneten Bindung zwischen dem Verschlußteil und dem Elektrodenträger mit einem Minimum an Bindemittel bei. Zur Abdichtung werden eine oder beide umhüllte Oberflächen, die Wandung der öffnung und die äußere Oberflache des zugespitzten Teiles des Elektrodenträgers mit einem Bindemittel durch Aufbringen eines Breies von feingemahlenem Bindemittel in einer geeigneten Trägerflüssigkeit überzogen. Der Trägerteil wird dann dicht passend in die Öffnung des Verschlußteils eingefügt und das Ganze in den Ofen gebracht. Auf das äußere Ende des Trägerteils wird ein Druck in Längsrichtung des Trägerteils und des Lampenrohres ausgeübt.

Die Abdichtung kann aber auch ohne Anwendung von Druck erfolgen. Das Bindemittel wird auf die zu vereinigenden Teile aufgebracht, der Elcktrodcnträger in die öffnung anschmiegend eingesetzt, dann das Ganze bei einer Temperatur und so lange erhitzt, bis das Bindemittel geschmolzen ist. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der keramischen Verschlüsse gemäß der Erfindung an Stelle 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 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.

Wirkungsvoll werden der rohrförmige Lampenkörperteil und die Verschlußteile aus Aluminiumoxid hergestellt. Wenn der Elektrodenträgerteil aus Niobium besteht, kann das Dichtungsmittel ein Glas aus Al₂O., (49 %), CaO (45 °/o) und MgO (6 %) sein. Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus Wolfram. Eine passende Füllung für diese Lampe ist Natrium, Quecksilber und ein inertes Gas, wie z. B. Krypton.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer hermetischen grenzflächenlosen polykristallinen homogenen Verbindung wenigstens zweier Körper aus Al₂O_a mit im wesentlichen gleicher Wärmedehnung nach dem Sintern, wobei wenigstens einer dieser Körper rohrförmig ausgebildet ist und der jeweils äußere Körper den inneren dicht und zumindest teilweise umschließend angeordnet wird, insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung elektrischer Bogenlampen, dadurch gekennzeichnet, daß Al₂O₃-Körper einer unterschiedlichen Brennschwindung verwendet werden, wobei die Brennschwindung des umschließenden Körpers größer ist als die des umschlossenen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Brennschwindung durch Vorbrennen oder Vorpressen des jeweils inneren Körpers oder durch Auswahl verschiedener Korngrößen oder Kritallmodifikationen erreicht wird.