DE2228486A1 - Glas zur bildung eines einen leiterkontakt abdichtenden glasrohres - Google Patents
Glas zur bildung eines einen leiterkontakt abdichtenden glasrohresInfo
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Description
Dipl.-Ing. Reinhold Kramer
München 60
Flossmannstraße 15
Telefon (0811) 88 36 03 /88 36 04
72/8719
1'1Ujitsu Limited
Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, Japan
Glas zur Bildung eines einen Leiterkontakt abdichtenden Glasrohres
Die Erfindung betrifft ein Glas zur Bildung eines einen Leiterkontakt
abdichtenden Glasrohres, insbesondere ein Glas mit hervorragender Absorption infraroter Strahlung, das im wesentlichen
keinen Entglasungs- bzw. Versteinungseffekt aufweist
und einen geeigneten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt.
Leiterkontakte bestehen bekanntlich aus zwei Leiterstreifen, deren Enden einander gegenüberliegen und den Kontakt bilden.
Die Kontaktteile der Leiterstreifen sind gewöhnlich luftdicht in ein Glasrohr eingeschlossen. Das Abdichten wird durch Einsetzen
der Kontaktteile der Leiterstreifen in das Glasrohr und Zusammenschmelzen der Enden des Glasrohrs bei einer oberhalb
des Schmelzpunktes den Glases liegenden Temperatur bewirkt,
wobei die Luft aus dem Hohr entfernt oder durch ein Inertgas,
■-/2 209881/0498
wie Stickstoff, Argon bzw. Helium, ersetzt wird. Der eingeschlossene
Kontakt wird dann wieder auf .Raumtemperatur abgekühlt. Hat das Glasrohr einen merklich niedrigeren oder höheren
thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die Leiterstreifen, dann treten beim Abkühlen im Glas innere Spannungen auf, die
manchmal zufolge der unterschiedlichen Schrumpfung von Glasrohr und Leiterstreifen zu einem Bruch führen. Ist der Leiterkontakt
aus einem remanenten Magnetmaterial hergestellt, dann hat er Selbsthalteeigenschaften, d. h. dass der Kontakt auch nach Abschalten
des Erregerstromes, durch den er geschlossen worden ist, im geschlossenen Zustand verbleibt, bei dem sich die Leiterstreifen
berühren. Insbesondere in einem solchen Fall werden die Leiterstreifen aus einem speziellen Material begrenzter Zusammensetzung,
wie einer Legierung aus 73 bis 93 Gewichtsprozenten
Kobalt, 1 bis 5 Gewichtsprozenten Nickel und dem Best Eisen, hergestellt. Ein solches Material besitzt jedoch einen engen
Bereich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen 110 mal 10~7/0 G und 130 mal 10~7/0 C liegt. Es ist deshalb erwünscht,
dass das Glasrohr zum dichten Einschliessen der Leiterstreifen einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
besitzt wie die Leiterstreifen. Kommerzielles Glas für abdichtende Glasröhrchen hat jedoch einen um etwa 100 mal 10"'/° C geringeren
thermischen Ausdehnungskoexfxzienten als die Leiterstreifen. Dieses Glas ist somit nicht zum Abdichten von remanenten
Leiterkontakten geeignet.
209881/0498
2226486
Obwohl ein Glas, das eine alkalische Komponente in einem grösseren
Anteil als "bei kommerziellem Glas enthält, einen verhältnismässig
grossen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, hat ein derartig grosser Antei] an alkalischer Komponente eine
/junahnie der Entglasungseigenschaft und eine Verringerung des
Isolatioiiswiderstandes des Glases zur Folge.
Es ist auch bekannt, dass Alkali-Glas, das BaO and AIpO7. enthält,
einen geeigneten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt und daneben eine verhältiiismässig geringe Entglasungseigenschaft.
Ein derartig modifiziertes Alkali-Glas ist jedoch hinsichtlich seiner Infrarotabsorptionseigenschaft unzureichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zum dichten Einschliessen
eines remanenten Leiterkontaktes geeignetes Glas vorzusehen, das einen passenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
eine geringe Entglasungsneigung und eine gute Verarbeitbarke
it besitzt.
Das erfindungsgemässe Glas ist dadurch gekennzeichnet, dass es
im wesentlichen aus 58 bis 64 Gewichtsprozenten SiOp, 3 "bis 5
Gewichtsprozenten AIpO7., 11 bis 15 Gewichtsprozenten BaO, 18
bis 23 Gewichtsprozenten der Summe aus KpO und NapO und 2 bis
8 Gewichtsprozenten i'eO besteht.
Lie Erfindung wird anhand von 3 E1Ig. erläutert. Es zeigen
2üyHS1/0498
ORfQWAL INSPECTED
Jig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines remanenten
Leiterkontaktes,
J1Xg. 2 den Bereich der Mengen von für die Herstellung des erfindungsgemässen
Glases geeigneten Komponenten und
Fig. 3 die Beziehung zwischen der Wellenlänge der Infrarotstrahlen
und dem Transmissionskoeffizienten einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Glases im Vergleich
mit anderen Gläsern.
Pig. 1 stellt zwei Leiterstreifen 1a und 1b aus haTbhartem
magnetischem Material mit Kontaktteilen 2a und 2b, flachen Teilen 3a und 3"b sowie stabförmigen Teilen 4a und 4b dar. Die
Kontaktteile 2a und 2b sind mit einem Edelmetall, wie Hhodium, Palladium, Gold oder Platin, platiert und berühren sich bei
Erregung mittels eines elektrischen Stromes. Die flachen Teile 3a und 3t>
haben eine hohe Steifigkeit, die der Abbiegung entgegenwirkt. Die stabförmigen Teile 4a und 4b werden mit der
gewünschten Schaltung verbunden.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, sind die Kontaktteile 2a und 2b, die
flachen Teile 3a und 3t>
und Stücke der stabförmigen Teile 4a und 4b der Leiterstreifen 1a und 1b in ein Glasrohr 5 eingeschlossen.
Beide Enden 6a und 6b des Glasrohres 5 umschliessen hermetisch die stabförmigen Teile 4a und 4b und dichten somit
die Leiterstreifen 1a und 1b ab.
/5 209881 /0498
Um die Kontaktanordnung ist bekanntlich eine Erregerspule angeordnet,
die nicht dargestellt ist.
Wenn die Leiterstreifen 1a und 1b durch ELiessen eines Erregerstromes
in einer vorgegebenen Richtung erregt werden,
schliessen sich die Eontaktteile 2a und 2b, und wenn die Leiterstreifen 1a und 1b in entgegengesetzter Richtung erregt
werden, werden die Kontaktteile 2a und 2b wieder getrennt.
schliessen sich die Eontaktteile 2a und 2b, und wenn die Leiterstreifen 1a und 1b in entgegengesetzter Richtung erregt
werden, werden die Kontaktteile 2a und 2b wieder getrennt.
Zum dichten Einschliessen der Leiterstreifen 1a und 1b in das
Glasrohr 5 werden die Leiterstreifen in das Glasrohr durch
dessen Enden 6a und 6b bis zu einer Stellung eingeschoben, in der die Kontaktteile 2a und 2b einander um eine vorgegebene
Länge überlappen. Dann werden die Enden 6a und 6b des Glasrohres bei einer Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes des Glases liegt, durch Infrarotstrahlung zusammengeschmolzen und hermetisch um die stabförmigen Teile 4a und 4b geschlossen. Bei diesem Abdichtvorgang wird das Glasrohr 5 thermisch ausgedehnt. Ausserdem werden auch die Leiterstreifen in einem solchen Ausmass ausgedehnt, dass die überlappte Lange der Kontaktteile 2a und 2b nicht wesentlich geändert wird.
dessen Enden 6a und 6b bis zu einer Stellung eingeschoben, in der die Kontaktteile 2a und 2b einander um eine vorgegebene
Länge überlappen. Dann werden die Enden 6a und 6b des Glasrohres bei einer Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes des Glases liegt, durch Infrarotstrahlung zusammengeschmolzen und hermetisch um die stabförmigen Teile 4a und 4b geschlossen. Bei diesem Abdichtvorgang wird das Glasrohr 5 thermisch ausgedehnt. Ausserdem werden auch die Leiterstreifen in einem solchen Ausmass ausgedehnt, dass die überlappte Lange der Kontaktteile 2a und 2b nicht wesentlich geändert wird.
Nach Beendigung des Einschmelzvorgangs wird die Kontaktanordnung auf Raumtemperatur abgekühlt.
Wie bereits erwähnt, liegt der thermische Ausdehnungskoeffizient
■ /6 209 881/0498
der Leiterstreifen eines konventionellen remanenten Leiterkontaktes
im Bereich, zwischen 110 mal 10"' und 130 mal 10" V° G,
während das konventionelle Glasrohr einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweist, der um etwa 100 mal 10"'/° C
kleiner ist als der der Leiterstreifen. Demzufolge treten während des Abkühlens des eingeschmolzenen Kontaktes zufolge
des Unterschiedes im Schrumpfen zwischen dem Glasrohr und den Leiterstreifen im Glasrohr innere Spannungen auf, die manchmal
zu einem Bruch führen. Tritt der Bruch nicht bereits bei der Herstellung auf, so besteht zufolge der inneren Spannungen weiterhin
eine grosse Bruchgefahr. Das Glasrohr kann bereits bei kleinen auf die Leiterstreifen einwirkenden Spannungen brechen.
Wird demzufolge das Glasrohr aus einem konventionellen Einschmelzglas,
z. B. aus einem Glas bestehend aus 2,96 Gewichtsprozenten AIpO,, 6,39 Gewichtsprozenten BpO,, 3»73 Gewichtsprozenten
FeO, 14,51 Gewichtsprozenten KpO, 67,82 Gewichtsprozenten SiOp und 3,83 Gewichtsprozenten NapO^, hergestellt, so
ist dieses für einen remanenten LeiterkontsJct hoher Beständigkeit
nicht geeignet.
Wie bereits erwähnt, ist es bekannt, zur Vergrösserung des thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von Glas den Gehalt der Alkali-Komponente in dem Glas zu vergrösserno Dieses hat jedoch bei
hoher Temperatur und Feuchtigkeit eine hohe Entglasungsneigung
zur Folge.
/7 209881/0498
Ferner wird, wenn an die Klemmen des Leiterkontaktes eine Spannung angelegt wird, die Entglasung des Glasrohres gefördert.
Die. Entglasung des Glasrohres führt zu einer Abnahme des Isolationswiderstandes
des Glases. Ausserdem hat die Entglasung des Glases eine Abnahme der hermetischen Eigenschaften des
zugeschmolzenen Glasrohres zur Folge und damit einen Gasaustritt aus oder in das Glasrohr durch diese Störstelle. Ein
Gasleck führt zu einer Zerstörung der Funktion des Leiterkontaktes..
Es ist bereits ein modifiziertes Glas, das SiOp5 NapO, KpO,
BaO und AIpO, z. B. in der im folgenden angegebenen Zusammensetzung
enthält, erhältlich, welches die obenerwähnten Mängel des konventionellen Glasrohres nicht aufweist.
SiOo 62,2
2 '
Al2O3 3,0
K2O 7,5
Na2O 13,0
BaO 13,3
Dieses modifizierte Glas hat einen geeigneten thermischen Ausdehnungskoeffizienten
und eine verhältnismässig geringe Entglasungsneigung.
Die Entglasungsneigung erscheint jedoch noch nicht ausreichend niedrig. Ausserdem besitzt das Glas schlechte
/8 209 881/0498
Infrarotabsorptionseigenschaften. Die geringe Absorption infraroter
Strahlen des modifizierten Glases hat jedoch zufolge der Schwierigkeit bei der thermischen Schmelzung des Glases eine
schlechte Bearbeitbarkeit zur Folge.
Bei dem Glas gemäss dieser Erfindung sind die obenerwähnten
Nachteile eines kommerziellen Glases und die Nachteile des modifizierten Glases eliminiert.
Das erfindungsgemässe Glas hat die oben bereits angegebene Zusammensetzung.
Fig. 2 stellt das Verhältnis der Komponenten in der erfindungsgemässen
Glaszusammensetzung dar. Die Glaszusammensetzung gemäss dieser Erfindung liegt im schraffierten Bereich der Fig.
2.
Unterschreitet bei der erfindungsgemässen Glaszusammensetzung
der Gehalt an FeO 2 Gewichtsprozente, dann hat das erhaltene Glas eine unerwünscht hohe Entglasungsneigung. "überschreitet
der Gehalt an FeO 8 Gewichtsprozente, insbesondere 10 Gewichtsprozente,
dann ist die Glasbildung der Zusammensetzung schwierig.
Das erfindungsgemässe Glas weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
im Bereich zwischen 110 mal 10 ' und 130 mal
A) 209881/0498
2228488
<\(f~</° ö auf, eine sehr geringe Entglastingsneigüng und eine
tiisfoichena nolle Infrarot absorption. Die Erfindung wird im
folgenden durch einige konkrete Beispiele erläutert.
Biiapiel 1
Üin bevorzugtes Glas wies die folgende Zusammensetzung auf.
63,3
JLl2O5 5,0
E2O 7,7
Ha2O 11,0
BaO 11,0
FeO 2,0
Das Glas hatte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 111 mal 10~'/° 0 und eine ausreichend hohe Infrarotabsorption
und wies somit eine gute Bearbeitbarkeit auf.
Das Glas wurde zu einem Rohr verarbeitet und dieses wMerum
zur Herstellung einer remanenten Leiterkontaktanordnung benutzt.
En wurde für eine Zeitdauer von 500 Stunden bei einer Temperatur
von 80° C und einer relativen leuchte von 90 % an die
Klemmen den Leiterkontakten eine Spannung von 100 Volt ange-
/10 209881/0 498
Selbst nach Abschluss der Prüfung wies das Glasrohrtosine Ent-
1 P
glasung auf und hatte einen Widerstand von 12 Ohm, der dem
Anfangswiderstand des Glaerohres entsprach· Ein Gasverlust war nicht zu beobachten.
Zum Vergleich wurde ein Glas (1) der folgenden Zusammensetzur3
hergestellt.
| Gewichtspro zent | 2 | l | 5 |
| 62, | 0 | ||
| 3,0 | 3 | ||
| 7, | |||
| 13, | |||
| 13, |
Al0O,
Na0O BaO
Das aus dieser Zusammensetzung hergestellte Vergleichsglasrohr
wurde in der gleichen Weise wie das obige Beispiel zu einer remanenten Leiterkontaktanordnung verarbeitet. Diese wurde sodann
unter den gleichen Bedingungen wie das betreffende Beispiel geprüft
.
Unter dem Einfluss der Prüfbedingungen war das Vergleichsglasrohr
nach etwa 100 Stunden merklich entglast und undicht. Der
12
Ausgangswiderstand von 10 0hm des Vergleichsglases war nach.
Ausgangswiderstand von 10 0hm des Vergleichsglases war nach.
/11 2 U Ü 8 8 1 /0498
10
500 Stunden auf 10 Ohm abgesunken.
500 Stunden auf 10 Ohm abgesunken.
Es -wurde der zu Beispiel 1 "besclirie"bene Prozess unter Verwendung
eines Glasrohres der folgenden Zusammensetzung wiederholt.
BiU2 59,2
Al2O3 3,0
K2O 7,5
Na2O 13,0
BaO 13,3
FeO 4,0
Das Glas wies einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 119 mal 10~'/° 0, eine Umwandlungstemperatur von 510° 0 und
eine Transformationstemperatur von 450° C auf.
Das aus diesem Glas hergestellte Abdichtungsrohr wies eine ausreichend
hohe Infrarοtabsorption auf und zeigte nach Anwendung
den" obenerwähnten Prüf be dingung en bei der in das Glasrohr eingeschmolzenen
Kontaktanordnung selbst nach 5OO Stunden noch
keine Entglasung bzw. Gasundichtigkeit. Der Widerstand des Glas-
12 '■■""'
rohrs- blieb während der gesamten Prüfperiode bei 10 0hm erhalten.
/12 2D9881/Ü498
In Pig. 3 ist die Infrarotabsorptionseigenechaft des Glases
dargestellt. Die Jig. zeigt, dass das erfindungsgeaäeee Glasrohr
bei einer Dicke von 1,4 mm eine hervorragende Absorption gegenüber Infrarotstrahlen besitzt. Zum Vergleich wurde die
Absorption von Infrarotstrahlen bei dem Vergleichsglasrohr 1 zu Beispiel 1 und bei einem Vergleichsglasrohr 2 aus einem
von
konventionellen Glas mit der Zusammensetzung/67,62 Gewichtsprozenten
SiOp, 2,96 Gewichtsprozenten Al^O,, 14,51 Gewichtsprozenten
EpO, 3j83 Gewichtsprozenten NapO, 6,39 Gewichtsprozenten
BoO, und 3»73 Gewichtsprozenten FeO, gemessen und das Ergebnis
in Fig. 3 dargestellt. Wie Fig. 3 zeigt, wies das Vergleichsglasrohr 1 schlechte Absorptionseigenschaften gegenüber infraroten
Strahlen auf. Das Vergleichsglasrohr 2 zeigte eine etwas geringere Absorption als das erfindungsgemässe Glasrohr.
Aus Fig. 3 folgt, dass das erfindungsgemässe Glaa eine ausgezeichnete
Absorption für infrarote Strahlung besitzt, und dass somit eine gute Bearbeitbarkeit gewährleistet ist, wenn das
Glas durch eine Infrarotheizeinrichtung erhitzt wird.
Es wurde der zu Beispiel 1 beschriebene Prozess mit der Abweichung
wiederholt, dass das abdichtende Glasrohr die folgende Zusammensetzung aufwies.
/13 209881/0498
SiO5 58,7 ^" ;
Al2O3 3,5 ■
K2O 8,3
Na2O 13,0 ^
BaO 11,5
FeO ^,Ö
Das Glasrohr hatte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 123 mal 10"V0 C, der für die remanente Leiterkontaktanordnung
sehr geeignet ist, im wesentlichen keine Entglasungsneigung, zeigte keine Undichtigkeit und hatte eine grosse Absorptionsfähigkeit
gegenüber infraroten Strahlen.
Ansprüche
2?ig.
2?ig.
2U9881/CH98
Claims (4)
1. Glas zur Bildung eines einen Leiterkontakt abdichtenden Glasrohres, dadurch gekennzeichnet,
dass es im wesentlichen aus 58 his 64 Gewichtsprozenten
SiOo, 3 "bis 5 Gewichtsprozenten Al^O,, 11.bis 15 Gewichtsprozenten
BaO, 18 bis 23 Gewichtsprozenten der Summe aus KpO und Nap0 und 2 bis 8 Gewichtsprozenten FeO besteht.
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, dass es im wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist:
Komponente Gewichtsprozent
SiO2 63,3
2O3 5,0
K2O 7,7
Na2O 11,0
BaO 11,0
PeO 2,0
3. Glas nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daos es im wesentlichen die folgende
Zusammensetzung aufweist:
/2
209881/0498
Komponente Gewichtsprozent
SiO2 59,2
Al2O3 3,0
K2O 7,5
Na2O ■ 13,0
BaO 13,3
FeO 4,0
4. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, dass es im wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist:
Komponente Gewichtspro zent
SiO2 58,7
Al2O5 3,5
K2O 8,3
Na2O 13,0
BaO 11,5
FeO 5,0
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