DE2733169B2

DE2733169B2 - Glas, verwendbar für Dichtungen mit Molybdän und Dichtungen daraus

Info

Publication number: DE2733169B2
Application number: DE2733169A
Authority: DE
Inventors: George Lindsey Bay Village Ohio Thomas (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-07-27
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1980-05-22
Also published as: GB1568761A; JPS5314721A; JPS5537505B2; US4105826A; US4060423A; DE2733169C3; DE2733169A1

Description

mit einer Liquidus-Temperatur von höchstens 1250³C und einer unteren Entspannungstemperatur von mindestens 725°C, dadurch gekennzeichnet, daß es frei von B₂O3 ist und daß sein Gehalt an CaO 7—13 Gew,-% beträgt, daß es ein Gewichtsverhältnis CaO : BaO von 0,6 :1 bis 1:1 aufweist und daß sein linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von O bis 300⁰C zwischen 42 und 48 χ 10-7° C liegt.

2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es frei von Alkalimetallionen und Bleioxid ist.

3. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an CaO in Mol-% den Gehalt an BaO in Mol-% übersteigt.

4. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für eine Jodlampe mit Regenerierzyklus, gekennzeichnet durch in Gew.-% 62 SiO, 16 Al₂O₃, 9 CaO und 12 BaO, eine Liquidus-Temperatur von etwa 1200" C, einen Durchschnittskoeffizienten der linearen thermischen Ausdehnung im Temperaturbereich von O bis 300°C von etwa 43,5χ 10"V⁰C und eine untere Entspannungstemperatur von mindestens 750" C.

5. Glas/Metall-Dichtung zwischen dem Glas nach Anspruch 1 und einem Molybdänkörper.

6. Glas/Metall-Dichtung zwischen dem Glas nach Anspruch 4 und einem Molybdänkörper.

7. Hermetische Glas/Metall-Dichtung zwischen dem Glas nach Anspruch 1 und Zuführungsleitungen aus Molybdän einer Jodlampe mit Regenerierzyklus.

8. Hermetische Glas/Metall-Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Molybdän-Zuführungsleitungen aus Molybdändraht bestehen.

9. Hermetische ülas/Metail-Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Molybdän-Zuführungsleitungen Folien- und Drahtelemente einschließen.

Die Erfindung betrifft ein Glas, verwendbar für Dichtungen mit Molybdän, bestehend in Gewichtsprozenten aus

55-68 SiO₂

15-18 Al₂O)

6-16 BaO

und CaO

mit einer Liquidus-Temperatur von höchstens 1250⁰C und einer unteren Entspannungstemperatur von mindestens 725°C. Ein ähnliches Glas ist in der FR-PS 98 531 beschrieben.

Die dortige Glaszusammensetzung weist entweder überhaupt kein oder nur eine geringe Menge CaO von bis zu 5% auf. Der BaO-Gehalt der Glaszusammensetzung nach der genannten FR-PS ist mit 12 bis 28% recht hoch. Schließlich kann bei der Glaszusammensetzung nach der FR-PS B₂O₃ in einer Menge von bis zu 2% toleriert werden.

Die mittleren Koeffizienten der linearen thermischen Ausdehnung der in der FR-PS 15 98531 tatsächlich beschriebenen Gläser liegen sämtlich unterhalb des Bereiches von 42—48 χ 10-⁷cm/cm/°C, wenn auch in der FR-.¹S ein Bereich von 35—45 χ 10~⁷ cm/cm°C angegeben ist

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein für hohe Temperatur geeignetes Aluminium-Silikatglas zu schaffen, das CaO und BaO im geeigneten Verhältnis enthält, um eine hermetische Dichtung mit Molybdän zu ermöglichen und in dem B₂O₃ vermieden ist, um die dadurch verursachten Nachteile eines herabgesetzten Erweichungspunktes und einer verminderten unteren Entspannungstemperatur für Anwendungen in Glas/Metall-Dichtungen zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird bei einem Glas der obengenannten Art dadurch gelöst, daß es frei von B₂O₃ ist und daß sein Gehalt an CaO 7—13 Gew.-% beträgt, daß es ein Gewichtsverhältnis CaO : BaO von 0,6 :1 bis 1:1 aufweist und daß sein linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 0—30O⁰C zwischen 42 und 48 χ 10-⁷/°C liegt.

J-) Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Seitenansicht einer Glühlampe vom Regenerierungszy-

jo klus-Typ gezeigt ist, in der die erfindungsgemäßen Glas/Metall-Dichtunger, verwendet wurden.

Die gezeigte Lampe 10 hat zwei Enden und weist einen lichtdurchlässigen Kolben 12 aus dem erfindungsgemäßen Glas, einen Wolframdraht 14, Quetschdichtun-

Γ) gen 16, Zuführungsleitungen 18 und eine (nicht gezeigte) Inertgasfüllung auf. Diese Inertgasfüllung kann z. B. ein Inertgas wie Argon sein, das ferner ein Halogen enthält, wie z. B. Jod, und den bekannten Wolfram/Jod-Zyklus des Lampenbetriebs erzeugt. Die Gasfüllung der Lampe

4(i führt man durch ein (nicht gezeigtes) Absaugrohr ein, dessen abgeschmolzener Rest 20 gezeigt ist. Die Zuführungsleitungen 18 bestehen jeweils aus einem äußeren Leitungsdraht 22, einem Folienelement 24 und einem inneren Zuführungsdraht 26, die alle aus Molybdänmetall bestehen. Dieser Satz Zuführungsleitungen wird an beiden Enden des Lampenmantels 12 in den Sockeldichtungen 16 hermetisch abgedichtet.

Die abgebildete Glas/Metall-Dichtung ist durch eine direkte vakuumdichte Dichtung des Glases um die

■5o einzelnen Elemente aus Molybdänfolie und -draht des Zuführungsleitungssatzes gebildet. Bei der Bildung der gewünschten hermetischen Dichtung war es nicht notwendig, die Metalloberflächen speziell vorzubehandeln, weil die geschmolzene Glaszusammensetzung sich

γ-, ausreichend an die relativ saubere Metalloberfläche bei der Bildungstemperatur der Dichtung bindet. Die Stufe der Sockelbildung, die bei der Lampenherstellung angewendet wird, reicht auch aus, eine relativ spannungsfreie Dichtung zu erzeugen, ohne daß eine

bo Nachbehandlung zum Entspannen notwendig ist.

Die bevorzugten Gläser, die die nachstehende Tabelle I zeigt, zeigen noch weitere wünschenswerte Eigenschaften bei der Herstellung und Verwendung von Hochtemperatur-Lampen. Diese Gläser zeigten relativ

b^r> wenig Aufschäumen, wenn man sie beim Rohrziehen in der Flamme bearbeitete. Außerdem haben diese Gläser einen geringen Restwassergehalt, was das unerwünschte Verdampfen von Wasser während des Lampenbe-

triebs verhindert. Man kann auch die allgemeine Glaszusammensetzung derart verändern, daß ultraviolettes Licht absorbierende Ionen eingearbeitet werden, so daß kurzwellige Strahlung aus dem von der Lampe emittierten Licht ausgefiltert werden kann. Das erfindungsgemäße Glas stellt hinsichtlich seiner Zusam-

Beispiel

Die speziellen Gläser, die die Tabelle 1 zeigt, erschmolz man in Platintiegeln mit einer Kapazität von 150 g bei Temperaturen im Bereich von 1600 bis 165O⁰C, wobei das Glas bei etwa 1550⁰C geläutert wurde. Röhren zog -man aus bestimmten größeren Schmelzen bei 1560⁰C. Die chemische Zusammensetzung dieser Gläser ist neben der unteren Entspannungsmensetzung ferner einen eutektischen Bereich im Aluminiumsilikat-System dar und enthält ferner CaO und BaO, was für die niedrigsten Liquidus-Temperaturen sorgt, die für dieses System erreicht werden können. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

temperatur, dem Erweichungspunkt, der Liquidus-Temperatur und dem Ausdehnungskoeffizienten gezeigt, um die erreichbaren optimalen physikalischen Eigenschaften zu erläutern. Es ist in der Glastechnik üblich, die Glaszusammensetzungen durch die Anteile der Oxide zu kennzeichnen, die aus den Ausgangsmaterialien der Schmelze berechnet wurden.

Tabelle I

Gew.-% SiO₂
AI₂O₃
CaO
BaO

Mol-% SiO₂
Al₂O₃
CaO
BaO

Ausdehnung (0-300 C) x 10"⁷/ C
Erweichungspunkt, C
Untere Entspannungstemperatur, C
Liquidus-Temperatur, C

63,7 16,8 12,6 6,9	61,4 16,9 12,7 9,0	61,8 15,6 11,4 11,2	59,4 16,1 11,3 13,2	62,6 16,2 9,4 11,8	60,1 16,6 10,1 13,2
71,0 11,0 15,0 3,0	69,4 11,3 15,3 4,0	70,5 10,5 140 5,0	69,0 11,0 14,0 6,0	72,0 11,0 11,7 5,3	70,0 11,4 12,6 6,0
43,3	45,6	45,9	46,5	43,5	4;
1011	997	997	993	1028	-
772	745	743	747	757	-
1210	1200	1185	1178	1198	118(

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß das Glas des Beispiels 5 den gewünschten Betriebseigenschaften sowohl im Erweichungspunkt als auch bei der unteren Entspannungstemperatur am nächsten kommt. Das ist auch ferner aus der Abwesenheit von B₂O) in allen Gläsern der obigen Beispiele ersichtlich, wobei es noch möglich war, eine thermische Ausdehnung innerhalb des erforderlichen Bereiches für im wesentlichen spannungsfreie Dichtungen zu Molybdän zu erhalten. Diese Abwesenheit von B₂O₁ verursachte auch keine Probleme beim Schmelzen oder Läutern während der Glasherstellung. Ferner half die Abwesenheit von PbO in den bevorzugten Gläsern, das Nachdunkeln in den Glühlampen mit Regenerierzyklus der oben bezeichneten Art zu verhindern, da Mengen von mehr als 100 ppm PbO im Glas ein Nachdunkeln verursachten.

Obwohl geringere Unterschiede zwischen den Glaszusammensetzung, wie sie üblicherweise aus den Bestandteilen der Schmelze berechnet wird, und der wahren daraus erhaltenen Glaszusammensetzung bestehen können, werden beide Zusammensetzungen im wesentlichen gleich sein. Es besteht nur eine geringfügige Flüchtigkeit der Bestandteile der Schmelze bei der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Glases während des Schmelzens, und diese kann durch eine Aufnahme von anderen Bestandteilen im Spurenbereich aus irgendwelchen feuerfesten Materialien begleitet sein, die man zum Schmelzen des Glases verwendet. Infolgedessen wird bei der Erfindung mit einer

so Glaszusammensetzung gerechnet, die die obengenannten Bereiche der Zusammensetzung hat, wie sie in üblicher Weise aus dem Ansatz der Ausgangsschmelze berechnet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Glas, verwendbar für Dichtungen mit Molybdän, bestehend in Gewichtsprozenten aus

55-68 SiO₂

15-18 Al₂O₃

6-16 BaO

und CaO