DE650446C - Vacuum-tight connection between quartz and metal - Google Patents

Vacuum-tight connection between quartz and metal

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DE650446C
DE650446C DEP73147D DEP0073147D DE650446C DE 650446 C DE650446 C DE 650446C DE P73147 D DEP73147 D DE P73147D DE P0073147 D DEP0073147 D DE P0073147D DE 650446 C DE650446 C DE 650446C
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Dr Hans Pulfrich
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Osram GmbH
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Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Description

KLASSE 32 b GRUPPE 10CLASS 32 b GROUP 10

In der Technik besteht ein großes Bedürfnis, Quarz und Metall miteinander vakuumdicht zu verbinden. Zahlreiche Wege, sind hierfür vorgeschlagen, doch haben alle vorgeschlagenen Mittel den Nachteil schwieriger Herstellung oder einer geringen Temperaturwechselbeständigkeit. Die Erfindung gibt nun einen neuartigen Weg zur Herstellung der genannten Verbindung, durch den alle diese Schwierigkeiten überwunden werden. Nach der Erfindung wird der Ouarzteil an der Verbindungsstelle durch Aufsintern mit dem Überzug eines hochschmelzenden Metalls versehen und der Metallteil dann an diesem Überzug festgelötet. Wenn man auf den Ouarzteil beispielsweise Wolframpulver aufbringt und bei einer Temperatur von 1 500 bis 16000C etwa 10 bis 15 Minuten sintert, so wird der Quarzteil, ohne seine Gestalt zu ändern, an der Oberfläche bereits so weit erweicht, daß die Spitzen der Metallkristalle in die Quarzoberfläche einsinken und beim Abkühlen unlösbar festgehalten werden. Das Aufsintern nimmt man bei Wolfram zweckmäßig in einer Umgebung von einem nicht angreifenden Gas wie Stickstoff vor, und zwar etwa bei 1500 bis 16000C. Auch bei anderen Metallen wird sich ein solches Gas bewähren, da hierdurch eine schädliche Beeinflussung des Quarzes vermieden wird- Natürlich muß das Gas bei einem oxydierbaren Metall wie Wolfram völlig sauerstofffrei sein. Vorteilhaft fügt man sogar ein reduzierendes Gas, wie z. B. etwa Wasserstoff, und zwar beispielsweise ι bis 2°/0 dieses Gases, bei, um eine Oxydation auf jeden Fall zu vermeiden. Mit diesem Metallüberzug wird dann die Metallkappe verlötet. Man bedient sich hierzu zweckmäßig eines Hartlotes, wie z. B. Silber, Kupfer oder deren Legierungen, das sowohl den Metallüberzug als auch den Metallteil benetzt, ohne mit ihnen zu legieren. Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, ein Lot zu benutzen, daß weder mit dem Metallüberzug noch mit dem Metallteil eine Legierung eingeht. Alle diese Verfahrensgänge können für die Massenherstellung in einfacher Weise in den üblichen öfen vorgenommen werden.There is a great need in technology to connect quartz and metal to one another in a vacuum-tight manner. Numerous ways have been proposed for this, but all of the proposed means have the disadvantage of being difficult to manufacture or of poor thermal shock resistance. The invention now provides a novel way of producing said connection, by means of which all these difficulties are overcome. According to the invention, the copper part is provided with a coating of a refractory metal at the connection point by sintering it on, and the metal part is then soldered to this coating. If, for example, tungsten powder is applied to the Ouarzteil and sintering at a temperature of 1500-1600 0 C for about 10 to 15 minutes, the quartz part, without changing its shape is softened already so far to the surface that the tips of the metal crystals sink into the quartz surface and are held inextricably when it cools down. In the case of tungsten, sintering is expediently carried out in an environment of a non-attacking gas such as nitrogen, namely at around 1500 to 1600 ° C. Such a gas will also prove itself with other metals, since this avoids harmful effects on the quartz. Of course, in the case of an oxidizable metal such as tungsten, the gas must be completely free of oxygen. Advantageously, you even add a reducing gas, such as. B. about hydrogen, for example ι to 2 ° / 0 of this gas, in order to avoid oxidation in any case. The metal cap is then soldered to this metal coating. It is useful to use a hard solder, such as. B. silver, copper or their alloys, which wets both the metal coating and the metal part without alloying with them. In general, it will be advantageous to use a solder that will not alloy with either the metal coating or the metal part. All of these process steps can be carried out in a simple manner in conventional ovens for mass production.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele für den· Gegenstand nach der Erfindung dargestellt. Die Abb. 1 zeigt einen Quarzteil 1, der mit einem porigen Wolframülberzug 2 nach dem beschriebenen Verfahren versehen ist. Mit Hilfe eines Lotes 3 ist dieser Metallüberzug mit der Kappe 4 verbunden, die z. B. von einer Stromzuführung 5 durchsetzt ist. Die Kappe 4 umfaßt den Quarzteil von außen und übt daher bei der Abkühlung auf den Quarzteil einen erheblichen Druck aus, der dafür sorgt, daß die vakuumdichte •Verbindung nicht gelöst wird. Um den mechanischen Druck des Metallteiles aufnehmenIn the figures are some exemplary embodiments for the object according to Invention shown. Fig. 1 shows a quartz part 1 with a porous tungsten coating 2 is provided according to the method described. With the help of a plumb bob 3 is this Metal coating connected to the cap 4, the z. B. penetrated by a power supply 5 is. The cap 4 surrounds the quartz part from the outside and therefore exerts considerable pressure on the quartz part during cooling which ensures that the vacuum-tight connection is not loosened. To the mechanical Record the pressure of the metal part

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Hans PuIfrieh in Berlin-Wilmersdorf.Dr. Hans PuIfrieh in Berlin-Wilmersdorf.

zu können, erhält der Quarzteil eine größere Wandstärke. Bei den Versuchen hat es sich als ausreichend erwiesen, die Wandstärke so zu bemessen, daß sie etwa die Hälfte des Halbmessers ausmacht.To be able to, the quartz part is given a greater wall thickness. With the experiments it was true proved to be sufficient to dimension the wall thickness so that it is about half of the Radius.

Die Abb. 2 zeigt eine ähnlich ausgebildete Metall-Ouarz-Verbindung, bei der jedoch an die Stelle der Metallkappe 4 ein Rohr 6 getreten ist, das an seinem Ende mit einem Glasteil 7 verschmolzen ist.Fig. 2 shows a similarly formed metal-Ouarz connection, but with the place of the metal cap 4 is a tube 6, which at its end with a glass part 7 is merged.

Bei der Ausbildung nach Abb. 2 muß der Metallteil verhältnismäßig lang gewählt werden, um ein Beschädigen der Verlötung beim Anschmelzen des Glases zu vermeiden. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird es in vielen Fällen vorteilhaft sein, die Anordnung nach den Abb. 3 oder 4 zu benutzen. Nach der Abb. 3 ist der an dem Quarzteil angelötete Metallring 8 mit einem zweiten Metallring 9 verschweißt, an den vor dem Verschweißen bereits der Glasteil 7 angeschmolzen wurde. Die beiden Metallteile können naturgemäß eine verschiedene Zusammensetzung besitzen. An die Stelle der Verschweißung kann nach der Abb. 4 auch eine Verlötung treten. Diese Verlötung kann je nach Bedarf eine Hartoder Weichlötung sein.In the design according to Fig. 2, the metal part must be chosen to be relatively long, to avoid damaging the soldering when melting the glass. Around To circumvent this difficulty, it will in many cases be advantageous to use the arrangement to be used according to Fig. 3 or 4. According to Fig. 3 is the one soldered to the quartz part Metal ring 8 welded to a second metal ring 9, to the one before welding the glass part 7 has already been melted. The two metal parts can naturally have a different composition. In place of the welding can after the Fig. 4 also occur a soldering. This soldering can be a hard or Be soft soldering.

Selbstverständlich ist es auch möglich, an die Stelle des Glasteiles einen Teil aus keramischen Massen treten zu lassen, der entweder durch ein ähnliches Lötverfahren, wie es für die Quarz-Metall-Verbindung beschrieben ist, mit dem Metallteil verbunden wird oder der mit Hilfe von Glasur oder Glas an dem Metallteil angeschmolzen ist.Of course, it is also possible to use a ceramic part instead of the glass part The masses can either be joined by a similar soldering process as described for the quartz-metal connection is connected to the metal part or with the help of glaze or glass has melted onto the metal part.

Die Anordnung nach der Erfindung ist insbesondere für Leuchtröhren und andere elektrische Geräte geeignet. Durch Wahl geeigneter Lötmittel oder Überzüge, z. B. Eisen, ist es auch möglich, die Verbindungsstelle quecksilbersicher zu machen, um die Durchführung für Quecksilberröhren zu benutzen.The arrangement according to the invention is particularly suitable for fluorescent tubes and other electrical ones Devices suitable. By choosing suitable solder or coatings, e.g. B. iron, it is also possible to make the junction mercury-proof around the implementation to use for mercury tubes.

Claims (10)

Patentansprüche·.Claims ·. i. Vakuumdichte Verbindung zwischen Quarz und Metall, dadurch gekennzeichnet* daß der Quarzteil an der Verbindungsstelle einen aufgesinterten, vorzugsweise porigen Überzug eines hochschmelzenden Metalls, wie Wolfram, besitzt, mit dem der Metallteil durch Löten vakuumdicht verbunden ist.i. Vacuum-tight connection between quartz and metal, characterized * that the quartz part at the junction is a sintered, preferably porous coating of a refractory metal, such as tungsten, with which the metal part is vacuum-tight by soldering connected is. 2. Anwendung der Quarz-'Metall-Verbindüng nach Anspruch i.auf die Verbindung von. Quarz mit Glas, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Metallteil unmittelbar oder mit Hilfe eines angelöteten oder angeschweißten Metallzwischenstükkes das Glas angeschmolzen ist.2. Application of the quartz-metal compound according to claim i on the connection from. Quartz with glass, characterized in that directly on the metal part or the glass is melted on with the help of a soldered or welded metal adapter. 3. Anwendung der Quarz-Metall-A^erbindung nach Anspruch 1 auf die Verbindung von Quarz mit Teilen aus keramischen Massen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Metallteil unmittelbar oder mit Hilfe von Glas- oder Metallzwischenstücken der Teil aus keramischen Massen angeschlossen ist.3. Application of the quartz-metal bond according to claim 1 to the connection of quartz with parts made of ceramic Masses, characterized in that on the metal part directly or with the aid of glass or metal spacers the part made of ceramic masses is connected. 4. Quarz-Metall-Verbindung nach An-. Spruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteil den Quarzteil umschließt, und daß der Ouarzteil eine zum Aufnehmen der Druckkräfte 'des Metalls ausreichende Wandstärke besitzt, die bei einem kreisförmigen Querschnitt etwa die Hälfte des Halbmessers beträgt.4. Quartz-metal connection after arrival. Spruch ι to 3, characterized in, that the metal part encloses the quartz part, and that the Ouarzteil a for Absorbing the pressure forces' of the metal has sufficient wall thickness, which is about the with a circular cross-section Half of the radius. 5. Verfahren zur Herstellung der Quarz-Metall- Verbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeiclnet, daß auf die mit dem Metall zu verbindende Stelle des Quarzteiles ein hochschmelzendes Metall, das von einem Hartlot benetzbar ist, wie z.B. Wolfram, als Pulver auf gesintert wird.5. A method for producing the quartz-metal connection according to claim 1 to 4, characterized gekennzeiclnet that on the point of the quartz part to be connected to the metal, a high-melting metal which can be wetted by a hard solder, such as tungsten, is sintered as a powder will. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Wolframpulver in einer sauerstofffreien Umgebung eines nicht angreifenden Gases, vorzugsweise Stickstoff, bei einer Temperatur von etwa 1500 bis 16000 C aufgesintert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that tungsten powder of a non-acting gas, preferably nitrogen, is sintered at a temperature of about 1500 to 1600 0 C in an oxygen free environment. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem nicht angreifenden Gas eine geringe Menge Wasserstoff von vorzugsweise 1 bis 2°/0 beigefügt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that a non-attacking gas a small amount of hydrogen of preferably 1 to 2 ° / 0 is added. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteil mit dem aufgesinterten Pulver eines hochschmelzenden Metalls mit Hilfe eines Hartlotes, wie Silber, das sowohl das aufgesinterte Metall als auch den anzubrin- ioogenden Metaüteil benetzt, verlötet wird.8. The method according to claim 6, characterized in that the metal part with the sintered powder of a refractory metal with the help of a hard solder, such as silver, which sintered both Metal as well as those to be attached Metaüteil wetted, soldered. 9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lot ein solcher Werkstoff benutzt wird, der durch Quecksilber nicht angegriffen wird.9. The method according to claim 5 to 8, characterized characterized in that the solder used is a material that is not attacked by mercury. 10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstelle mit einem Überzug aus solchem Werk-10. The method according to claim 5 to 9, characterized in that the solder joint with a coating of such a material ■> stoff versehen wird, der nicht von Quecksilber angegriffen wird. ■> substance is provided that is not attacked by mercury. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE851664C (en) * 1940-06-28 1952-10-06 Saint Gobain Welding of glass to metal

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE851664C (en) * 1940-06-28 1952-10-06 Saint Gobain Welding of glass to metal

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