DE663337C

DE663337C - Verfahren zum Einschmelzen von Wolframdraht in Quarz mittels Zwischenglaeser

Info

Publication number: DE663337C
Application number: DEN37291D
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1934-10-17
Filing date: 1934-10-17
Publication date: 1938-08-04
Also published as: FR795080A; US2177685A; GB444943A; NL52217C

Description

Verfahren zum Einschmelzen von Wolframdraht in Quarz mittels Zwischengläser Die Erfindung befaßt sich mit dem Einschmelzen von Wolframdrähten in Quarz. Es ist bekannt, hierzu zwischen dem Wolframdraht und dem Quarz Zwischengläser mit abgestuften Ausdehnungszahlen zu benutzen.
So ist z. B. eine elektrische Entladungsröhre bekannt, deren Kolben hauptsächlich aus Quarz besteht. An den Ouarzteil sind aufeinanderfolgend mehrere aus alkalioxydfreiem Glase bestehende Ringe angeschmolzen. Diese Glasringe haben vom Quarz an gerechnet eine zunehmende Ausdehnungszahl und eine Zusammensetzung, die eine abnehmende Kieselsäuremen@ge und eine steigende Menge AluminiumoxydsundCal.ciwmoxyds sowieeine in der Höhe von io °/o liegende Borsäuremenge aufweist. Von diesen aus alkalioxydfreiem Glase bestehenden Ringen ist der am weitesten vom Quarz entfernte Ring an einen weiteren Glasring mit einer Ausdehnungszahl von etwa 35.1o-7 angeschmolzen. An diesen Ring ist dann das Füßchen der Entladungsröhre angeschmolzen, das aus einem Glase mit einer Ausdehnungszahl von beispielsweise 35.,o-7, in das sich die Wolfrarnstromzuführungsdrähte gut einschmelzen lassen, besteht.
Mit den bis jetzt verwendeten Wolframeinschmelzungen wurden jedoch keine völlig befriedigenden Ergebnisse erreicht, denn es zeigt sich, daß viele dieser Einschmelzungen nach Durchführung der nötigen Erwärmungen nicht luftdicht sind, so daß bei der betriebsmäßigen Ausführung,der bekannten Verfahren ein großer Ausfall festzustellen ist.
Die Erfindung bezweckt, diese Einschmelzungen zu verbessern.
Gemäß der Erfindung werden die Wolframdrähte in ein alkalifreies bzw. weniger als 1 °/o Alkalioxyd enthaltendes Zwischenglas mit einer Ausdehnungszahl zwischen io und 4o.io-7 eingeschmolzen. Es hat sich herausgestellt, @daß die Alkaliwolframate, die beim Einschmelzen von Wolfram in Alkali enthaltenden Gläsern gebildet werden, zu Schwierigkeiten Anlaß ,geben. Diese Verbindungen sind bei hoher Temperatur nicht beständig und zersetzen sich bei starker Erhitzung. Demzufolge bleiben oder sind die Einschmelzungen nicht immer luftdicht. Diese Schwierigkeiten treten bei der erfindungsgemäßen Einschmelzung nicht auf, weil das hierbei verwendete Glas praktisch alkalifrei ist und sich .somit keine Alkaliwolframate bilden und zersetzen können. Dieses Glas haftet außerordentlich gut an Wolfram, während es außerdem mechanisch stärker ist als die früher für das Einschmelzen dieses Metalles verwendeten Gläser.
Es ist bemerkenswert, daß die Ausdehnungszahl dieses Glases kleiner ist als diejenige des Wolframs, die bekanntlich 4o bis 45-1o`7 beträgt. Die Ausdehnungszahl des alkalifreien Glases kann sogar erheblich kleiner als 30.1o-7 gewählt werden. Man kann sogar eine so kleine Ausdehnungszahl (unterhalb 17.I0-7) wählen, daß das Glas unmittelbar an Quarz anschmelzbar ist, und trotzdem eine .gasdichte Einschmelzung erhalten.
Will man das Glas, in das der Wolframdraht eingeschmolzen wird, nicht unmittelbar an Quarz anschmelzen, so kann man ein Zwischenglas, nötigenfalls einige Zwischen-Bläser, verwenden, deren Ausdehnungszahlen zwischen .derjenigen des Quarz und derjenigen des ersterwähnten Glases gelegen sind. Vorzugsweise wählt man die Zusammensetzung des alkalifreien Glases, in das der Wölfram-draht eingeschmolzen wird, derart, daß der Erweichungspunkt höher als 8öo° C liegt.
Die Einschmelzung wird vorzugsweise derart hergestellt, daß auf den Wolframdraht eine Schicht des alkalifreien Glases aufgebracht wird, das mit einer aus demselben Glas bestehenden, an das Quarz angeschmolzenen Kappe verschmolzen wird.
Auch .kann man die auf dem Draht angebrachte Glasschicht mit einem Quarzzylinder umgeben und diesen mit der Glasschicht verschmelzen. Dieser Quarzzylinder wird dann mit der Quarzwand, durch die der Draht geführt werden soll, verschmolzen. Dies kann in vielen Fällen -dadurch erleichtert werden, daß auf dem Quarzzylinder zuerst ein Quarzring aufgeschmolzen wird.
Der Vorteil dieser Ausführung den früher bekannten Einschmelzungen mit mehreren Zwischengläsern gegenüber, besteht nicht nur darin, daß .man keine oder nur wenige Zwischengläser verwendet, sondern auch darin, däß bei der erfindungsgemäßen' Einschmelzung lediglich Gläser mit verhältnismäßig hohem Erweichungspunlit benutzt werden. Dies ist von großem Vorteil, Z. B. wenn die Einachinelzung in Entladungsröhren verwendet wird; in denen sehr hohe Temperaturen auftreten, wie es der Fall ist in Hochdruckquecksilberlampen.
In der beschriebenen Weise lassen sich Wolframdrähte mit verhältnismäßig großer Dicke von 0,5 mm, sogar von i mm und mehr; auf zuverlässige Weise einschmelzen und durch eine Quarzwand führen.
Obwohl die besten Erfolge mit einem Glas erreicht werden, das völlig alkalifrei ist, oder nur Spuren Alkali (weniger als 1 °/o) enthält, können unter Umständen auch gute Erfolge erreicht werden mit einem Glas, das nur einen sehr kleinen Hundertsatz Alkali, und zwar weniger als 1 % enthält. Unter praktisch alkalifreiem Glase wird hier somit Glas verstanden, das entweder völlig alkalifrei ist öder weniger als 1 °/o Alkali enthält.
Es ist bereits bekannt, Wolfram- und Molybdändrähte in Natriumborosilicatglas .oder Natriümmagnesiumborosilicatglas einzuschmelzen. Auch hat man' schon vorgeschlagen, Molybdändrähte, denen gegebenenfalls etwas Wolfram zugesetzt ist; in eine keramische Masse aus 1o Teilen 3i 02, 1 Teil A12 0s und 1 Teil B2 0" einzubacken.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung verdeutlicht; die beispielsweise eine Anzahl Einschmelzungen gemäß der Erfindung darstellt.
In Abb. 1 stellt 1 einen Wolfrarn.draht mit einer -Dicke von o,5 mm dar. Auf diesen Draht ist über einen Teil seiner Länge eine Glasschicht 2 aufgeschmolzen. Dieses Glas hat folgende Zusammensetzung: 88,3 % Si O= 8,4 °j() B2 0s 2,9 °/o A1203 0,4 % Ca O. Die Ausdehnungszahl dieses Glases liegt zwischen 1o und 15.1o-7, während der Erweichungspunkt ungefähr 1 öoo° C beträgt. Dieses Glas haftet außerordentlich gut auf Wolfram und kann die Spannungen, welche in der Einschmelzung entstehen, sehr gut aufnehmen.
Verwendet man einen Einkristallwolframdraht, so kann man die Drahtdicke sogar bis zu 1 mm steigern. Bei Verwendung von gewöhnlichem reinen Wolfram können Drähte von o,5mm Durchmesser ohne Schwierigkeiten eingeschmolzen werden. Bisweilen kann die Einschmelzung noch verbessert werden durch Verwendung von thöriertem Wolfram.
Muß der Draht 1 luftdicht in ein Quarzröhrchen 3 (Abb.2) eingeführt werden; so kann man an das Ende dieses Quarzröhrchens eine Kappe aus Glas der angegebenen Zusammensetzung anschmelzen. In dieser Kappe werden z. B. zwei Öffnungen 5 gebildet, durch die zwei Wolframdrähte 1 mit aufgeschmolzener Glasschicht 2 ,gesteckt werden können, worauf die Glasschicht mit der Kappe 4 verschmolzen wird.
Die Verbindung zwischen der aufgeschmolzenen Glasschicht 2 und der Quarzröhre kann auch wie folgt zustande gebracht werden (s. Abb: 3). Um die Glasschicht 2 herum wird ein eng schließendes Quarzröhrchen 6 geschoben und dann wird dieses Röhrchen und die innenliegende Glasschicht dermaßen stark erhitzt, daß das Röhrchen 6 und das Glas :2 zusammenschmelzen. Auf dem Quarzröhrchen 6 kann nachher ein Quarzring 7 aufgeschmolzen werden, an den die Quarzröhre 8 angeschmolzen wird. ' .
Abb.4 stellt eine Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhre dar, die mit Wolframdrahteinschmelzungen gemäß der Erfindung versehen ist. Die Wolframdrähte g und 10 sind aus der an Hand der Abb. i und 2 beschriebenen Weise durch eine zylindrische Kappe i i aus Glas der oben angegebenen Zusammensetzung geführt. Diese Kappe, deren äußerer Durchmeser etwas kleiner ist als der innere Durchanesser des Quarzrohres 12, ist an ihrem offenen Ende 13 an dieses Quarzrohr aasgeschmolzen.
Wenn man sehr dicke Wolframdrähte, z. B. Drähte von 2 mm Dicke, durch eine Ouarzwand führen will, ist es empfehlenswert, ein Zwischenglas zu verwenden. In diesem Falle kann der Wolframdraht z. B. in Glas folgender Zusammensetzung eingeschmolzen werden: 83,100 Si 0, 6, 1 0/0 Bz 03 7,1% A1203 3,7 % Ca 0.
Dieses Glas hat eine Ausdehnungszahl von ungefähr 25.io-7 und haftet sehr gut an Wolfram. Als Zwischenglas zwischen diesem Glas und Quarz kann man ein Glas folgender Zusammensetzung verwenden: 85,8 0/0 Si 02 6,6 110 B2 O3 6,6 0/0 A1203 l,0 0/0 Ca 0.
Die Ausdehnungszahl dieses Glases beträgt ungefähr i5.io-7.

Claims

PATL.Dj rnNsrtzücHc: i. Verfahren zum Einschmelzen von Wolframdraht in Quarz mittels Zwischengläser, dadurch gekennzeichnet, daß als Einschmelzglas des Wolframdrahtes ein alkalifreies bzw. weniger als i % Alkalioxy.d enthaltendes Zwischenglas mit einer Ausdehnungszahl zwischen io und do.io-7 verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Einschmelzglas des Wolframdrahtes ein eine unter i7.io=@ liegende Ausdehnungszahl aufweisendes, unmittelbar an OOuarz aasschmelzbares Zwischenglas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Wolframdraht (i) eine Schicht des betreffenden Glases (2) aufgebracht wird, das mit einer aus - demselben Glas bestehenden, an Quarz (3) aasgeschmolzenen Kappe verschmolzen wird. q.. Verfahren nach Anspruch?-, dadurch gekennzeichnet, .daß auf den Wolframdraht (i) eine Schicht des betreffenden Glases (2) aufgebracht wird, das von einem mit diesem Glas verschmolzenen Ouarzzylinder (6) umgeben wird, der mittels eines auf dem Zylinder (6) aufgebrachten; aus Quarz bestehenden Ringes (7) mit einer Quarzröhre (8) verschmolzen wird.