DE698098C

DE698098C - Verfahren zum Bestaendigmachen von Glas gegen Metalldampf

Info

Publication number: DE698098C
Application number: DE1935N0038464
Authority: DE
Inventors: Dr Mari Johan Druyvesteyn; Nicolaas Warmoltz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1935-08-06
Filing date: 1935-08-07
Publication date: 1940-11-01

Description

Verfahren zum Beständigmachen von Glas gegen Metalldampf Es ist bekannt, daß gewöhnliche Glassorten, z. B. die zur Herstellung von Glühlampen und Entladungsröhren gebräuchlichen Gläser, gegen sehr viele Metalldämpfe nicht beständig sind und von diesen Dämpfen stark angegriffen werden. Diese Erscheinung führt z. B. zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Entladungsröhren mit Metalldampffüllung. Es ist bekannt, daß, wenn Natriumdampflampen aus gewöhnlichem Glas angefertigt werden, dieses Glas durch den Natriumdampf angegriffen und nach sehr kurzer Betriebsdauer stark verfärbt wird, womit eine erhebliche Vergrößerung der Absorption des erzeugten Lichtes und eine kurze Lebensdauer der Lampen verknüpft sind.
Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man Spezialgläser entwickelt, die gegen Metalldämpfe beständig sind, d. h. nur in einem verhältnismäßig langsamen Maße von den Dämpfen angegriffen werden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem in einfacher Weise Glas gegen Metalldämpfe beständig gemacht «-erden kann.
Gemäß der Erfindung wird das Glas zu diesem Zweck mit dem Dampf eines Alkali-, Erdalkalimetalls oder des Aluminiums in Berührung gebracht und derart erhitzt, daß das Metall das Glas physikalisch angreift, worauf das auf und in dem Glas abgelagerte Metall oxydiert wird. Vorzugsweise wird als Metalldampf, durch den das Glas physikalisch angegriffen wird,, derjenige Metalldampf verwendet, gegen den das Glas beständig .gemacht werden soll. Die Oxydation kann dadurch herbeigeführt werden, daß ein sauerstoffhaltiges Gas dem physikalisch angegriffenen Glas zugeführt wird.
Unter physikalischem Angreifen des Glases durch den Metalldampf wird ein Angreifen verstanden, bei dem noch keine merkbare chemische Änderung des Glases, sondern eine lgn der Metallatome in und eine `Adsorption an der Oberfläche des Glases stattfindet. Ein solches physikalisches Angreifen verursacht eine geringe Verfärbung des Glases. In vielen Fällen ist es bei physikalischem Angreifen möglich, die in die Glasoberfläche hineindiffundierten Metallatome durch Erhitzung unter geeigneten Umständen wieder aus dem Glase zu entfernen, wodurch auch die Verfärbung mindestens teilweise wieder verschwindet.
Durch Versuche wurde gefunden, daß eine solche Oxydhaut das Angreifen der Glaswand durch Metalldampf erheblich verringert. Der von diesem Häutchen bewirkte Schutz deutet möglicherweise darauf hin, daß das Angreifen des Glases und die damit verknüpfte Verringerung der Lichtdurchlässigkeit den saueren, an der tlasoberfläche liegenden Oxyden zu verdanken sind. Diese saueren Oxyde werden nun durch das basische oder amphotere Alkali-, Erdalkali - oder Aluminiumoxyd bedeckt, wodurch sie dem Einfluß des Metalldampfes entzogen werden und das Angreifen des Glases sowie die Zunahme der Lichtabsorption vermieden werden. Das Häutchen braucht denn auch nicht immer zusammenhängend zu sein, weil bereits ein erheblicher Schutz erhalten wird, wenn die Stellen, an denen die saueren Oxyde des Glases an die Oberfläche kommen, durch das schützende Oxyd bedeckt sind.
Mit der beschriebenen Schutzmaßnahme werden besonders gute Erfolge erreicht, wenn das Glas gegen den Dampf des Metalls selbst geschützt werden soll, dessen Oxyd auf das Glas aufgebracht ist. Im Falle. . einer Natrium- oder Magnesiummetalldampflampe wird das schützende Häutchen zweckmäßig aus Natrium- bzw. Magnesiumoxyd hergestellt werden; muß das Glas gegen. Angriff durch Barium geschützt werden, dann wird Bariumoxyd verwendet werden können. Bei der Wahl der Oxydhaut wird man darauf zu achten haben, daß das Oxyd bei der Betriebstemperatur nicht zerfällt oder verdampft. ' Unter den Erdalkalimetallen werden hier auch Magnesium und BerylIium verstanden. Es ist bereits vorgeschlagen, gehört jedoch noch nicht zum Stande der Technik, bei elektrischen Entladungslampen mit einer Füllung elektropositiver Metalldämpfe, deren innere Wandung mit einer lichtdurchlässigen, gegen diese Dämpfe festen Schichtüberzogen ist, diese Schicht aus pulverförmigen oder körnigen, schwer schmelzbaren Stoffen bestehen zu lassen und auf die Innenwandung des Entladungsgefäßes aufzusintern oder einzubrennen.
Des weiteren ist bereits vorgeschlagen, gehört jedoch ebenfalls noch nicht zum bekannten Stande der Technik, die Widerstandsfähigkeit von Glas gegen Alkalimetalldämpfe dadurch zu erhöhen, daß auf das Glas eine Lösung von Salzen aufgebracht wird, die bei dem nachfolgenden, ungefähr bei 6oo ° C stattfindenden Aufbrennen auf das Glas in eine im wesentlichen durchsichtige, dünne Schicht verwandelt wird, «-elche aus Borsäure oder einer Alkaliverbindung bzw. einer Mischung dieser Stoffe besteht.
Die Erfindung wird im nachstehenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Angenommen, es soll ein Glasgefäß gegen Natriumdampf beständig gemacht werden. Dieses Gefäß kann z. B. von einem Glaszylinder gebildet werden, der aus Glas folgender Zusammensetzung besteht: 6o° @o SiOz, 2o0/, Na20, Io°/o Ca0,. z0°/, Bs0a. _ Durch dieses Gefäß wird nach Luftleermachen und während des Erhitzens des Gefäßes auf etwa 400° C etwas Natriumdampf geführt. Bei dieser Erhitzung wird die Wand an der Innenseite durch -Natrium physikalisch angegriffen, was'sich durch eine hellbraune Farbe des Glases äußert. Daraufhin wird ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft, zugelassen, während das Gefäß auf etwa 55o° C gebracht wird. Der Sauerstoff wandelt das Natrium, das sich in und auf der Glasoberfläche abgelagert hat, in Natriumoxyd um. Dieses Natriumoxyd bildet ein äußerst dünnes Häutchen, das völlig durchsichtig ist. Nach der Oxydation des Natriums wird das sauerstoffhaltige Gas, während das Gefäß sich noch auf deu hohen Temperatur befindet, aus dem Gefäß entfernt.
Die große Widerstandsfähigkeit einer auf diese Weise vorbehandelten Wand wurde in nachstehender' Weise nachgewiesen.
Das- Gefäß wurde mit 1/2 g Natrium gefüllt und in einem Ofen auf 35o° C gebracht. Nachdem es 500 Stunden auf dieser Temperatur im Ofen gehalten worden war, war keine oder höchstens eine sehr geringe Verfärbung der Wand wahrzunehmen. Wurde dagegen ein Gefäß desselben Glases, das nicht mit einer schützenden Oxydhaut bedeckt war, mit 1/Z g Natrium gefüllt- und in einem Ofen auf 35o° C erhitzt, so war das Glas bereits nach 24 Stunden dunkelbraun gefärbt.
Die Erfindung ist zum Beständigmachen der Wand von Metalldampfentladungsröhren geeignet. So wurde z. B. die Wand einer zum Aussenden von Lichtstrahlen, insbesondere von ultravioletten Strahlen, bestimmten Magnesiumdampfentladungsröhre in folgender Weise gegen den Magnesiumdampf beständig gemacht.
Die Lampe, deren Wand aus Glas folgender Zusammenstellung bestand: 57 % SiO, Zo°/o Ca 0-, 23°/o Al, 0" wurde luftleer gemacht, worauf unter Erhitzung der Entladungsröhre auf ungefähr 5oo ° C Magnesiumdampf durch die Lampe geführt wurde, bis ein physikalisches Angreifen der Innenseite der Glaswand wahrgenommen wurde. Darauf wurde feuchte Luft in die Röhre gelassen und diese auf etwa 6oo ° C erhitzt, wodurch das auf und in der Glasoberfläche befindliche Magnesium oxydiert wurde und die geringe Verfärbung des Glases, die beim physikalischen Angreifen auftrat, wieder ganz verschwand. Daraufhin wurde die Lampe in bekannter Weise weiter luftleer gemacht, und es wurde Edelgas sowie Magnesium in die Lampe hineingebracht. Es stellte sich heraus, daß die Glaswand durch das gebildete Magnesiumoxydhäutchen derart geschützt wurde, daß dieDurchlässigkeit der Glaswand für die erzeugten ultravioletten Strahlen bei langer Betriebsdauer der Lampe gut gewahrt blieb.
Die schützende Oxydhaut kann auch auf andere Weise, z. B. durch Verdampfung, angebracht werden. Magnesiumoxyd kann z. B. in der Luftleere von einem geeigneten Metalldraht, z. B. von einem Platin- oder Platinrhödiumdraht, verdampft und in Form eines dünnen Häutchens auf dem Glase niedergeschlagen werden. Diese Art der Bildung der Oxydhaut ist auch sehr gut geeignet zum Bilden eines Häutchens aus Aluminiumoxyd.

Claims

PATLNTANSPRÜC1IE: i. Verfahren zum Beständigmachen von Glas gegen Metalldampf, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas mit dem Dampf eines Alkali- oder Erdalkalimetalls oder des Aluminiums in Berührung gebracht und anschließend derart erhitzt wird, daß das Metall das Glas physikalisch angreift, worauf das sich auf und in dem Glas abgelagerte Metall oxydiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalldampf, durch den das Glas physikalisch angegriffen wird, derjenige Metalldampf verwendet wird, gegen den das Glas beständig gemacht werden soll.
3. Glasgefäß, insbesondere elektrische Entladungsröhre, mit Metalldampffüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Gefäßes mit einem nach dem Verfahren gemäß Anspruch i oder 2 hergestellten Alkali-, Erdalkali- oder Aluminiumoxydhäutchen bedeckt ist.