DE764078C

DE764078C - Melting between a metal and a glass part

Info

Publication number: DE764078C
Application number: DEN45012D
Authority: DE
Inventors: Eduard Gerardus Dorgelo
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1940-08-17
Filing date: 1941-08-16
Publication date: 1954-03-08
Also published as: NL62264C; FR874737A; BE442469A

Description

Anschmelzung zwischen einem Metall- und einem Glasteil Glasmetallanschmelzungen,_ wie sie z. B. in Glühlampen oder Entladungsröhren Verwendung finden, sind gewöhnlich derart ausgebildet, daß die linearen Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des Metalls möglichst gleich sind. Liegt die Ausdehnungszahl des Metalls höher als die des Glases, so wird man das Verhältnis zwischen den Ausdehnungszahlen dieser beiden Stoffe dennoch in der Regel nicht größer als r,i : z wählen. Es ist infolgedessen oft nicht möglich, bei der Ausbildung einer Anschmelzung das geeignetste Metall zu wählen, weil die zu diesem Metall am meisten passende Glasart z. B. nicht fähig ist, den in der Einschmelzung auftretenden, oft ziemlich häufigen Temperaturwechseln erfolgreich standzuhalten. In diesem Fall wird man oft eine andere, häufig teurere Metallart heranziehen müssen, die in bezug auf Ausdehnungskoeffizienten zu dem Glase paßt, das die auftretenden Beanspruchungen wohl auszuhalten vermag. Es erübrigt sich, zu bemerken, daß- dies die Kosten der Einschmelzung oft wesentlich steigert.Melting between a metal and a glass part Glass-to-metal melts, _ how they z. B. found in incandescent lamps or discharge tubes are common designed such that the linear expansion coefficients of the glass and the Metal are the same as possible. Is the expansion coefficient of the metal higher than that of the glass, one becomes the ratio between the expansion numbers of these two As a rule, however, do not choose substances larger than r, i: z. It is as a result often not possible, the most suitable metal for the formation of a melt to choose because the most suitable type of glass for this metal, e.g. B. not able is the often fairly frequent temperature changes that occur in the melt successfully withstand. In this case one often becomes another, often more expensive one Must use type of metal, which in terms of expansion coefficient to the glass fits, which is able to withstand the stresses that occur. There is no need note that this often increases the cost of the meltdown significantly.

Die Erfindung betrifft ein Anschmelzungsverfahren, dem dieser übelstandnicht tanhaftet. Bei der Anschmelzung zwischen einem Metall- und einem Glasteil, bei welcher der Metallteil einen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat, der größer als derjenige des Glases ist. und bei welcher der Glasteil an Stelle der Anschmelzung einen Flansch aufweist, dessen äußerster Rand mit der Innenseite einer -Manschette des Metallteils verbunden ist, wobei der Flansch des Glasteils in unmittelbarer Nähe der Verbindung, jedenfalls in der Hauptsache senkrecht zu der Manschette des Metallteils steht. wird gemäß der Erfindung für den Glasteil ein Schaumglas benutzt. das dichte Struktur aufweist und das zu wenigstens 5 0l0, zweckmäßig zu wenigstens 1o ofo des Volumens aus fein unterteilten Hohlräumen besteht und dadurch ein spezifisches Gewicht besitzt. das wenigstens solo, zweckmäßig wenigstens io8lo niedriger ist als das des Glases dieses Teils in homogenem und praktisch Luft- oder gasfreiem Zustand.The invention relates to a fusing process which this does not suffer from tan adheres. When melting between a metal and a glass part, in which the metal part has a coefficient of linear expansion greater than that of Glass is. and in which the glass part instead of the melting has a flange, the outermost edge of which with the inside of a sleeve of the metal part is connected, the flange of the glass part in the immediate vicinity Proximity of the connection, at least mostly perpendicular to the cuff of the Metal part. a foam glass is used according to the invention for the glass part. that has a dense structure and that to at least 5010, expediently at least 1o ofo of the volume consists of finely divided cavities and thus a specific Owns weight. that is at least solo, expediently at least io8lo lower than that of the glass of this part in homogeneous and practically air or gas free State.

Es ist bekannt. daß eine sogenannte Druckanschmelzung besondere Vorteile erbringt. Es war aber nicht erkannt worden, daß sich für eine solche Druckanschmelzung die poröse Glasart, wie sie Schaumglas darstellt. besonders gut eignet. Diese Glasart ist nämlich ihrer Natur nach besonders gut imstande. die auftretenden Druckspannungen aufzunehmen, da sie bedeutend elastischer ist als die üblichen Glasarten.It is known. that a so-called pressure fusing has particular advantages he brings. But it had not been recognized that there was such a pressure fusion the porous type of glass, as represented by foam glass. particularly suitable. This type of glass in fact, by its nature, it is particularly capable. the compressive stresses that occur as it is significantly more elastic than the usual types of glass.

In an sich bekannter Weise kann zwischen dem äußersten Rande des Flansches des Glasteils und der Manschette des Metallteils eine als Lot dienende dünne Schicht aus Glas oder Metall vorhanden sein. Der 1letallteil besteht vorzugsweise aus Eisen. Er kann verschiedene Formen haben, und zwar in Abhängigkeit von dem Zweck. für den man die Anschmelzung oder den diese Anschmelzung enthaltenden Gegenstand zu verwenden gedenkt; er kann becherförmige Gestalt haben oder auch in Form einer Röhre gestaltet sein. Bei becherförmiger Gestaltung kann er beispielsweise als Kathode in einer Entladungsröhre verwendbar sein. Der Glaskörper kann beispielsweise in Form einer Scheibe gestaltet sein und gegebenenfalls Metallteile, wie Zuleitungsdrähte, tragen, so daß die Scheibe mitsamt dem beispielsweise becherförmigen Metallkörper die Hülle einer Entladungsröhre bilden kann, wie sie z. B. in Radioempfangsgeräten Verwendung findet. Zur Erzielung einer guten Haftung des Glasteils am Metallteil kann die Manschette des -Metallteils vorteilhafterweise mehr oder weniger kegelförmig gestaltet sein. Für das für den Glasteil verwendete Schaumglas kann sowohl das übliche klare Glas wie auch eine undurchsichtige Glasart verwendet werden, wenn nur beachtet wird, daß dieses eine vakuumdichte Struktur aufweist.In a manner known per se, between the outermost edge of the flange of the glass part and the sleeve of the metal part a thin layer serving as a solder made of glass or metal. The 1letallteil consists preferably of iron. It can take various forms depending on the purpose. for the to use the melt or the object containing this melt commemorates; it can have the shape of a cup or it can be designed in the form of a tube be. In the case of a cup-shaped design, it can, for example, be used as a cathode in a Discharge tube can be used. The glass body can, for example, in the form of a Be designed disc and, if necessary, carry metal parts such as lead wires, so that the disc together with the, for example, cup-shaped metal body is the shell can form a discharge tube, as z. B. in radio receivers use finds. To achieve good adhesion of the glass part to the metal part, the sleeve of the metal part advantageously be designed in a more or less conical shape. The usual clear glass can be used for the foam glass used for the glass part as well as an opaque type of glass can be used, if only one observed that this has a vacuum-tight structure.

Die Vorteile der Anschmelzung nach der Erfindung ergeben sich aus nachfolgendem Beispiel: Mittels der bekannten Einschmelzverfahren kann Eisen, das eine lineare Ausdehnungszahl von i"29 - i0-7 hat, praktisch nur mit einer weichen Glasart verschmolzen werden, die z. B. eine Ausdehnungszahl von 115 # 1o 7 hat. Dieser Glasart haftet der Nachteil an, daß sie infolge ihrer hohen Ausdehnungszahl bald zersplittert und somit häufig auf tretenden Temperaturwechseln wenig standzuhalten vermag. Weiter ist eine solche Glasart manchmal gegen verschiedene Dämpfe wenig widerstandsfähig. Dadurch ergibt sich, daß Eisen, das an und für sich in manchen Fällen ein geeigneter Anschmelzungsstoff sein würde, oft in einer Anschmelzung nicht verwendbar ist und man somit andere. häufig teurere Metallarten, wie Chromeisen mit einer Ausdehnungszahl von 93 - i0-7. heranziehen muß, das meist in einer Anschmelzung mit einer Glasart mit einem Ausdehnungskoeffizienten von annähernd 8; - i0-7 verwendet wird, oder die unter dem geschützten Namen Fernico bekannte Legierung aus etwa 340;ö Fe, 28% \i, i8°/0 Co. die eine Ausdehnungszahl von 45 - i0-7 hat und in der Regel mit einer Glasart von gleich großer Dehnungszahl verwendet wird. Durch Ausübung des Anschmelzverfahrens nach der Erfindung kann das vorstehend erwähnte Eisen jedoch ohne Schwierigkeiten in Anschmelzungen mit Glasarten von stark abweichender Ausdehnungszahl verwendet «-erden, wie z. B. mit den erwähnten Glassorten mit Ausdehnungszahlen von 87 bzw. .45 - i0-7. Es zeigt sich somit, daß man mittels der Anschmelzung nach der Erfindung Eisen in zahlreichen Fällen verwenden kann. in denen dies bisher nicht oder nur bei Auswahl bestimmter Glasarten möglich war.The advantages of the fusing according to the invention result from following example: By means of the known smelting process, iron, the has a linear expansion of i "29 - i0-7, practically only with a soft one Glass type are fused, the z. B. has an expansion number of 115 # 1o 7. This type of glass has the disadvantage that it is due to its high expansion coefficient soon splintered and therefore often difficult to withstand temperature changes able. Furthermore, such a type of glass is sometimes poor against various vapors resilient. It follows that iron, that in and of itself in some Cases a suitable fusible material would be, often not in a fuselage is usable and thus others. often more expensive types of metal, such as chrome iron with an expansion factor of 93 - i0-7. must be used, usually in a meltdown with a type of glass with a coefficient of expansion of approximately 8; - i0-7 used or the alloy known under the protected name Fernico made of about 340; ö Fe, 28% \ i, i8 ° / 0 Co. which has a coefficient of expansion of 45 - i0-7 and as a rule is used with a type of glass with the same expansion factor. By exercising of the melting method according to the invention, however, the above-mentioned iron can without difficulty in fusions with types of glass with strongly different expansion coefficients used «-erden, such as B. with the mentioned types of glass with expansion coefficients from 87 or .45 - i0-7. It is thus shown that by means of the melting after of the invention can use iron in numerous cases. in which this has not yet been done or was only possible if certain types of glass were selected.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Anwendung bei verschiedenen, an sich bekannten Ausführungsformen der sogenannten Druckanschmelzung zwischen Glas- und 'Metallteilen näher erläutert.The invention is shown in the drawing in application in various, known embodiments of the so-called pressure fusion between glass and 'metal parts explained in more detail.

In Fig. i ist eine Ausführungsform dargestellt. bei der eine Glasröhre i. wie bekannt, an einer -Metallmanschette 2 befestigt ist. Zu diesem Zweck ist das Ende des Glasröhrchens mit einem Flansch 3 versehen, der mittels seines äußersten Randes 4 mit der Innenwand der Manschette 2 zusammengeschmolzen ist. Das Glasröhrchen besteht aus einem Stoff mit einer Ausdehnungszahl von 87 ' 10-7, während der Metallteil 2 aus Eisen besteht, das einett Ausdehnungskoeffizienten von 129 - 1o-7 hat. Bei der Herstellung der Verbindung wird sowohl der erfindungsgemäß ganz, mindestens aber an der Bruchstelle aus Schaumglas bestehende Glaskörper i als auch der Metallteil 2 erhitzt, worauf die Röhre i in die Manschette 2 hineingeschmolzen wird. Bei der dann erfolgenden Abkühlung läuft der Metallteil a erheblich mehr ein als der Glasteil i, was zur Folge hat, daß sich die Manschette :2 gegen den äußersten Rand des Flansches 3 festsetzt und bei weiterer Abkühlung, wie bekannt, praktisch ausschließlich Druckspannungen im Flansch des Glaskörpers erzeugt. Das Glas vermag jedoch, da erfindungsgemäß Schaumglas verwendet wird, ohne zu- reißen, diese Druckspannungen auszuhalten, und wenn sich die beiden Teile ganz abgekühlt haben, ergibt sich auf diese Weise eine außerordentlich feste Verbindung zwischen diesen Teilen. Zur Förderung der Haftung des Glases am Metall kann die Innenseite des Metallteils z an der Stelle, wo der Flansch mit dem Metall zusammengeschmolzen werden soll, wie ebenfalls bei Glas- und Metallverschmelzung bekannt, mit einer dünnen Emailschicht überzogen sein, wie dies in Fig.2 im einzelnen wiedergegeben ist. Hierin ist die Lage dargestellt, in der der Gasflansch 3 mit der Emailschicht, 5 in Berührung kommt, die dann zusammenfließt und .so die Verbindung zwischen Glas und Metall bewerkstelligt.An embodiment is shown in FIG. with a glass tube i. as known, is attached to a metal sleeve 2. To that end is the end of the glass tube is provided with a flange 3, which by means of its outermost Edge 4 is melted together with the inner wall of the cuff 2. The glass tube consists of a fabric with an expansion coefficient of 87 '10-7, while the metal part 2 consists of iron, which has a coefficient of expansion of 129 - 1o-7. at the preparation of the compound is both that according to the invention, at least but the glass body i and the metal part made of foam glass at the break point 2 heated, whereupon the tube i melted into the cuff 2 will. During the cooling that then takes place, the metal part a runs in considerably more than the glass part i, which has the consequence that the cuff: 2 against the outermost Edge of the flange 3 sets and with further cooling, as is known, practical only compressive stresses generated in the flange of the glass body. The glass can however, since foam glass is used according to the invention without tearing, these compressive stresses endure, and when the two parts have cooled down completely, surrenders to this way an extraordinarily strong connection between these parts. To promote the adhesion of the glass to the metal, the inside of the metal part z at the point where the flange is to be fused to the metal, as also at Glass and metal fusion known to be covered with a thin layer of enamel, as shown in detail in FIG. This shows the situation in which the gas flange 3 comes into contact with the enamel layer 5, which then flows together and .so the connection between glass and metal is achieved.

In Fig.3 ist gleichfalls eine an sich bekannte Art der Verbindung zwischen einem Glasröhrchen 6 und einem mit einer Manschette 7 versehenen Metallrohr 8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Manschette 7 mehr oder weniger kegelförmig gestaltet, wodurch die Verbindung zwischen dem Flansch 9 an der Glasröhre 6 und der Manschette leichter vermittelt wird als in dem Fall, in dem die Manschette wie in Fig. i zylindrisch ist. Aus der Fig. 3 läßt sich erkennen, daß bei dieser Ausführungsform im Gegensatz zu dem in Fig. i dargestellten Fall in einem Axialschnitt durch die Verbindung der Flansch in unmittelbarer Nähe der Verbindung nicht senkrecht zu der Manschette steht. "Dadurch ergibt sich, daß im Flansch nach dem Abkühlen. auch geringe Zugspannungen erzeugt werden, so daß die Ausgestaltung nach Fig. i, bei der der Flansch senkrecht zu der Manschette steht, in dieser Hinsicht vorteilhafter ist. Dessenungeächtet führt auch die Ausgestaltung nach Fig. 3 zu sehr zufriedenstellenden Ergebnissen; wenn erfindungsgemäß für den mit dem Metall zu verbindenden Glasteil Schaumglas verwendet wird.In Figure 3 is also a known type of connection between a glass tube 6 and a metal tube provided with a sleeve 7 8 shown. In this embodiment, the cuff 7 is more or less conically designed, whereby the connection between the flange 9 on the glass tube 6 and the cuff is conveyed more easily than in the case in which the cuff as in Fig. i is cylindrical. From Fig. 3 it can be seen that in this Embodiment in contrast to the case shown in Fig. I in an axial section due to the connection of the flange in the immediate vicinity of the connection not perpendicular stands by the cuff. "This results in that in the flange after cooling. low tensile stresses are also generated, so that the configuration according to FIG. in which the flange is perpendicular to the sleeve, more advantageous in this regard is. Irrespective of this, the embodiment according to FIG. 3 also leads to very satisfactory results Results; if according to the invention for the glass part to be connected to the metal Foam glass is used.

Die Ausbildung nach Fig.4 ist derjenigen der Fig.3 vorzuziehen, weil bei ihr der Flansch io des Glasröhrchens i i senkrecht zu der Manschette 12 eines Metallrohres 13 steht.The design according to Figure 4 is preferable to that of Figure 3 because with her the flange io of the glass tube i i perpendicular to the cuff 12 of a Metal pipe 13 is.

Schließlich ist in Fig. 5 ein Längsschnitt durch eine Entladungsröhre von der Gattung, wie sie z. B. in Radioempfangsgeräten verwendet wird, schaubildlich dargestellt. Hierbei ist ein aus Eisen bestehender Kolben 14 mit einer erweiterten Manschette 15 versehen, mit der eine erfindungsgemäß aus Schaumglas bestehende Scheibe 16 zusammengeschmolzen ist, die als Träger für eine Anzahl von Zuleitungsdrähten 17, 18, i9 und 2o dient. Die ferneren inneren, an den Zuleitungsdrähten befestigten Teile sind nicht dargestellt. Bei dieser an sich bekannten Ausführungsform ist der in diesem Falle als Scheibe ausgebildete, erfindungsgemäß aus Schaumglas bestehende Glasteil mit seinem Rand als Flansch wirksam, der mittels seines äußersten Teils, gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer dünnen Schicht aus Glas oder Email, als Flansch mit der Manschette 15 zusammengeschmolzen ist.Finally, FIG. 5 shows a longitudinal section through a discharge tube of the genus as z. B. is used in radio receivers, graphically shown. Here is an existing iron piston 14 with an enlarged Cuff 15 is provided with which a disk according to the invention made of foam glass 16 is fused together as a carrier for a number of lead wires 17, 18, i9 and 2o serves. The other inner ones, attached to the lead wires Parts are not shown. In this known embodiment is the in this case designed as a disk, according to the invention consisting of foam glass Glass part with its edge effective as a flange, which by means of its outermost part, optionally with the interposition of a thin layer of glass or enamel, as Flange with the sleeve 15 is melted together.

Claims

Claim: A fusion between a metal part and a glass part, in which the metal part has a coefficient of linear expansion that is greater than that of the glass, and in which the glass part has a flange at the point of fusion, the outermost edge of which with the inside of a sleeve of the metal part is connected, the flange of the glass part being in the immediate vicinity of the connection, in any case mainly perpendicular to the collar of the metal part; characterized in that a foam glass is used for the glass part which has a vacuum-tight structure and which consists of at least 5%, expediently at least 10% of the volume of finely divided cavities and thereby has a specific weight of at least 5%, expediently at least is 10% lower than that of the glass of this part in a homogeneous and practically air or gas-free state. In order to differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: Austrian patent specification no. Swiss Patent No. 111 959; French Patent No. 834740; U.S. Patent Nos. 1,695,830, 1,184,813; Aspen Knoll, "Handbook of Vacuum Technology" 1936, p.61, 330, 331, 337. See Tables 25, 118, 1 i9.