DE807710C - Verfahren zum Verschmelzen von Kupferteilen mit Glas - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verschmelzen von Kupferteilen mit Glas In der Technik, besonders heim Bau von elektrischen I:ntladtingsröliren und Glühlampen, verwendet inan häufig Kupferteile, die mit der Glaswand von Gefäßen vakuuni- und gasdicht verschmolzen werden. Iin allgemeinen benutzt man Kupferringe, die mit einer dünn ausgezogenen und angescliürften Kante in das Glas eingebettet werden, oder nian verwendet z. B. so dünnwandige Ktipfei-rolire, claß sie nach dem Verschmelzen mit dein Glas in ihrer Ausdehnung diesem folgen, ohne #i sich aliztilösen. In allen diesen Fällen pflegt man die Verschmelzung des Glases finit dem Kupfer durch Flammen vorzunehmen.
• 1:s sind zwar auch Verfahren bekannt, die I?ri hitzung des Glases elektrisch, z. B. durch Hochfreqtienzinduktionülieizting, vorzunehmen. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß dafür sehr kostspielige Einrichtungen erforderlich sind, und daß es sich nicht beliebigen Formen schnell und einfach anpassen läßt. Die Verschmelzung mittels Gasflammen bleibt daher auch heute das billigste und am meisten angeNvendete Verfahren.
• Leider traten hierbei bisher häufig schwer beherrschbare Schwierigkeiten auf, deren Ursache bisher nicht richtig erkannt wurde. Die Ausführung des Verfahrens war an eine gewisse Handwerkliche Geschicklichkeit gebunden, die nur von bestimmten Personen einigermaßen beherrscht wurde. Selbst bei der Ausübung durch diese erfahrenen Fachkräfte traten aber von Zeit zu Zeit Störungen auf, die unerklärlich schienen. Bei Anwendung feiner Schneiden zeigte sich, daß das Kupfer nach dem Verschmelzen, besonders aber bei nachfolgender mechanischer und thermischer Beanspruchung, nicht vakuumdicht war. Die Undichtigkeiten waren äußerst fein und folgten vorwiegend den Kristallkorngrenzen.
• plan hat dcslialb schon seit langem dein Kupfer Zusätze beigemengt, die eine feinere Kristallstruktur herbeiführen sollten, z. B. Mangan. Hiermit war aber in jedem Falle eine Erhöhung der Fließgrenze des Kupfers verbunden, so daß bei der Verschmelzung mit Glas größere Spannungen auftraten. Man erhielt, zumal auch meist die Bindungsfestigkeit zwischen Metall und Glas durch die Zusätze verschlechtert wurde, Undichtigkeiten an dieser Grenzschicht. Eine Vergrößerung des Schneidenwinkels, durch die man eine größere Kupferstärke und damit eine bessere Dichtigkeit an der Grenze der Glasbenetzung erreichen wollte, führte zu größerer Unsicherheit in der Haltbarkeit der Verschmelzung. Zwischen den verschiedenen Maßnahmen bestand im allgemeinen ein gewisser Spielraum, der bei eingearbeiteten Kräften und gleichmäßiger Qualität des angelieferten Metalls eine Fabrikation ermöglichte. Bei schwankender Qualität des Kupfers wurde jedoch die Fabrikation mit einem außerordentlichen Risiko belastet.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die geschilderten Schwierigkeiten darauf beruhen, daß bisher stets die Verschmelzung mittels wasserstoffhaltiger Flammen vorgenommen wurde. Es ist dabei unvermeidlich, daß das während des Schmelzens des Glases hoch erhitzte Kupfer mit Teilen der Flamme in Berührung kommt, die einen gewissen Gehalt an unverbranntem Wasserstoff besitzen. Es ist bekannt, daß Wasserstoff bei seiner Einwirkung auf glühendes Kupfer in diesem die sogenannte `Vasserstoffkrankheit hervorruft, das ist eine Auflockerung des Gefüges durch die reduzierende Wirkung des diffundierenden Wasserstoffs auf im Kupfer eingeschlossene Kupferoxydteilchen. Es ist leicht einzusehen, daß der Grad der Schädigung des Kupfers von der Flammenführung durch den Glasbläser wesentlich beeinflußt wird. Ferner waren der Gehalt des Kupfers an Kupferoxyd und dessen Verteilung, die Kristallstruktur des Kupfers und sein Gehalt an Legierungssätzen und Verunreinigungen sowie der Gehalt des verwendeten Gases an Wasserstoff und die Einstellung der Flamme von Einfluß. Alle diese Faktoren können schwer beherrscht werden, so daß dadurch die oben geschilderten Schwankungen zu erklären sind.
• Nach der Erfindung wird deshalb ein Gas verwendet, das nur so wenig Wasserstoff enthält, elaß praktisch keine Wasserstoffdiffusion im Kupfer mehr auftritt. Hierdurch werden sämtliche Schwanl#aingen beseitigt, und es ergibt sich ein großer Spielraum in der Walil der Bedingungen. Die Legierungszusätze zum Kupfer können entfallen, da die besonders in den Korngrenzen fortschreitende Wasserstoffauflocikerung fortfällt. Es ist deshalb möglich, die Kupferschneide wesentlich dicker zti wählen, weil die Fließgrenze sehr niedrig gehalten werden kann. Da überdies das Gefüge vollkoniuien gesund bleibt, kann man eine größere Tragfähigkeit des Kupfer; erreichen. Sämtliche bisher versuchten Behandlungsmethoden der Oberfläche wie Vernickeln, Versilbern, Emaillieren usw. können erspart werden. Für den Glasbläser ergibt sich eine vollkommene Freiheit in der Wahl der Flammeneinstellung, die so gewählt werden kann, wie es für den Arbeitsprozeß am günstigsten ist. .Das einzige praktisch in Frage kommende Gas, welches völlig frei von \\'asserstoff ist, ist Kohlenoxyd. Es ist billig und leicht herzustellen und genügt im allgemeinen allen Anforderungen. Seine Nachteile sind relativ niedriger Heizwert und Giftigkeit bei gleichzeitiger Geruchlosigkeit. Ersterer kann gesteigert -,werden durch Beimischung eines vorzugsweise stark kohlenstoffhaltigen Gases mit sehr hohem Heizwert, z. B. Benzoldampf oder Acetylen. Im allgemeinen kann man zufriedenstellend arbeiten, wenn der Anteil an Wasserstoff unter zwei Gewichtsprozent des verwendeten Gases bleibt. Hieraus kann man die zulässige Höhe der Beimengungen errechnen. Uni zu vermeiden, daß unbeachtet ausströmendes Gas zu Vergiftungen führt, ist es zweckmäßig, diesem einen ganz geringen Zusatz eines Gases beizumengen, welches einen sehr ausgeprägten Geruch besitzt.
• Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die schädliche Wirkung keineswegs nur durch den im Gas ursprünglich vorhandenen :liiteil elementaren Wasserstoffs liervorgerufcn wird, sondern auch durch alle `Vasserstoftverbindungen. In der Hitze der Flamme finden stets chemische Umsetzungen statt, die freien Wasserstoff erzeugen. Da es auf den Prozentgehalt dieses im chemischen Gleichgewicht vorhandenen Wasserstoffs ankommt, ist es nicht gleichgültig, auf welche Weise inan ein Gas mit maximal 2'10 Wasserstoffanteil zusammensetzt. So würde z. B. bei Verwendung eines Kohlenwasserstoffs neben elementarem Kohlenstoff in der Flammenhitze ziemlich viel `Wasserstoff entstehen. Dagegen kann z. ß. dem Kohlenoxyd eine gewisse Menge Kohlenwasserstoffgas, insbesondere wenn dieses hoch kohlenstofllialtig ist,, heigeinisclit werden, da der `Vasserstoffgehalt in diesem Falle hauptsächlich in Wasserdampf übergeführt wird, welcher keine schädlich; Wirkung hat.

Claims (1)

1. PATENTANSPRCCHE: