DE845250C

DE845250C - Verbindung zwischen Glas und Metall

Info

Publication number: DE845250C
Application number: DEB10239A
Authority: DE
Inventors: William Joseph Scott
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1947-01-30
Filing date: 1950-09-27
Publication date: 1952-07-31
Also published as: FR960415A; GB634657A

Description

Verbindung zwischen Glas und Metall Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Herstellung einer luftdichten Verbindung zwischen Glas und Metall besteht in der Aufgabe, die notwendige Adhäsion zwischen den an der Verbindungsstelle zu vereinigenden Flächen zu erhalten. Man hat besondere Glaszusammensetzungen entwickelt, die, wenn sie an geeignete Metall- oder Metallegierungen angeschmolzen werden, eine Verbindung ergeben, die gleichmäßig frei von Spannungen ist, da der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases dem des Metalls von o° bis zur Erweichungstemperatur des Glases im wesentlichen angeglichen ist. N'lanche derartige Verbindungen von Glas und Metall ergeben indes nur eine Adhäsion, die geringer ist, als diejenige, die im Falle der Verbindung von Molybdän mit Borsilicatgläsern erhalten wird. Ein Zweck der vorliegenden Erfindung richtet sich darauf, eine befriedigendere Adhäsion zwischen den Teilen bei einem solchen Glas-Metall-Verband herbeizuführen.
Insbesondere richtet sich die Erfindung auf einen luftdichten Glas-Metall-Anschluß, bei welchem das Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung als hervorragenden Bestandteil enthält, während das Glas ein weiches ,Bleiboratglas ist, dessen Schmelzpunkt so niedrig liegt, daß das Aluminium während der Bildung des Anschlusses weder vollkommen oxydiert wird noch zu fließen beginnt.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung einen vakuumdichten Glas-Metall-Anschluß, bei welchem zwischen dem Glas und dem Metall, an welches das Glas angeschlossen werden soll, eine Schicht gebildet wird, die ganz oder hauptsächlich aus Aluminium besteht, wobei das Glas einen so niedrigen Schmelzpunkt hat, daß das Aluminium während der Bildung des Anschlusses weder oxydiert wird oder zu fließen beginnt. Da Aluminiumoxyd einen Bestandteil bei manchen Gläsern bildet, wird es bei den meisten Glaszusammensetzungen leicht absorbiert. Da Aluminium ferner leicht oxydiert, wird auf der Oberfläche von aluminiumhaltigem Material eine Oxydschicht gebildet, die vom Glas genügend benetzt wird. Ist Aluminium lediglich in Form einer dünnen Schicht oder eines Überzugs vorhanden, so ist es notwendig, dafür zu sorgen, daß das Aluminium nicht vollständig oxydiert oder sich mit dem Metall der Grundlage während der Bildung des Anschlusses legiert.
Die verwendete Glaszusammensetzung ist infolgedessen zweckmäßig so beschaffen, daß ihre Anschlußtemperatur, d. h. die Temperatur, bei welcher das Glas genügend plastisch wird, um an der Metallunterlage zu haften, wesentlich unter dem Schmelzpunkt des Aluminiums liegt. Für diesen Zweck haben sich Bleiboratgläser als geeignet erwiesen.
Die Erfindung kann für mannigfache Zwecke verwandt werden. Oft ist es wünschenswert, eine vakuumdichte Verbindung zwischen einer dünnen aus Aluminium oder einer vorwiegend Aluminium enthaltenden Legierung bestehenden Scheidewand und einem die Metallgrundlage darstellenden Teil herzustellen, wobei eine Öffnung im letzteren durch die Scheidewand geschlossen werden soll. Zu diesem Zweck kann der Teil der Metallgrundlage, welcher die Öffnung umgibt, zunächst mit einer dünnen Schicht eines Glases von niedrigem Schmelzpunkt, z. B. eines Glases der obenerwähnten Art, versehen werden. Alsdann wird die Aluminiumscheidewand in Berührung mit dem Glas gebracht und der aus Metall und Glas bestehende Verbundkörper unter neutralen oder nur eine teilweise Oxydation zulassenden Bedingungen bis zu der Temperatur erhitzt, bei welcher das Glas genügend erweicht, um sich mit dem Aluminium zu verbinden, worauf der Verbundkörper einer Abkühlung unterworfen wird. Der Oxydfilm auf der Oberfläche des Aluminiums geht einen innigen Verband mit -dem Glas ein, das seinerseits an das die Unterlage bildende Metall gebunden wird, so daß sich infolgedessen ein genügend vakuumdichter Verschluß ergibt.
In abgeänderter Ausführungsform wird ein geeignetes weiches Glas in Pulverform und in Schichtform in Berührung mit der Metallgrundlage gebracht und die erwähnte Scheidewand auf der Glasschicht angeordnet, worauf das Ganze erhitzt wird, um das Glas zum Erweichen zu bringen und den Anschluß zu vervollständigen.
Eine weitere Anwendung der Erfindung besteht in der Herstellung eines vakuumdichten Verschlusses zwischen einem Glasteil und einem Teil einer Metallgrundlage, z. B. Eisen oder einer Eisenlegierung. Das Metall der Grundlage wird zunächst mit einer dünnen Schicht von Aluminium überzogen. Auf dieses verkleidete Metall wird eine Schicht von Glas von niedrigem Schmelzpunkt aufgebracht, die ihrerseits mit dem Glasteil verbunden wird, mit dem der grundlegende Metallteil einen vakuumdichten Verband eingehen soll. Der Ausdehnungskoeffizient der metallenen Grundlage und der des Glasteils werden derart ausgeglichen, daß stärkere Spannung an der Verbindungsstelle zwischen Glas und Metall vermieden wird. Während die dünne Schicht niedrig schmelzenden Glases bezüglich ihres Ausdehnungskoeffizienten dem des anderen Glases oder der N-Ietallgrundlage angeglichen ist, kann der dünne Weichglasüberzug dazu dienen, um zu vermeiden, daß an dem Verbundkörper Restspannungen verbleiben, die Sprünge im Glas verursachen könnten, die die Vakuumdichte der Verbindung störend beeinflussen könnten.
Eine empfehlenswerte Kombination für solche Verbindungen ist eine Grundlage aus mit Aluminium verkleideter 48%iger Nickeleisenlegierung, die mit einem Glasteil vereinigt wird, welcher der folgenden Zusammensetzung entspricht: Pb O 300/0, S i 02 57%, A1203 i %, K20 8% und Na20 4%. Hierbei dient als Zwischenlage eine dünne Schicht von Glas einer "Zusammensetzung von Pb O 831/o, B203 12'10 Und ZII 0 5010.

Claims

PATENTANSPRC CHE: i. Vakuumdichte Glas-Metall-Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Aluminium oder eine erhebliche Mengen Aluminium enthaltende Legierung und ein weiches Bleiboratglas verwendet werden, dessen Schmelzpunkt so niedrig liegt, daß das Aluminium während der .Bildung des Anschlusses weder vollständig oxydiert wird noch zu fließen beginnt.
2. Vakuumdichte Glas-Metall-Verbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines anderen Metalls als Aluminium für den Metallteil das Metall mit einer Schicht aus Aluminium oder einer Aluminium als vorherrschenden Bestandteil enthaltenden Legierung überzogen ist und daß mit der Verkleidungsschicht ein weiches Bleiboratglas verbunden wird, dessen Schmelzpunkt so niedrig liegt, daß das Aluminium bei der Bildung des Verbandes weder vollständig oxydiert wird noch zu fließen beginnt.
3. Verbundkörper nach Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch einen Metallteil, der mit einer Öffnung versehen ist, die durch eine dünne Scheidewand verschlossen ist, mit der Maßgabe, daß der Metallteil aus Aluminium oder einer Aluminium als vorherrschenden Bestandteil enthaltenden Legierung besteht oder mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung überzogen ist, wobei die Scheidewand vakuumdicht mit einer Glasschicht von niedrigem Schmelzpunkt verbunden und letztere mit dem Metallteil vereinigt ist.