DE897454C - Process for the production of a sleeve for insulated current feedthroughs, in particular for electrical discharge vessels - Google Patents

Process for the production of a sleeve for insulated current feedthroughs, in particular for electrical discharge vessels

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DE897454C
DE897454C DET2843D DET0002843D DE897454C DE 897454 C DE897454 C DE 897454C DE T2843 D DET2843 D DE T2843D DE T0002843 D DET0002843 D DE T0002843D DE 897454 C DE897454 C DE 897454C
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Richard Magner
Hans Dr Pulfrich
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Description

Verfahren zur Herstellung einerHülse für isolierteStromdurchführungen, insbesondere für elektrische Entladungsgefäße Bei der isolierten Durchführung insbesondere durch die Metallwandung eines elektrischen Entladungsgefäßes, wird gewöhnlich für die den Durchführungsdraht und den isolierenden Glastropfen umschließende Hülse die unter dem Namen Fernico bekannte Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung verwendet. Diese Legierung ist kostspielig und sehr schwer verformbar. Der Ersatz dieses Werkstoffes durch Eisen macht Schwierigkeiten, da Eisen bei der Verschmelzung mit Glas meistens Blasen bildet und an den üblichen Gläsern schlecht haftet. Außerdem sind die Gläser, die in der Wärmeausdehnungszahl zu Eisen passen, sehr temperaturwechselempfindlich.Process for the production of a sleeve for insulated power feedthroughs, in particular for electrical discharge vessels in the case of the insulated bushing in particular through the metal wall of an electrical discharge vessel, is usually used for the sleeve surrounding the lead-through wire and the insulating glass drop uses the iron-cobalt-nickel alloy known under the name Fernico. These Alloy is expensive and very difficult to deform. The replacement of this material due to iron causes difficulties, since iron mostly fuses with glass Forms bubbles and does not adhere well to the usual glasses. In addition, the glasses are which match iron in terms of thermal expansion coefficient, very sensitive to temperature changes.

Diese Schwierigkeiten werden bei einem Verfahren zur Herstellung einer den Durchführungsdraht und die isolierende Glasperle umschließenden Hülse für eine isolierte, in einen metallischen Wandungsteil einsetzbare Stromdurchführung dann vermieden, wenn die Hülse gemäß der Erfindung aus Eisen hergestellt, ganz oder teilweise mit Kobalt überzogen und anschließend bis zur Legierungsbildung geglüht wird.These difficulties are encountered in a method of making a the bushing surrounding the lead-through wire and the insulating glass bead for a then insulated current feedthrough that can be inserted into a metallic wall part avoided when the sleeve according to the invention is made of iron, in whole or in part coated with cobalt and then annealed until the alloy is formed.

Im Gegensatz zu einem anderen bekannten Ver= fahren, bei dem die Hülse zum Schutz gegen Oxydation mit einem Chromüberzug versehen wird, dient die Kobaltschicht, die gemäß der Erfindung auf die Hülse aufgetragen wird, zur Angleichung der Wärmeausdehnungskoeffizienten. Es ist nunmehr möglich, mit derart behandelten Eisenhülsen vakuumdichte Verbindungen zu erhalten; ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht noch darin, daß das anzuschmelzende Glas ein Weichglas sein kann, während die erwähnten Fernico-Hülsen Hartglas voraussetzen.In contrast to another known method in which the sleeve is provided with a chrome coating to protect against oxidation, the cobalt layer serves, which is applied to the sleeve according to the invention, to adjust the coefficient of thermal expansion. It is now possible to make vacuum-tight connections with iron sleeves treated in this way to obtain; there is still a particular advantage of the method according to the invention in that the glass to be fused can be a soft glass, while the above-mentioned Fernico sleeves require tempered glass.

Die Herstellung derartiger Hülsen ist besonders einfach, wenn man sie galvanisch überzieht. Um die Legierungsbildung herbeizuführen, werden die galvanisch überzogenen Eisenhülsen bei iooo bis 14000 C i bis 5 Stunden geglüht. Das Glühen erfolgt vorzugsweise in einem neutralen Gas, beispielsweise in Wasserstoff. Durch die Wärmebehandlung wird bewirkt, daß das Kobalt in das Eisen hineindiffundiert. Die nach diesem Verfahren hergestellten Hülsen sind inhomogen; denn sie besitzen einen Kobaltgehalt, der in Richtung der Normalen von der Oberfläche nach dem Innern der Hülse hin abnimmt, wie sich an Schnitten in Richtung der Normalen beobachten läßt. Zum Erzielen eines gleichmäßigen, glatten, möglichst dichten Überzuges bringt man die Hülsen beim Galvanisieren zweckmäßig lose in eine besondere Abteilung des Gefäßes, in der sie dauernd umgerührt werden. Die Umrührung erfolgt vorzugsweise durch eine rotierende Kathode.The production of such sleeves is particularly easy if you electroplated them. In order to bring about the alloy formation, they are galvanized coated iron sleeves annealed at 100 to 14000 C for 1 to 5 hours. The glow preferably takes place in a neutral gas, for example in hydrogen. By the heat treatment causes the cobalt to diffuse into the iron. The sleeves produced by this process are inhomogeneous; because they own a cobalt content that is normal from the surface to the interior the sleeve decreases, as can be seen in cuts in the direction of the normal leaves. Brings to achieve a uniform, smooth, as dense as possible coating When electroplating, the sleeves are conveniently loosely placed in a special department of the Vessel in which they are constantly stirred. The agitation is preferably carried out by a rotating cathode.

Der Gehalt an Kobalt der nach dem obengenannten Verfahren hergestellten Eisen-Kobalt-Hülsen ist an der Verschmelzungsstelle größer als an den übrigen Teilen der Hülse. Die Eisen-Kobalt-Legierung nach der Erfindung haftet auch bei großflächigen Verbindungen gut am Glas. Besonders bewährt hat sich eine chromfreie Eisen-Kobalt-Legierung.The cobalt content of those produced by the above process Iron-cobalt sleeve is larger at the fusion point than on the other parts the sleeve. The iron-cobalt alloy according to the invention also adheres to large areas Connections well on the glass. A chromium-free iron-cobalt alloy has proven particularly useful.

Bei isolierten Stromdurchführungen mit Metallhülsen nach der Erfindung wird vorzugsweise ein sogenanntes Weichglas, also ein Glas mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten a5o = 8o bis ioo .,0-7, z. B. das bleifreie, bariumoxydhaltige Sendlingerglas mit einer Wärmeausdehnungszahl a5o = 95 . 1o-7 gewählt.With insulated power feedthroughs with metal sleeves according to the invention is preferably a so-called soft glass, i.e. a glass with a thermal Expansion coefficients a5o = 8o to ioo., 0-7, e.g. B. the lead-free, barium oxide Sendlinger glass with a coefficient of thermal expansion a5o = 95. 1o-7 elected.

An sich genügen bereits geringe Mengen Kobalt, um ein gutes Anhaften des Metalls am Glas zu erreichen. Zweckmäßig benutzt man aber eine Zusammenstellung mit 15 bis 30 °/a Kobalt an der Verschmelzungsstelle, weil in diesem Bereich die Wärmeausdehnungszahl nahezu unabhängig von der Kobaltmenge ist und etwa a5.= ioo - ,ö ' bis iio - io@' beträgt.In and of itself, even small amounts of cobalt are sufficient to ensure good adhesion of the metal on the glass. However, it is best to use a compilation with 15 to 30 ° / a cobalt at the fusion point, because in this area the The coefficient of thermal expansion is almost independent of the amount of cobalt and about a5. = Ioo -, ö 'to iio - io @'.

Für den Stromdurchführungsdraht, der durch den Glastropfen hindurchfuhrt, können verschiedeneWerkstoffe benutzt werden.For the power feedthrough wire that goes through the glass drop, different materials can be used.

Überraschenderweise werden bei konzentrischen Durchführungen mit äußerer Metallhülse und innerem Metalldraht gerade dann gute Ergebnisse erzielt, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Drahtes etwa i bis io °/ö über der Wärmeausdehnungszahl des Glastropfens liegt. Aus einer eingehenden Untersuchung dieses überraschenden Effektes ergab sich, daß besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Drahtes 5 bis io °/o über der Wärmeausdehnungszahl der Dichtungsperle aus Glas liegt.Surprisingly, with concentric bushings with outer Metal sleeve and inner metal wire achieve good results precisely when the thermal expansion coefficient of the wire about i to io ° / ö above the coefficient of thermal expansion of the glass drop. From an in-depth study of this surprising Effect showed that particularly good results are achieved when the thermal Coefficient of expansion of the wire 5 to 10% above the coefficient of thermal expansion of the Sealing bead made of glass lies.

Beispielsweise wird bei Verwendung von Weichglas (a,0 = 8o bis ioo - io-°), wie das obengenannte Send-Iingerglas, mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten a5, = 95 ' io-' mit Vorteil eine Eisen-Kobalt-Legierung, welche einen die Haftung erleichternden Zusatz von Kobalt oder Molybdän, insbesondere i bis 5 °/o, besitzt, für den Durchführungsdraht benutzt. Im übrigen besteht die Legierung des Drahtes aus qo bis 50 °/o Eisen und 6o bis 50 °/a Nickel. Eine derartige Legierung hat eine Wärmeausdehnungszahl von a50 = WO , 1o-7.For example, when using soft glass (a, 0 = 80 to 100 - 10 °), like the above-mentioned Send-Iinger glass, with a thermal expansion coefficient of a5, = 95 '10', an iron-cobalt alloy, which has a the addition of cobalt or molybdenum, in particular 1 to 5%, to facilitate adhesion, is used for the lead-through wire. In addition, the alloy of the wire consists of 100 to 50 per cent iron and 60 to 50 per cent nickel. Such an alloy has a coefficient of thermal expansion of a50 = WO , 10 -7.

In der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments according to the invention are shown schematically in the drawing shown.

In den Abbildungen ist jeweils mit x die Hülse und mit 2 der Durchführungsdraht bezeichnet. Die Dichte der Strichelung ist ein Maß für die Konzentration des beim Erhitzen eingedrungenen Überzugmetalls. Nach Abb. i ist die Hülse nur an der Innenseite 3 legiert. Die Außenseite q. war vor dem Aufbringen mit einem Lack od. dgl. überzogen, so daß der eventuell darauf niedergeschlagene Überzug beim Erhitzen abspringt. Es bietet nämlich gelegentlich beim Verschweißen Vorteil, Teile derHülse frei vonKobalt zu haben. In denAbb.2, 3 und q. sind Hülsen mit einem ringförmigen Flansch 5 dargestellt. Durch geeignete Maßnahmen vor dem Aufbringen des Überzuges ist erreicht worden, daß die Legierungsbildung nur an den gewünschten Stellen eingetreten ist.In the figures, x is the sleeve and 2 is the lead-through wire designated. The density of the dashed lines is a measure of the concentration of the while Heating penetrated coating metal. According to Fig. I, the sleeve is only on the inside 3 alloyed. The outside q. was coated with a varnish or the like before application, so that the coating that may have been deposited on it comes off when heated. It This is because it occasionally offers an advantage when welding, parts of the sleeve free of cobalt to have. In Figs. 2, 3 and q. sleeves with an annular flange 5 are shown. By taking suitable measures before applying the coating, it has been achieved that the alloy formation has only occurred in the desired places.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer den Durchführungsdraht und die isolierende Glasperle umschließenden Hülse für eine isolierte, in einen metallischen Wandungsteil einsetzbare Stromdurchführung insbesondere für elektrische Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus Eisen hergestellt, ganz oder teilweise mit Kobalt überzogen und anschließend bis zur Legierungsbildung geglüht wird. PATENT CLAIMS: i. Method of making a the feedthrough wire and the insulating glass bead enclosing sleeve for an insulated, in one metallic wall part usable power feedthrough, in particular for electrical Discharge vessels, characterized in that the sleeve is made entirely of iron or partially coated with cobalt and then annealed to form an alloy will. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse auf galvanischem Wege mit Kobalt überzogen wird. 2. The method according to claim i, characterized in that the sleeve on galvanic Paths being coated with cobalt. 3, Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kobalt überzogene Hülse = bis 5 Stunden bei iooo bis i4oo° C in einem neutralen Gas, vorzugsweise in Wasserstoff geglüht wird. q.: Nach einem Verfahren gemäß Anspruch i bis 3 hergestellte Hülse, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Kobalt an der Verschmelzungsstelle größer ist als an den übrigen Teilen der Hülse. 5. Hülse nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß der Kobaltgehalt in Richtung der Normalen von der Oberfläche nach dem Innern der Hülse abnimmt. 6. Hülse nach Anspruch q. und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kobaltgehalt an der Verschmelzungsstelle 15 bis 300/,) beträgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 577 794.3, method according to claim i and 2, characterized in that that the sleeve coated with cobalt = up to 5 hours at 100 to 1400 ° C in one neutral gas, preferably in hydrogen. q .: According to a procedure Sleeve produced according to claims 1 to 3, characterized in that the content of cobalt at the fusion point is greater than that of the remaining parts of the sleeve. 5. Sleeve according to claim q., Characterized in that the cobalt content in the direction the normal from the surface to the interior of the sleeve decreases. 6. Sleeve after Claim q. and 5, characterized in that the cobalt content at the fusion point 15 to 300 /,). Referenced publications: German patent specification No. 577 794
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