DEN0000140MA - Verfahren zur Herstellung eines aus Glasteil und einem angeschmolzenen Metallteil bestehenden Gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, insbesondere von elektrischen Entladungsröhren oder Glühlampen, die einen Glasteil aufweisen, der gasdicht mit einem Metallteil verbunden ist. Weiter bezieht sich die Erfindung auf nach einem solchen Verfahren hergestellte Gegenstände.

Die gasdichte bezw. hochvakuumdichte Verbindung eines Metallteiles mit Glas ist eine Aufgabe, die sich in der Technik, besonders bei Entladungsröhren und Glühlampen, häufig stellt. Bei elektrischen Entladungsröhren wird die Anode manchmal in Form eines Zylinders ausgebildet, der einen Teil der Wand der Entladungsröhre bildet. Diese Anode ist in diesem Fall mit einem zylindrischen Glasteil der Entladungsröhre verbunden, in den z.B. die Stromzuführungsdrähte für die anderen Elektroden eingeschmolzen sind. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Stromzuführungen herzustellen, die aus Metallzylindern oder Metallscheiben bestehen, die mit der Glaswand einer Entladungsröhre oder Glühlampe verbunden sind.

Das vakuumdichte Verbinden von Metallteilen mit Glas ist nicht einfach. Eine der grössten Schwierigkeiten ergibt sich dabei aus der Verschiedenheit in der Ausdehnungszahl, die meist zwischen Glas und Metall besteht. Bei der Kühlung der bei hoher Temperatur hergestellten Verbindung treten infolgedessen Spannungen auf, die häufig ein Undichtwerden oder sogar ein Zerspringen der Verbindung herbeiführen.

Es sind im wesentlichen zwei Lösungen für die vorstehend gestellte Aufgabe bekannt. Die erste besteht darin, dass versucht wird, die Ausdehnungszahlen der beiden zu verbindenden Teile einander auszugleichen. In vielen Fällen wird dies möglich sein, da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases durch Aenderung der Zusammensetzung stark beeinflusst und der Ausdehnungskoeffizient des Metalls durch Legieren geändert werden kann. Der grosse Nachteil dieses Verfahrens ist der, dass infolge der Aenderung der Zusammensetzung des Glases und infolge der Legierung des Metalls nicht nur die Ausdehnungszahlen, sondern auch andere Eigenschaften geändert werden, z.B. die elektrische Leitfähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit, der Schmelzpunkt, die Wärmestrahlung, usw., was in vielen Fällen die Verwendung des Glases von geänderter Zusammensetzung oder der Legierung oder sogar beider für den verfolgten Zweck unmöglich macht. Nur in wenigen Fällen ergibt sich ein günstiger Kompromiss für alle Eigenschaften. Ein Beispiel ist das bekannte Anschmelzen einer Chromeisenlegierung an weiches Glas.

Die zweite Lösung der vorstehend erwähnten Schwierigkeiten ergibt den Vorteil, dass sowohl Glas als auch Metall ohne Änderung in der Zusammensetzung bezw. unlegiert verwendbar sind, da der Metallteil wenigstens an der Anschmelzstelle besonders dünn gestaltet wird. Vorzugsweise wird die Stärke zwischen 0.01 und 0.5 mm gewählt. Infolgedessen entstehen beim Auskühlen weniger Spannungen in der Schmelzstelle. Solche Anschmelzungen haben jedoch den grossen Nachteil, dass besonders leich Undichtigkeiten im dünnen, über das Glas vorstehenden Teil des Metalls entstehen.

Dies ist im wesentlichen auf die leicht auftretende Oxydation des Metalls zurückzuführen, was sich z.B. bei Entladungsröhren praktisch nicht vermeiden lässt, und zwar weder bei der Herstellung der Röhre noch bei ihrer Verwendung. Bei der Herstellung ist meist eine Erhitzung der ganzen Röhre nach der Herstellung der Anschmelzstelle, z.B. zum Zweck der Entgasung, erforderlich. Diese Erhitzung erfolgt gewöhnlich an der Luft, wodurch leicht Oxydation auftritt. Dieser Nachteil könnte dadurch vermieden werden, dass ein nicht- oder schwer oxydierendes Metall gewählt würde. Dies bringt jedoch wieder eine Beschränkung in der Wahl des Metalls mit sich. Auch könnte die Erhitzung in einem nicht-oxydierenden Gas durchgeführt werden, wodurch die Herstellung jedoch bedeutend umständlicher wird.

Bei den geringen Wandstärken des Metallteiles der Anschmelzstelle (zwischen 0,01 und 0,1 mm), können Undichtigkeiten weiter noch infolge etwas roher Behandlung entstehen, die bei der Herstellung und bei der Verwendung der Röhre unvermeidlich ist. Die Oxydation wird naturgemäss bei solchen besonders dünnen Wänden noch eher zu Undichtigkeiten führen.

Ein Ausweg aus diesen Schwierigkeiten ergibt sich, wenn nach der Herstellung der Verbindungsstelle das Metall durch Auftragen einer Schicht aus geeignetem Stoff geschützt wird. Es könnte z.B. Metall oder Glas auf den zu schützenden Teil aufgeschmolzen werden. Die zu diesem Zweck erforderliche Wärme gefährdet jedoch die Anschmelzstelle. Metall könnte auch auf elektrolytischem Wege aufgebracht werden, aber ein elektrolytisches Verfahren ist umständlich und verlangt viele Vorkehrungen, wenn man festhaftende Schichten erhalten will. Die Haftung könnte durch Aufrauhen des zu überziehenden Metallteils z.B. durch Sandstrahlbearbeitung verbessert werden. Dies erschwert jedoch noch das Verfahren, veranlasst eine Formveränderung des Metallteils und führt häufig zum Entstehen von Löchern infolge der grossen Kraft, mit der der Sand auf das Metall aufprallt.

Es ist gefunden worden, dass alle vorstehend erwähnten Nachteile durch Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung vermieden werden können, bei dem eine gasdichte Glasmetallverbindungsstelle, besonders für elektrische Entladungsröhren oder Glühlampen hergestellt wird, indem ein dünner Metallteil an einen Glasteil angeschmolzen t in das Glas aufgenommene Metallteil unter Anwendung des Schoop'schen Spritzverfahrens mit einer Schutzschicht überzogen wird.

Unter dem Schoop'schen Verfahren wird ein bekanntes Verfahren verstanden, bei dem in einem zu diesem Zweck geeigneten, als "Pistole" bezeichneten Werkzeug, Metall oder Glas geschmolzen und mittels eines starken Gasstroms auf den zu überziehenden Gegenstand geschossen wird. Bei einem solchen Verfahren kann von Metall oder Glas sowohl in Drahtform als auch in Pulverform ausgegangen werden.

Ist der Metallteil der Glasmetallanschmelzstelle so stark (zwischen 0,1 und 0,5 mm), dass er an sich mechanisch hinreichend widerstandsfähig ist, so wird eine Schicht aufgebracht, die nur zum Korrosionsschutz des Metalls dient. Ist er jedoch dünn und somit mechanisch nicht hinreichend widerstandsfähig, so wird soviel Metall aufgebracht, dass sich ein hinreichend stabiles mechanisches Gebilde ergibt.

Als einer der wichtigsten Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung kann die Tatsache erwähnt werden, dass man in der Wahl des Glases und des Metalls der Anschmelzstelle vollkommen frei ist.

Es kann bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung in gewissen Fällen zweckmässig sein, die Haftfähigkeit der Ueberzüge noch zu steigern, das kann aber aus den vorstehend bereits erwähnten Gründen nicht durch Aufrauhen der Oberfläche des zu überziehenden Metalls geschehen. Doch kann ein gutes Ergebnis erzielt werden, wenn das Schoop'sche Verfahren gemäss einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung derart durchgeführt wird, dass das aufzubringende Material in flüssigem Zustand auf den zu schützenden Teil gelangt, da dies bei den bisher üblichen Schoop'schen Verfahren nicht der Fall ist. (Dies ergibt sich unter anderem aus der Tatsache, dass die Oberfläche der Hand bedenkenfrei schoopiert werden kann). Der verfolgte Zweck, nämlich der flüssige Zustand der aufzubringenden Metallteilchen, in dem Augenblick, in dem sie auf die zu überziehende Oberfläche auftreffen, wird dadurch erreicht, dass z.B. die Flammentemperatur in der Pistole höher als üblich gewählt oder dass die Abkühlung im Gasstrom durch Vorerhitzung dieses Gases verringert wird.

Wie vorstehend bereits bemerkt, kann bei dem Schoop'schen Verfahren sowohl von pulverförmigem als auch von drahtförmigem Material ausgegangen werden. Im letzteren Fall darf der Drahtdurchmesser nicht zu gross bemessen sein, wenn der aufzubringende Stoff im flüssigen Zustand auf die Oberfläche gelangen soll.

Es ist naturgemäss möglich, entweder das gleiche Metall, wie das, aus dem das zu schützende Material besteht, oder ein anderes Metall aufzubringen. Letzteres kann z.B. zur Vergrösserung der elektrischen Leitfähigkeit , zur Verbesserung des Aussehens oder zum Zweck der Verspiegelung durchgeführt werden. Weiter kann in gewissen Fällen ein Metall aufgebracht werden, dessen Oberfläche leicht oxydiert, sodass dem Metallteil der Schmelzstelle eine grosse Wärmestrahlungsfähigkeit erteilt wird. Es wird dabei naturgemäss nur eine solche Materialmenge angebracht, dass die Vakuumdichtigkeit der Verschmelzungsstelle nicht durch Ueber- oxydation gefährdet werden kann.

Claims (9)

1.) Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, insbesondere von elektrischen Entladungsröhren oder Glühlampen, mit einer gasdichten Glas-Metallverbindungsstelle, die durch Anschmelzung eines dünnen Metallteils an einen Glasteil und durch Ueberziehen des nicht in das Glas aufgenommenen Metallteils mit einer Schutzschicht mittels des Schoop'schen Spritzverfahrens hergestellt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass soviel Schutzmaterial aufgebracht wird, dass der Metallteil der Schmelzverbindungsstelle ein mechanisch widerstandsfähiger Körper wird.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Metall aufgebracht wird.

4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Glas aufgebracht wird.

5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren derart durchgeführt wird, dass das aufzubringende Material in geschmolzenem Zustand auf die zu überziehenden Metalloberflächen gelangt.

6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gleiche Metall, wie das, aus dem der angeschmolzene, dünne Metallteil besteht, aufgebracht wird.

7.) Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf den angeschmolzenen, dünnen Metallteil ein anderes Metall aufgebracht wird.

8.) Elektrische, nach einem Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 hergestellte Entladungsröhre.

9.) Glühlampe, nach einem Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 hergestellt.