DEN0000140MA

DEN0000140MA - Process for the production of an object consisting of a glass part and a fused metal part

Info

Publication number: DEN0000140MA
Authority: DE
Inventors: Marinus Jacobus Jansen; Hendricus Johannes Lemmens
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Publication date: 1950-09-21

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.The invention relates to a method for producing objects, in particular electrical discharge tubes or incandescent lamps, which have a glass part which is connected to a metal part in a gas-tight manner. The invention further relates to articles produced by such a method.

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.The gas-tight respectively. Highly vacuum-tight connection of a metal part with glass is a task that often arises in technology, especially with discharge tubes and incandescent lamps. In electric discharge tubes, the anode is sometimes formed in the shape of a cylinder that forms part of the wall of the discharge tube. In this case, this anode is connected to a cylindrical glass part of the discharge tube into which, for example, the power supply wires for the other electrodes are fused. It has also already been proposed to produce power supply lines which consist of metal cylinders or metal disks which are connected to the glass wall of a discharge tube or incandescent lamp.

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.The vacuum-tight connection of metal parts with glass is not easy. One of the greatest difficulties arises from the difference in the expansion coefficient, which usually exists between glass and metal. When the connection produced at high temperature is cooled, stresses occur as a result, which often cause the connection to leak or even to burst.

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.There are essentially two known solutions for the problem posed above. The first is to try to compensate for the expansion coefficients of the two parts to be connected. In many cases this will be possible because the coefficient of thermal expansion of the glass can be greatly influenced by changing the composition and the coefficient of expansion of the metal can be changed by alloying. The major disadvantage of this process is that as a result of the change in the composition of the glass and as a result of the alloying of the metal, not only the expansion coefficients but also other properties are changed, e.g. electrical conductivity, thermal conductivity, melting point, thermal radiation, etc. which in many cases makes it impossible to use the glass of modified composition or the alloy or even both for the intended purpose. Only in a few cases is there a favorable compromise for all properties. One example is the well-known melting of a chrome iron alloy onto soft glass.

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.The second solution to the difficulties mentioned above has the advantage that both glass and metal can be used without any change in composition. can be used unalloyed, since the metal part is made particularly thin at least at the melting point. The thickness is preferably chosen between 0.01 and 0.5 mm. As a result, there is less tension in the melting point when it cools down. However, such meltings have the major disadvantage that leaks occur particularly easily in the thin part of the metal protruding beyond the glass.

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.This is essentially due to the easily occurring oxidation of the metal, which is practically unavoidable in the case of discharge tubes, for example, neither in the manufacture of the tube nor in its use. During production, the entire tube must usually be heated after the melting point has been produced, e.g. for the purpose of degassing. This heating is usually done in air, whereby oxidation easily occurs. This disadvantage could be avoided by choosing a non-oxidizing or poorly oxidizing metal. However, this again entails a limitation in the choice of metal. The heating could also be carried out in a non-oxidizing gas, which, however, makes the production considerably more laborious.

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.With the small wall thicknesses of the metal part of the melting point (between 0.01 and 0.1 mm), leaks can still arise as a result of somewhat rough treatment, which is inevitable during the manufacture and use of the tube. Naturally, the oxidation is more likely to lead to leaks in such particularly thin walls.

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.One way out of these difficulties is to protect the metal by applying a layer of suitable material after the joint has been made. For example, metal or glass could be melted onto the part to be protected. However, the heat required for this purpose endangers the melting point. Metal could also be deposited electrolytically, but an electrolytic process is cumbersome and requires many precautions if one is to obtain firmly adhering layers. The adhesion could be improved by roughening the metal part to be coated, e.g. by sandblasting. However, this makes the process even more difficult, causes a change in shape of the metal part and often leads to the formation of holes as a result of the great force with which the sand hits the metal.

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.It has been found that all of the above-mentioned disadvantages can be avoided by practicing the method according to the invention, in which a gas-tight glass-metal connection point, especially for electrical discharge tubes or incandescent lamps, is produced by fusing a thin metal part to a glass part is coated with a protective layer using the Schoop spraying process.

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.The Schoop's method is understood to mean a known method in which metal or glass is melted in a tool called a "pistol" suitable for this purpose and shot at the object to be coated by means of a strong gas stream. In such a method, one can start from metal or glass both in wire form and in powder form.

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.If the metal part of the glass-metal fusion point is so thick (between 0.1 and 0.5 mm) that it is mechanically sufficiently resistant per se, a layer is applied which only serves to protect the metal from corrosion. However, it is thin and thus mechanically not sufficiently resistant, so much metal is applied that a sufficiently stable mechanical structure results.

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.One of the most important advantages of the method according to the invention can be mentioned that one is completely free in the choice of the glass and the metal of the melting point.

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.When using the method according to the invention, it can be useful in certain cases to increase the adhesion of the coatings, but for the reasons already mentioned above this cannot be done by roughening the surface of the metal to be coated. However, a good result can be achieved if the Schoop's method is carried out according to a special embodiment of the method according to the invention in such a way that the material to be applied reaches the part to be protected in a liquid state, as this is the case with the Schoop's previously customary Procedure is not the case. (This results among other things from the fact that the surface of the hand can be shooped without hesitation). The purpose pursued, namely the liquid state of the metal particles to be applied, at the moment in which they hit the surface to be coated, is achieved, for example, that the flame temperature in the gun is higher than usual or that the cooling in the gas stream by preheating it Gas is reduced.

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.As already noted above, both powder and wire material can be used as a starting point for Schoop's method. In the latter case, the wire diameter must not be too large if the substance to be applied is to reach the surface in the liquid state.

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.It is of course possible to apply either the same metal as that of which the material to be protected is made, or a different metal. The latter can be done e.g. to increase the electrical conductivity, to improve the appearance or for the purpose of mirroring. Furthermore, in certain cases a metal can be applied, the surface of which is easily oxidized, so that the metal part of the melting point is given a high level of heat radiation capability. Naturally, only such an amount of material is attached that the vacuum tightness of the fusion point is not caused by excess oxidation can be endangered.

Claims

1.) A method for the production of objects, in particular electric discharge tubes or incandescent lamps, with a gas-tight glass-metal connection, which is created by melting a thin metal part onto a glass part and by coating the metal part that is not in the glass with a protective layer by means of Schoop's Spraying process is produced.

2.) The method according to claim 1, characterized in that so much protective material is applied that the metal part of the fusion joint becomes a mechanically resistant body.

3.) Process according to claims 1 or 2, characterized in that metal is applied.

4.) Process according to claims 1, 2 or 3, characterized in that glass is applied.

5.) Process according to claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the process is carried out in such a way that the material to be applied reaches the metal surfaces to be coated in the molten state.

6.) Process according to claims 1, 2, 3 or 5, characterized in that the same metal as that from which the fused, thin metal part is made, is applied.

7.) Process according to claims 1, 2, 3 or 5, characterized in that another metal is applied to the fused, thin metal part.

8.) Electrical, according to a method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 produced discharge tube.

9.) Incandescent lamp, produced by a method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7.