RU2436741C2 - Method to produce glassy composition and container for its thermal treatment - Google Patents
Method to produce glassy composition and container for its thermal treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436741C2 RU2436741C2 RU2009135371/03A RU2009135371A RU2436741C2 RU 2436741 C2 RU2436741 C2 RU 2436741C2 RU 2009135371/03 A RU2009135371/03 A RU 2009135371/03A RU 2009135371 A RU2009135371 A RU 2009135371A RU 2436741 C2 RU2436741 C2 RU 2436741C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- container
- light
- glass
- glassy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к светотехнике, а именно изготовлению стеклянных изделий, полупроводниковых светоизлучающих приборов, методу пайки.The invention relates to lighting equipment, namely the manufacture of glass products, semiconductor light-emitting devices, soldering method.
Известно, что все металлы (кроме благородных) покрываются на воздухе окисными пленками, мешающими определенным технологическим процессам (получение надежного электрического контакта, соединение металлов друг с другом методом пайки).It is known that all metals (except for noble ones) are coated in air with oxide films that interfere with certain technological processes (obtaining reliable electrical contact, connecting metals to each other by soldering).
Бесфлюсовую пайку деталей среднеплавкими припоями проводят в печах с активной (преимущественно водородной) или с нейтральной газовой средой.Flux-free soldering of parts by medium-melting solders is carried out in furnaces with an active (mainly hydrogen) or with a neutral gas medium.
При пайке в водороде происходит реакция по формулеWhen soldering in hydrogen, the reaction occurs according to the formula
где Me - металл, О - кислород, Н - водородwhere Me is metal, O is oxygen, H is hydrogen
Водород должен быть проточным, чтобы образующиеся пары воды не останавливали процесс. Чистую от окислов поверхность паяемых деталей смачивает и соединяет припой.Hydrogen must be flowing so that the generated water vapor does not stop the process. A surface free of oxides of soldered parts is wetted and connected by solder.
Но водород дорог, горюч и взрывоопасен. При пайке медных деталей в водороде возникает проблема с «водородной болезнью» - разрушение меди в виде мелких трещин, оспин, вздутий и волосяных каналов в результате восстановления присутствующей в металле закиси меди при нагревании в водороде. Пары воды, образующиеся в результате реакции восстановления в толще меди, стремясь выйти наружу, разрывают металл, делая его хрупким и негерметичным. Поэтому для пайки деталей в водороде применяют те сорта меди, которые не содержат растворенных окислов меди (бескислородная медь марки МБ и медь вакуумной плавки) [1а]. Обычная дешевая медь марки М1(М2) содержит в своем объеме много кислорода (в виде закиси меди) и не годится для термообработки в среде водорода.But hydrogen is expensive, flammable and explosive. When brazing copper parts in hydrogen, a problem arises with the “hydrogen disease” - the destruction of copper in the form of small cracks, pockmarks, swelling and hair channels as a result of the restoration of copper oxide present in the metal when heated in hydrogen. Water vapor resulting from the reduction reaction in the thickness of copper, tending to go outside, breaks the metal, making it brittle and leaky. Therefore, for soldering parts in hydrogen, those types of copper are used that do not contain dissolved copper oxides (oxygen-free MB grade copper and vacuum smelting copper) [1a]. Ordinary cheap copper grade M1 (M2) contains a lot of oxygen (in the form of copper oxide) and is not suitable for heat treatment in a hydrogen environment.
При пайке деталей в нейтральных газовых средах (или вакууме) необходимо снижение парциального давления кислорода в окружающей среде. Направление реакции окисления (восстановления) металла определяется температурой и давлением кислорода окружающей среды.When soldering parts in neutral gas environments (or vacuum), it is necessary to reduce the partial pressure of oxygen in the environment. The direction of the oxidation (reduction) reaction of the metal is determined by the temperature and pressure of oxygen in the environment.
где Me - металл, О - кислородwhere Me is metal, O is oxygen
Если образующийся при диссоциации оксида кислород непрерывно удалять из зоны термообработки так, что остаточное парциальное давление кислорода будет оставаться меньше равновесного при данной температуре, то будет происходить восстановление оксидов на обрабатываемом материале.If the oxygen generated during dissociation of the oxide is continuously removed from the heat treatment zone so that the residual partial pressure of oxygen remains less than the equilibrium pressure at this temperature, the oxides will be reduced on the processed material.
Значительно уменьшить парциальное давление кислорода в окружающей среде можно заполнением пространства, окружающего изделие, инертным газом.Significantly reduce the partial pressure of oxygen in the environment by filling the space surrounding the product with an inert gas.
Диссоциация оксидов в газовых средах с пониженным парциальным давлением кислорода может стать возможной при температуре ниже температуры обратимой реакции также и вследствие растворения кислорода в обрабатываемом металле [2].Dissociation of oxides in gaseous media with a reduced oxygen partial pressure can become possible at temperatures below the temperature of the reversible reaction also due to the dissolution of oxygen in the metal being treated [2].
Известны полупроводниковые приборы (диоды, триоды), создающие световое излучение при пропускании через них электрического тока. Структура их - химическое соединение элементов II и/или III группы с элементами V или VI группы периодической системы элементов Менделеева (GaAs, JnAs, ZnSb, GaSb, ZnTe, GaAlAs, GaAlP, AlN, GaN, JnN).Semiconductor devices (diodes, triodes) are known that create light radiation when an electric current is passed through them. Their structure is a chemical compound of elements of group II and / or III with elements of group V or VI of the periodic system of periodic elements (GaAs, JnAs, ZnSb, GaSb, ZnTe, GaAlAs, GaAlP, AlN, GaN, JnN).
Цель изобретения: используя формулу (Б) диссоциации окислов, - получить композиции на основе минерального стекла, содержащего в своем составе окислы элементов II и/или III группы периодической системы Менделеева, путем диссоциации данных окислов на поверхности стекла и перевода их в электропроводящие нитриды, способные излучать световую энергию при прохождении электрического тока. (В промышленной технике известны различные марки минеральных стекол, эмалей и глазурей, содержащих в своем составе окислы элементов II и III групп.)The purpose of the invention: using formula (B) of the dissociation of oxides, to obtain compositions based on mineral glass containing oxides of elements of group II and / or III of the periodic table of Mendeleev, by dissociating these oxides on the glass surface and converting them into electrically conductive nitrides capable of emit light energy when an electric current passes. (Various types of mineral glasses, enamels and glazes containing oxides of elements of groups II and III are known in industrial technology.)
Т.е. добиться реакции, для элементов II группы:Those. to achieve a reaction for elements of group II:
для элементов III группы:for elements of group III:
где N - азот, О - кислород, М - элемент II и III группы.where N is nitrogen, O is oxygen, M is an element of group II and III.
Известно «сильное сродство элементов главной подгруппы второй группы к азоту. Склонность к образованию соединений с азотом возрастает у этих элементов с увеличением атомного веса (несмотря на то, что теплоты образования нитридов в этом направлении убывают); у собственно щелочноземельных металлов тенденция к образованию нитридов настолько велика, что последние медленно соединяются с азотом уже при обычной температуре [3а].The “strong affinity of the elements of the main subgroup of the second group for nitrogen is known. The tendency to form compounds with nitrogen increases in these elements with an increase in atomic weight (despite the fact that the heats of nitride formation in this direction decrease); in alkaline earth metals proper, the tendency to form nitrides is so great that the latter slowly combine with nitrogen even at ordinary temperature [3a].
Если данную стальную кассету с помещенными в нее заготовками (втулки, стеклотаблетка), собранную на воздухе, надежно загерметизировать (приварить крышку к корпусу сварным герметичным швом), провести термообработку согласно техпроцессу (880-940°С) и исследовать после вскрытия внутреннюю полость загерметизированной кассеты, выявляется:If this steel cassette with the blanks placed in it (bushings, fiberglass), assembled in air, is tightly sealed (weld the lid to the body with a welded seam), heat treatment according to the manufacturing process (880-940 ° C) and examine the internal cavity of the sealed cassette after opening revealed:
1. Вся поверхность металлических деталей (втулки) чистая, не имеет следов окисления (по серийному техпроцессу поверхность металлических деталей покрыта окисными пленками).1. The entire surface of metal parts (bushings) is clean, does not have any signs of oxidation (according to the serial technological process, the surface of metal parts is covered with oxide films).
2. Внутри кассеты нет кислорода, присутствует лишь азот.2. There is no oxygen inside the cassette, only nitrogen is present.
3. По внешнему виду стекло (изолятор), соединившее и скрепившее металлические детали, не отличается от обычно получаемого по техпроцессу, но становится электропроводящим (теряет диэлектрические свойства) и светоизлучающим при пропускании через него электрического тока (электрошины подводились к металлическим втулкам разного диаметра, скрепленным между собой расплавленным и отвердевшим стеклом). Свечение холодное, детали не нагреваются.3. In appearance, the glass (insulator) that connected and fastened the metal parts does not differ from that usually obtained by the technological process, but becomes electrically conductive (loses dielectric properties) and light-emitting when an electric current is passed through it (busbars were connected to metal bushings of different diameters fastened together between melt and hardened glass). The glow is cold, the parts do not heat up.
Известен метод получения азота: «В лаборатории азот приготовляют пропусканием воздуха над раскаленной медью, которая при этом поглощает весь содержащийся в нем кислород» [3б].There is a known method of producing nitrogen: “In a laboratory, nitrogen is prepared by passing air over hot copper, which at the same time absorbs all the oxygen contained in it” [3b].
Растворимость кислорода в меди: 0,0017 вес.% при 550°С; 0,002% при 800°С; 0,0027% при 900°С [5а].Solubility of oxygen in copper: 0.0017 wt.% At 550 ° C; 0.002% at 800 ° C; 0.0027% at 900 ° C [5a].
Растворимость кислорода в железе: 0,008 вес.% при 700°С; 0,018% при 800°С; 0,029% при 900°С [5б].Solubility of oxygen in iron: 0.008 wt.% At 700 ° C; 0.018% at 800 ° C; 0.029% at 900 ° C [5b].
В воздухе содержится 20% кислорода, удельный вес кислорода равен 1,42895 г/дм3, удельный вес железа 7870 г/дм3. Арифметические расчеты показывают, что при объемном соотношении 1:1 замкнутого воздушного пространства к оболочке (кассете), весовое соотношение между кислородом воздуха и железом равно 0,000036. По отношению к меди (удельный вес 8920 г/дм3) то же соотношение дает цифру 0,000032.The air contains 20% oxygen, the specific gravity of oxygen is 1.42895 g / dm 3 , the specific gravity of iron is 7870 g / dm 3 . Arithmetic calculations show that with a 1: 1 volume ratio of closed air space to the shell (cassette), the weight ratio between air oxygen and iron is 0.000036. With respect to copper (specific gravity 8920 g / dm 3 ), the same ratio gives the figure 0.000032.
Таким образом, при определенном соотношении объемов кассеты, загруженных деталей и замкнутого внутреннего воздушного пространства, внутри загерметизированной кассеты происходит полное поглощение кислорода воздуха металлом деталей и кассеты, с диссоциацией имеющихся окислов и оксидов. Освободившийся от окислов металл (элемент) уже в состоянии прореагировать с азотом оставшейся атмосферы (по имеющемуся химическому сродству) с образованием нитридов, проявляющих способность к преобразованию электротока в светоизлучение.Thus, with a certain ratio of cartridge volumes, loaded parts and closed internal air space, complete absorption of air oxygen by the metal of the parts and cartridge, with the dissociation of existing oxides and oxides, occurs inside the sealed cartridge. The metal (element) freed from oxides is already able to react with the nitrogen of the remaining atmosphere (by the existing chemical affinity) with the formation of nitrides, which are capable of converting electric current to light emission.
Не обязательно применение одноразовых кассет.The use of disposable cassettes is not necessary.
Предлагается разборный контейнер для диссоциации окислов в его внутреннем объеме. Конструктивной особенностью его является то, что зазоры между частями контейнера в сборе образуют длинный лабиринт, затрудняющий проникновение окружающей атмосферы во внутреннюю полость контейнера, причем длина зазора между конструктивными частями контейнера должна быть в 500 и более раз больше толщины данного зазора, т.е. (см. чертеж): (Н1+Н2+Н3):ΔТ≥500.A collapsible container for dissociating oxides in its internal volume is proposed. Its design feature is that the gaps between the parts of the container assembly form a long labyrinth that impedes the penetration of the surrounding atmosphere into the internal cavity of the container, and the length of the gap between the structural parts of the container should be 500 or more times the thickness of this gap, i.e. (see drawing): (H 1 + H 2 + H 3 ): ΔT≥500.
Рассмотрим детально предлагаемый контейнер. Основание 1, первая крышка 2, вторая крышка 3 выполнены из жаропрочной хромистой стали, кислородопоглощающая вставка 4 может быть выполнена из меди или железа (марки Ст.3). Для пояснения вышеописанного текста внутри контейнера помещены детали оболочки полупроводникового прибора, где 5 - внешняя металлическая втулка (железо марки Ст.3), 6 - внутренняя металлическая втулка (сплав марки 47НД5: 47% никеля, 5% меди, железо - остальное), 7 - стеклотаблетка (состав компонентов приведен раннее), 8 - графитовое подкладное кольцо.Consider the proposed container in detail. The
Если внешнюю боковую поверхность основания 1 принять за вал (допуск: диаметр - 0,1 мм), а внутреннюю боковую поверхность крышки 2 за отверстие (допуск: диаметр +0,1 мм), то максимальный усредненный зазор между данными частями конструкции будет равен 0,1 мм. Тот же зазор выполняется между основанием 1 и крышкой 3, между крышкой 3 и вставкой 4. При длине зазора между частями 1 и 2 (H1), 2 и 3 (Н2), 3 и 4 (Н3) в ~30 мм получаем: (30+30+30):0,1=900.If the outer side surface of the
Собранный контейнер с загруженными деталями оболочки помещается в печь, где проходит соответствующую термообработку. Нагрев и остывание - в газообразном азоте. Загружать детали в контейнер желательно в азотной атмосфере (в столе - скафандре). Но диссоциация окислов внутри контейнера (при термообработке) происходит и с деталями, собранными в контейнер на воздухе: воздух при нагреве, расширяясь, уходит из внутренней полости (т.е. масса кислорода уменьшается), кислород при этом поглощается внутренним кислородным поглотителем и протяженными металлическими стенками зазора - лабиринта.The assembled container with loaded shell parts is placed in an oven, where it undergoes appropriate heat treatment. Heating and cooling are in gaseous nitrogen. It is desirable to load parts into a container in a nitrogen atmosphere (in a table - a spacesuit). But the dissociation of oxides inside the container (during heat treatment) also occurs with parts collected in the container in air: when heated, expanding, leaves the internal cavity (i.e., the mass of oxygen decreases), oxygen is absorbed by the internal oxygen absorber and extended metal the walls of the gap - the labyrinth.
В процессе остывания, когда давление внутри контейнера падает с понижением температуры, и газообразный азот внешней атмосферы с присутствующими примесями кислорода проникает (всасывается) в контейнер, обширная площадь стенок узкого зазора металлического лабиринта избирательно поглощает кислород, препятствуя процессу окисления деталей внутри замкнутого объема контейнера.During cooling, when the pressure inside the container drops with decreasing temperature, and gaseous nitrogen of the external atmosphere with oxygen impurities penetrates (is absorbed) into the container, the vast wall area of the narrow gap of the metal labyrinth selectively absorbs oxygen, interfering with the oxidation of parts inside the closed volume of the container.
Заранее окисленные медные детали лишаются окисных пленок (диссоциация окислов) в контейнере данной конструкции при нагреве в печах с азотной атмосферой при температуре ≥500°С.Pre-oxidized copper parts lose their oxide films (dissociation of oxides) in a container of this design when heated in furnaces with a nitrogen atmosphere at a temperature of ≥500 ° С.
Эксперименты показали, что в контейнере предлагаемой конструкции возможна бесфлюсовая пайка деталей в печах с азотной атмосферой медных, железных и никелевых поверхностей среднеплавкими припоями. По сравнению с водородом азот менее дорог, огне- и взрывобезопасен, исключает возникновение «водородной болезни».The experiments showed that in the container of the proposed design, flux-free soldering of parts in furnaces with nitrogen atmosphere of copper, iron and nickel surfaces by medium-melting solders is possible. Compared to hydrogen, nitrogen is less expensive, fire- and explosion-proof, eliminates the occurrence of a "hydrogen disease".
Для получения идентичных результатов при термообработке деталей в печах с открытой воздушной атмосферой (азотная атмосфера с 20% кислорода), в контейнере должна быть увеличена длина зазора-лабиринта между частями сборной конструкции, например (чертеж): введением дополнительной крышки (из меди или железа) поверх кислородопоглотительной вставки 4 (наподобие крышки 3), введением дополнительного поглотителя (из меди или железа) между дополнительной крышкой на вставке 4 и обрабатываемой деталью, с сохранением узкого зазора между частями конструкции.To obtain identical results during heat treatment of parts in furnaces with an open air atmosphere (nitrogen atmosphere with 20% oxygen), the length of the labyrinth gap between the parts of the prefabricated structure should be increased in the container, for example (drawing): by introducing an additional cover (made of copper or iron) over the oxygen-absorbing insert 4 (like a cover 3), by introducing an additional absorber (made of copper or iron) between the additional cover on the
При этом надо учитывать увеличение энергии на нагрев дополнительных частей конструкции контейнера, увеличение времени на нагрев (до необходимой температуры) и остывание (до комнатной температуры) контейнера. Неоправданная разборка неостывших частей контейнера вызывает окисление деталей и кислородных поглотителей.In this case, it is necessary to take into account the increase in energy for heating additional parts of the container structure, the increase in the time for heating (to the required temperature) and cooling (to room temperature) of the container. Unjustified disassembly of the non-cooled parts of the container causes oxidation of parts and oxygen scavengers.
По чертежу не обязательно применение вышеуказанного состава стекла для получения электропроводящей и светоизлучающей композиции. Те же результаты показывают стекла состава:According to the drawing, it is not necessary to use the above glass composition to obtain an electrically conductive and light emitting composition. The same results show glass composition:
С 88-2: 64,5% SiO2; 2% B2O3; 4% Al2O3; 7% CaO; 5% BaO; 3% ZnO; 14,5% Na2OC 88-2: 64.5% SiO 2 ; 2% B 2 O 3 ; 4% Al 2 O 3 ; 7% CaO; 5% BaO; 3% ZnO; 14.5% Na 2 O
С 89-5: 72,5% SiO2; 1,5% Al2O3; 5,5% CaO; 3,5% MgO; 15% Na2O; 2% K2OC 89-5: 72.5% SiO 2 ; 1.5% Al 2 O 3 ; 5.5% CaO; 3.5% MgO; 15% Na 2 O; 2% K 2 O
C90-1: 69,5% SiO2; 5,5% CaO; 3,5% MgO; 5% BaO; 12,5% Na2O; 4% K2O [1б].C90-1: 69.5% SiO 2 ; 5.5% CaO; 3.5% MgO; 5% BaO; 12.5% Na 2 O; 4% K 2 O [1b].
Температура размягчения (начала перехода в жидкое состояние) данных стекол 500-550°С, полное расплавление стекла - при температуре порядка 900°С.The softening temperature (the beginning of the transition to a liquid state) of these glasses is 500-550 ° C, the full melting of the glass at a temperature of about 900 ° C.
Процесс излучения можно объяснять тем, что не все окислы в составе стекла диссоциируют, поэтому в нитридной композиции при протекании электротока преодолеваются потенциальные барьеры (создаваемые окислами, с различной высотой этих барьеров в зависимости от типа окисла), с выделением энергии в виде светового потока, а прозрачное стекло пропускает это излучение (аналог: диоды Шоттки с электропроводящим контактом полупроводник-окисел-металл).The radiation process can be explained by the fact that not all oxides in the glass composition dissociate, therefore, potential barriers (created by oxides with different heights of these barriers depending on the type of oxide) are overcome in the nitride composition when electric current flows, and the energy is released in the form of a light flux, and transparent glass transmits this radiation (analogue: Schottky diodes with an electrically conductive semiconductor-oxide-metal contact).
Введением в стекловидную композицию дополнительно элементов из V группы (фосфор, мышьяк, сурьма) и/или VI (сера, селен, теллур) можно разнообразнее регулировать ее электропроводность и спектр излучения (увеличением числа и изменением высот потенциальных барьеров).By introducing additional elements from the V group (phosphorus, arsenic, antimony) and / or VI (sulfur, selenium, tellurium) into the glassy composition, it is possible to more variably control its electrical conductivity and radiation spectrum (by increasing the number and changing the heights of potential barriers).
Например: если обработать внутреннюю полость железного кислородного поглотителя 4 (чертеж) ортофосфорной кислотой Н3РO4 (антикоррозийное фосфатирование поверхности железных изделий) и провести термообработку, - фосфор, возгоняясь из фосфатированной поверхности, реагирует с расплавленным стеклом, образуя стекловидную композицию состава (без числовых индексов) MeNP (где Me - элемент II и/или III группы, N - азот, Р - фосфор).For example: if you treat the internal cavity of the iron oxygen absorber 4 (drawing) with phosphoric acid H 3 PO 4 (anti-corrosive phosphating of the surface of iron products) and heat treatment, - phosphorus, sublimated from the phosphated surface, reacts with molten glass, forming a glassy composition composition (without numerical indices) MeNP (where Me is an element of group II and / or III, N is nitrogen, P is phosphorus).
Альтернатива: применение для тех же целей жидкой треххлористой сурьмы SbCl3 (температура плавления 73,4°С; температура кипения 223°С, применяется для воронения оружейных стволов), с конечной формулой (после термообработки) MeNSb.Alternative: the use for the same purpose of liquid antimony trichloride SbCl 3 (melting point 73.4 ° C; boiling point 223 ° C, used to burn gun barrels), with the final formula (after heat treatment) MeNSb.
Если же внутреннюю полость кислородного поглотителя (из железа) обработать ортофосфорной кислотой, а внутреннюю полость железной крышки на кислородный поглотитель - треххлористой сурьмой, то конечная формула соединения (после термообработки) будет выглядеть как MeNPSb.If the internal cavity of the oxygen scavenger (made of iron) is treated with phosphoric acid, and the internal cavity of the iron cap on the oxygen scavenger is treated with antimony trichloride, then the final compound formula (after heat treatment) will look like MeNPSb.
Используя отработанную технологию изготовления стеклянных изделий, конструкция светоизлучающих приборов может быть разной.Using the proven technology for manufacturing glass products, the design of light-emitting devices can be different.
Светоизлучающие элементы можно изготовить точечными: в контейнере бусинки стекла сплавляются с изолированными друг от друга проволочками - элекроконтактами в ячейках графитовой подкладки (графит не смачивается расплавленным стеклом).Light-emitting elements can be made point-wise: in a container, glass beads are fused with insulated wires - electrical contacts in cells of a graphite lining (graphite is not wetted by molten glass).
Для увеличения площади излучения предлагается светоизлучающую композицию наносить в виде глазури (эмали) на термостойкую подложку (кварц, алунд, фарфор, керамика, металл…, выполненную, например, под форму колбы энергосберегающей люминесцентной лампы), с переходным слоем стекловидного грунта при необходимости согласования по коэффициенту температурного расширения (КТР) подложки и покрытия.To increase the radiation area, it is proposed that the light-emitting composition be applied in the form of glaze (enamel) on a heat-resistant substrate (quartz, alund, porcelain, ceramics, metal ..., made, for example, under the shape of a bulb of an energy-saving fluorescent lamp), with a transition layer of vitreous soil, if necessary to coordinate coefficient of thermal expansion (KTR) of the substrate and coating.
Стекло размалывают в порошок, смачивают водой до сметанообразного состояния, подложку (например, фарфор) обмакивают в сметанообразную массу, высушивают, оплавляют покрытие на воздухе (стекло сплавляется с подложкой), а далее в предлагаемом контейнере, сконструированном и изготовленном под форму обрабатываемой детали, проводят термообработку в азоте на графитовой подкладке (если это необходимо, или любом другом материале, не смачиваемом расплавленным стеклом), переводя диэлектрическую глазурь в электропроводящее и светоизлучающее (при пропускании электротока) состояние.The glass is ground into powder, moistened with water to a creamy state, the substrate (for example, porcelain) is dipped into a creamy mass, dried, the coating is melted in air (the glass is fused with the substrate), and then, in the proposed container, designed and manufactured to the shape of the workpiece, heat treatment in nitrogen on a graphite lining (if necessary, or any other material not wetted by molten glass), converting the dielectric glaze into electrically conductive and light emitting (at ropuskanii electric current) state.
Электрический и механический контакт к светоизлучающей поверхности может быть получен путем сплавления стекла с металлом непосредственно (как на чертеже), так и нанесением в необходимом месте на светоизлучающую поверхность слоя порошковидного (сметанообразного) стекла, содержащего в своем составе окись свинца, например: 55% SiO2; 2% Al2O3; 30% PbO; 3,8% Na2O; 9,2% K2O [1б]. (Температура начала размягчения ~500°С, полного расплавления ~850°С.) Свинцовое стекло оплавляют, соединяя его с светоизлучающей глазурью.Electrical and mechanical contact to the light-emitting surface can be obtained by fusing glass with metal directly (as in the drawing), and by applying a layer of powdery (creamy) glass containing lead oxide in the required place on the light-emitting surface, for example: 55% SiO 2 ; 2% Al 2 O 3 ; 30% PbO; 3.8% Na 2 O; 9.2% K 2 O [1b]. (The temperature of the onset of softening ~ 500 ° C, complete melting ~ 850 ° C.) Lead glass is melted by connecting it with light-emitting glaze.
Окись свинца в составе стекла при термообработке в предлагаемом контейнере (в азоте) переходит в металл, образуя электропроводящий контакт со светоизлучающей глазурью. Так как свинец характеризуется низкой температурой перехода из жидкого в твердое состояние (327°С), высокой пластичностью и мягкостью, он не вносит больших механических напряжений в соединение металл-нитрид-стекло. К освинцованной (металлической) поверхности с помощью легкоплавкого припоя присоединяется металлический контакт.The lead oxide in the glass during heat treatment in the proposed container (in nitrogen) passes into the metal, forming an electrically conductive contact with light-emitting glaze. Since lead is characterized by a low liquid-to-solid transition temperature (327 ° C), high ductility and softness, it does not introduce large mechanical stresses into the metal-nitride-glass compound. A metal contact is attached to a leaded (metal) surface using a fusible solder.
Окись свинца в составе стекла для металлизации поверхности может быть частично или полностью заменена двуокисью олова SnO2 (двуокись олова широко применяют в технике для приготовления различного вида белых глазурей и эмалей), с дальнейшей пайкой металлизированной поверхности обычными оловянно-свинцовыми припоями.The lead oxide in the glass for surface metallization can be partially or completely replaced with tin dioxide SnO 2 (tin dioxide is widely used in the art for the preparation of various types of white glazes and enamels), with the subsequent soldering of the metallized surface with ordinary tin-lead solders.
Металлические олово и свинец не реагируют с азотом (не образуют нитридов) и являются экраном для светоизлучения.Tin and lead metal do not react with nitrogen (do not form nitrides) and are a screen for light emission.
Цвет излучения стекловидной композиции зависит от цвета стекла (глазури, эмали) и цвета подложки (стекловидного грунта). «Добавлением незначительных количеств окислов, которые образуют цветные силикаты, получают окрашенные стекла, так, при добавлении окиси кобальта получают синее, окиси хрома или окиси одновалентной меди - зеленое, окиси двухвалентной меди - красное стекло. Силикат двухвалентного железа при высоких концентрациях окрашивает стекло в черный цвет, при незначительном содержании - в грязно-зеленый (цвет пивных бутылок). Особенно интенсивно окрашивает стекло закись-окись железа; чистая окись трехвалентного железа окрашивает гораздо слабее (от желто-зеленого до коричнево-желтого цвета). Окраска, вызываемая минимальным количеством окиси железа, может исчезнуть при добавлении к расплавленному стеклу двуокиси марганца; последняя, образуя силикат трехвалентного марганца, вызывает фиолетовую окраску, являющуюся дополнительной к желто-зеленому цвету силиката трехвалентного железа. Поэтому двуокись марганца раньше называли «стеклянным мылом». Наоборот, со значительным количеством окиси железа двуокись марганца вызывает коричневое окрашивание [3в].The radiation color of the vitreous composition depends on the color of the glass (glaze, enamel) and the color of the substrate (vitreous soil). “By adding insignificant amounts of oxides that form colored silicates, colored glasses are obtained, so when cobalt oxide is added, blue is obtained, chromium oxide or monovalent copper oxide is green, red copper oxide is red glass. Ferrous silicate at high concentrations stains the glass black, with a low content - dirty green (the color of beer bottles). Particularly intensely stains glass with iron oxide-oxide; pure ferric oxide stains much weaker (from yellow-green to brown-yellow). The color caused by a minimal amount of iron oxide may disappear when manganese dioxide is added to the molten glass; the latter, forming silicate of ferric manganese, causes a violet color, which is complementary to the yellow-green color of ferric silicate. Therefore, manganese dioxide used to be called “glass soap”. Conversely, with a significant amount of iron oxide, manganese dioxide causes brown staining [3c].
Таким образом, используя предлагаемые технические решения, можно добиться излучения всех цветов радуги, в том числе естественного цвета солнечного освещения. При больших площадях излучаемого светового потока предлагаемая стекловидная нитридная композиция может составить конкуренцию (при соответствующей технологической доработке) люминесцентным лампам, трудоемким и вредным в производстве (в стеклянные колбы люминесцентных ламп вводится металлическая ртуть - ядовитое вещество), опасным в бытовом потреблении (при повреждении тонкостенной стеклянной колбы ртуть попадает в окружающее пространство). Дешевые миниатюрные электронные блоки (на транзисторах и интегральных микросхемах) для питания низковольтных источников света от бытовой электросети, известны и нашли широкое применение (например, помещены в цоколь люминесцентных ламп, ввинчивающихся в стандартный электропатрон для лампочек накаливания).Thus, using the proposed technical solutions, it is possible to achieve the emission of all colors of the rainbow, including the natural color of sunlight. With large areas of the emitted light flux, the proposed glassy nitride composition can compete (with appropriate technological refinement) for fluorescent lamps, labor-intensive and harmful in production (metallic mercury — poisonous substance — is introduced into the glass bulbs of fluorescent lamps), hazardous in domestic consumption (if the thin-walled glass is damaged flasks mercury enters the surrounding area). Cheap miniature electronic units (on transistors and integrated circuits) for supplying low-voltage light sources from a household electrical network are known and have found widespread use (for example, they are placed in the base of fluorescent lamps screwed into a standard electric cartridge for incandescent bulbs).
Источники информации:Information sources:
1. Любимов М.Л. «Спаи металла со стеклом», М., Энергия, 1968 г., 1a - c.69; 1б - с.42.1. Lyubimov M.L. “Joints of metal with glass”, M., Energy, 1968, 1a - p. 69; 1b - p. 42.
2. Лашко С.В., Лашко Н.Ф. «Пайка металлов», М., Машиностроение, 1988 г., с.177-179.2. Lashko S.V., Lashko N.F. "Soldering of metals", M., Mechanical Engineering, 1988, p. 177-179.
3. Реми Г. «Курс неорганической химии», М., Иностранная литература, 1963 г., т.1, 3а - с.267, 3б - с.634, 3в - с.549.3. Remy G. “The course of inorganic chemistry”, M., Foreign literature, 1963, v.1, 3a - s.267, 3b - s.634, 3b - s.549.
5. Хансен М., Андерко К. «Структуры двойных сплавов», М., Металлургиздат, 1962 г., т.2, 5а - с.647, 5б - с.730.5. Hansen M., Anderko K. “Structures of double alloys”, M., Metallurgizdat, 1962, v.2, 5a - p.647, 5b - p.730.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135371/03A RU2436741C9 (en) | 2009-09-22 | 2009-09-22 | Method to produce glassy composition and container for its thermal treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135371/03A RU2436741C9 (en) | 2009-09-22 | 2009-09-22 | Method to produce glassy composition and container for its thermal treatment |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009135371A RU2009135371A (en) | 2011-03-27 |
| RU2436741C2 true RU2436741C2 (en) | 2011-12-20 |
| RU2436741C9 RU2436741C9 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=44052588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135371/03A RU2436741C9 (en) | 2009-09-22 | 2009-09-22 | Method to produce glassy composition and container for its thermal treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436741C9 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529443C2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-09-27 | Олег Петрович Ксенофонтов | Glassy composition manufacturing method |
-
2009
- 2009-09-22 RU RU2009135371/03A patent/RU2436741C9/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2436741C9 (en) | 2012-03-27 |
| RU2009135371A (en) | 2011-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6391809B1 (en) | Copper alumino-silicate glasses | |
| TWI274746B (en) | Lead-free glass for sealing treatment and method of sealing treatment | |
| JP4159708B2 (en) | Lamp glass composition, lamp stem and lamp bulb | |
| US2062335A (en) | Glass metal seal | |
| US3527649A (en) | Cadmium sulfide or cadmium sulfoselenide colored glazes and process for producing same | |
| CN106977117A (en) | Double glazing and its manufacture method | |
| CN102211870A (en) | Leadless low melting point phosphate glass | |
| RU2436741C2 (en) | Method to produce glassy composition and container for its thermal treatment | |
| CN101007706A (en) | Lead-free phosphate sealed glass for electrothermal tube and its preparation method | |
| JP2020031057A (en) | Body, in particular lamp body, and manufacturing method of hermetic seal | |
| US2250986A (en) | Vacuum-tight metal-to-ceramic seal and method of making same | |
| TW200420855A (en) | Red-colored electric lamp | |
| CN206858417U (en) | The manufacture device of refractory body and glass article | |
| US3723792A (en) | Electric incandescent lamps having refractory metal phosphate and phosphide coatings for refractory metal leads | |
| CN101712533B (en) | Lead-free glass powder for glass-ceramics adhesion, preparation method and application thereof | |
| CN101759370A (en) | Lead-free glass powder solder and preparation method and application thereof | |
| JP4724252B2 (en) | Glass composition for lamp, glass component for lamp, lamp and lighting device | |
| CN101712531B (en) | Lead-free glass powder for electronic component connection and preparation method thereof | |
| CN1086372C (en) | Method for electric ceramic sintered metal | |
| US6432853B1 (en) | Medium expansion leaded copper boroaluminosilicate glasses | |
| US3562186A (en) | Ceramic-to-metal conductive glass seal and spark plug using same | |
| RU2529443C2 (en) | Glassy composition manufacturing method | |
| GB469978A (en) | Improvements in or relating to quartz to metal joints | |
| WO2017074185A1 (en) | Enamel powder and enamel slurry for producing an enamel coating on a metallic substrate, method for manufacturing an enamel slurry and use of the enamel coating for heat exchangers | |
| JP4348735B2 (en) | Glass for lighting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150923 |