DE650446C

DE650446C - Vakuumdichte Verbindung zwischen Quarz und Metall

Info

Publication number: DE650446C
Application number: DEP73147D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Pulfrich
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1936-05-05
Filing date: 1936-05-05
Publication date: 1937-09-23
Also published as: FR819071A; NL51114C

Description

KLASSE 32 b GRUPPE 10

In der Technik besteht ein großes Bedürfnis, Quarz und Metall miteinander vakuumdicht zu verbinden. Zahlreiche Wege, sind hierfür vorgeschlagen, doch haben alle vorgeschlagenen Mittel den Nachteil schwieriger Herstellung oder einer geringen Temperaturwechselbeständigkeit. Die Erfindung gibt nun einen neuartigen Weg zur Herstellung der genannten Verbindung, durch den alle diese Schwierigkeiten überwunden werden. Nach der Erfindung wird der Ouarzteil an der Verbindungsstelle durch Aufsintern mit dem Überzug eines hochschmelzenden Metalls versehen und der Metallteil dann an diesem Überzug festgelötet. Wenn man auf den Ouarzteil beispielsweise Wolframpulver aufbringt und bei einer Temperatur von 1 500 bis 1600⁰C etwa 10 bis 15 Minuten sintert, so wird der Quarzteil, ohne seine Gestalt zu ändern, an der Oberfläche bereits so weit erweicht, daß die Spitzen der Metallkristalle in die Quarzoberfläche einsinken und beim Abkühlen unlösbar festgehalten werden. Das Aufsintern nimmt man bei Wolfram zweckmäßig in einer Umgebung von einem nicht angreifenden Gas wie Stickstoff vor, und zwar etwa bei 1500 bis 1600⁰C. Auch bei anderen Metallen wird sich ein solches Gas bewähren, da hierdurch eine schädliche Beeinflussung des Quarzes vermieden wird- Natürlich muß das Gas bei einem oxydierbaren Metall wie Wolfram völlig sauerstofffrei sein. Vorteilhaft fügt man sogar ein reduzierendes Gas, wie z. B. etwa Wasserstoff, und zwar beispielsweise ι bis 2°/₀ dieses Gases, bei, um eine Oxydation auf jeden Fall zu vermeiden. Mit diesem Metallüberzug wird dann die Metallkappe verlötet. Man bedient sich hierzu zweckmäßig eines Hartlotes, wie z. B. Silber, Kupfer oder deren Legierungen, das sowohl den Metallüberzug als auch den Metallteil benetzt, ohne mit ihnen zu legieren. Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, ein Lot zu benutzen, daß weder mit dem Metallüberzug noch mit dem Metallteil eine Legierung eingeht. Alle diese Verfahrensgänge können für die Massenherstellung in einfacher Weise in den üblichen öfen vorgenommen werden.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele für den· Gegenstand nach der Erfindung dargestellt. Die Abb. 1 zeigt einen Quarzteil 1, der mit einem porigen Wolframülberzug 2 nach dem beschriebenen Verfahren versehen ist. Mit Hilfe eines Lotes 3 ist dieser Metallüberzug mit der Kappe 4 verbunden, die z. B. von einer Stromzuführung 5 durchsetzt ist. Die Kappe 4 umfaßt den Quarzteil von außen und übt daher bei der Abkühlung auf den Quarzteil einen erheblichen Druck aus, der dafür sorgt, daß die vakuumdichte •Verbindung nicht gelöst wird. Um den mechanischen Druck des Metallteiles aufnehmen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hans PuIfrieh in Berlin-Wilmersdorf.

zu können, erhält der Quarzteil eine größere Wandstärke. Bei den Versuchen hat es sich als ausreichend erwiesen, die Wandstärke so zu bemessen, daß sie etwa die Hälfte des Halbmessers ausmacht.

Die Abb. 2 zeigt eine ähnlich ausgebildete Metall-Ouarz-Verbindung, bei der jedoch an die Stelle der Metallkappe 4 ein Rohr 6 getreten ist, das an seinem Ende mit einem Glasteil 7 verschmolzen ist.

Bei der Ausbildung nach Abb. 2 muß der Metallteil verhältnismäßig lang gewählt werden, um ein Beschädigen der Verlötung beim Anschmelzen des Glases zu vermeiden. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird es in vielen Fällen vorteilhaft sein, die Anordnung nach den Abb. 3 oder 4 zu benutzen. Nach der Abb. 3 ist der an dem Quarzteil angelötete Metallring 8 mit einem zweiten Metallring 9 verschweißt, an den vor dem Verschweißen bereits der Glasteil 7 angeschmolzen wurde. Die beiden Metallteile können naturgemäß eine verschiedene Zusammensetzung besitzen. An die Stelle der Verschweißung kann nach der Abb. 4 auch eine Verlötung treten. Diese Verlötung kann je nach Bedarf eine Hartoder Weichlötung sein.

Selbstverständlich ist es auch möglich, an die Stelle des Glasteiles einen Teil aus keramischen Massen treten zu lassen, der entweder durch ein ähnliches Lötverfahren, wie es für die Quarz-Metall-Verbindung beschrieben ist, mit dem Metallteil verbunden wird oder der mit Hilfe von Glasur oder Glas an dem Metallteil angeschmolzen ist.

Die Anordnung nach der Erfindung ist insbesondere für Leuchtröhren und andere elektrische Geräte geeignet. Durch Wahl geeigneter Lötmittel oder Überzüge, z. B. Eisen, ist es auch möglich, die Verbindungsstelle quecksilbersicher zu machen, um die Durchführung für Quecksilberröhren zu benutzen.

Claims

Patentansprüche·.

i. Vakuumdichte Verbindung zwischen Quarz und Metall, dadurch gekennzeichnet* daß der Quarzteil an der Verbindungsstelle einen aufgesinterten, vorzugsweise porigen Überzug eines hochschmelzenden Metalls, wie Wolfram, besitzt, mit dem der Metallteil durch Löten vakuumdicht verbunden ist.
2. Anwendung der Quarz-'Metall-Verbindüng nach Anspruch i.auf die Verbindung von. Quarz mit Glas, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Metallteil unmittelbar oder mit Hilfe eines angelöteten oder angeschweißten Metallzwischenstükkes das Glas angeschmolzen ist.
3. Anwendung der Quarz-Metall-A^erbindung nach Anspruch 1 auf die Verbindung von Quarz mit Teilen aus keramischen Massen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Metallteil unmittelbar oder mit Hilfe von Glas- oder Metallzwischenstücken der Teil aus keramischen Massen angeschlossen ist.
4. Quarz-Metall-Verbindung nach An-. Spruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteil den Quarzteil umschließt, und daß der Ouarzteil eine zum Aufnehmen der Druckkräfte 'des Metalls ausreichende Wandstärke besitzt, die bei einem kreisförmigen Querschnitt etwa die Hälfte des Halbmessers beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung der Quarz-Metall- Verbindung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeiclnet, daß auf die mit dem Metall zu verbindende Stelle des Quarzteiles ein hochschmelzendes Metall, das von einem Hartlot benetzbar ist, wie z.B. Wolfram, als Pulver auf gesintert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Wolframpulver in einer sauerstofffreien Umgebung eines nicht angreifenden Gases, vorzugsweise Stickstoff, bei einer Temperatur von etwa 1500 bis 1600⁰ C aufgesintert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem nicht angreifenden Gas eine geringe Menge Wasserstoff von vorzugsweise 1 bis 2°/₀ beigefügt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteil mit dem aufgesinterten Pulver eines hochschmelzenden Metalls mit Hilfe eines Hartlotes, wie Silber, das sowohl das aufgesinterte Metall als auch den anzubrin- ioogenden Metaüteil benetzt, verlötet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lot ein solcher Werkstoff benutzt wird, der durch Quecksilber nicht angegriffen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstelle mit einem Überzug aus solchem Werk-

■> stoff versehen wird, der nicht von Quecksilber angegriffen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen