DE1079288B

DE1079288B - Process for melting an object made of tungsten into glass

Info

Publication number: DE1079288B
Application number: DEP2151D
Authority: DE
Inventors: Johannes Antonius Maria Smelt
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1938-07-13
Filing date: 1939-07-10
Publication date: 1960-04-07
Also published as: NL54839C; BE435393A; GB532451A; FR857723A; CH214493A

Description

Verfahren zum Einschmelzen eines aus Wolfram bestehenden Gegenstandes in Glas Es ist bekannt, bei der Durchführung von Wolframdrähten durch eine Quarzwand ein oder mehrere Übergangsgläser zu verwenden und dabei das. Glas, in das die Wolframdrähte eingeschmolzen werden, aus alkalifreiem Glas bestehen zu lassen, das z. B. folgende Zusammensetzung besitzt: Si 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88,3 0/m B2 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8,4%, A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,911/0 CaO ........................ "0,40/0 Dieses Glas hat einen sehr hohen Erweichungspunkt und läßt sich schwer anfertigen und bearbeiten. Infolge der schlechten Bearbeitbarkeit des. Glases läßt es sich auch schwer für die Anfertigung größerer Gegenstände, wie Kolben und Glühlampen, Entladungsröhren üsw., anwenden.Method for melting an object made of tungsten in glass It is known to use one or more transition glasses when carrying out tungsten wires through a quartz wall and thereby to let the glass into which the tungsten wires are melted consist of alkali-free glass, which z . B. has the following composition: Si 02. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88.3 0 / m B2 03. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4%, A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.911 / 0 CaO ........................ "0.40 / 0 This glass has a very high softening point and is difficult to manufacture and work with. As a result of the poor workability of the glass, it is also difficult to use for the production of larger objects, such as bulbs and incandescent lamps, discharge tubes and the like.

In vielen Fällen ist es. daher erwünscht, für das Einschmelzen von Wolfram Glassorten zu verwenden, welche eine niedrigere Erweichungstemperatur besitzen. Solche Einschmelzungen sind auch bekannt. Hierbei hat man Glassorten verwendet, die infolge eines bestimmten Alkalioxydgehaltes eine niedrigere Erweichungstemperatur als das oben beschriebene alkalifreie Glas, besitzen. Es hat sich aber ergeben, daß diese Einschmelzungen nicht immer vollkommen zuverlässig sind und z. B. nicht unter allen Umständen völlig gasdicht bleiben, wenn sie während längerer Zeit auf eine hohe Temperatur erhitzt werden.In many cases it is. therefore desirable for melting down To use tungsten glass types which have a lower softening temperature. Such meltdowns are also known. Glass types were used here, which has a lower softening temperature due to a certain alkali oxide content than the alkali-free glass described above. But it turned out that these melts are not always completely reliable and z. B. not remain completely gas-tight under all circumstances if left on for a long period of time heated to a high temperature.

Die Erfindung bezweckt, darin. eine Verbesserung zu bringen.The invention aims therein. to bring an improvement.

Erfindungsgemäß wird als Glas, in das der Wolframgegenstand eingeschmolzen wird, ein alkaliarmes (weniger als 1% Alkalioxydgehalt), vorzugsweise ein alkalfreies Glas mit einer Erweichungstemperatur von 500 bis 800° C verwendet, während außerdem der Wolframgegenstand während der Einschmelzung auf solch eine hohe Temperatur erhitzt wird, daß die Oberfläche des eingeschmolzenen- Wolframgegenstandes blank ist.According to the invention, the glass into which the tungsten object is melted is low in alkali (less than 1% alkali oxide content), preferably an alkali-free Glass with a softening temperature of 500 to 800 ° C is used while in addition the tungsten object is heated to such a high temperature during the meltdown becomes that the surface of the melted-down tungsten object is bare.

Bei den bekannten Einschmelzungen von Wolfram in alkalihaltigen Gläsern ist die Oberfläche des eingeschmolzenen Wolf ramgegenstandes mit einer braungefärbten Schicht überzogen. Diese Schicht wurde bisher für die Anfertigung einer guten Verbindung zwischen der Wolframoberfläche und dem Glas für sehr wichtig gehalten, weshalb denn auch wohl vorgeschlagen wurde, das Entstehen der gefärbten Schicht dadurch zu fördern, daß der Wolframgegenstand vor dem Einschmelzen mit einer Wolframbronzeschicht bedeckt wird.With the known fusing of tungsten in alkaline glasses is the surface of the melted Wolf ram object with a brown colored Layer covered. This layer was previously used to make a good connection Considered very important between the tungsten surface and the glass, why then it was also suggested to encourage the creation of the colored layer by that the tungsten article is covered with a layer of tungsten bronze prior to melting will.

Bei der Erfindung hat sich aber gezeigt, daß diese braungefärbte Schicht gar nicht erforderlich ist und daß sogar das Entstehen dieser Schicht besser vermieden werden kann. Des weiteren hat sich herausgestellt, daß diese braune Schicht dadurch vermieden werden kann, daß die Temperatur, auf die das Wolfram während des Einschmelzens. erhitzt wird, höher als bisher üblich gewählt wird. Die wahrscheinliche Erklärung dafür ist, daß die geringere Zuverlässigkeit der bekannten Einschmelzungen durch das Wolframoxyd herbeigeführt wird, das sich bei der Einschmelzung auf dem Wolfram bildet. Dadurch, daß das Wolfram nun auf eine sehr hohe Temperatur gebracht wird, verschwindet das Wolframoxyd in so. starkem Maße, daß höchstens. nur ein äußerst dünnes Wolframoxydhäutchen .auf dem Wolfram zurückbleibt.In the invention, however, it has been shown that this brown-colored layer is not necessary at all and that even the formation of this layer is better avoided can be. It has also been found that this brown layer can be avoided that the temperature to which the tungsten during melting. is heated, is chosen higher than usual. The likely explanation for it is that the lower reliability of the known meltdowns due to the tungsten oxide is brought about, which is when melted down on the tungsten forms. Because the tungsten is now brought to a very high temperature, the tungsten oxide disappears in this way. strong measure that at most. only one extremely thin tungsten oxide membrane on which tungsten remains.

Das Entstehen einer blanken Einschmelzung wird noch durch den Umstand erleichtert, daß das Glas, in das der Wolframgegenstand eingeschmolzen wird, kein oder nur wenig Alkalioxyd enthält. Gleichzeitig wird hierdurch der Vorteil erhalten, daß die Elektrolyse des Glases wesentlich geringer als von alkalihaltigen Gläsern ist. Da sich im erfindungsgemäß angewendeten Glas kein Alkaliaxyd verwenden läßt, kann man nötigenfalls den Schmelzpunkt mit Hilfe eines. beträchtlichen Prozentsatzes Boroxyd erniedrigen.The emergence of a bare melt is still due to the fact facilitates that the glass into which the tungsten article is melted is not a or contains little alkali oxide. At the same time, this has the advantage that that the electrolysis of the glass is much less than that of alkaline glasses is. Since no alkali oxide can be used in the glass used according to the invention, If necessary, you can set the melting point with the help of a. considerable percentage Decrease boron oxide.

Um das Erhitzen des Wolframgegenstandes auf die erforderliche hohe Temperatur zu erleichtern, wird das Glas vorzugsweise im weichen Zustand auf die Wolframoberfläche geschmiert. Dies kann dadurch erfolgen, daß dem Glas die Form eines Stabes oder eines ähnlichen Körpers gegeben wird und eines seiner Enden in der Nähe des Wolframgegenstandes stark erhitzt wird. Bei dieser Auftragungsweise des Glases ist die Wolframoberfläche für die zugeführte Wärme besser zugänglich und läßt das Wolfram sich leichter auf eine sehr hohe Temperatur bringen.To the heating of the tungsten object to the required high To ease the temperature, the glass is preferably in the soft state on the Lubricated tungsten surface. This can be done by giving the glass the shape a rod or a similar body is given and one its ends in the vicinity of the tungsten object is strongly heated. At this The way the glass is applied, the tungsten surface is better for the heat supplied accessible and the tungsten can be brought to a very high temperature more easily.

Bekanntlich muß man darauf achten, daß der Ausdehnungskoeffizient des Glases von demjenigen des Wolframs nicht zu sehr verschieden ist. Wenn die Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des Wolframs nicht einander gleich sind, wird vorzugsweise ein Glas verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige von Wolfram ist. In diesem Falle sind ziemlich große Unterschiede in den Ausdehnungskoeffizienten zulässig.As is well known, one must ensure that the coefficient of expansion of glass is not too different from that of tungsten. When the expansion coefficient of the glass and the tungsten are not equal to each other, a glass is preferably used used, whose coefficient of expansion is smaller than that of tungsten. In this case there are quite large differences in the expansion coefficients permissible.

Die erfindungsgemäße fertige Einschmelzung weist das Kennzeichen auf, daß das Glas, in dem der Wolframgegenstand eingeschmalzen ist, einen Erweichungspunkt von 500 bis 800° C aufweist und weniger als 1% Alkalioxyd, vorzugsweise überhaupt kein AlkaIioxyd enthält, während die Oberfläche des eingeschmolzenen Wolframgegenstandes blank ist, d. h. ein metallisches Aussehen und die Farbe von reinem Wolfram aufweist.The finished seal according to the invention has the characteristic that the glass in which the tungsten object is fused has a softening point from 500 to 800 ° C and less than 1% alkali oxide, preferably at all contains no alkali oxide, while the surface of the melted tungsten object is bare, d. H. has a metallic appearance and the color of pure tungsten.

Die Erfindung wird an Hand eines spezifischen Ausführungsbeispieles näher verdeutlicht.The invention is illustrated by means of a specific embodiment clarified in more detail.

Das Einschmelzglas kann z. B. folgende Zusammensetzung besitzen: S'02 .......................... 430% B2 03 ......................... 260/0 A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200/0 MgO ......................... 3% Ca0 .......................... 80/0 Von diesem Glas, das einen Ausdehnungskoeffizient von 37 - 10-7 und eine Erweichungstemperatur von etwa 635°C besitzt, wird ein Stäbchen mit einem Durchmesser von z. B. 3 bis. 4 mm angefertigt. Ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von z. B. 1 mm wird in einer Leuchtgasflamme, der Sauerstoff und Luft zugeführt werden, erhitzt, bis der Draht weißglühend ist. Ein Ende des Glasstäbchens wird dann in dieser Flamme derart erhitzt, daß das Glas stellenweise weich wird. Dieses weiche Glas wird auf den Wolframdraht geschmiert, der während der Auftragung dieses Glases von Hand oder mechanisch um seine Längsachse gedreht wird. Auf diese Weise kann auf dem Wolframdraht eine Glasschicht von z. B. 1 mm Stärke und 2 cm Länge aufgetragen werden-Falls man beim Einschmelzen das Wolfram nicht erfindungsgemäß auf eine hohe Temperatur bringen würde, erhält man nicht eine blanke, sondern eine matte graue bis braungefärbte Oberfläche des eingeschmolzenen Wolframdrahtes. Die Temperatur, bei der die Bildung einer gefärbten Schicht auf dem Wolframfaden vermieden und eine blanke Oberfläche des Wolframs erhalten wind, kann leicht probegemäß durch Regelung der der Flamme zugeführten Mengen Sauerstoff und Luft eingestellt werden.The sealing glass can e.g. B. have the following composition: S'02 .......................... 430% B2 03 ......................... 260/0 A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200/0 MgO ......................... 3% Ca0 .......................... 80/0 A rod with a diameter of z. B. 3 to. 4 mm made. A tungsten wire with a diameter of e.g. B. 1 mm is heated in a luminous gas flame, to which oxygen and air are supplied, until the wire is incandescent. One end of the glass rod is then heated in this flame in such a way that the glass becomes soft in places. This soft glass is smeared onto the tungsten wire, which is rotated by hand or mechanically around its longitudinal axis during the application of this glass. In this way, a glass layer of z. B. 1 mm thickness and 2 cm length can be applied. If you would not bring the tungsten to a high temperature during melting according to the invention, you will not get a bare, but a matt gray to brown-colored surface of the melted tungsten wire. The temperature at which the formation of a colored layer on the tungsten filament is avoided and a bright surface of the tungsten is obtained can easily be adjusted according to the test by regulating the amounts of oxygen and air supplied to the flame.

Die auf dem Wolframfaden aufgetragene Glasschicht kann auf bekannte Weise an einen Glasgegenstand angeschmolzen werden. Man kann z. B. einen oder mehrere solcher mit einer Glasschicht bedeckten Wolframdrähte in das Ende eines Glasröhrchens bringen und dann dieses Röhrenende unter Erhitzung zukneifen, wodurch ein sogenannter Quetschfuß erhalten wird. Dieses Glasröhrchen kann z. B. aus Glas der folgenden Zusammensetzung bestehen S i 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77,3"/o B2 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15,6 0/0 Nag O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,8% K20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,81/0 A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,51/0 Der Quetschfuß kann in bekannter Weise für die Anfertigung von Vakuumröhren, wie Glühlampen, Senderöhren, Kathodenstrahlröhren usw., verwendet werden.The glass layer applied to the tungsten thread can be fused to a glass object in a known manner. You can z. B. bring one or more such tungsten wires covered with a glass layer into the end of a glass tube and then pinch this tube end while heating, whereby a so-called pinch foot is obtained. This glass tube can, for. B. consist of glass of the following composition S i 02. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77.3 "/ o B2 03. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.6 0/0 Nag O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.8% K20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.81 / 0 A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.51 / 0 The pinch foot can be used in a known manner for the production of vacuum tubes, such as incandescent lamps, transmitter tubes, cathode ray tubes, etc.

Ein anderes Glas, das für die Einschmelzung der Wolframdrähte angewendet wird, ist z. B. das Glas der folgenden Zusammensetzung Si 02 ........................ 57,0% B2 03 ........................ 5,0o/0 A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20,30/0 Mg 0 . . . . . . . . : . . . . . . .-. . . . . . . . 8,81/o Ca o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,40/0 BaO ........................ 1,0% K20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,50/0 Der Ausdehnungskoeffizient dieses Glases beträgt etwa 35 - 10r7 und die Erweichungstemperatur etwa 770° C.Another glass that is used for the melting of the tungsten wires is, for. B. the glass of the following composition Si 02 ........................ 57.0% B2 03 ........................ 5.0o / 0 A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.30 / 0 Mg 0 . . . . . . . . :. . . . . . .-. . . . . . . . 8.81 / o Ca o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.40 / 0 BaO ........................ 1.0% K20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.50 / 0 The expansion coefficient of this glass is about 35 - 10r7 and the softening temperature about 770 ° C.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for melting an object made of tungsten in glass with a softening temperature of 500 to 800 ° C, characterized in that a low-alkali (less than 1% alkali oxide content), preferably an alkali-free. Glass is used and the tungsten object is brought to such a high temperature during the melting process that the surface of the melted tungsten object is bare.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the glass is smeared in the soft state on the object to be melted is, preferably in that in the vicinity of the tungsten object one end of a rod-shaped or a similar body of the glass in question is heated.