DE1078294B - Glass for fusion purposes - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Glas, welches besonders für das Verschmelzen mit Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen geeignet ist.The invention relates to a glass which is particularly suitable for fusing with iron-cobalt-nickel alloys suitable is.
Derartige Gläser für Verschmelzungen mit Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen mit 28% Ni, 18% Co, Rest % Fe sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Sie finden auf dem Gebiet des Elektronenröhrenbaues in steigendem Maße Verwendung, weil gegenüber anderen bekannten Einschmelzmetallen, wie Wolfram und Molybdän, derartige Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen weniger oxydationsempfindlich sind und daher den anderen Metallen vorgezogen werden.Such glasses for fusions with iron-cobalt-nickel alloys with 28% Ni, 18% Co, the remainder% Fe have been known for a long time. she are increasingly used in the field of electron tube construction, because compared to others known melting metals, such as tungsten and molybdenum, such iron-cobalt-nickel alloys are less sensitive to oxidation and are therefore preferred to other metals.
Drei Bedingungen soll ein Verschmelzglas erfüllen:A fusing glass should meet three conditions:
1. Verschmelzmäßige Anpassung an die
Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung1. Merger adaptation to the
Iron-cobalt-nickel alloy
Bekanntlich hängt die Güte einer Glas-Metall-Verschmelzung von den maximalen Spannungen ab, welche bei der Gebrauchstemperatur der Verschmelzung in ihr bestehen und den Zusammenhalt der Verschmelzungspartner je nach ihrer Größe mehr oder weniger gefährden. Diese Spannungen sind durch Unterschiede in der Wärmeausdehnung beider Verschmelzungspartner bedingt. Sie können grundsätzlich dadurch auf ein Minimum reduziert werden, daß man die mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten beider Verschmelzpartner zwischen Zimmertemperatur und derjenigen Temperatur, bei welcher der letzte der beiden Verschmelzpartner erstarrt, nach Möglichkeit angleicht. Das bedeutet, daß sich beide Ausdehnungskurven im Erstarrungsgebiet des niedrigst erweichenden Partners schneiden sollen. Bei der Anpassung eines Glases an Molybdän oder Wolfram beispielsweise, deren Ausdehnungskurven einen stetigen, nahezu linearen Verlauf haben, läßt sich die vorstehende Bedingung durch Variation des Ausdehnungskoeffizienten des Glases allein erreichen. Die Anpassung eines Glases an die oben zitierte Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung ist dagegen schwieriger, weil die Wärmeausdehnung keinen stetigen Verlauf zeigt, sondern bei etwa 400° C eine plötzliche Richtungsänderung erfährt. Um hier der Forderung zu genügen, daß sich beide Ausdehnungskurven im Erstarrungsoder Transformationsgebiet des Glases schneiden, ist neben der Wärmeausdehnung daher auch der Transformationspunkt des Glases von Bedeutung.It is well known that the quality of a glass-metal fusion depends on the maximum stresses, which exist in it at the service temperature of the fusion and the cohesion of the Jeopardize merger partners more or less depending on their size. These tensions are through Differences in the thermal expansion of both merging partners caused. You can basically can be reduced to a minimum by using the mean linear coefficient of thermal expansion both fusing partners between room temperature and the temperature at which the last of the both merging partners solidified, equalized if possible. This means that both expansion curves in the solidification area of the lowest softening Partners should cut. When adapting a glass to molybdenum or tungsten, for example, whose expansion curves have a steady, almost linear course, can be the above Achieve the condition by varying the coefficient of expansion of the glass alone. The adaptation a glass to the iron-cobalt-nickel alloy cited above is more difficult because the Thermal expansion does not show a steady course, but a sudden change of direction at around 400 ° C learns. In order to meet the requirement here that both expansion curves intersect in the solidification or transformation area of the glass In addition to thermal expansion, the transformation point of the glass is also important.
Bei der Anpassung des Glases muß ferner darauf geachtet werden, daß sich beide Ausdehnungskurven zwischen Erstarrungspunkt und Zimmertemperatur nicht zu weit voneinander entfernen, da sonst die Gefahr besteht, daß die Verschmelzung während des Kühlprozesses springt. Die zwischen Erstarrungspunkt und Zimmertemperatur auftretenden Spannungen sind also klein zu halten.When adjusting the glass, care must also be taken to ensure that both expansion curves are aligned Do not move too far apart between the freezing point and room temperature, otherwise there is a risk exists that the fusion cracks during the cooling process. The between freezing point and room temperature occurring stresses are to be kept small.
Glas für VerschmelzzweckeFusing glass
Anmelder:Applicant:
JENAer Glaswerk Schott & Gen.,
Mainz, Hattenbergstr. 10JENAer Glaswerk Schott & Gen.,
Mainz, Hattenbergstr. 10
Dr. Werner Sack, Mainz,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Werner Sack, Mainz,
has been named as the inventor
2. Geringes elektrisches Leitvermögen
Für die Verwendung im Elektronenröhrenbau ist ein möglichst geringes elektrisches Leitvermögen erforderlich,
welches auch bei den Betriebstemperaturen von Hochleistungsröhren noch eine ausreichende Isolation
der Elektroden gewährleistet. Das Leitvermögen wird bei Gläsern durch diejenige Temperatur
charakterisiert, bei welcher das Glas einen spezifischen elektrischen Widerstand von 108 Ohm-cm hat; diese
Temperatur wird mit T^100-Punkt bezeichnet. Mit
steigendem T^100-Wert wird also das elektrische Leitvermögen
eines Glases geringer. Gute Einschmelzgläser für Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen sollen
TKl00-Werte von wenigstens 340° C aufweisen.2. Low electrical conductivity
For use in electron tube construction, the lowest possible electrical conductivity is required, which ensures adequate insulation of the electrodes even at the operating temperatures of high-performance tubes. The conductivity of glasses is characterized by the temperature at which the glass has a specific electrical resistance of 10 8 ohm-cm; this temperature is referred to as T ^ 100 point. As the T ^ 100 value increases, the electrical conductivity of a glass decreases. Good sealing glasses for iron-cobalt-nickel alloys should have T Kl00 values of at least 340 ° C.
3. Gute chemische Resistenz3. Good chemical resistance
Die chemische Zusammensetzung des Glases darf keinerlei reduzierbare Bestandteile, wie beispielsweise Bleioxyd, Arsen- und Antimonoxyd, enthalten, die bei der Verarbeitung in der Flamme zu einer Verfärbung oder zur Ausscheidung eines metallischen Belages auf der Glasoberfläche führen können. Die chemische Resistenz muß weiterhin eine einwandfreie Reinigung der Glaskolben und der eingeschmolzenen Eisen-Kobalt-Nickel-Elektroden durch verdünnte Säuren ohne Beeinträchtigung der Verwendbarkeit gestatten. Ebenso soll durch eine längere Lagerung die Brauchbarkeit des Glases keinen Schaden erleiden. Ein solches Einschmelzglas muß also eine ausreichende hydrolytische Widerstandsfähigkeit und Säurebeständigkeit aufweisen.The chemical composition of the glass must not contain any reducible components, such as Contain lead oxide, arsenic oxide and antimony oxide, which cause discoloration when processed in the flame or lead to the precipitation of a metallic coating on the glass surface. the Chemical resistance must continue to ensure proper cleaning of the glass bulb and the melted Iron-cobalt-nickel electrodes through diluted Allow acids without impairing usability. Likewise, through a longer storage the usability of the glass will not suffer any damage. Such a sealing jar must therefore have a sufficient one hydrolytic resistance and acid resistance exhibit.
+5 Wenn man die bekanntgewordenen Einschmelzgläser bezüglich der vorstehenden Ausführungen untersucht, so gelangt man zu dem Ergebnis, daß die älteren Glaszusammenseztungen den beiden ersten Punkten zum Teil gerecht werden, der dritten Forderung auf gute chemische Resistenz jedoch nicht entsprechen. In neuerer Zeit sind Glaszusammensetzungen bekanntgeworden, die gegenüber den bisherigen Gläsern eine deutlich bessere chemische Resistenz aufweisen. Wie in der deutschen Patentschrift 1 003 925+5 If one considers the melting jars that have become known in relation to the above statements examined, one arrives at the result that the older glass compositions correspond to the first two Partly meet the points, but do not meet the third requirement for good chemical resistance. In recent times, glass compositions have become known that compared to the previous glasses have a significantly better chemical resistance. As in German patent specification 1 003 925
909 767/169909 767/169
ausführlich dargelegt ist, beruht die ungenügende chemische Resistenz der bisherigen Verschmelzgläser für Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen darauf, daß sie ausnahmslos zu den ausgesprochenen Alkali-Borosilikatgläsern gehören, welche mehr oder weniger stark das Phänomen der Phasentrennung erfahren, wenn man sie längere Zeit zwischen Transformationsbereich und Erweichungspunkt erwärmt. Eine umfassende Darstellung über die Phasentrennung der Alkali-Borosilikatgläser findet sich in der deutschen Patentschrift 645 128. In dieser Schrift sind die instabilen Zusammensetzungsbereiche, welche zur Phasentrennung führen, aufgeführt. Man erkennt daraus als wesentliches Merkmal, daß der Bereich der Phasentrennung zunehmend reduziert wird, wenn Lithiumoxyd durch Natriumoxyd oder Kaliumoxyd ersetzt wird. Aus der gleichen Schrift ist weiterhin ersichtlich, daß für einen Kieselsäuregehalt zwischen 60 und 70% zum Zwecke einer guten Phasenstabilität der Borsäuregehalt 20% nicht übersteigen sollte. Ein Zusatz von so über 2,5 % Aluminiumoxyd zu einem zur Phasentrennung neigenden Glas beseitigt nach der gleichen Schrift nicht diese Instabilität, er vermindert lediglich die Auslauggeschwindigkeit.is explained in detail, is the inadequate chemical resistance of the previous fusion glasses for iron-cobalt-nickel alloys on the fact that they are without exception to the pronounced alkali borosilicate glasses belong to which more or less strongly experience the phenomenon of phase separation when they are heated for a long time between the transformation area and the softening point. A comprehensive Representation of the phase separation of the alkali borosilicate glasses can be found in German patent specification 645 128. In this document, the unstable composition ranges, which lead to phase separation, listed. One recognizes from this as essential Feature that the area of phase separation is increasingly reduced when lithium oxide passes through Sodium oxide or potassium oxide is replaced. From the same document it can also be seen that for a silica content between 60 and 70% for the purpose of good phase stability of the boric acid content Should not exceed 20%. An addition of so over 2.5% aluminum oxide to one for phase separation According to the same writing, inclined glass does not eliminate this instability, it merely reduces it the leach rate.
Eine verbesserte Phasenstabilität der Gläser wird gemäß der deutschen Patentschrift 1 003 925 durch einen höheren Kaliumoxydgehalt, als bisher üblich, erreicht. Die dadurch bedingte schwerere Schmelzbarkeit eines solchen Gemenges wird ausgeglichen durch eine Reduzierung des Aluminiumoxydgehaltes auf 1 bis 4% unter gleichzeitiger Einführung bis zu 2% Natriumoxyd und 0,2 bis 1,5% Lithiumoxyd. Diese Gläser gehören aber auch damit immer noch zu den zur Phasentrennung neigenden Alkali-Borosilikatgläsern. An improved phase stability of the glasses is achieved according to the German patent 1 003 925 a higher potassium oxide content than previously achieved. The resulting difficult meltability such a mixture is compensated for by reducing the aluminum oxide content to 1 up to 4% with simultaneous introduction of up to 2% sodium oxide and 0.2 to 1.5% lithium oxide. These However, glasses still belong to the alkali borosilicate glasses that tend to phase separate.
Es wurde nun gefunden, daß die chemische Resistenz und das elektrische Isolationsvermögen der aus der deutschen Patentschrift 1003 925 bekannten Gläser ganz beträchtlich verbessert werden können, wenn entgegen den Vorschriften dieser Patentschrift (Spalte 4, Zeilen 5 bis 13) ein Teil des Kaliumoxydgehaltes durch 1 bis 4% Bariumoxyd ersetzt wird unter gänzlicher Fortlassung des Lithiumoxyds und durch Einführung von 0,3 bis 1,5% Fluor. Der Übergang von den bisherigen reinen Alkali-Borosilikatgläsern zu Erdalkali-Alkali-Borosilikatgläsern durch Einführung von Bariumoxyd bringt also eine weitere vorteilhafte Verbesserung der Phasenstabilität und damit der chemischen Resistenz dieser Art von Verschmelzgläsern, wobei durch die gleichzeitige Einführung von Fluor in Form des Kaliumbifluorids (KHF2) oder in Form des Natriumsilikofluorids (Na2SiF6) die Anpassung an die Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung gewährleistet wird. Nach der zuvor zitierten Stelle in der deutschen Patentschrift 1003 925 ist es bisher nicht gelungen, mit derartigen Erdalkali-Alkali-Borosilikatgläsern einer gute verschmelzspannungsmäßige Anpassung an die Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung zu erreichen. Durch die verbesserte Stabilität der erfindungsgemäßen Gläser gelingt es, den Aluminiumoxydgehalt auf 0,8 bis 1,8% zu reduzieren, was sich für die Schmelzbarkeit des Gemenges und die Homogenität des Gasflusses in vorteilhafter Weise auswirkt. In diesem praktisch reinen kaliumoxydhaltigen Glas kommt nicht nur überraschend stark die Flußmittelwirkung des Fluors zur Geltung. Mit Hilfe des Fluorgehaltes kann nämlich gleichzeitig der Transformationspunkt der erfindungsgemäßen Gläser verändert werden, und zwar wird der Transformationspunkt mit steigendem Fluorgehalt zu tieferen Temperaturen verschoben. Für eine einwandfreie Verschmelzung dieser Gläser mit der Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung ist das von sehr großer Bedeutung. Bezüglich einer erstrebenswerten größtmöglichen Phasenstabilität bzw. chemischen Resistenz und eines erhöhten elektrischen Isolationswertes kann somit auch auf das Flußmittel Lithiumoxyd verzichtet werden unter gleichzeitiger Reduzierung des Natriumoxydgehaltes auf 0,4 bis 0,8%. Der Fortschritt gegenüber den bekannten Gläsern der deutschen Patentschrift 1 003 925 ist also besonders in der gleichzeitigen Einführung von Bariumoxyd und Fluor begründet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Basis geschaffen, auf die Einführung des Lithiumoxyds zu verzichten und den Natrium- und Aluminiumoxydgehalt zu reduzieren. Die Schmelz- und Läutertemperaturen dieser Gläser liegen zwischen 1430 und 1460° C. Für eine Wannenschmelze sind das keine ungewöhnlichen Temperaturen; das Glas kann selbst noch in Hafenschmelzen gefertigt werden. Als besonders wirkungsvolles Läutermittel kommt ein Zusatz von 0,5 bis 2,0% Kaliumchlorid in Betracht.It has now been found that the chemical resistance and the electrical insulation properties of the glasses known from German patent specification 1003 925 can be improved quite considerably if, contrary to the provisions of this patent specification (column 4, lines 5 to 13), part of the potassium oxide content is increased by 1 to 4% barium oxide is replaced with the complete omission of lithium oxide and the introduction of 0.3 to 1.5% fluorine. The transition from the previous pure alkali-borosilicate glasses to alkaline-earth-alkali-borosilicate glasses through the introduction of barium oxide thus brings a further advantageous improvement in the phase stability and thus the chemical resistance of this type of fusion glasses, whereby the simultaneous introduction of fluorine in the form of potassium bifluoride (KHF 2 ) or in the form of sodium silicofluoride (Na 2 SiF 6 ) the adaptation to the iron-cobalt-nickel alloy is guaranteed. According to the passage cited above in German patent specification 1003 925, it has so far not been possible to achieve a good fusion voltage adjustment to the iron-cobalt-nickel alloy with such alkaline-earth-alkali-borosilicate glasses. The improved stability of the glasses according to the invention makes it possible to reduce the aluminum oxide content to 0.8 to 1.8%, which has an advantageous effect on the meltability of the mixture and the homogeneity of the gas flow. In this practically pure glass containing potassium oxide, the flux effect of the fluorine is not only surprisingly effective. With the help of the fluorine content, the transformation point of the glasses according to the invention can be changed at the same time, namely the transformation point is shifted to lower temperatures with increasing fluorine content. This is very important for a perfect fusion of these glasses with the iron-cobalt-nickel alloy. With regard to a desirable maximum possible phase stability or chemical resistance and an increased electrical insulation value, the flux lithium oxide can thus also be dispensed with while reducing the sodium oxide content to 0.4 to 0.8% at the same time. The advance compared to the known glasses of German patent specification 1 003 925 is therefore particularly due to the simultaneous introduction of barium oxide and fluorine. This advantageously creates the basis for dispensing with the introduction of lithium oxide and reducing the sodium and aluminum oxide content. The melting and refining temperatures of these glasses are between 1430 and 1460 ° C. These are not unusual temperatures for a pan melt; the glass can still be manufactured in port melts. A particularly effective refining agent is an addition of 0.5 to 2.0% potassium chloride.
Die Gläser gemäß der Erfindung sind somit durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten gekennzeichnet :The glasses according to the invention are thus characterized by the following composition in percent by weight :
SiO2 64,0 bis 69,0%SiO 2 64.0 to 69.0%
B2O3 18,0 bis 20,0%B 2 O 3 18.0 to 20.0%
AIoO3 0,8 bis 1,8%AIoO 3 0.8 to 1.8%
Na2O 0,4bis 0,8%Na 2 O 0.4 to 0.8%
K2O 7,0bis 9,5%K 2 O 7.0 to 9.5%
BaO 1,0bis 3,5%BaO 1.0 to 3.5%
F 0,2 bis 1,5%F 0.2 to 1.5%
KCl 0,5 bis 2,0%KCl 0.5 to 2.0%
Nach der deutschen Prüf methode DIN 12 111 gehören die erfindungsgemäßen Gläser der vierten hydrolytischen Klasse an, der Klasse der weicheren Apparategläser. Die bisher gebräuchlichen Gläser lagen außerhalb der bestehenden fünf hydrolytischen Klassen. Die Säurebeständigkeit der Gläser ist gleichzeitig um das 50- bis 80fache verbessert worden. Die TKl00-Werte liegen zwischen 400 und 430° C. Wenn man analog der deutschen Patentschrift 1003 925 (Spalte 4, Zeilen 43 bis 45) den spezifischen elektrischen Widerstand bei 350° C ermittelt, so erhält man Werte zwischen 830 und 2000 Megohm · cm. Der Fortschritt der erfindungsgemäßen gegenüber den bekannten Gläsern ist daraus besonders eindrucksvoll ersichtlich. Die elektrischen Widerstände dieser bekannten Gläser liegen zwischen 30 und 500 Megohm * cm.According to the German test method DIN 12 111, the glasses according to the invention belong to the fourth hydrolytic class, the class of the softer apparatus glasses. The glasses in use up to now were outside the five existing hydrolytic classes. The acid resistance of the glasses has been improved by 50 to 80 times at the same time. The T Kl00 values are between 400 and 430 ° C. If one determines the specific electrical resistance at 350 ° C. analogously to German patent specification 1003 925 (column 4, lines 43 to 45), values between 830 and 2000 megohms are obtained. cm. The progress of the glasses according to the invention over the known glasses is particularly impressive. The electrical resistances of these known glasses are between 30 and 500 megohms * cm.
Nachstehend werden Beispiele von Zusammensetzungen für Verschmelzgläser gemäß der Erfindung angegeben:The following are examples of compositions for sealing glasses according to the invention specified:
BestandteileComponents
Kieselsäure (Si O2) Silica (Si O 2 )
Borsäure (B2O3) Boric acid (B 2 O 3 )
Aluminiumoxyd (Al2 O3
Natriumoxyd (Na2 O) ..Aluminum oxide (Al 2 O 3
Sodium Oxide (Na 2 O) ..
Kaliumoxyd (K2 O) Potassium oxide (K 2 O)
Bariumoxyd (BaO) ....Barium Oxide (BaO) ....
Fluor (F) Fluorine (F)
Kaliumchlorid (KCl) ..Potassium Chloride (KCl) ..
Zusammensetzung
in Gewichtsprozent
I I II I ΙΠcomposition
in percent by weight
II II I ΙΠ
69,0
18,1
0,8
0,4
7,1
1,1
1,5
2,069.0
18.1
0.8
0.4
7.1
1.1
1.5
2.0
64,0
20,0
1,8
0,7
9,4
3,4
0,2
0,564.0
20.0
1.8
0.7
9.4
3.4
0.2
0.5
65,5
19,5
1,2
0,5
7,5
3,5
0,8
1,565.5
19.5
1.2
0.5
7.5
3.5
0.8
1.5
Die Herstellung von Verschmelzgläsern gemäß der Erfindung kann beispielsweise wie folgt vorgenommen werden:The manufacture of fusion glasses according to the invention can be carried out, for example, as follows will:
Claims (1)
Priority Applications (4)
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| DEJ16166A DE1078294B (en) | 1959-03-19 | 1959-03-19 | Glass for fusion purposes |
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ID=7199467
Family Applications (1)
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| GB (1) | GB876016A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1796232B1 (en) * | 1968-09-25 | 1971-08-05 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | HEAT-ABSORBING AND ELECTRICALLY HIGH-ELECTRICALLY INSULATING ZGLAESER WITH THERMAL EXPANSION COEFFICIENTS BETWEEN 91.5 AND 94.9 X 10 UP TO 7 PER DEGREE C (20 TO 300 DEGREES C) TO BE MELTED WITH THE HELP OF HEATING RAYS |
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- 1960-03-17 GB GB947860A patent/GB876016A/en not_active Expired
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