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Glas-Metallverbindung
Gegenstand der Erfindung ist eine Glas-Metallverbindung, bei welcher der Metallkörper einen Glaskörper umfasst und auf diesen einen Druck ausübt, wobei dieser Glaskörper seinerseits einen zentralen metallischen Durchführungsleiter umfasst. Glas-Metallverbindungen dieser Art werden insbesondere auf verschiedensten Gebieten der Elektrotechnik in weitem Masse benötigt, um elektrische Zuleitungen vakuumdicht und elektrisch isoliert durch die Wände von Metallgefässen hindurchführen zu können.
Gegenwärtig sind für diese und ähnliche Zwecke sogenannte Sinterglasverschmelzungen und Druckglaseinschmelzungen in zahlreichen Varianten bekannt. Bei Sinterglasverschmelzungen besteht der Glasteil im Ausgangszustand aus einem aus Glaspulver gepressten Formkörper, etwa in Pastillenform, und der diese Pastille umgebende Metallteil aus einer Legierung, deren Ausdehnungskoeffizient jenem des Sinterglases angepasst ist. Je nach den verwendeten Gläsern eignen sich für diese Verschmelzungen NickelEisenlegierungen oder Nickel-Kobalt-Eisenlegierungen, die beide verhältnismässig teuer sind. Ein weiterer Nachteil dieser Verschmelzungsarten besteht darin, dass ihre Temperaturwechselbeständigkeit von der Sorgfalt, mit der Glas und Metall aufeinander Åabgestimmt wurden, und von der angewendeten Temperung sehr stark abhängt.
Bei den Druckglasverschmelzungen verwendet man gewöhnliches Eisen als Verschmelzungsmetall, d. h. ein Eisen, das frei ist von teuren Legierungsmetallen wie Ni oder Co, das aber demgemäss einen beträchtlich grösseren Ausdehnungskoeffizienten als Glas besitzt. Letzteres wird in diesem Falle auch nicht in Form von Sinterglas, sondern als homogenes Glas verwendet. Der Eisenteil erhält in diesem Falle Rohrform und umschliesst den Glasring dadurch druckdicht, dass sich das Rohr beim Abkühlen mehr zusammenzieht als der Glaskörper, wodurch letzterer dauernd unter einem allseitig gegen sein Zentrum gerichteten Druck steht. Da gewöhnliches Eisen gegenwärtig nur ungefähr ein Zwanzigstel der genannten Legierungen kostet, sind diese sogenannten Druckglaseinschmelzungen billiger als dilathermisch ab-
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Zum besseren Verständnis des Gesagten sei auf die Zeichnung verwiesen, in der in Fig. l ein Beispiel einer Sinterglasversèhmelzung und in Fig. 2 ein Beispiel einer Druckglasverschmelzung dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemässe Verschmelzung.
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1besser-aus Ni-Co-Fe-Legierung der bereits genannten Art. Der Rohrteil l'übt auf den Glaskörper 2' einen nach innen gerichteten Druck aus.
Es ist bereits erkannt worden, dass es vorteilhaft ist, wenn bei mehreren konzentrischen Ringeinschmelzungen der Ausdehnungskoeffizient der Bestandteile von aussen nach innen zu abnimmt, wenn an jeder Grenzfläche Metall-Glas radiale Druckspannungen vorhanden sein sollen.
Die Erfindung befasst sich nun mit einer Glas-Metallverbindung, bei welcher ein äusserer Metall-
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infolge seines um mindestens 30%, vorzugsweise 50je, grösseren linearen Ausdehnungskoeffizienten einen Druck ausübt, welcher Glaskörper seinerseits einen zentralen, metallischen Durchfahrungsleiter umfasst.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass auch der zentrale Leiter einen um mindestens 30%, vorzugsweise 50go, kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der diesen Darchführungsleiter umschliessende Sinterglaskörper.
Ein Beispiel für eine solche Verschmelzung zeigt Fig. 3, in der man den aus gewöhnlichem Eisen bestehenden Teil 1", beispielsweise als Teil irgendeines Gehäuses oder Gef oder als selbständiger
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auf den Sinterglaskörper ausübt. Der Teil 3"kann aus einer Ni-Co-Fe-Legieruag bestehen, wie dies an sich bekannt ist.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Glas-Metallverbindung sind verschiederer Art. Es ergibt sich eine gute Temperaturwechselbeständigkeit, bei einer gegenüber dem Bekannten waitgehenden Abkürzung der Temperung. Dies vereinfacht die Herstellung solcher Verschmelzungen und es ergibt sich eine weitere Verbilligung daraus, dass nunmehr auch bei Verwendung von gewöhaichssi Eisen zur Herstellung des Teiles l" (für welchen der grösste Metallverbrauch entsteht) eine Glas-Metallverbindung mit sehr guter Temperaturwechselbeständigkeit erhalten wird. Insgesamt können dadurch solche Verschmelzungen in einem viel weiteren Umfange angewendet werden als-bisher.
Ferner hat sich gezaigt, dass die erfin- dungsgemässe Glas-Metallverbindung auch bei Verwendung von billigen Weichglassinterkörpern (α = 90 bis 100. 10-1) bessere Stossunempfindlichkeit und Temperaturwechselbeständigkeit : ergibt als die bisher bekannten Sinterglasverschmelzungen, von denen die Erfindung ausgeht und die meist die Verwendung von teurem Hartglas erforderlich machen, um die erforderliche Angleichung der Ausdehnungskoeffizienten möglichst weit zu treiben.
Diese verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit kann damit erklärt werden, dass auch der Innenleiter auf das umgebende Glas einen richtig bemessenen Druck ausübt, so dass auch bei wechselnder Temperaturbeanspruchung trotz Verwendung billiger Ausgangsstoffe noch immer eine Druck-Komponente erhalten bleibt, wogegen bei früheren Ausführungen der Nachteil bestand, dass, weil bei schroffem Temperaturwechsel der zentrale Metallteil beim Abkühlen die Temparatur rascher annimmt als das umgebende Glas, die Möglichkeit besteht, dass er sich vom Glas ablöst. Man kann auch mit verschiedenen Emaillen innerhalb des Verfahrens nach der Erfindung günstige Ergebnisse erzielen, weshalb der Begriff "Sinterglas" im erfindungsgemässen Zusammenhang in einem weiten Sinne zu verstehen ist.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn dem Sinterglas Haftoxyde, beispielsweise Chromoder Kobaltoxyd, beigemengt werden, um die Haftfestigkeit zu erhöhen. Es ist bsreits vorgeschlagen worden, bei reinen Glaskörpern Haftoxyde anzuwenden, wie es auch bekannt ist, für Sinterkörper, welche nachträglich niedergeschmolzen werden, die Haftung verbessernde Emailzwischsniagen zwischen dem Sinterkörper und dem Metallteil anzuordnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Glas-Metallverbindung, bei welcher ein äusserer Metallkörper einen Gkskörper aus Sinterglas oder glasähnlichem Sintermaterial, welches einen linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen. 90 und 100. 10-7 Grad' aufweist, allseitig umfasst und auf diesen infolge seines um mindestens 30%, vorzugs-
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einen zentralen, metallischen Durchführungsleiter umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zentrale Leiter einen um mindestens 30%, vorzugsweise 50%, kleineren linearen Ausdehnungekoeffizienten aufweist als der diesen Durchführungsleiter umschliessende Sinterglaskörper.