CH242311A - Verfahren zur Herstellung eines aus mindestens zwei Teilen bestehenden Gegenstandes, dessen einer Teil mindestens teilweise aus Glas besteht, durch Verschmelzen dieses Glases mit einem andern Teil. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     glerstellung    eines aus mindestens zwei Teilen bestehenden Gegenstandes,  dessen einer Teil mindestens teilweise aus Glas besteht, durch Verschmelzen  dieses Glases mit einem andern Teil.    Es ist bekannt, Glas und Metall dadurch  zu verschmelzen, dass man auf     einem.    Metall  stab vermittels eines heissen Glasstabes einen  Glasmantel aufträgt und     während    des  schmelzflüssigen Zustandes des Glases ein  Glasrohr an den Glasmantel     anschmilzt.          Ferner    kann man ein Glasrohr mit     einem     Metallrohr dadurch verbinden, dass man zu  nächst an der Stelle, wo die beiden- Rohre mit  ihren Enden-     aneinanderstossen,

      vermittels  eines Glasstabes     einen,    Glasring auf das Me  tallrohr aufträgt und     alsdann    nach Glas  bläserart das Glasrohr daran anbläst.  



  Die     in.    Frage kommenden Metalle sind in  der Hauptsache Eisen, Nickel, Kobalt, Chrom  und Kupfer, entweder einzeln, oder dann Le  gierungen dieser Stoffe, wobei in     solchen    Le  gierungen mindestens zwei der aufgezählten  Stoffe vorhanden sind.  



  Beim Herstellen von     Verschmelzungen    an  Massenartikeln oder bei Verschmelzungen  an grösseren Gegenständen     mit    grösseren zu    verschmelzenden Flächen, wie z. B. von Glas  platten mit Metallunterlage, von rostfreien  Geräten, beim Herstellen von elektrisch iso  lierenden     Verbindungen    zwischen Metall  teilen, beim Herstellen von thermisch isolie  renden Handgriffen usw., ist das bisher  übliche Verfahren des     Aufschmelzens    des  Glases von Hand unzweckmässig und zeit  raubend.  



  Wenn bei dem Aufschmelzen des Glases  das Anlegen desselben an das Metall durch  die     Wirkung    von z. B. der Schwerkraft er  folgt, besteht die Gefahr,     dass,    zwischen dem  Glas und dem Metall Luftblasen eingeschlos  sen werden.  



  Es     wurde    nun gefunden, dass diese Nach  teile dadurch behoben werden können, dass  das Aufschmelzen im Vakuum ausgeführt  wird.  



  Die vorliegende     Erfindung    betrifft nun  ein Verfahren zur Herstellung eines aus min  destens zwei Teilen bestehenden Gegenstan-      des, dessen einer Teil     mindestens    teilweise  aus Glas besteht,     durch    Verschmelzen dieses  Glases mit einem andern Teil. Letzterer kann  aus     Metall,    keramischem Material usw., be  stehen. Das, erfindungsgemässe Verfahren ist  dadurch     gekennzeichnet,    - dass mindestens  während des     Anlegens    des Glases an den  andern Teil die     Teile    sich vollständig im  Vakuum befinden.  



  Durch das     Evakuieren    des das Glas     und     die vorzugsweise während des     Aufheizens     mit     ihm    sich in Kontakt     befindlichen    andern  Teile enthaltenden Gefässes vor oder während  des     Aufheizens    werden die sich zwischen dem  Glas und den andern     Teilen    befindlichen       Luftblasen        entfernt;    so dass sich das weich  gewordene Glas blasenfrei an die andern  Teile, z. B. aus Metall,     keramischem    Mate  rial     usw.,    anlegen kann.  



  Diese     Verbindung        Glas-Metall    haftet aber  nur, wenn sich auf dem Metall eine Oxyd  schicht von     einer    gewissen Dicke     befindet.     Aus diesem     Grunde    muss in einem solchen  Falle der Metallteil     entweder    vor dem Auf  heizen oder während des     Aufheizens.    mit  einer zweckentsprechenden     Oxydschicht    ver  sehen werden. Dies kann mittels eines     sauer-          stoffhaltigen    Gases oder mittels- -reinem  Sauerstoff erreicht werden.

   Dagegen fallen       beimAufschmelzen    von Glas auf keramisches  Material naturgemäss alle mit der Herstel  lung     einer        Oxydschicht    verbundenen Opera  tionen weg.  



  Das Glas erweicht je nach seiner Zusam  mensetzung bei etwa 400 bis     600     C, welche       Temperatur    noch     nicht    -genügt, um     eine     i<U>nni</U>ge     Verbindung        zwischen    der     Oxydschicht          und        dem:    Glas hervorzurufen, da die     Oxyd-          schiclit    wenigstens teilweise in das Glas       diffundieren    und     in    demselben sich lösen  muss.

   Soll dieses Lösen beschleunigt     eintreten,     so     muss    die Temperatur der zu verschmelzen  den Teile     weiterhin    gesteigert werden. Man  kann diese Temperatursteigerung sehr wohl  im Vakuum vornehmen; es     können    sich aber  dabei unter Umständen im Glas     unerwünschte     Blasen bilden. Es hängt dies ab von der       Temperatur,    dem Gasgehalt des     Metalles,    des    Glases und der     Keramik.    Nur der Versuch  kann im einzelnen Fall zeigen, ob die.

   Tempe  ratursteigerung bis zur innigen     Verbindung     mit dem Metall im Vakuum     vorgenommen     werden darf.     Insbesondere    kann sich an der  Grenzschicht Glas-Metall oder     Glas-Keramik     ein     schwammiges    Glas bilden,     denn    Glas.,  Metall und Keramik geben bei erhöhter  Temperatur die     in    ihnen gelösten Gase, wie  z. B. C0,     C02,    S02 usw. ab.

   Man     kann    dieser  Erscheinung teilweise dadurch begegnen,     dass     man das Metall vor dem Verschmelzen insbe  sondere im Vakuum auf eine Temperatur er  wärmt, die höher als die höchste bei dem     in     der vorliegenden     Erfindung    beschriebenen  Verfahren liegt. Ferner hat man beobachtet,  dass sich das Glas bei hoher Temperatur im  Vakuum reduziert und sich alsdann mit  einer leitenden, meist schwarzen Schicht  überzieht.  



  Diese Nachteile können dadurch vermie  den werden, dass man     in    dem das Glas ent  haltenden Gefäss den Druck erhöht, wenn  das Glas weich geworden ist, beispielsweise  auf 1     Atm.        abs.    oder höher. Diese Druck  erhöhung kann mittels eines nicht oxydie  renden Gases, mittels     Stickstoff    oder     mittels     Luft erzeugt werden.  



  Wird nun der Druck z. B. mittels tech  nischem Stickstoff, welcher     etwa    1     %    Sauei  stoff enthält, oder mittels Luft erzeugt,. so  ist es vorteilhaft, dass sich im Gefäss Kohle,  vorzugsweise Holzkohle,     befindet,    zwecks  Bindung des freien Sauerstoffes zur Ver  hütung einer Oxydation der sich auf hoher  Temperatur     befindlichen    nicht     verglasten.          Metallteile.     



  Beim Abkühlen muss das Glas entspannt  werden durch langsame     und    gleichmässige  Abkühlung im     Entspannungsbereich,    um       ein.    spannungsfreies Werkstück zu erhalten.  Hierbei     muss    besonders bei grösseren Werk  stücken, das     heisst    solchen, welche beispiels  weise.     einen    Durchmesser von     100-1500        mm     aufweisen, oder bei Massenteilen, für     eine     gleichmässige     Temperaturverteilung    gesorgt  werden.

   Zweckentsprechend wird man dafür  sorgen, dass der Gegenstand während des Ab-           kühlens    im     Entspannungsbereich    des Glases  sich     in.        einer    Gasatmosphäre befindet und dass  diese     Gasatmosphäre    umgewälzt wird. Dies  kann beispielsweise zweckmässig dadurch er  reicht werden, dass der Behälter, in welchem  das Aufschmelzen ausgeführt     wird,    mit  einem Ventilator und mit Leitblechen aus  gerüstet ist nach der Art der     bekannten.        Luft-          umwälzöfen    für die     Wärmebehandlung    von  Metallegierungen.  



       Zusammenfassend    ergibt sich also; dass  Varianten des- Prozesses des     "Verschmelzens"     aus den folgenden Teilprozessen bestehen  können:  A. Bei     Glas-Keramik-Verschmelzungen:     1. Erwärmen von Glas und Keramik.  2. Anlegen des Glases an die Keramik.  3. Abkühlen und Entspannen.  



       B.    Bei     Glas-Metall-Verschmelzungen:     1. Erwärmen des Glases und des     Metalles.     2. Oxydieren des     Metalles     oder       l:'.    Oxydieren des,     Metalles.     



       2' .    Erwärmen des Glases und des     Metalles,     alsdann  3. Anlegen des Glases an das Metall.  



  4. Weiteres Erwärmen zwecks inniger       Verbindung    zwischen Glas und Metall.  5. Abkühlen und Entspannen.       Erfindungsgemässi    werden     nun    mindestens  während der Zeit des:     Anlegens    des Glases  an den andern Teil des Gegenstandes die       Teile    sich im Vakuum     befinden,    indem bei  spielsweise der sie fassende Behälter eva  kuiert wird.  



  In beiliegender Zeichnung sind zur Er  läuterung des     erfindungsgemässen    Verfahrens  drei     Ausführungsbeispiele    desselben     ver-          anschaulicUt.     



       Fig.    1 zeigt     einen    aus zwei Teilen be  stehenden     Gegenstand,    wobei mit 1 eine     Me-          fallplatte    bezeichnet ist und     mit    2 das auf  diese Metallplatte aufgeschmolzene Glas.       Strichpunktiert    ist derjenige     Teil,    des     Glases,     angegeben, welcher sich     beim    Erweichen des  Glases infolge der Schwerkraft an die     Seiten-          Flächen    der Metallplatte 1 anlegt.

   Zur     Durch-          führung        einer    beispielsweisen Ausführungs-    form der erfindungsgemässen Verschmelzung  zwischen Metallplatte 1 und Glas 2 wird  folgendermassen vorgegangen:  Die sich in einem Gefäss     befindlichen     Teile werden aufgeheizt, wobei die Glas  platte 2 in losem Kontakt über der Platte 1  liegt.     Dieses    Aufheizen braucht noch nicht  in allen Fällen im Vakuum vorgenommen zu  werden.

   Es kann während des     Aufheizens     dem Gefäss Sauerstoff zugeführt werden  zwecks Bildung     einer        Oxydschicht    auf der  Metallplatte 1, falls diese     Oxydschicht    nicht  bereits vorher     in    einem unabhängigen Ar  beitsgang, z. B. in einem gewöhnlichen     Glüh-          ofen,    erzeugt worden     ist.    Auch kann das  Metall bereits vorher in     einem        besonderen     Arbeitsgang im     Vakuum        vorentgast    worden  sein.

   Vor Erreichen des     Erweichungspunktes     des Glases wird das Gefäss leergepumpt, so  dass sich das Glas, sobald es weich geworden  ist, blasenfrei an die Metallplatte anlegen       kann.    Damit eine innige     Verbindung        zwi-          schen    dem Glas und der auf der Metallplatte  erzeugten     Oxydschicht        stattfinden    kann,       werden;    anschliessend die Teile 1 und 2 über  die     Erweichungstemperatur    des Glases. er  wärmt. Dies kann im Vakuum vorgenommen  werden.

   Es kann aber auch gleichzeitig der  Druck . im Gefäss durch Hereinlassen von  Stickstoff gesteigert werden, um     eine    Blasen  bildung im Glas zu verhindern.  



  Nach stattgefundener inniger     Verbindung     zwischen der Metallplatte 1 und dem Glas 2  wird wieder abgekühlt, wobei der sich im  Gefäss befindliche Stickstoff umgewälzt wird,  zwecks gleichmässiger Temperaturverteilung.  Solche Platten     finden    beispielsweise in der  optischen     Industrie    Verwendung, insbeson  dere     wenn    sie schwach hohl oder parabolisch  gekrümmt sind. Die Glasfläche wird alsdann  nach dem Aufschmelzen     genau    geschliffen  und     mit    einem aufgedampften Metall ver  sehen. Es sind auf diese Weise bereits para  bolische Spiegel bis 1200 mm Durchmesser  hergestellt worden.  



       Fig.    2 zeigt einen aus drei Teilen be  stehenden Gegenstand. 1 ist ein mit einer       Oxydschicht    bereits versehener Metallgriff;      2 ist das Glas, und 3 ist ein aus keramischem       Material    bestehender Formkörper. Das Ganze  stellt nach dem Verschmelzen des Glases  einen isolierten Griff dar, wobei der     Metall-          i    teil mit dem     Keramikformkörper    3 mittels  Glas 2 verschmolzen ist.

   Zur Verschmelzung       von.    Metallteil 1     mit    dem Glas 2 einerseits  und vom     Keramikformkörper    3 mit dem  Glas 2 anderseits wird wie folgt vorgegangen:  In     dem    mit einer     Bahrung    versehenen     Ke-          ramikformkörper    3     wird    mit etwas Spiel das  in Form einer an einem Ende verschlossenen  Röhre     ausgebildete    Glas 2 eingeführt.     Seiner-          seits    wird der     Metallteil    1 in die Glasröhre 2  ebenfalls mit     etwas    Spiel eingeführt.

   Der  Metallteil     kann    dabei bereits oxydiert sein.  Die drei     Teile    werden nun in einem Gefäss  aufgeheizt, und es wird das Gefäss gleich  zeitig mittels     einer    Vakuumpumpe evakuiert.  Während des     Aufheizens    erreicht das Glas       seine        Erweichungstemperatur    und füllt beim  weiteren Steigern der Temperatur den Zwi  schenraum zwischen den Teilen 1 und 3 aus  und legt sich an dieselben an.     Nun    wird in  das Gefäss Luft     hereingelassen,    bis der Druck  in demselben etwa den Atmosphärendruck  erreicht oder     überschritten    hat.

   Es tritt nun  bei einer weiteren     Temperaturerhöhung        eine          innige        Verbindung    zwischen Glas 2 und       Metallgriff    -1 und Glas 2 und Keramik  formkörper 3 ein. Daraufhin wird der nun  aus drei Teilen     bestehende    Gegenstand lang  sam abgekühlt, wobei die     Luftatmosphäre     des Gefässes umgewälzt wird, zwecks gleich  mässiger     Temperaturverteilung    im abkühlen  den Gegenstand.  



       Fig.    3 veranschaulicht als weiteres     Aus-          führungabeispiel    die Herstellung eines elek  trischen Isolators,     z,    B.     eines    solchen für die       Stromeinführung        in    ein Vakuumgefäss. Der  Isolator     wird    aus konischen Metallscheiben  6 und aus konischen Glasscheiben 7 aufge  baut, die     aufeinandergeschichtet    und durch  die     Endstücke    5     bezw.    8 gehalten werden,  wie es die linke Seite der Figur zeigt.

   Nach  dem Verschmelzen erhält man     einen    Isolator  von der auf der rechten Seite dargestellten  Form, welcher mit der Kesselwandung 4 und    dem stromeinführenden Leiter 9     verschweisst     werden kann. Während des     Anlegens    des  Glases an die     Metallscheiben    wird der die  Bestandteile fassende Behälter     evakuiert,     wobei alle Luftblasen     entfernt    werden,- in  welchen sonst bei Wechselspannung     Glimm-          erscheinungen    auftreten könnten. Die koni  schen Metallscheiben werden zweckmässiger  weise vor dem Verschmelzen in einem sepa  raten Arbeitsgang     voroxydiert.     



  Das beschriebene Verfahren     kann    auch  verwendet werden, um mehrere Metall- oder  Keramikstücke, die     bereits    mit Email oder  Glasur überzogen sind, unter sich zu verbin  den, z. B. zwecks Herstellung eines Isolators  gemäss     Fig.    3 (rechts). Unter den im Patent  anspruch verwendeten Ausdruck Glas sollen  im vorliegenden Falle auch das Email und  die bei Keramiken     angewendeten        Glasuren     fallen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines, aus min destens zwei Teilen bestehenden Gegenstan des, dessen einer Teil mindestens teilweise aus Glas besteht, durch Verschmelzen dieses Glases mit einem andern Teil, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens während des Anlegens des Glases an den andern Teil die Teile sich vollständig im Vakuum befinden. UNTERANSPRÜCHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Glas mit einem metallischen Stoff verschmolzen wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall vor dem Anlegen des Glases mit einer Oxydschicht überzogen wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man das Auf heizen des Glases in losem Kontakt mit dem andern Teil im Vakuum ausführt. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch,- da durch gekennzeichnet, dass mindestens von dem Zeitpunkt an, wo das Glas erweicht, bis zu dem Zeitpunkt, wo es sieh an die mit ihm zur Verschmelzung kommenden andern Teile angelegt hat, die Teile des Gegenstandes sich im Vakuum befinden. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, - dass das Glas mit einem andern Teil aus keramischem Material verschmolzen wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2; dadurch gekenn zeichnet, dass man die Oxydation des Me- talles in losem Kontakt mit dem Glas vor nimmt und dann das Glas im Vakuumnieder- schmilzt. ' 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man das Glas über seine Er weichungstemperatur hinaus erhitzt, bis eine innige Verbindung mit den zu verschmelzen den. Teilen stattgefunden hat. B.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man den Druck erhöht, sobald sich das Glas blasenfrei an die zu verschmel zenden andern Teile angelegt hat. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass der Druck mindestens .bis zum Atmosphärendruck gesteigert wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass_ der Druck mit Hilfe eines nicht oxydierenden Gases erzeugt wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2, 8 und 10, dadurch ge kennzeichnet, dass der Druck mit Stickstoff erzeugt wird. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Druck mit einem sauer stoffhaltigen Gas, jedoch in Gegenwart eines den Sauerstoff beseitigenden Mittels erzeugt wird. 13. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2, 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der. Druck mit techni schem Stickstoff in Gegenwart von Holz kohle erzeugt wird. ' 14. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Abkühlen das Glas ent spannt wird durch langsame und gleich mässige Abkühlung im Entspannungsbereich, um ein spannungsfreies Werkstück zu er halten. 15. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gasatmosphäre um gewälzt wird.