Objet et procédé de fabrication de cet objet La présente invention concerne un objet et un procédé de préparation de cet objet. L'objet peut être constitué par des parties préformées en verre, en métal ou en céramique, jointes par un verre de scellage. Ces objets peuvent être soumis ensuite <B>à</B> un effort mécanique ou<B>à</B> un moment de flexion dans la zone scellée et, en même temps,<B>à</B> une tem pérature élevée qui peut approcher ou même dépas ser la température<B>à</B> laquelle le scellage a été fait. L'objet peut par exemple être un tube<B>à</B> rayons cathodiques.
Un procédé siraple et largement utilisé pour faire des scellages verre contre verre et verre contre métal consiste<B>à</B> chauffer la zone de scellage pour amollir le verre et<B>à</B> amener les parties en contact pour former un scellage direct. Ce procédé ne peut être utilisé, cependant, que lorsque les matières en jeu présentent des caractéristiques de dilatation étroitement apparentées, En outre, une distorsion de la partie en verre est inhérente<B>à</B> ce procédé qui ne peut être appliqué que par des ouvriers extrêmement habiles, ou avec une installa tion complexe, pour assurer la formation d7un scellage satisfaisant et un alignement correct des parties.
Un sérieux problème se pose également quand l'une des parties, avant la formation du scellage, doit subir un traitement auxiliaire,' par exemple recevoir un revêtement au phosphore ou une couche métallique, un blindage ou un contact électrique, ces organes pouvant être sérieusement endommagés par la chaleur intense produite ou par l'exposition<B>à</B> la source de chaleur elle-même.
Cette dernière difficulté est particulièrement aiguë dans la fabrication de tubes<B>à</B> rayons cathodiques pour les récepteurs de télévision en couleurs, car ces tubes nécessitent des revêtements sensibles<B>à</B> la chaleur qui sont appliqués sur le panneau, aussi bien que des caches et des blindages sensibles mon tés dans le voisinage du scellage entre l'entonnoir et l'écran du tube avant de faire le scellage.<B>-</B> Pour éviter ces difficultés, on a proposé<B>de</B> joindre les parties de verre préformées avec un verre de scellage tendre intermédiaire qui présente un point de ramollissement<U>suffisamment</U> inférieur <B>à</B> celui du verre<B>à</B> sceller pour permettre la forma tion d'un scellage sans distorsion des parties préfor mées.
Bien que ce procédé se soit montré avanta geux en supprimant la nécessité d'une chaleur intense directe lors des opérations de scellage, il n'a pas donné entièrement satisfaction sous, d'autres aspects. En particulier, il conduit<B>à</B> des pertes sévè <U>res</U> -pendant le'stade du recuit quand on utilise des verres tendres dans la fabrication des tubes<B>à</B> -rayons cathodiques et d!autres tubes électroniques.
Dans la fabrication des tubes<B>à</B> d6charge'61ec- tronique., il est usuel de recuire<B>le</B> tube, eest-à-dire de le vider en le soumettant<B>à</B> une température élevée de l'ordre de 400<B>à</B> 50011C ou même<B>plus,</B> pour éliminer les gaz absorbés. Le recuit peut être êffectué en même temps que le scellage ou, en variante, peut constituer un stade séparé subsé quent.
Dans chaque cas, les verres tendTes de scellage tendent<B>à</B> devenir mous et<B>à</B> couler aux températures<B>'</B> atteintes et, sous l'influence d!une. différence de pression, il peut en résulter un glisse ment entre les composants scellés,<B>à</B> moins qu'un soin considérable soit voué au support des pièces <B>à</B> assembler. Le verre tendre a également tendance <B>à</B> produire des bulles ou de la mousse dans le vide, donnant ainsi un scellage fragile et peu présenta ble.
Pendant l'évacuation, le verre tendre tend<B>à</B> être chassé ou comprimé entre les parties dures, ce qui donne des irrégularités sur les surfaces de scellage dures et crée des charges ponctuelles, con- dition propre<B>à</B> entraîner des efforts -locaux et une cassure-. Cet inconvénient n'a pu être évité jusqu'ici que par un procédé de meulage coûteux pour for mer des surfaces de scellage unies sur les parties <B>à</B> joindre.
On a remarqué également que-des parties non symétriques, comme les entonnoirs et les écrans rectangulaires utilisés dans la fabrication<B>dm</B> tubes <B>à</B> rayons cathodiques, ont tendance<B>à</B> fléchir lors du recuit. Ces flexions sont<B>à</B> l'état potentiel quand le verre est refroidi, ce qui crée des tensions qui produisent fréquemment des fendillements quand le vide est relâché et quand la pression normale est restaurée dans une ampoule,--avant les opéra tions qui doivent être effectuées ensuite sur le tube.
En outre, l'expérience a montré que des scellages faits de cette manière tendent<B>à</B> être très sensibles <B>à</B> un choc thermique, c'est-à-dire<B>à</B> des change ments rapides de température, quand un objet scellé est refroidi depuis la température de scellage, ou chauffé subséquemment. On allonge ainsi consi dérablement le temps de scellage dans beaucoup de cas et on retarde en conséquence les opérations suivantes que comprend le cycle thermique. Le facteur temps seul a été déterminant pour l'adop tion générale d'une technique de scellage<B>à</B> basse température avec des verres de scellage tendres.
On comprend facilement qu7un procédé<B>de,</B> scel lage perfectionné est nécessaire pour la production des tubes pour la télévision en couleurs et d!autres tubes<B>à</B> décharge électronique, aussi bien que pour & autres objets composés.<B>Il</B> est également important d'avoir un objet présentant un scellage de verre qui soit mécaniquement résistant, étanche au vide, suffisamment résistant au choc thermique pour permettre un, refroidissement ou un chauffage rapide, et capable d'être évacué et recuit aux tem pératures élevées requises sans flexion ni mouve ment des parties, ni changement défectueux dans le verre de scellage.
On a eu la surprise<B>de</B> constater que ces buts peuvent être atteints et que les difficultés citées plus haut peuvent être largement évitées ou mini misées en formant un scellage de verre dévitrifié entre -les parties préformées. On a trouvé en outre qu'il est possible de former un scellage avec 'un verre de scellage tendre<B>de</B> la manière connue, et ensuite de dévitrifier le verre de scellage pour pro duire le scellage de verre dévitrifi6 désiré.
Jusqu'ici, la dévitrification était considérée comme hautement indésirable dans<B>le</B> verre, et les verres présentant une tendance<B>à</B> la dévitrification étaient généralement évités. QÙand on dispose d7un verre qui convient parfaitement<B>à</B> tous égards mais qui présente une légère tendance<B>à</B> la d6vitrifica- tion, -on cherche normalement des compositions et des conditions<B>de</B> travail et de fusion spéciales permettant de produire un verre non d6vitrifié.
Wobjet faisant l'objet<B>de</B> la présente invention est caractérisé en ce quIl comprend des corps pré- formés joints ensemble par un verre de scellage dévitrifié.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, une forme -d'exécution et des variantes d'un objet selon l'invention et un diagramme explicatif.
Les fig. <B>1</B> et 2 sont des objets, partiellement en coupe.
La fig. <B>3</B> est une coupe,<B>à</B> plus grande échelle, d'un scellage visible<B>à</B> la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe,<B>à</B> plus grande échelle, d'une variante du scellage.
Les fig. <B>5 à 8</B> sont des coupes partielles mon trant divers typ s de scellage.
La fig. <B>9</B> est le diagramme explicatif.
La fig. <B>10</B> montre un échantillon & essai utilisé pour déterminer<B>le</B> diagramme de la fig. <B>9.</B> L'objet représenté<B>à</B> la fig. <B>1</B> en cours de fabri cation est un tube<B>à</B> rayons cathodiques, compre nant un entonnoir<B>10</B> et un écran 12, tous deux préformés par moulage. Dans la préparation de ces parties pour leur -scellage réciproque, l'entonnoir<B>10</B> est inversé et disposé sur un support 14, l'écran 12 étant aligné verticalement au-dessus du support.
L'entonnoir<B>10</B> porte un anneau de verre de scellage <B>16</B> déposé sur sa surface de scellage<B>18,</B> tandis que la surface de scellage 20 de l'écran 12 repose direc tement sur l'anneau<B>de</B> verre<B>16.</B> Il est évident que <B>le</B> verre<B>de</B> scellage peut être déposé sur Pune ou l'autre des surfaces<B>à</B> sceller, ou sur les deux. En outre<B>'</B> on pourrait disposer l'entonnoir verticale ment au-dessus de l'écran, l'essentiel étant d'éviter un endommagement de la face fluorescente de l'écran.
L'ensemble objet-support représenté<B>à</B> la fig. <B>1</B> peut être chauffé<B>à</B> la température de scellage de toute manière habituelle, par exemple par passage <B>à</B> travers une étuve ou par chauffage dans un four de scellage.<B>Il</B> est évident que les moyens de chauf fage doivent assurer un cycle thermique convenable, c'est-à-dire permettre le retrait de toute matière organique, éventuellement présente, la fusion et -l'écoulement du verre de scellage, et ensuite la dévi- trification. Dans certaines circonstances, il peut être avantageux aussi de combiner une opération d'évacuation avec ropération- de scellage,
de manière que<B>le</B> tube puisse être vidé et terminé après la d6vitrification pour donner le tube com plet en un cycle de chauffage.
Le tube<B>à</B> rayons cathodiques 22 complet, com plètement scellé, composé de l'entonnoir et de l'écran représentés<B>à</B> la fig. <B>1,</B> est représenté<B>à</B> la fig. 2. Il faut noter que l'anneau de verre de scellage <B>16</B> a été transformé en une couche 24 de verre de scellage dévitrifié remplissant complètement l'es pace compris entre les surfaces<B>18</B> et 20.
12épais- #eur <B>de</B> cette couche, et par conséquent la quantité de verre de scell, age déposée initialement, peut varier considérablement et el-le est largement déter minée par l'égalité de la surface de scellage elle- même. Le tube représenté ne comprend pas de revêtement ni d'autres éléments auxiliaires sur le panneau ni<B>à</B> l'intérieur du tube. Il faut noter que ces éléments peuvent être présents, si nécessaire, et qu'ils sont intentionnellement omis ici pour simpli fier la description.
La fig. <B>3</B> montre une partie de la surface<B>de</B> scellage représentée<B>à</B> la fig. 2.<B>E</B> faut remarquer que -le verre de scellage couvre les surfaces de scellage, mais ne s'étend pas sur les parois et qu'il est légèrement convexe de chaque côté. Ces carac téristiques définissent un bon scellage obtenu par écoulement & une suspension de verre sur les sur faces<B>à</B> sceller.
Dans une variante représentée<B>à</B> la fig. 4, des surfaces<B>de</B> scellage 40 et 42 d'un écran et d'un entonnoir sont couvertes de band-es métalliques 44 et 46<B>à</B> section en<B>U,</B> et une couche 48 de verre<B>de</B> sceH age dévitrifié est formée entre -les surfaces opposées de ces bandes.
Les bandes métalliques sont unies aux surfaces<B>de</B> scellage du verre dans une opération préliminaire et sont destinées-<B>à</B> faciliter le montage des autres pièces de la structure, comme les blindages, les caches ou les grill, es dans Pouver- ture du tube<B>à</B> rayons cathodiques.<B>E</B> est visible que l'entonnoir entier peut être en métal, si on le désire, et qu'on peut utiliser d'autres types de structures préformées en céramique ou en métal, <B>à</B> la place du verre.
Le scellage illustré par la fig. 4 peut être obtenu par la méthode d7iramersion. <B>Il</B> faut noter qu'une mince couche de verre de scellage s'étend sur les parois. Quand les parois sont biseautées, comni représenté, le scellage présente un côté arqué uni, la quantité de verre qui s'écoule étant minimum.
On a observé que les verres de scellage tendres antérieurs, c'est-à-dire non dévitrifiés, subissent une grande modification de dimension ou une grande contraction quand ils sont refroidis<B>à</B> par tir de la température de scellage, particulièrement dans le voisinage du point de prise. Cela tend<B>à</B> créer des tensions assez grandes et non uniformes dans la surface de scellage,<B>à</B> moins que des soins considérables soient pris pour maintenir une tem pérature et une vitesse de chute de la température uniformes pour tout l'article<B>à</B> sceller.
Allers que cette condition est<B>déjà</B> importante dans les scel lages du type représenté aux fig. <B>3</B> et 4, on rencon tre encore de plus grandes difficultés dans les types de scellage dits enfermés où<B>le</B> verre de scol- lage n'est pas dégagé sur ses côtés opposés et, par conséquent, n'a aucune liberté de mouvement, au moins dans une direction. La présente méthode de scellage est particulièrement utile pour produire des scellages de ce type.
Des scellages typiques du type enfermé sont représentés aux fig. <B>5,</B><I>5a,</I><B>6</B> et<B>7.</B> La fig. <B>5</B> montre un scellage du type<B>à</B> languette et rainure. Une sur face de scellage<B>52</B> présente une rainure 54, de sec tion en,<B>U,</B> dans laquelle du verre de, scellage ten dre peut être déposé, l'autre surface de scellage pré- sentant une languette<B>56</B> de forme complémentaire <B>de</B> celle de la rainure 54.
Dans<B>le</B> scellage représenté<B>à</B> la fig. 5a, une, rai nure 54a est ménagée dans une surface de scel lage pour faciliter le dépôt du verre de scellage sur cette suTface, et la surface de scellage opposée est pratiquement plane. Ce type de scellage est uti- lis6 avantageusement quand une surface plane doit être scellée<B>à</B> un plateau muni de nervures, comme c'est le cas dans une fenêtre<B>à</B> double vitre hermé tiquement scellée. Dans tous les cas, le verre de scellage est partiellement enfermé entre les parois de la rainure.
Un type similaire de scellage se rencontre dans ce qu'on appelle un scellage<B>à</B> filet. Un scellage de ce type est représenté<B>à</B> la fig. <B>6.</B> Deux plateaux <B>60</B> et<B>62</B> sont disposés perpendiculairement l'un<B>à</B> l'autre et une couche de verre de scellage. 64 est déposée dans l'angle formé par les deux plateaux, pour constituer un joint qui est -effectivement limité <B>à</B> cet angle.
Un autre type de scellage enfermé est représenté <B>à</B> la fig. <B>7</B> et concerne le scellage de deux pièces cylindriques. Une pièce, cylindrique<B>70</B> est disposée dans une pièce cylindrique<B>72</B> légèrement plus grande et présentant une rondelle intérieure 74 sur laquelle du verre de scellage<B>76</B> est déposé. Ce type de scellage est souvent utilisé dans les petits dispo sitifs électroniques pour favoriser l'alignement cor rect des parties pendant le scellage.
La fig. <B>8</B> montre un scellage du type en lamelle, qui peut être fait avantageusement par le présent procédé. Les faces opposées des plaques de verre planes<B>82</B> et 84.sont jointes par une couche d'un verre de scellage dévitrifié <B>86. Il</B> faut noter que des lamelles successives peuvent être faites de la même manière, pour former une pile de plaques de verre, et que des, plaques<B>de</B> métal et<B>de</B> verre peu vent être alternées ou disposées d'u#ne manière quel conque en une pile, par le même procédé. En ou tre, ce type de scellage permet avantageusement de sceller hermétiquement un revêtement de verre sur divers types d'appareils électriques.
Il est évident que des fils conducteurs peuvent être scellés<B>à</B> travers une paroi de verre et que divers types de dispositifs de contact peuvent être scellés dans ou<B>à</B> travers une paroi de verre ou une autre surface.
Le diagramme de la fig. <B>-9</B> montre le contraste dans la dilatation ou la contraction thermique entre des scellages de verre faits avec des verres de scel lage tendres, dévitrifiés et non dévitrifiés. Ce dia gramme donne les tensions en fonction de la tem pérature en degré<B>C,</B> la flèche dirigée vers le- haut indiquant le sens des tensions croissantes et la<B>flè-</B> che dirigée vérs le bas, celui des compressions crois santes.
Les courbe<B>A,</B> B et<B>C</B> représentent cha cune une contraction différentielle, c'est-à-dire la différence totale ou cumulative de contraction entre un verre de scellage tendre et un verre de réfé- rence standard, le scellage entre les deux verres étant refroidi de la température jde scellage<B>à</B> la température ambiante. Le verre de référence, dans le cas présent, est un verre du commerce utilisé dans la fabrication des tubes<B>à</B> rayons cathodiques.
Le verre de scellage employé pour obtenir les courbes<B>A</B> et B est celui de Pexemple <B>1</B> dans la table donnée plus loin et la courbe<B>A</B> représente les valeurs obtenues quand le verre de sceUage--a été chauffé<B>à</B> une température de 440oC environ en contact avec le verre de référence pour former le scellage, et ensuite refroidi avant qu7une dévitrifi cation appréciable se produise. La courbe B représente les données obtenues dans un scellage identique après qu'il a été chauffé<B>à</B> 4500C pen dant un temps suffisant pour qu7une dévitrification com#1ète s'établisse dans le verre de scellage.
Les courbes représentent les différences de contraction totales, et par conséquent elles doivent être lues de droite<B>à</B> gauche. Les courbes de dilatation corres pondantes obtenues par recuit du scellage différe raient légèrement des courbes représentées par suite d'un léger effet d'hystérésis. Comme il s'agit ici de comparaison, les valeurs absolues n'ont pas grande signification et on peut considérer que ces cour bes ont pratiquement le même caractère.
Les valeurs utilisées pour tracer ces courbes sont obtenues en utilisant des scellages de plaques paral lèles non symétriques,<U>comme</U> on le voit<B>à</B> la fig. <B>10,</B> et én observant les valeurs de la biréfringente <B>à</B> l'aide & un polarimètre tel que le compensateur de Babinet ou l'analyseur de Friedel, tandis que le scellage est soumis<B>à</B> un cycle thermique entre la température ambiante, et la température<B>de</B> scel lage déterminée.
L'échantillon<B>100</B> est composé d'une petite plaque 102 en verre de référence poli et meulé, sur une surface de laquelle est déposée et scellée une autre plaque 104, plus, petite, en verre de scellage, les bords du scellagê étant ensuite cou pés et polis pour faciliter les lectures de biréfrin gence. Ces mesures peuvent être, portées directement sur un diagramme dans un but de comparaison, et l'on obtient alors la fig. <B>9,</B> ou elles. peuvent être transformées, soit en valeurs d'efforts, soit en valeurs de dilatation par des formules bien connues dans l'art du verre.
Quand le verre de scellage se contracte d'une plus grande étendue, sur un intervaRe choisi de température, que ne le. fait<B>le</B> verre de référence auquel il est scellé, il exerce une traction vers l'intérieur ou un moment de flexion sur le verre plus dur du voisinage. Ce phénomène est observé et mesuré en fonction de la biréfringence créée et la valeur ainsi obtenue est portée sur le diagramme au-dessus de la ligne représentant une tension nulle, comme contraction différentielle positive. Cela indique que, dans le scellage, le verre de scellage est placé dans un état de tension par rapport au verre plus dur<B>à</B> sceller ou, en & autres mots, que des efforts de tension sont développés dans le verre de scellage.
Inversement, quand<B>le</B> verre<B>de</B> scel lage subit une contraction totale plus petite que le verre de référence, ce dernier exerce une force sur le premier et on mesure une biréfringence similaire, mais opposée. Cette valeur est alors portée sur le diagramme comme contraction différentielle néga tive, au-dessous<B>de</B> la ligne de tension nulle. Cela indique que, dans le scellage, le verre de scellage est placé dans un état de compression et que des efforts de compression se développent dans ce verre. Comme indiqué plus haut, on a trouvé générale ment avantageux d'éviter un effort de tension dans <B>le</B> verre de scellage et d'accepter un petit effort de compression, de préférence. En fait, pour certains types de scellage, un tel effort de compression est considéré comme avantageux.
Bien que les courbes<B>A</B> et B -de la fig. <B>9</B> soient basées sur les données obtenues en utilisant un verre<B>de</B> scellage particulier, Vexpérience a montré qu'elles représentent quand même les caract6risti- ques distinctives des verres de scellage stables et dévitrifiés en général.
Ainsi, en suivant les courbes de droite<B>à</B> gauche, soit dans le sens des tempéra tures décroissantes, la courbe<B>A</B> se trouve sur la ligne de tension nulle sur une longueur correspon dant<B>à</B> environ 1000C, puisqu7aux températures indi quées sur le diagramme, la viscosité du verre de scellage est trop basse pour permettre le développe ment d'une tension dans ce verre. Dans le voisinage du point de prise du verre de scellage, cependant, la courbe s'élève de manière brusque et plafonne.
La pente de la courbe indique une contraction rela tivement grande dans le verre<B>de</B> scellage pour un faible intervalle de température et montre un déve loppement correspondant d'efforts de tension qui paraissent être caractéristiques des verres de scel lage tendres et stables en général.
En fait, des ver res<B>de</B> sceR, age non dévitrifiés ou stables tendent<B>à</B> donner des courbes qui s'élèvent encore plus brus quement, c'est-à-dire que les verres subissent une contraction encore plus sévère, comme le montre la courbe<B>C</B> qui correspond<B>à</B> un joint fait d'un verre de scellage tendre et stable typique et qui présente une biréfringence observée<B>de</B> la même manière que dans le cas d'un scellage fait avec un verre de référence.
Tandis que le taux de contrac tion peut s'inverser<B>à de</B> basses températures, com me le montre la courbe<B>C,</B> ce qui indique une bonne dilatation comparativement au verre de référence <B>à</B> la température ambiante,, le scellage est extrê mement sensible au choc thermique<B>à</B> des tempé ratures plus élevées, et cela semble être une carac téristique des problèmes de choc thermique rencon trés antérieurement.
Par ailleurs, on voit d'après la courbe B que lorsque le verre<B>de</B> scellage tendre représenté par la courbe<B>A</B> est obligé<B>de</B> se dévitrifier, l'effet pratique est de modifier de manière marquée ses propriétés physiques et particulièrement de dimi nuer la variation de dilatation sur le domaine de température intéressant. La matière dévitrifiée a été rendue suffisamment dure ou visqueuse pour qu'elle supporte l'effort<B>à</B> la température de scel lage. En outre, elle tend<B>à</B> se contracter plus lente ment que ne<B>le</B> fait le verre<B>de</B> référence, de sorte que la courbe tombe au-dessous de la ligne de ten sion nulle, indiquant ainsi<B>le</B> développement d'ef forts de compression dans la matière scellée.
Il faut noter que la courbe B présente un léger fléchisse ment dans le voisinage<B>de</B> 300oC. Cela semble résul ter de la phase vitreuse dans la matière dévitri- fiée, attendu qu'elle subit sa contraction extrême caractéristique<B>à</B> proximité de son point de prise. Cependant, cet effet est largement compensé par la rigidité de la phase cristalline dévitrifiée ou sque lette.
<B>Il</B> faut remarquer que les courbes pour d'autres verres dévitrifiés peuvent se trouver plus proches de la ligne de tension nulle, ce qui indique une moindre différence dans la contraction, et peuvent même se trouver au-dessus de la ligne en quelques parties. Cependant, le caractère<B>de</B> ces courbes est généralement semblable<B>à</B> celui de la courbe B, ces courbes ne montrant pas des variations lors de contraction qui caractérisent les verres non dévi- trifiés.
Il est très utile également, dans l'évaluation des verres de scellage, de disposer d'une mesure rai sonnablement précise de la température<B>à</B> laquelle la dévitrification se produit. Bien que le phénomène puisse être déterminé ordinairement visuellement, il peut être plus précis de faire des essais de scel lage qui sont évalués comme décrit plus haut.
<I>Exemple</I> On forme un joint dévitrifié entre un entonnoir et un écran de verre d'un tube<B>à</B> rayons cathodiques rectangulaires<B>de 56</B> cm. L'écran et l'entonnoir sont moulés de la manière conventionnelle et leurs sur faces de scellage sont amenées au degré de finis sage convenable.
On fond un verre de scellage lim pide, dont la composition correspond<B>à</B> celle<B>de</B> l'exemple V<B>de</B> la table donnée plus loin, et le verre limpide obtenu est brisé et broyé en une pou dre dont la dimension des particules ne dépasse pas 0,25mm. Un milieu de suspension pour la poudre de verre est préparé en ajoutant <B>1</B> % en poids de nitrocellulose <B>à</B> de l'acétate d'amyle purifié.
La pou dre de verre est alors brassée dans ce véhicule<B>à</B> rai son d'environ<B>8</B> et 12<B>g</B> de verre par gramme de véhi cule. La suspension ainsi formée est déposée sur la surface de scellage de rentonnoir en la faisant couler <B>à</B> travers un tube de verre présentant une extrémité resserrée. La vitesse d'application est réglée<B>de</B> ma nière<B>à</B> former une couche de matière atteignant juste les bords de la surface<B>à</B> sceller. L'entonnoir ainsi recouvert est abandonné au séchage pendant une heure environ, pendant laquelle l'acétate d'amyle est pratiquement volatilisé, laissant une couche de verre de scellage ayant un degré de résis- tance satisfaisant.
L'entonnoir est alors monté en position inversée sur l'écran, reposant sur la cou-, che de verre tendre,<B>de</B> la manière -représentée<B>à</B> la fig. <B>1.</B> L'ensemble est placé dans un four de scel lage, chauffé<B>à</B> la vitesse de 10OC/min jusqu7à 275oC, et maintenu<B>à</B> cette température pendant une période de<B>15</B> minutes pour assurer la combustion complète de la matière organique.
La tempéra- turc- est alors élevée<B>à</B> 440oC, qui est la température de scellage,<B>à</B> une vitesse de 10OC/min, et main tenue<B>à</B> cette valeur pendant<B>30</B> minutes pour per mettre la formation du scellage et la dévitrifica tion subséquente. L'ensemble est ensuite refroidi<B>à</B> la vitesse de 7,50C/min.
<B>E</B> faut noter que les mêmes matériaux, préparés de la même manière et approximativement dans les mêmes proportions ont été utilisés dans le procédé d'immersion décrit plus haut.
Dans une variante du procédé qui vient d'être décrit le tube scellé est maintenu<B>à</B> 44ÔOC pendant <B>30</B> minutes, refroidi<B>à</B> la vitesse de 7,50Ç/min jus, qu'à 400oC, maintenu pendant<B>15</B> minutes<B>à</B> cette température, puis vidé<B>à</B> la même -température pendant<B>à</B> nouveau<B>30</B> minutes.<B>Il</B> est refroidi ensuite, encore -sous le, vide,<B>à</B> la vitesse de 7,50C/min et laissé finalement<B>à</B> l'air quand il a atteint<B>500C</B> environ. Dans chaque cas, on obtient un tube com posé bien scellé.
La résistance améliorée au choc thermique assu rée par le présent procédé est illustrée par le fait qu'auparavant on considérait comme impossible de refroidir des scellages du type décrit plus haut<B>à</B> une vitesse dépassant 2<B>à</B> 3oC/min, par suite des ruptures que cela entramait.
La dévitrification & un verre de scellage tendre tend<B>à</B> former un squelette cristallin relativement rigide dans une matrice vitreuse. La formation de cette matière cristallisée ou partiellement cristal lisée par dévitrification produit, in situ, une matière de scellage qui est notablement eus dure ou plus visqueuse que le verre de scellage initial. En fait, la matière de scellage dévitrifiée peut même être plus visqueuse ou, réciproquement, moins sujette<B>à</B> une déformation<B>à</B> température élevée, que les par- fies <B>à</B> sceller ensemble.
On a observé que les carac téristiques<B>de</B> dilatation d7un verre, de scellage ten dre dévitrifié tendent aussi<B>à</B> différer notablement de celles du verre initial. On explique ainsi la beaucoup plus grande résistance au choc thermique obtenue avec un scellage dévitrifié. On pense qWune fois un verre de scellage pratiquement dévitrifié, ses propriétés thermiques dépendent principalement de la phase cristalline ou dévitrifiée, toute phase vitreuse n'ayant qu'une influence mineure.
Comme il est plutôt difficile de déterminer quand le processus de dévitrification est achevé, et comme la dévitrification complète West généralement pas nécessaire dans les buts envisagés, il est entendu que l'on envisage tout degré de dévitrification qui produit une matière plus dure ou plus visqueuse, montrant un changement des caTactéristiques de dilatation.
Une mise en #uvre satisfaisante du présent pro cédé fait appel<B>à</B> ce qu'on peut appeler un verre <B>de</B> scellage tendre demi-stable. On entend par<B>là</B> que le verre doit se comporter comme les verres de scellage tendres et stables antérieurs jusqu'à ce qu!un bon scellage soit effectué. Un bon scellage entre les parties requiert un verre de scellage rela tivement tendre et fluide<B>à</B> la température de scel lage,<B>de</B> manière qu'il puisse couler sur les surfa ces de scellage et les mouiller totalement, et égale ment remplir complètement l'espace compris entre ces surfaces.
Si<B>le</B> verre est trop rigide, des angles rentrants, des plis ou autres défauts semblables se produisent et le scellage est faible thermiquement et mécaniquement.<B>E</B> est évident que le verre ne doit pas sensiblement se & vitrifier ni pendant la fusion, ni pendant le chauffage avant la formation d'un scellage. En outre, le verre présentera avantageuse ment un point de ramollissement inférieur d'au moins 40oC <B>à</B> la température de scellage choisie, et de préférence entre<B>70</B> et<B>800C</B> au-dessous de cette température de scellage.
<B>E</B> est très avantageux, cependant, que le verre de scellage se dévitrifie aussi rapidement que pos sible une fois que le scellage est formé. La dévitri fication du verre est de préférence amorcée<B>à</B> la température<B>de</B> scellage, ce qui permet d7élever l'ensemble de l'objet<B>à</B> la température de scellage et de le maintenir<B>à</B> cette température pendant un court temps, de lordre de quelques minutes<B>à</B> une heure, pendant que la d6vitrification du verre se produit.
En variante, quand la dévitrification se pro duit trop lentement ou ne se produit pas<B>à</B> une température de scellage appropriée, le verre de scel lage peut être porté<B>à</B> -une température légèrement supérieure pour déclencher la dévitrification, pourvu que cette température plus élevée ne soit pas dangereuse pour I!objet <B>à</B> sceller.
Lors de la formation d'un scellage par fusion entre deux parties de verre, il est hautement dési rable, comme indiqué précédemment, de conduire L'opération de scellage<B>à</B> une température suffisam ment basse pour qu'aucune distorsion ne se produise dans les parties<B>à</B> sceller.<B>A</B> cette fin, un verre de scellage tendre,<B>à</B> rétat non dévitrifié, doit présen ter une température de ramoll, issement suffisam- ment basse pour fondre et couler<B>à</B> des températu res considérablement inférieures<B>à</B> la température de ramollissement des parties en verre<B>à</B> sceller.
Les opérations<B>de</B> scellage sont effectuées de préférence <B>à</B> des températures qui Wexcèdent pas sensible ment la température de recuit des parties<B>à</B> sceller, nécessitant ainsi des verres de scellage ayant un point de ramollissement inférieur<B>à</B> la température de recuit du verre<B>à</B> sceller.
La comparaison des dilatations,<B>à</B> une tempéra ture donnée, des diverses parties<B>à</B> sceller était le premier critère dans le choix des verres<B>de</B> scel lage antérieurs.. Actuellement, cependant, la dilata tion du verre<B>de</B> scelit age ini-itial, c'est-à-dire du verre dans son état normal non dévitrifié, est d'une importance relativement moindre, car ce sont les propriétés physiques du verre dans son'état dévitri- fié qui déterminent la quantité et la nature de l'ef fort développé dans le scellage, et ces propriétés tendent<B>à</B> être entièrement différentes de celles du verre initial.
Bien que les propriétés physiques des verres dévitrifiés, particulièrement la dilatation puissent être mesurées par des méthodes connues, l'obtention de valeurs précises par ces méthodes est difficile et nécessite un soin considérable, en pré parant et en traitant les échantillons d'essai.
Pour cette raison, il est souvent plus avantageux de se fier, pour les valeurs des tensions,<B>à</B> d!autres mé, thodes. Comme on<B>le</B> verra plus -loin, les valeurs des tensions peuvent être calculées<B>à</B> partir des modifications de la biréfringence observées quand un scellage au verre est soumis<B>à</B> un cycle ther mique, et elles correspondent aux valeurs de dila tation, obtenues dans les méthodes conventionnelles.
Alors que, théoriquement, un verre de scellage devrait être équivalent aux matières<B>à</B> sceller, cela West généralement pas possible en pratique, et on a- trouvé avantageux de produire des efforts de com pression dans un scellage afin & éviter le développe ment d!efforts de traction notables pendant le cycle thermique que subit le scellage achevé.
Les compositions suivantes, exprimées en pour centages et en poids, correspondent<B>à</B> des verres du type plomb-zinc-borate qui se sont montrés avantageux pour constituer des scellages du type envisagé ici,<B>à</B> des températures de l'ordre de 420 <B>à</B> 4500C, entre des verres ou d'autres matières pré sentant une dilatation de<B>80 à 120.10-7</B> par (IC.
EMI0006.0036
<B>1 <SEP> il <SEP> - <SEP> Ili <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI <SEP> Vil</B>
<tb> <B>PbO <SEP> _._ <SEP> ............ <SEP> _ <SEP> ...... <SEP> _ <SEP> ..... <SEP> 77,5 <SEP> 77,5 <SEP> 80 <SEP> 77,5 <SEP> 71,5 <SEP> 75</B> <SEP> 74,5
<tb> ZnO,, <SEP> <B>....... <SEP> 1 <SEP> .... <SEP> 1 <SEP> ...... <SEP> ....... <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> <I>15</I> <SEP> 10 <SEP> 10</B>
<tb> B203 <SEP> <B>.......
<SEP> . <SEP> .... <SEP> ........... <SEP> ........ <SEP> 7,5 <SEP> 9 <SEP> 6,5 <SEP> 8,5 <SEP> 7,5 <SEP> 10 <SEP> 8</B>
<tb> <B>A]203 <SEP> ............................ <SEP> _ <SEP> ... <SEP> 2,5 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 2,5 <SEP> 3,5</B> <SEP> 2 <SEP> <B>1</B>
<tb> SiO2 <SEP> <B>.... <SEP> .............................. <SEP> 2,5 <SEP> 2,5 <SEP> 2,5 <SEP> <I>1,5</I> <SEP> 2,5 <SEP> 3 <SEP> 1</B>
<tb> Cro <SEP> <B>....................... <SEP> ............ <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> <I>5</I></B>
<tb> <B>Sb2O3 <SEP> .......... <SEP> ......
<SEP> - <SEP> <I>0,5</I></B> Ces verres sont particulièrement efficaces comme scellages de verre dévitrifié dans les condi tions indiquées, mais il faut noter que le procédé peut être également mis en #uvre avec une grande variété d'autres verres et dans d'autres conditions. Le verre choisi pour faire le scellage dépend de divers facteurs comprenant les propriétés des matiè res<B>à</B> sceller, comme le coefficient de dilatation et le point de ramollissement, les conditions spécifi ques du scellage, particulièrement la température <B>à</B> laquelle le joint doit être fait ou le domaine per mis de températures, et un peu de la nature du scel lage lui-même.
Une fois ces facteurs établis, le spé cialiste du verre peut alors choisir ou composer un verre.<B>de</B> scellage semi-stable et déterminer la qua lité de ce verre<B>à</B> l'aide des essais de scellage qui sont décrits plus loin.
En préparant un verre de scellage initial, il faut prendre un soin, considérable pendant le mélange et la fusion de la fournée pour éviter une contami nation du verre et assurer une composition uniforme sur toute la masse, car -les taux de dévitrification sont -sensibles même<B>à</B> des variations mineures de composition. Après que le verre coulé est refroidi, il est réduit en poudre, de préférence<B>à</B> une dimen sion de particules n'excédant pas<B>0,25</B> mrn. Le verre pulvérisé peut alors être mélangé avec un liant organique et un véhicule pour former une sus pension ou une pâte destinée<B>à</B> être appliquée sur une surface de scellage.
Toutes les matières orga niques utilisées doivent être capables de brûler complètement ou -de se volatiliser bien au-dessous de la température de scellage du verre. Une solu tion de<B>1 à 3</B> ()/o de nitrocellulose dans l'acétate d'amyle s'est montrée particulièrement efficace. Le rapport du poids de verre<B>à</B> #lui du véhicule et du liant dépend dans une large mesure de la ma nière, dont l'application est faite, la viscosité de la suspension étant ajustée pour assurer (Pépaisseur désirée et le recouvrement voulu<B>de</B> la surface de scellage par la poudre de verre.
La suspension peut être appliquée de diverses manières. Un procédé avantageux consiste<B>à'</B> la faire couler sur la surface de scellage d'un corps préformé<B>à</B> partir d'un réservoir<B>à</B> tube resserre, pour former un anneau ou un ruban couvrant juste la surfade de scellage. Dans certains cas cependant, on a trouvé préférable de plonger la surface de scellage du corps préformé dans une masse du verre de scellage en suspension. Quand on utilise ce procédé, il est avantageux de couvrir une sur face supérieure<B>à</B> la surface de scellage sur la paroi de l'article. Le procédé par immersion donne des filets de scellage meilleurs et permet une plus grande latitude dans les températures de scellage que les autres procédés.
Afin d'assurer une couche <B>de</B> verre<B>de</B> scellage plus lourde, il peut être avantageux de plonger et de sécher successivement l'article<B>à</B> plusieurs reprises, la couche de verre étant ainsi d6posée en plusieurs fois. Afin de répar tir correctement le verre<B>de</B> scellage, des immer sions subséquentes peuvent se faire<B>à</B> une profon deur inférieure<B>à</B> la profondeur initiale. Selon une variante, la -suspension peut être appliquée<B>à</B> la surface de scellage par d'autres moyens, par exem ple par pulvérisation.
Quand l'objet recouvert doit être manipulé ou emmagasiné, ou si d'autres opérations doivent être assurées, comme le recouvrement d'un écran ou le montage de parties avant le scellage, la fragilité et la condition, d'exposition du verre de scellage déposé peuvent entraîner des difficultés. On a trouvé que celles-ci peuvent être évitées en grande partie par un glaçage obtenu en fondant, au moins partielle ment, le verre de- scellage avant l'opération de scellage proprement dite. En effectuant un tel gla çage préliminaire, il est nécessaire d'éviter<B>le dé-</B> clenchement de la dévitrification, sinon le verre<B>de</B> scellage peut être suffisamment altéré pour empê cher la formation d?un scellage correct.
La tempéra ture de glaçage maximum permise dépend dans une large mesure de la facilité avec laquelle<B>le</B> verre se dévitrifie. Tandis que certains verres peuvent être réellement glacés<B>à</B> la température de scellage subséquente, il est généralement désirable d'em ployer des températures de glaçage inférieures de l'ordre de<B>500C à</B> la température de scellage.
On sait que la dévitrification se produit dans les corps fondus ou dans les corps solides recuits d'une manière, plutôt imprévisible, car elle ne conduit pas<B>à</B> des types déterminés de dévitrification pro pres au scellage. On a trouvé, cependant, lorsque <B>le</B> verre est d?abord réduit en poudie, qu7on peut déterminer une température avec une précision rai sonnable et qu'un cycle thermique de scellage peut s'établir. Pour cette raison, on préfÜre utiliser un procédé d'application par suspension de verre, comme décrit plus haut.
On ne sait pas quel effet a la poudre<B>de</B> verre quand elle est recuite en une masse tendre et capable de couler avant que toute dévitrification devienne visible. Cependant, on pense qu'en quel-que sorte la fusion de la poudre laisse des centres de formation de noyaux dans la masse du verre<B>à</B> partir desquels la dévitrification peut commencer.
Après que<B>le</B> verre de -scellage a été appliqué su-r la surface<B>à</B> sceller, il peut être chauffé<B>à</B> une température de scellage déterminée, soit de manière brusque avec une coupure du cycle thermique, soit <B>à</B> une vitesse suffisamment lente pour permettre la combustion complète du liant organique, si un tel Bant a été utilisé.
Une fois que Fensemble a été chauffé<B>à</B> la température de scellage et que<B>le</B> verre<B>de</B> scellage a mouillé les surfaces<B>à</B> sceller et a coulé dam toute la zone de scellage,<B>le</B> verre de scellage est alors avantageusement maintenu<B>à</B> sa température<B>de</B> déviffification, qui con, -espond de préférence<B>à</B> la température de scellage, pendant un temps suffisant<B>-</B>pour produire la d6vitrification recherchée, puis il peut être refroidi<B>à</B> la tempéra ture ambiante.