Glas-Metall-Verbindung
A – Die Kante des Rohres hat keinen Kontakt zum Glas.
B und C – Das Ende des Kupferrohrs wurde zu einer nachgiebigen Ringschneide ausgebildet. Der Glaskörper liegt bei (B) innerhalb und bei (C) außerhalb der Rohrkante.[1]
Glas-Metall-Verbindungen (Glas-Metall-Verbindungstechnologie) und Glas-Metall-Dichtungen (GTMS für Glas-to-metal-seal) werden häufig zur Herstellung von vakuumdichten Verbindungen (typisch 1E-8 l/s He) zwischen Glas und Metallen verwendet. Gegenüber Kunststoff- oder Gummidichtungen können Glas-Metall-Verbindungen beständiger gegen hohe Temperaturen, bestimmte chemische Einflüsse und externe Krafteinwirkung ausgeführt werden. In der Regel sind sie auch langlebiger.
Glasdurchführungen werden oft in einem Einschmelzofen hergestellt und können unter anderem als Druckglasdurchführung (engl. Compression seal) oder als angepasste Glasdurchführung (engl. Matched seal) ausgelegt sein.
Bei hohen Temperaturen werden viele kristalline Materialien von Glas benetzt, wodurch sich eine innige Verbindung ergibt, die allerdings oft entscheidend von oberflächlichen Oxidschichten der Materialien beeinflusst wird. Die Benetzbarkeit durch das Glas ermöglicht mechanisch zuverlässige und vakuumdichte Schmelzdichtungen mit Metallen und Keramiken.
Bei der Herstellung einer Glasdichtungen muss die mechanische Spannung im Glas während Produktion und Gebrauch begrenzt werden. Die thermische Ausdehnung von Dichtungsteilen aus verschiedenen Materialien unterhalb der Transformationstemperatur des Glases muss aufeinander abgestimmt sein. Hierfür wurden Gläser mit speziellen Zusammensetzungen entwickelt.
Abgesehen davon, müssen solche Gläser auch sehr oft andere Anforderungen, wie zum Beispiel hohe elektrische Isolation, besondere optische Eigenschaften etc., erfüllen. Die Abdichtbarkeit kann getestet und mit ausreichender Genauigkeit und Sicherheit von optischen Spannungsmessungen durch einen Glasabschnitt eines Testsiegels ausgewertet werden (ISO 4790). Abgesehen von Werkstoffkennwerten, wie beispielsweise dem Koeffizienten der linearen thermischen Ausdehnung, Transformationstemperatur und Elastizitätseigenschaften, kann auch die Abkühlgeschwindigkeit und die Form erheblichen Einfluss auf den Grad und die Verteilung der Dichtspannungen haben.
In Bezug auf die Ausdehnungskoeffizienten der technisch angewendeten Abdichtungsmetalle (zum Beispiel Wolfram und Molybdän) und Legierungen (NiFeCo, NiFeCr und andere spezielle Materialien) werden die entsprechenden Dichtungsgläser gruppiert und als „Wolfram-Dichtungsgläser“ oder „Kovar-Gläser“ bezeichnet. Erdalkali Borosilikatgläser und Aluminosilikatgläser haben die notwendige Dichtheit und Wärmebeständigkeit, die besonders geeignet für Wolfram- und Molybdän-Dichtungen sind, die für Lampen häufig verwendet werden.[2]
Für den Werkstoff Kunststoff existiert ein verwandtes Verfahren: das Heißverstemmen.
Anwendungen
Die Kontaktierung elektrischer Komponenten mit hermetischen Gehäusen kann durch Glasdurchführungen der Metalldrähte erfolgen.
Siehe auch
Niedrigschmelzendes Dichtungsglas (Glaslot)
Wärmedehnung einiger Metalle und Legierungen
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ aus Bell System Technical Journal, 1922
- ↑ Glas-Metall-Verbindungen (PDF; 2,4 MB), abgerufen am 26. Februar 2016
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Izostaty v tlakovém zátavu kovu a skla se dvěma zatavenými vodiči
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Commercially available sealing and solder glasses
Diagram showing three kinds of glass-to-metal seals, for use in vacuum tubes. Scale: the lengths shown are each 6 inches (15.25 cm).
Excerpt of the original discussion (pp. 10-11):
"The third type of seal and the most important in connection with the current problem is the tube seal shown in Fig. 5. This furnishes the means of joining metal and glass tubes end to end and is used in the water-cooled tube to attach the anode to the glass cylinder which serves to insulate the other tube elements. As in the case of the disc seal, it can be made either with the edge of the metal not in contact with the glass, as shown in A, or with the metal sharpened to a fine edge which is in contact with the glass. The glass may be situated either inside or outside of the metal, see B and C.
The first thermionic tubes in which these seals were embodied were made of copper and were designed to operate at 10,000 volts and to give about 5 k. w. output."
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Thermal expansion data for some metals and alloys
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Přizpůsobené zátavy kovu a skla
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A 12-picofarad, 20-kilovolt vacuum capacitor (Jennings VC12) with pale green uranium glass lead-in seals. This 200-gram capacitor is about 16.5 cm long and 6 cm in diameter.