Обробка скла

РЕФЕРАТ

На тему

Обробка скла

2009

Розвиток фізики останнім часом вимагає від фізиків знання основних властивостей скла як матеріалу і способів його обробки.

Майстри, котрі виготовляють скляні прилади і термометри, вивчають у професійній школі всі необхідні і найбільш важливі прийоми склодувного мистецтва. Деяке доповнення до цього дає курс для юстіровщіков апаратів і термометрів. У навчальних планах передбачені розділи юстування приладів для вимірювання ємностей і температури, а також вказано на необхідність знання систем одиниць вимірювання. Спеціальні пізнання в таких областях, як, наприклад, металеві впайкі, техніка високого вакууму, можна придбати тільки досвідом і практикою. Не зважаючи на очевидні труднощами, молоді фізики та хіміки самі повинні опанувати склодувних мистецтвом, спостерігаючи за роботою склодувів і практично вправляючись. Відсилаючи читача до цілого ряду посібників, в яких докладно викладена склодувна техніка, слід згадати про деякі найбільш важливих склодувних прийомах, які зустрічаються в лабораторній практиці.

Рис. 1. В'язкість скла.

На рис. показана крива зміни в'язкості звичайного скла в процесі його нагрівання при обробці. На графіку відзначені в одиницях в'язкості основні області цього процесу. Нижня температура зняття натягів 1 відповідає температурі, при якій сліди внутрішніх натягів в склі після закінчення 15 годин стають зникаюче малими. При цій температурі в'язкість скла дорівнює ^{14 жовтня} пуаз. За верхню температуру зняття натягу 2 приймається температура, при якій напруги в склі майже повністю зникають за 15 хвилин. За Лілье цій температурі відповідає в'язкість ^жовтня 1914 пуаз. Точці перетворення 3 відповідає в'язкість ^{13 жовтня} пуаз. При температурі, що відповідає точці перетворення, відбувається більше або менше зміна електропровідності, теплового розширення і інших фізичних властивостей скла.

Як напівсирого продукту в більшості випадків застосовуються скляні трубки, скляні палички, а також виготовлені в склодувних майстерень порожнисті деталі.

У продажу є наступні типи трубок:

Капілярні трубки: зовнішній діаметр від 0,5 до 8 mm, для більшої міцності робляться з товстими стінками. Їх товщина повинна бути принаймні вдвічі більше діаметра отвору капіляра.

Водомірні трубки: діаметр від 10 до 30 мм, товщина стінок становить V ₈ діаметра; часто покриті з одного боку білою емаллю. У більшості випадків з дуже тугоплавких стекол.

Тонкостінні трубки: зовнішній діаметр <10 мм, товщина стінок-<0,4 мм.

Трубки першого і другого типу, а також скляні палички можна виготовляти машинним способом. Звичайні допуски на рівномірність поперечного перерізу і товщину стінок у машінотянутих труб менше, ніж при ручному витягуванні. Для діаметрів труб, які перевищують 60 мм, користуються виключно ручним методом витягування.

Основні сорти стекол, що застосовуються при машинному виготовленні скляних трубок:

1) не містять свинцю, легкоплавкі стекла: LR - і AR-скло Рур, нормальне скло осоромитися, GW-скло;

2) що містять свинець скла: М-скло, Філіпс-скло, Р56;

3) тугоплавкі скла: дурап-скло, приладове скло 20, разотерм 20, приладове скло спеціального призначення, пірекс, пірекс спеціального типу, фенікс, R-скло.

Початківцям рекомендується застосовувати тугоплавкое скло, в якому виникають натягу не так легко викликають злам завдяки малому коефіцієнту лінійного розширення.

Набір основних і допоміжних інструментів при склодувних роботах дуже невеликий: для робіт на склодувної столі користуються полум'ям настільною газового пальника з дуттям, «лампи», а для робіт на стаціонарних установках скляних служить переносна ручна пальник з регульованим полум'ям і дуттям.

У більшості випадків можна задовольнятися настільною пальником з регульованим дуттям, які звичайно застосовуються в лабораторіях для прожарювання або нагрівання тиглів і т. п. Для того щоб мати можливість менян, довжину і обсяг полум'я, доцільно застосовувати насадки з отвором різного діаметру.

У тому випадку, якщо немає газу, для дуття скла можна користуватися пропаном, получающимся як побічний продукт при синтезі бензину. Раніше зустрічалися труднощі, пов'язані із занадто малою швидкістю згоряння, в даний час усунені завдяки доцільною конструкції змішувальної камери з газоповітряної регулюванням. Пропан тільки при певному співвідношенні з повітрям дає необхідну швидкість горіння, яка, по-перше, усуває зрив полум'я і, по-друге, забезпечує досить різке гостре полум'я. Нововведена камера змішувача забезпечує найвигідніші співвідношення газу і повітря для різної величини пламен.

Крім ножа для різання скла і точильного каменя при ньому, необхідні шаблони - різної величини трикутники з листової латуні на дерев'яних рукоятках; при роботі, щоб уникнути прилипання до в'язкого склу, їх слід час від часу покривати воском. За допомогою цих шаблонів проводиться обробка крайок, їх відбортовка і Придавлюємо, розширення кінців труб. Крім того, необхідно мати склодувні пінцети з надійними залізними кінцями і термоізольованому ніжкою; в крайньому випадку можна обмежитися медичним пінцетом завдовжки 20-30 см із заокругленими кінцями. За допомогою пінцета можна видаляти зайву кількість ще не затверділого скла або затискати отвори; ці пінцети служать також для здавлювання скляних паличок при запаювання невеликих отворів або для «зшивання» тріщин. Для робіт на стаціонарних склодувних апаратах пінцет, поряд з ручною пальником, є найбільш важливим інструментом.

Склодувний стіл і стілець повинні знаходитися в місці, вільному від протягів, і не на сонячному світлу. Висота столу і стільця повинна бути такою, щоб при роботі можна було вільно обперти лікті на стіл. У тому випадку, якщо відсутня звичайний повітродувних насос, можна використовувати водоструминні насос. Добре зарекомендував себе насос Фрідрпхса - Алтінгера, в якому водоструминні насос, що має на кінці спіральну скляну трубку, впаяний всередину скляної посудини з трубками вгорі для виходу повітря і внизу для відведення води; завдяки відцентровому прискоренню, яке набуває засмоктуваний повітря, цей насос має високу продуктивність .

У найпростіших випадках можна задовольнятися водоструминним насосом, сполученим з склянкою Вульфа, як показано на рис. Вода тут збирається на дні судини і виганяє засмоктуваний насосом повітря через другий тубус вгору. Шляхом дроселювання стоку води і обмеження відбору повітря тиск всередині судини може бути піднято до бажаної величини. Треба мати, однак, B увазі, що при надмірному дроселюванні і при великій витраті повітря рівень води піднімається занадто високо, так що вода може потрапити в трубку, що відводить повітря.

Якщо при обробці будь-які деталі необхідно захистити її від вологи, наприклад від дихання, то повітря можна осушити, пропускаючи його через осушувач з хлористим кальцієм. Також можна підвісити до закритої трубці гумовий мішок, який при надування підвищує тиск у оброблюваної деталі.

Початківцю важливо знати, що скляну трубку необхідно безперервно обертати в полум'я. При зміні режиму дуття про це обертанні часто забувають, що може завдати шкоди вже розпочатої роботи. Скляну трубку охоплюють зверху пальцями лівої руки так, щоб вона лежала на зігнутому середньому і безіменному пальці; обертають її за допомогою великого і вказівного пальців.

Важливо забезпечити по можливості рівномірне обертання. Основи склодувного мистецтва найкраще вивчити, відтягуючи кінчики трубок. Якщо починаючому вдається у 10-мм труби відтягнути симетричний за формою, не дуже різко звужується конусоподібний кінець, то початкові основи склодувного мистецтва можна вважати освоєними. Далі, важливо знати, що скляну трубку спочатку треба прогріти на холодному, що коптить полум'я, перш ніж піддавати її дії повного полум'я газового пальника. Найбільш гарячої частиною полум'я, як відомо, є кінець блакитного конуса. Тріскаються трубки в більшості випадків внаслідок занадто раптового їх нагрівання. Взагалі, можна сказати, що небезпека розтріскування трубки вже минула, якщо полум'я забарвилося в жовтуватий колір випаровувальними лужними іонами. Рівномірне обертання досить складно в тому випадку, якщо скляне тіло має стінки нерівномірної товщини або якщо воно відхиляється від прямолінійної форми. Але тут може допомогти тільки практика.

Особливої ​​звернення потребує свинцеве скло, яке неважко впізнати по швидкому почорніння країв при легкому плавленні. Для обробки свинцевого скла необхідно сильно окисляє полум'я, тобто полум'я з надлишком повітря або додаванням кисню. Свинцеві скла легко з'єднуються з металами і стеклами інших сортів і тому часто застосовуються в якості «перехідних стекол».

Якщо у виробі є потовщення, вони повинні бути роздуті, так як нерівномірні місця на стінках призводять до виникнення напружень, які згодом є причинами появи тріщин і розломів. Для того щоб виникаючі напруги по можливості згладити ще в. процесі дуття, особливо у товстостінних приладів, їх необхідно виготовлена ​​протягом декількох хвилин охолоджувати в коптить полум'я. Якщо справа стосується внутрішніх спаїв або дуже складних скляних конструкцій, то для їх охолодження необхідно мати у своєму розпорядженні особливу піч або відповідний футляр. Порівняно просто тут можна допомогти собі таким прийомом: з листового матеріалу роблять широку гільзу, діаметром 60-80 мм, до дна якій як ручки прикріплюють відрізок смугового заліза; всередині гільзу обкладають товстим азбестовим картоном і перед вживанням тримають її отвором вниз над полум'ям пальника до тих пір, поки її внутрішня порожнина не розжариться до червоного. Слідом за цим гарячу скляну деталь вносять в гільзу, закривають гарячим азбестом і тримають там до повного охолодження.

Водоструминні насос для дуття.

Простий водоструминні прилад для дуття.

Температури зняття напружень для різних сортів скла залежать в основному від критичної точки скла. Товстостінні скляні прилади вимагають взагалі значно більш тривалого відпалу, ніж тонкостінні. Для звичайного приладового скла третього гідролітичного класу при товщині стінок до 2 мм і температурі зняття напружень 550 ° С можна отримати повністю вільний від напруг скло вже після двох годин охолодження; подібні ж прилади при товщині стінок приблизно від 6 до 8 мм повинні охолоджуватися за щонайменше 4,5 години. Чи залишаються напруги в склі після відпалу, перевіряють в поляризованому світлі, наприклад, розглядаючи скло в різних положеннях між пластинками поляроїда.

При склодувної обробці стаціонарної апаратури і довгих трубок доцільно користуватися ручної пальником. При цьому пальник переміщається, а скляний прилад або стаціонарний трубопровід закріплюються на штативах. Проста ручна пальник складається з двох латунних трубок довжиною приблизно 20 см і внутрішнім діаметром близько 4-5 мм, які на більшій частині своєї довжини припаяні один до одного і тільки на кінцях, де мають бути насаджені шланги для газу та повітря, кілька відходять один від одного. Недалеко від верхнього краю трубки G є бічний отвір діаметром 4 мм, спрямоване у бік трубки L, в обох стінках якої проти середини отвори в G також робиться наскрізний отвір. Така пальник має ту перевагу, що її зручно тримати в руці і з нею легко працювати завдяки її малій вазі: вона дає добре загострене полум'я. Для того щоб продути отвір у відрізку скляної трубки, на його відкритий кінець надягають топкий гумовий шланг, інший кінець якого беруть до рота, услід за чим нагрівають до розм'якшення частина скляної трубки, де потрібно зробити отвір, і дмуть в шланг. Тонкі отвори можна проколювати, користуючись розпеченим металевим вістрям. Крім того, Мюнсон для тієї ж мети запропонував користуватися загальновідомим властивістю сильних високочастотних полів пробивати маленькі отвори. Таким шляхом можуть бути просвердлені отвори діаметром від 1 до 20 мм. В якості електродів служить жорстка платинова або золота дріт діаметром 0,1 мм, вплавлення в кварцевий капіляр. Щоб уникнути тріщин у склі, досвід слід проводити при температурі 300 ° С. Якщо необхідно знову закрити отвір, то це досягається відповідним сплющенням цілого шматка трубки, а також стяганням отвори тонким скляним стрижнем відповідного діаметра. Часто необхідно обробляти на пальнику капілярну трубку, причому іноді потрібно визначити діаметр капіляра в ній. Для цього доцільно застосовувати такі методи.

Ручна паяльна пальник.

а) Безпосереднє вимірювання голчастим щупом або за допомогою мікроскопа. Цим шляхом можна тільки визначити розмір на кінцях капілярної трубки. У багатьох випадках цього недостатньо внаслідок того, що при ручному витягуванні трубок не можна досягти абсолютної незмінності перетину їх капіляра.

б) Непрямі вимірювання. 1) По висоті підйому рідин, наприклад 96% спирту, для якого має місце формула

»

де d - діаметр капіляра, h - висота підйому спирту, всі в мм. При вимірі вводять капілярну трубку одним кінцем у плоский скляну посудину, що містить шар 96% спирту товщиною 1-2 см. Час встановлення рівня в деяких капілярах досягає 2 годин.

2) За опором потоку рухається газу. У цьому випадку пропускають повітря або який-небудь інший газ під постійним тиском через два послідовно включених капіляра і вимірюють перепад тисків, який пропорційний опору потоку. Це вимір дає квадрат середньої площі поперечного перерізу.

3) За вагою ртутного стовпчика, визначивши попередньо його довжину в капілярі,

4) За електричному опору наповнених ртуттю, капілярів. Це вимір дає середню площу поперечного перерізу.

Найменший діаметр d, який можна отримати при виготовленні капіляра на скляному заводі, складає 0,02-0,03 мм. В даний час виготовляють також капіляри чотирикутного перерізу, проте з великими отворами. Отвори менше 0,02 мм діаметром в невеликих відрізках можна отримати шляхом рівномірного нагрівання трубки склодувної пальником, а потім дуже швидкого розтягування нагрітого місця. При цьому треба звертати увагу на те, щоб отвір капілярів не заплавах повністю.

Б) Обробка поверхні стекол

а) У багатьох випадках необхідно очищати поверхню скла від забруднень, завжди мають місце. Жири та вуглеводи найкраще змивати бензин-спирт-ефірними розчинниками. Перед вживанням знежирюючого засобу рекомендується проводити легке травлення поверхні розведеною плавикової кислотою. Розбавлена ​​до декількох відсотків плавикова кислота роз'їдає незначний шар скла і усуває забруднення та інші домішки. Ополіскування в спирті - ефірі видаляє частинки жиру.

Для підвищення хімічної та електричної міцностей скла застосовується обробка його силіконами. Більш легкоплавкі стекла при тривалому зберіганні виявляють схильність до гідролізу внаслідок завжди є на поверхні вологи. Це зменшує поверхневий опір. Ізолюючі властивості скла визначаються не стільки його внутрішнім, скільки поверхневим опором. Саме по собі скло є чудовим ізолятором, однак має неприємну властивість конденсувати на поверхні воду, внаслідок чого утворюється електролітична плівка. Зниження поверхневого опору є причиною появи вже при низьких температурах поверхневих струмів або навіть пробою. При дії високих напруг доцільно покривати скло силіконами. Це істотно збільшує поверхневий опір. Поверхневий опір силіконізоване скла залишається постійним навіть при підвищеній відносній вологості.

Цей несподіваний ефект знаходить ряд технічних застосувань, наприклад для підтримки постійним напруги запалювання газосвітних трубок або ртутних контактів. На жаль, сіліконізація ще не досить стійка. При дії високих напруг тихий розряд або тліючий розряд руйнує шар силікону; крім того, силікони нестійкі проти атмосферних впливів.

Виправдав себе наступний метод сіліконізацні: скло очищається плавикової кислотою, тривалий час висушується при 180 ° С і покривається шаром рідкого силікону. Повністю змочені силіконом деталі витримуються потім у сушильній шафі протягом трьох годин при 250 ° С або протягом чотирьох-шести годин при 200 ° С. силіконізовані скляні вироби не виявляють поверхневого натягу. Тому в силіконізовані вимірювальних приладах не спостерігається залишкових явищ.

б) Напівпровідникові шари на склі. Часто буває необхідним зробити поверхню скла електропровідного. У свинцевих або вісмутових стеклах це неважко отримати, якщо їх піддавати при високих температурах багатогодинного відновленню в потоці водню. З'являється при цьому, на їх поверхні чорно-сірий шар є провідним.

Поверхневий опір силіконізовані і несіліконізірованіих стекол залежно від вологості повітря: / - силіконізовані; Il - Несіліконізірованние.

Полупроводящая шари з гарною провідністю можна також отримати, вводячи в поверхню скла деякі матеріали, що не містяться в ньому. Для цього можна користуватися методом, що застосовувався ще в середні століття при виготовленні іррігірующіх покриттів. Для цього застосовуються хлористі сполуки олова і треххлорістий індій. Відомо три технічні способи:

1. Скляну деталь нагрівають до 500 ° С або вище і опускають потім в спиртовій або уксуснокислий розчин чотирихлористого олова.

2. При температурі приблизно 700 ° С розпорошують двохлористої олово і направляють утворилися пари в повітряному струмені на гарячий скляний предмет. Метод особливо придатний при обробці порожніх скляних предметів.

3. На розігрітий скляний предмет за допомогою пульверизатора наносять водний солянокислий розчин чотирихлористого олова. Товщина шару може бути визначена шляхом спостережень у білому світі інтерференційних квітів різних порядків. Провідні верстви див. стор 87.

В) Різка скляних трубок і їх з'єднання за допомогою шліфів

Скляні трубки діаметром до 2 cm при товщині стінок до 2 mm найпростіше різати наступним прийомом: на трубці наносять у місці розрізу поперечну ризику за допомогою скляного ножа, потім, обережно згинаючи трубку в місці надрізу, одночасно сильно розтягують її в протилежні сторони - трубка зазвичай розривається точно по надрізу. Якщо ж цим прийомом не досягається бажаний результат, то до місця ⁷ надрізу слід докласти розпечену крапельку скла. Якщо потім подути на це місце, то виникає поперечна тріщина, яка, однак, не завжди охоплює всю трубку. У цьому випадку можна або прикладати розпечені крапельки скла до кінця тріщини, яка при цьому подовжується, або спробувати розірвати трубку, розтягуючи обидві її частини в протилежні сторони. Для того щоб розрізати трубку діаметром понад 2 cm, на ній також роблять ризику; після цього беруть залізний дріт діаметром близько 3 mm, на кінцях якої зроблений напівкруглий вигин, і, розігрів її гачок до яскравого розжарювання, швидко прикладають до нього трубку місцем надрізу і обертають її навколо осі. Для забезпечення успіху гачок повинен щільно охоплювати трубку. Зазвичай трубка розколюється по надрізу, коли гачок вже стемніє. Часто буває необхідно розрізати трубку на маленькі шматки; для цього придатне прісносооленіе, що складається з контактного затиску і петлеобразно встановленої дроту, раскаліваемой струмом. У цьому випадку дріт можна по всій її довжині укласти навколо скляної трубки. Струм можна вмикати і вимикати за допомогою контактного затискача. Трубки з великою товщиною стінок розрізають за допомогою шліфувального круга або алмазної пилки. У багатьох випадках необхідно відпоювати окремі деталі від вакуумної установки за допомогою пальника. Так, наприклад, якщо необхідно розплавити і відтягнути що знаходиться під вакуумом сполучну капілярну трубку, то в місці відтягування трубку розм'якшують полум'ям протягом щонайменше 1 - 2 км. Однак ще раніше, ніж капіляр починає запливати в цьому місці, нагрівання слід припинити для того , щоб за допомогою насоса видалити газ, що виділяється скляними стінками при нагріванні. Потім знову нагрівають капіляр і, починаючи з боку частині, що поступово заплавляются його. Важливо починати з місця, найближчого до відокремлюваної частини, і йти в напрямку до насоса, тому що в противному випадку гази, що виділяються при заплавленіі капіляра; погіршують вакуум у відпаюємо частини. Для того щоб забезпечити надійне заплавленіе капіляра, рекомендується на його відтягнути кінчику наплавить маленьку скляну крапельку. У літературі описаний спосіб заплавляются скляні капіляри в вакуумі нагріванням катодними променями, які фокусуються увігнутим електродом на заплавляются місці капіляра. Хоча припаювання і отпайка окремих частин апаратури розглядається як найбільш надійний і бездоганний спосіб з'єднання скляних трубок, все ж з'єднання трубок гумовими шлангами внаслідок простоти знаходить найбільш широке застосування. Там, де можливо, скло повинне стосуватися скла так, щоб гази або рідини лише на невеликих ділянках стосувалися гуми. В даний час все більше застосування знаходить спосіб з'єднання шліфах завдяки їх хімічної індіферентності. Відомі шліфи плоскі, циліндричні, сферичні і конічні. Конічні шліфи знаходять в лабораторії найбільш широке поширення. Раніше протягом десятиліть застосовувалися різні невзаємозамінні конічні шліфи, але в даний час все ширше входять у вжиток взаємозамінні стандартні шліфи. У табл. 1,15-17 наведені деякі з стандартних шліфів.

Стандартні шліфи NS 1: 10

Стандартні шліфи для високого вакууму

Іноді в приладах внаслідок теплових або будь-яких інших Дій необхідна деяка рухливість окремих частин, у цих випадках виправдовують себе кулясті шліфи. Споживані наступні твані:

Кулясті шліфи

У німецьких стандартах встановлено таке правило: незмащених пара шліфів вважається вакуумно-щільною в тому випадку, якщо ртуть, що знаходиться під тиском 1 ШПМ і при температурі 20 ° С, не затягується всередину шліфів. Ефіроплотной парою шліфів вважається така незмащених пара шліфів, яка, закриваючи посудину з ефіром в продовження 10 діб при температурі 20 ° С, забезпечує настільки незначне зменшення кількості ефіру, що при вимірюванні будь-якими простими приладами встановити це не вдається.

Дуже часто не змазані жиром шліфи через деякий час втрачають рухливість. Це обумовлено гідролітичним розкладанням стекол, вони «міцно в'їлися». Для відновлення їх рухливості слід, обережно нагріваючи муфту шліфа, одночасно постукувати її шматком дерева. В особливо важких випадках рекомендується застосовувати деякі спеціальні пристосування.

Г) Спайка скла і металу

У зв'язку з швидким розвитком техніки високого вакууму все. більшого значення набуває пайка скла і металу. Для вакуумно-щільних металевих впаек застосовують тільки такі скла і метали, які відповідають наступним вимогам:

а) Метал повинен бути попередньо оброблений так, щоб при вплавление він не виділяв жодних газів.

б) Коефіцієнт розширення металу повинен приблизно відповідати коефіцієнту розширення скла в межах до точки розм'якшення скла.

в) Якщо залежність розширення від температури металу виявляє точку зламу, то ця точка повинна лежати не нижче критичної точки скла.

г) При обробці полум'ям метал повинен утворювати плівку оксиду, яка розчиняється у склі.

Необхідно стежити за тим, щоб виникаючі при нагріванні натягу не перевершували максимально допустимих. Унаслідок малого межі міцності скла на розрив місця з'єднання скла з металом особливо схильні до руйнування. До нормальному тиску скло щодо відчуває мало. Є три можливості надійного вплавлення металів у скло:

1. Металева деталь вибирається дуже тонкої, так що критичні напруги вирівнюються пластичної піддатливістю металу. Приклади: вплавление мідних пластин з загостреними краями або тонких дротів у різні сорти скла або вплавление молібденової фольги в кварцове скло.

2. Сплавляння і з'єднання скла з металом за допомогою вплавлення під тиском, наприклад залізо зовні, скло всередині, або гаряча посадка скляного кільця на металеву болванку, а на скляне кільце - металевого кільця.

3. З'єднання скла з металом за допомогою металів і сплавів, теплове розширення яких таке ж, як у скла. Цей спосіб застосовується частіше за все, його можна рекомендувати початківцям.

Важливе значення мають ще такі вказівки.

Тонкі платинові дроту можна впаивать в скло цілком надійно щодо вакууму, користуючись двома способами: один, при якому спочатку дріт впаивают в спеціальне скло, яке потім вже після цієї операції спаивается з другим склом, і другий, при якому дріт безпосередньо впаивают в скляну трубку , що має той же коефіцієнт розширення, що й платина. Для впайкі платини першим способом користуються в якості м'якого скла переважно свинцевим склом. Для цього беруть суцільну паличку з свинцевого скла з витягнутим кінчиком, добре розм'якшують її в сильніше окислюється полум'я і обережно обвивають дріт розплавленим склом. Намотане скло сплавляється потім у невеликий циліндрик або кульку на зовнішньому, також окисляти кінчику невеликого полум'я. Якщо при цьому, внаслідок відновлення, на склі з'являється почорніння, то його можна легко усунути відповідної регулюванням окисляє полум'я.

Якщо дріт необхідно впаяти безпосередньо в трубку, то в останній роблять невеликий отвір, вставляють туди дріт з наплавленим свинцевим склом і сплавляють це місце, додаючи в разі потреби ще деяка кількість скла. Крім платини, Яка для початківців є найбільш зручною для впайкі, в останні роки для вплавлення стали застосовувати ряд інших металів і сплавів.

При вплавление в м'які скла застосовуються метали з коефіцієнтом лінійного розширення б> 60.10 ^- ' град ^-1. Тугоплавкі скла вимагають, внаслідок їх відносно високої точки розм'якшення, значень коефіцієнта лінійного розширення металів <50-10 ~? град ~ ^1. З чистих металів для твердих стекол застосовні вольфрам від 20 до 300 ° С a = 44-10 " ^{'c C} - ·, молібден від 20 до 300 ° С б = 53.10 -' ⁰ C ^-1.

Так як вольфрам і молібден погано обробляються і з них важко отримати ковпачки й кільця, останнім часом для вплавлення у тверді скла було розроблено велику кількість легко оброблюваних сплавів. Сплави із заліза, нікелю і кобальту, відомі під торговими назвами «ковар», «ферніко» і «вакон», стали важливими матеріалами вакуумної техніки. Вони, перш за все, відрізняються тим, що при вплавление утворюється добре розчинна у склі окис металу, тому одночасно створюється проміжне скло, яке забезпечує стійкий перехід від металу до скла. Цей оксидний шар, який виникає при обробці в полум'ї, має особливо велике значення. Якщо, наприклад, чорна окис міді не утворює розчину в склі, то рубіново-червона закис міді розчиняється в ньому, тому при сплаву міді зі склом треба стежити за освітою рубіново-червоного забарвлення.

Часто при сплаву скла з металом утворюються бусінкообразние бульбашки газу. Досвід показує, що їх поява в більшості випадків викликається металом. Якщо явище газоутворення при вплавление повторюється, то треба ще раз обробити метал у вакуумі. Необхідно 'також ретельно оглядати скло. Перед вплавление скло слід піддавати грунтовної очищенню. Довго зберігалися скла часто забруднені і покриті плівкою води. Це може істотно порушувати вакуум. Після очищення скла в розведеному розчині плавикової кислоти трубка або стрижень добре висушуються в полум'я. Тільки після цього можна проводити вплавление. При сильній струмового навантаження і особливо у високочастотних полях істотне значення має поверхневий опір скла. Про його величині можна судити за значенням точки T _kim. Це значення відповідає температурі, при якій питомий електричний опір скла досягає значення 100 Л / ол <= ^{8 жовтня} му. Чим більше Tj _lloo, тим вище омічний опір при температурних навантаженнях.

Зазвичай температура Т _до _ _ГОО свинцевих стекол вище, ніж стекол, що не містять свинцю. Tf _lloo легкоплавких стекол менше, ніж тугоплавких. М'які скла, придатні для сплавлення з металом, дані в табл. 1,18.

Межі застосовності стекол Ваковія 501 і 511 перекриваються і є нечіткими. Перш за все, перекриваються області застосування тонких дротів. У багатьох випадках для отримання бездоганного сплавлення необхідно перед з'єднанням зі склом проводити протягом% - 1 година. термічну обробку металу при 800-1000 ° С у вологому водні з подальшим повільним охолодженням. Сплави нікель - залізо і нікель - залізо - кобальт не можна піддавати занадто сильному окислення. Правильним кольором вплавлення є сірий, а не чорний. Якщо шар окису має густу чорне забарвлення, то він може легко відокремитися. При цьому порушиться герметичність. Якщо межа розділу між застиглими склом і металом має сірий колір, то міцність максимальна.

Іноді виявляється необхідним видалити з металу шар окалини, що виникає при вілавленні. Це можна виконати двома шляхами:

1. За допомогою відновлення. Металева деталь нагрівається в атмосфері водню до червоного розжарювання і протягом тривалого часу обдувається зволоженим повітрям. При цьому відновлення шару окису відбувається тим швидше, чим вищою була взята температура.

2. За допомогою травлення. Для розпушення шару окалини оброблювана деталь кладеться па 5-10 хвилин у ванну, що містить приблизно 20 вага% сірчаної кислоти, близько 1% протрави, що застосовується для сірчаної кислоти, інше - вода; температура 80-90 С; потім метал споліскується водою і додатково протруюють в розведеною азотної кислоти. Обробка у ванні не повинна бути тривалою, щоб не викликати занадто сильного руйнування металу. Далі, деталь знову споліскується водою і на короткий час опускається в розбавлену соляну кислоту. Після грунтовного обмивання водою слід ретельна сушка. Цей метод травлення застосуємо до ваковітам 501, 511, 540 і вакону. При сплаві твердого скла; особливо з молібденом і вольфрамом, треба слідувати ще таких вказівок.

Перш за все з відповідного сорту скла виготовляють тонкостінну скляну трубочку, так що дріт саме в неї проходить. Ця дріт попередньо обережно нагрівається в окислюючими полум'я до появи темно-синього нальоту.

Вплавлсніе електродів.

Потім дріт просувають в трубочку і швидко сплавляють з нею на кисневій склодувної пальнику. Скло, призначені для сплаву з молібденом і вольфрамом, можна сплавляти і з іншими сортами стекол, наприклад з дураном або супер-макс. Після сплаву вольфрамова дріт повинна бути оранжево-червоною, а молібденова - шоколадно-коричневою. На самій дроті повинні утворитися бульбашки. Для вибору матеріалів при сплаву металів з ​​твердим склом служить табл. 1,19.

Дуже часто доводиться впаивать маленькі електроди в розрядні трубки. Тому слід зробити деякі вказівки про найбільш доцільне методі такий впайкі. На рис. А зображений відрізок троса, який припаяний до вплавляються платинової дроті. Впайка електрода найкраще здійснюється наступним чином: алюмінієвий штифт нагрівають у полум'ї пальника до температури, близької до температури плавлення, і доведену таким же чином до світлого розжарювання платинову дріт вдавлюють па кілька міліметрів у розм'якшений алюміній. Після цього дріт і шматок троса обволікає розплавленим склом для впаювання, з якого заздалегідь виготовили трубку з розширенням на верхньому кінці. Потім трубку надягають па дріт, Ту частину трубки, яка оточує наплавленого на дроті скло, обережно нагрівають у окислювальної частини полум'я і сплавляють без утворення бульбашок зі склом, наплавленим на дроті. Потім електрод вводиться в приготовлену скляну трубку, що має вгорі відповідний отвір.

Вплавление електродів в кварцове скло за допомогою молібденової фольги.

Слідом за цим сплавляють край отвору з трубкою на електроді.

Крім вплавлення, ст. даний час широко застосовується наплавлення. Застосовувані матеріали вимагають при цьому відповідної попередньої обробки. Наплавляється мідне кільце повинне бути відповідно виготовлено і підготовлено до процесу наплавлення. Важливим тут є та обставина, що еластичність міді при термообробці така велика, що розтріскування скла можна усунути. Такі поверхневі наплавлення можна проводити також на кварці, застосовуючи молибденовую фольгу.

Цей прийом зображений на рис.: Спочатку до відрізка молібденової або вольфрамової дроту пріплавляются молібденові фольги товщиною 15 ж і шириною 4 мм з невеликою прокладкою з платинової фольги. Сплавліваемое місце готується таким чином, що між В і D кварцова трубка сплющується, як показано в розрізі, потім у неї вводиться армована фольга, і трубка відкачується. Останнє необхідно для запобігання фольги від окислення. Потім кварцову трубку між В і D нагрівають полум'ям гримучого газу настільки, щоб забезпечити прилипання кварцового скла до фользі. Потім ковпачок А можна відрізати, а кварцову деталь піддати подальшій обробці.

Незважаючи на те, що коефіцієнт теплового розширення молібдену майже в дев'ять разів перевершує коефіцієнт розширення плавленого кварцу, подібні спайки дуже надійні і нечутливі до температури. Вони витримують струм силою у багато ампер.

Залежність допустимого струмового навантаження від діаметра вплавлений дроту з вольфраму, молібдену, міді і константану зображена на рис.

Д) вплавление вводів у скло

Останнім часом в радіо-і високочастотної техніки застосовуються скляні прохідні ізолятори, для яких є відповідні стандарти. Цей метод введення легко здійснюється за допомогою допоміжних пристосувань і застосовується тому при виготовленні конденсаторів, трансформаторів, опорів та інших деталей електротехнічних 'пристроїв. Такий скляний введення складається з придатного для впайкі щільного щодо вакууму скляного ізолятора, в який введено два або більша кількість коаксіальних металевих частин. Це дає можливість отримувати надійно ізолюючий введення електричних провідників і укладати останні в металевий футляр, що оберігає чутливі частини приладу від зовнішніх впливів. Для введення застосовуються спеціальні температуростійкі сорти скла з високими ізолюючими якостями. Нещодавно для одиночних і багатопровідних вводів стали застосовувати спікаються скло. Цим досягається висока в порівнянні з прозорим склом механічна і термічна міцність.

Залежно від форми і сорти скла можна відзначити наступні електрофізичні властивості скляного вводу:

1. Питомий сопротівленпе скла від 0,6 · 10 ¹² до ¹⁰ листопаду ом-см.

2. Допустима температура при тривалій роботі:

а) легкоплавкі з'єднання від -70 до +150 ° С;

б) тугоплавкі сполуки від -70 до +300 ° С.

3. Максимальна пробивна міцність при 760 мм рт. ст. і при шляху ковзного розряду 20 мм близько 1 кв / мм.

4. Середня пробивна міцність близько 40 кв / мм.

5. Залежність робочої напруги від шляху поверхневого розряду за стандартом.

Е) З'єднання скло - метал - фарфор

Підвищення електричних навантажень викликало запровадження керамічних матеріалів у вакуумну техніку. Крім звичайних порцелян і допускають високі навантаження металевих оксидів, таких, як окис цирконію, окис магнію, оксид торію, окис титану, останнім часом визнання отримали магнієві силікати. Це відбулося головним чином тому, що останні можуть бути легко сплавлені зі скляними трубками, забезпечуючи надійні щодо вакууму переходи від металу до кераміки. Для впайкі необхідно вибирати такий сорт скла, коефіцієнт розширення якого був би меншим, ніж коефіцієнт розширення застосовується при цьому кераміки.

Можливі з'єднання керамічних матеріалів з ​​відповідними сортами скла можна визначати з табл.