Brevet FR2009889A1 — publié le 19700213

. Les lampes à décharge à corps de céramique sont une source nouvelle et prometteuse: d'éclairage. Toutefois, les fabricants de ces lampes se heurtent à de nombreux problèmes de matériaux et de traitement, qui sont nouveaux. Ces lampes à dé-5 charge comportent généralement un corps ou une enveloppe de céramique, de forme tubulaire, dont les deux extrémités sont fermées par un disque ou un capuchon en métal réfractaire. Ces disques ou capuchons portent généralement les électrodes opposées entre lesquelles l'arc s'établit dans la lampe. Après que 10 les disques ou les capuchons d'extrémité ont été fixés à l'enveloppe de céramique, cette dernière doit être évacuée et remplie d'un élément d'entretien de l'arc ou d'ionisation, tel que le mercure, l'argon et/ou le sodium pour n'en citer que quelques uns. Pour accomplir cette opération de pompage et de rem-15 plissage, l'un, au moins, des capuchons ou disques d'extrémité doit porter un court tube, appelé "queusot", en métal réfractaire qii s1 étend à travers le capuchon ou le disque pour donner accès à l'intérieur du corps hermétique de la lampe. Divers procédés ont été utilisés avec plus ou moins de suc-20 cès, pour unir le queusot de pompage en métal réfractaire, généralement en tantale, au capuchon ou au disque d'extrémité en métal réfractaire qui est normalement le niobium. l'un de ces procédés consistait à produire une brasure au titane, cette brasure étant réalisée par chauffage H.F. sous vide. 25 Quand il est apparu utile d'éliminer le titane du joini1 re liant le capuchon d'extrémité au queusot, comme c'est le cas dans certaines applications, des résultats satisfaisants ont été obtenus en fabriquant le capuchon avec un petit collier appelé à entourer le tube de tantale sur environ 2 mm. Ce petit col-30 lier était destiné à être fondu sous vide en utilisant une soudeuse à faisceau électronique pour produire le joint. Sans certains cas, on constate que ces deux procédés sont laborieux, longs et demandent des équipements coûteux et, pour produire des lampes à décharge en céramique dans des conditions 35 économiques, il restait encore à trouver un procédé permettant de souder le capuchon d'extrémité en métal réfractaire au queusot en métal réfractaire d'une manière simple, peu coûteuse et adaptée à des techniques de fabrication rapides. 69 15661 -2- 2009889 En conséquence, le but de la présente Invention est de fournir un procédé pour souder un tube en métal réfractaire dans l'ouverture d'un élément en métal réfractaire. Pour atteindre cet objectif, l'invention apporte un pro-5 cédé pour souder un disque ou un capuchon en métal réfractaire ayant un point de fusion relativement bas à un tube en métal réfractaire ayant un point de fusion plus élevé, qui consiste à placer le tube de métal réfractaire à point de fusion plus élevé dans une ouverture percée dans l'élément en métal réfrac-10 taire à point de fusion inférieur de façon qu'il s'y ajuste à glissement, à placer une bague métallique ayant un point de fusion inférieur autour du tube métallique réfractaire à point de fusion plus élevé près de la jonction de celui-ci et de l'élément et à faire passer un courant électrique à travers ce tu-15 be pour provoquer la fusion de ladite bague, de sorte que le métal qui la constitue s'écoule dans et autour du joint entre le tube et l'élément, soudant ainsi hermétiquement le premier au second. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res— 20 sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 est une vue en élévation d'un tube à décharge en céramique, line partie de l'un des capuchons d'extrémité 25 étant arrachée ; - la figure 2 est une vue en plan d'une monture pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention et qui illustre les éléments avant l'assemblage ; - la figure 3 est une vue en plan analogue à la figure 2, 30 mais qui montre les éléments assemblés en préparation au soudage ; - la figure 4 est une vue en coupe agrandie montrant les éléments assemblés avant le soudage; et, - la figure 5 est une coupe analogue à la figure 4- montrant 35 les éléments soudés. En se référant au dessin et notamment à la figure 1, on voit une lampe à décharge en céramique qui illustre l'une des applications pour lesquelles le procédé de scellement de la pré 69 15661 -3- 2009889 sente invention peut être utilisé. Cette lampe à décharge, désignée en son entier par 10, comprend un corps tubulaire 12 en alumine polycristalline, fermée aux deux extrémités par un capuchon ou un couvercle 14. L'une des extrémités, au moins, du 5 tube de céramique porte un queusot de pompage et. de remplissage 16 qui sert de conducteur de traversée et qui s'étend à travers le capuchon 14. Le queusot 16 porte, à son extrémité intérieure, l'une des électrodes d'éclatement (non-représentées). En général, l'autre extrémité porte tin simple ruban flexible en 10 métal réfractaire 18 qui sert de conducteur d'alimentation, l'autre électrode d'éclatement étant montée sur la face intérieure du capuchon inférieur 14, sur un ruban de métal réfractaire analogue (non représenté). L'une des principales difficultés avec laquelle les fàbri-15 cants de lampes à décharge de céramique ont été confrontés est celle de la réalisation des divers joints nécessaires entre les pièces. En effet, ces joints doivent tenir le vide, doivent être capables de supporter des températures extrêmement élevées (supérieures à 1 000°G) et doivent être capables de résister aux 20 attaques des vapeurs des métaux alcalins parfois utilisés comme remplissage d'ionisation. L'un des joints qui a soulevé les principales difficultés avant la présente invention est le joint 20 entre le capuchon d'extrémité et le queusot de pompage. En se référant/aux1 figures 2 à 5ï on va décrire en détail 25 le procédé de la présente invention. Gomme l'illustre la figure 2, la monture comprend une barrette de serrage inférieure 22 qui retient une cheville de centrage 24 destinée à recevoir le queusot de tantale. ïïn capuchon de métal réfractaire 14 et une bague 15 dont le point de fusion est inférieur à celui du queusot de 30 pompage 16, sont tous deux enfilés au-dessus de l'extrémité du queusot 16, le capuchon 14 étant placé à la hauteur désirée au-dessus de l'extrémité 17 du queusot. La bague de métal 15 est placée au-dessus de la jonction entre le queusot de pompage en métal réfractaire à point de fusion élevé et le capuchon d'ex-35 trémité en métal réfractaire à point de fusion plus bas, comme l'illustrent les figures 3 et 4. La bague 15 doit avoir un point de fusion plus bas que celui du queusot et ne doit pas avoir un point de fusion plus élevé que celui du capuchon. L'extrémité 69 15661 2009889 inférieure 17 du queusot est ensuite placée sur 1* extrémité pointue de la cheville de centrage 24 et une barrette de serrage supérieure 26 est refermée et est" fixée au moyen de l'une des vis 28» l'ensemble étant dans la position représentée sur la figure 5 3, on connecte la source électrique 30 pour faire circuler un courant électrique à travers le queusot en métal réfractaire à point de fusion élevé de façon à chauffer la bague métallique à bas point de fusion 15 au-dessus de son point de fusion, provoquant ainsi la fusion et un écoulement de métal autour du 10 queusot et au-dessus du capuchon d'extrémité, au voisinage du queusot, en réalisant ainsi un joint hermétique entre eux, comme l'illustre la figure 5* Il est courant d'utiliser des tubes de tantale ayant environ 0,35 nua d'épaisseur et un diamètre extérieur d'environ 3 mm eom-15 me queusot de pompage et de remplissage pour des lampes à décharge en céramique. Il est également courant que les capuchons d'extrémité soient en niobium. Pour donner un exemple, quand une bague de niobium ou de tantale 15 et un capuchon d'extrémité 14 en niobium sont placés sur un queusot de pompage en tantale 20 ayant un diamètre extérieur d'environ 3 mm, le passage pendant quelques secondes d'un courant électrique d'environ 200 A produit un excellent joint entre eux. Ce courant est fourni par la source électrique 30 qui comprend, en général, un transformateur de puissance et qui est reliée à une ligne d'alimentation de 110 25 volts. La ligne de 110 volts est connectée à une transformateur variable et à un transformateur abaisseur de rapport 10/1 qui délivre un courant de 200 ampères sous une tension d'environ 8 V par la ligne 32 au queusot de tantale. Il est bien évident que l'intensité du courant nécessaire est fonction des dimensions du 30 queusot de tantale. Il est préférable que le joint soit produit :sous vide ou dans une atmosphère inerte pour éliminer l'influence nuisible de l'oxydation. Un procédé qui a donné des résultats satisfaisants consiste à réaliser le joint dans une atmosphère d'argon du commerce approximativement à la pression atmosphérique. 35 II est préférable que la bague 15 soit en titane; toutefois, dans certaines applications, par exemple, lorsqu'on a affaire à des vapeurs âë métaux alcalins, il est préférable que la bague 15 soit en niobium. 69 1566! 2009889 I i eetehdicatious 1Ha procédé pour souder un disque ou un capuclion en métal réfractaire ayant un point de fusion relativement bas à un tube en métal réfractaire ayant un point de fusion plus élevé 5 qui consiste à placer le tube de métal réfractaire à point de fusion plus élevé dans une ouverture percée' dans l'élément en métal réfractaire à point de fusion inférieur de façon qu'il s'y ajuste à glissement, à placer une bague métallique ayant un point de fusion inférieur autour du tube métallique réfractai-10 re à point de fusion plus élevé près de la jonction de celui-ci et de l'élément et à faire passer un courant électrique à travers ce tube pour provoquer la fusion de ladite bague, de sorte que le métal qui la constitue s'écoule dans et autour du joint entre le tube et l'élément, soudant ainsi hermétiquement le pre-15 mier au second. 2.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel le tube est placé verticalement et la bague est placée sur le tube près de la jonction, au-dessus de l'élément. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le 20 métal réfractaire à bas point de fusion est le niobium ou le titane, tandis que le métal réfractaire à point de fusion plus élevé est le tantale. 4.- Procédé selon3a revendication 1, 2 ou 3, dans lequel l'ensemble comprenant le tube, l'élément êt la bague est disposé 25 une atmosphère inerte pendant le passage du courant élec trique à travers.le tube. 5«- Procédé selon les revendications 1 à 4 dans lequel le capuchon est le capuchon d'extrémité d'un tube à décharge en céramique et le tube est un queusot de pompage et de remplissage