Brevet FR2300745A1 — publié le 19760910

L'invention concerne un procédé de scellement verre métal résistant à haute température en atmosphère oxydante et en particulier de traversées de courant dans les verres durs ou les verres de silice, pour des lampes d'éclairage, lesdites traversées étant réalisées par pincement du verre, à chaud, sur des rubans métalliques de très faible épaisseur, lesdits rubans étant intercalés entre les conducteurs extérieurs à l'ampoule et les conducteurs intérieurs portant le filament, le passage capillaire le long du conducteur extérieur compris entre l'extrémité du pincement et le ruban de scellement étant rempli d'un matériau empêchant ltoxydation de la traversée. La réalisation de traversees étanches par pincement à chaud du verre sur des rubans métalliques de faible épaisseur présente un certain nombre d'inconvénients dont les principaux sont les suivants - la faible épaisseur de la bande métallique limite fortement l'intensité de courant admissible dans les passages. Les pertes par effet Joule deviennent rapidement prohibitives et entraînent une élévation de température du scellement qui peut devenir inacceptable pour la bonne tenue dans le temps, - les métaux et alliages réfractaires utilisés sont souvent facilement oxydables au-dessus de 3000 C. Les oxydes qui se forment sont poreux et même volatils et ne préservent donc pas le métal d'une oxydation profonde, - la formation dtoxyde entratne un gonflement des passages et un éclatement du verre qui les enrobe dtoù la destruction prématurée du scellement. Ces inconvénients apparaissent surtout lorsque, pour des raisons mécaniques telle que la rigidité, on est obligé de prolonger les rubans, sur lesquels sont effectués les scellements, par des tiges métalliques cylindriques qui leur sont soudées. Ces tiges, en molybdène ou tungstène, ne sont pas scellées de manière étanche au verre et laissent entre leur surface et le verre un espace capillaire qui permet le passage de ltoxygène jusqu'aux soudures. De nombreuses techniques ont été élaborées dans le but d'obvier à ces inconvénients. C'est ainsi que le brevet américain 3 211 826 propose une obturation de l'espace capillaire avec un verre à base de borate de plomb devenant poreux à la température de fonctionnement du pincement. La protection ne peut être obtenue que lorsque le verre de protection est poreux, car à l'état solide du fait des différences de coefficient de dilatation avec le quartz et le métal constituant les entrées de courant, il apparaetrait des félures permettant la diffusion de l'oxygène jusqu'aulx soudures. Une autre méthode décrite dans le brevet américain 3 742 117 consiste à utiliser à la place de verre à bas point de fusion et pour des lampes dont la température n'excède pas 3500 C une résine silicone résistant à haute température. Une autre technique consiste à intercaler, entre le ruban de molybdène assurant 11 étanchéité et la tige du passage, une plaquette en un matériau inoxydable comme le platine qui retarde la destruction du scellement en abaissant la température du passage gracie à une amélioration du contact électrique. L'invention a pour but de limiter très fortement la diffusion de l'oxygène ou de l'agent oxydant vers la soudure grâce à la mise en place, avant scellement, d'un matériau approprié dont la fusion, assurée lors du scellement, lui permet de remplir l'espace capillaire et de fixer l'oxygène avant qu'il n'atteigne la soudure. Le procédé selon l'invention, pour le scellement verre métal résistant à haute température en atmosphère oxydante et en particulier de traversées de courant dans les verres durs ou les verres de silice, pour des lampes d'éclairage, lesdites traversées étant réalisées par pincement, du verre, à chaud, sur des rubans métalliques de très faible épaisseur, lesdits rubans étant intercalés entre les conducteurs extérieurs à l'ampoule et les conducteurs intérieurs portant le filament, le passage capillaire le long du conducteur extérieur compris entre l'extrémité du pincement et le ruban de scellement étant rempli d'un matériau empêchant l'oxydation de la traversée, est remarquable en ce que l'on dépose d'abord un matériau métallique sur au moins une partie du conducteur extérieur prolongeant le ruban, puis on effectue le scellement par pincement à chaud du verre sur le ruban, le matériau métallique déposé sur le conducteur extérieur entouré par le verre fond et remplit le passage capillaire formé entre le conducteur et le verre. Le matériau métallique est oxydable à la température de fonctionnement du pincement. Selon des mises en oeuvre différentes - le matériau métallique est déposé sur le conducteur sous forme d'une couche mince, - le matériau métallique est fixé sur une partie du conducteur sous forme d'un morceau de fil ou de bande, - le matériau métallique est fixé entre au moins deux conducteurs voisins sous forme d'un morceau de fil ou de bande, - le matériau métallique est du cuivre. Les explications et dessins donnés ci-après à titre d'exemples permettront de mieux comprendre l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe d'une lampe à ampoule en verre dur ou en verre de silice à sorties opposées réalisée selon l'invention. La figure 2 est un exemple de réalisation du montage d'un filament et de ses sorties avant scellement. La figure 3 est une vue en coupe d'une lampe dont les conducteurs sortent d'un meme c8té. La figure 4 est un exemple de réalisation du montage d'un filament et de ses sorties, lesdites sorties étant situées sur un meme culot. La figure I représente une vue en coupe d'une lampe réalisée selon le procédé de l'invention. Cette lampe est formée à partir d'un tube de verre dur ou de verre de silice fermé à ses extrémités par pincement. Dans l'axe du tube, dont la partie centrale 1 constituera l'ampoule, on introduit le filament 2 monté sur les conducteurs de sortie 3 et 4 par l'intermédiaire de rubans de molybdène 5 et 6 de très faible épaisseur. Les conducteurs de sortie ou extérieurs 3 et 4 sont constitués par des tiges de tungstène ou de molybdène d'un diamètre important par rapport à l'épaisseur des rubans sur lesquels elles sont soudées en 7 et 8. Les scellements étanches sont effectués par pincement des extrémités 9 et 10 sur les rubans de molybdène.Lors du pincement, le verre vient également entourer les conducteurs extérieurs 3 et 4 sans pour cela réaliser une soudure, Un passage capillaire a donc tendance à se former autour des tiges et permet l'oxydation des soudures 7 et 8. Afin d'éviter cet incoavénient, on dépose sur les tiges 3 et 4 un métal dont la température de fusion est inférieure à la température à laquelle se produit le scellement. Sans former avec le verre une liaison étanche, le métal tend à limiter fortement la diffusion de l'agent oxydant vers les rubans. L'efficacité du procédé est accrue si le métal choisi est oxydable à la température de fonctionnement. Dans ce cas, l'agent oxydant est fixé sur le métal fondu avant de parvenir dans la zone où il peut être nuisible. Comme il n'existe pas de véritable scellement avec le métal d'apport, l'oxydation ne provoque pas l'éclatement du verre. La figure 2 montre le montage d'un filament pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On place sur les tiges en des points devant etre inclus dans le pincement des morceaux Il et 12 de fil ou de bande du métal choisi. Lorsque cet ensemble filament et sorties est positionné dans le tube de verre 1 et que l'on effectue le scellement par pincement, les morceaux 11 et 12 se liquéfient et le métal fondu vient remplir les espaces capillaires 13 et 14 pouvant subsister entre le verre et les tiges des conducteurs. Selon un autre mode de réalisation en tout point semblable et non représenté, le métal est déposé à la surface des tiges conductrices 3 et 4 sous forme d'une couche qui se liquéfie lors du scellement et vient remplir les espaces capillaires. La figure 3 représente en coupe une lampe dont les sorties sont voisines. Cette lampe est réalisée à partir d'un tube de verre dur ou de silice 15 dans lequel on introduit l'ensemble conducteurs de sortie filament représenté figure 4. Les conducteurs extérieurs à la lampe 16 et 17 sont soudés à une des extrémités des rubans de molybdène 18 et 19 dont les autres extrémités supportent les conducteurs intérieurs portant le filament 20. Entre les conducteurs 16 et 17 est fixé une bande ou un fil de métal 21. L'ensemble, représenté figure 4, est introduit dans le tube 15 dont on pince l'extrémité 22 sur les rubans de molybdène 18 et 19 pour assurer le scellement.Le chauffage, lors de l'opération de scellement, fond le pont de métal 21 qui se répartit sur les deux tiges 16 et 17 et vient occuper les passages capillaires 23 et 24 qui sont susceptibles de se former lors du pincement. Il est possible de déposer le métal séparemment sur chaque conducteur comme dans le cas d'une lampe à sorties opposées. Selon une réalisation préférée, on utilise comme métal du cuivre dont le point de fusion (10840) est notablement inférieur à la température à laquelle se réalise le scellement (de l'ordre de 20000 pour la silice). Le cuivre présente en outre l'avantage de former avec l'oxygène de l'air un oxyde protecteur ntentraSnant pas de gonflement risquant de faire éclater le verre qui entoure les passages. Selon un exemple de réalisation d'une lampe conformément au procédé, objet de l'invention, la lampe est formée d'un tube de quartz de diamètre extérieur de 8 mm, sa longueur hors tout étant de 3O os. Les conducteurs de courant sont des tiges de molybdène de 0,5 mm de diamètre, auxquels sont soudés des rubans de molybdène de 4 mm de largeur et de 5 mm de longueur, dont l'épaisseur maximale est de 25 microns. Les scellements étanches sont réalisés par pincement des deux extrémités du tube. L'ampoule est remplie d'un gaz neutre sous pression. La puissance de cette lampe est de 60 W sous 6 V. Les morceaux de fil de cuivre fixés aux conducteurs ont 4 mm de long et 0,5 mm de diamètre. Une telle lampe est susceptible de fonctionner un minimum de 300 heures a une température de 3800 C. Une lampe de mimes caractéristiques mais dont les conducteurs ne sont pas entourés de cuivre a ses scellements détruits après quelques dizaines d'heures de fonctionnement. REVENDICATIONS 1/ Procédé de scellement verre métal résistant à haute température en atmosphère oxydante et en particulier de traversées de courant dans les verres durs ou les verres de silice, pour des lampes d'éclairage, lesdites traversées étant réalisées par pincement du verre, à chaud, sur des rubans métalliques de très faible épaisseur, lesdits rubans étant intercalés entre les conducteurs extérieurs à l'ampoule et les conducteurs intérieurs portant le filament, le passage capillaire le long du conducteur extérieur compris entre l'extrémité du pincement et le ruban de scellement étant rempli d'un matériau empêchant l'oxydation de la traversée, caractérisé en ce que l'on dépose d'abord un matériau métallique sur au moins une partie du conducteur extérieur prolongeant le ruban, puis on effectue le scellement par pincement à chaud du verre sur le ruban, le matériau métallique déposé sur le conducteur extérieur entouré par le verre fondant et remplissant le passage capillaire formé entre le conducteur et le verre. 2/ Procédé de scellement verre métal selon la revendication I, caractérisé en ce que le matériau métallique est oxydable à la température de fonctionnement du pincement. 3/ Procédé de scellement verre métal selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau métallique est déposé sur le conducteur sous forme d'une couche mince. 4/ Procédé de scellement verre métal selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau métallique est fixé sur une partie du conducteur sous forme d'un morceau de fil. 5/ Procédé de scellement verre métal selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau métallique est fixé sur une partie du conducteur sous forme d'un morceau de bande. 6/ Procédé de scellement verre métal selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau métallique est fixé entre au moins deux conducteurs voisins sous forme d'un morceau de fil. 7/ Procédé de scellement verre métal selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau métallique est fixé entre au moins deux conducteurs voisins sous forme d'un morceau de bande. 8/ Procédé de scellement verre métal selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau métallique est du cuivre.