Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физикохимического эксперимента - Зимин В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Стеклянные заготовки (окошки, трубки и т. д.), спаянные с внутренними стенками металлических цилиндров без предварительного остекловывания металлической поверхности, отличаются завидной прочностью спая металл — стекло. Эти спаи называют сжатыми. Доказано, что все составляющие возникающего напряжения в «сжатых» спаях имеют одинаковый знак. Поэтому, под-
154
бирая для спаивания материалы, можно свести напряжение к сжимающему.
Кромка металлического цилиндра в таких спаях может быть значительно толще кромки, предназначенной для лезвенного спая; нередко приходится спаивать со стеклом металлический
Рис. 72. Сложный «сжатый» спай:
/» 2— стальные трубки; 8—стальной ввод; 4—спеченное стекло, поверхность которого после спаивания стала во-гнутой; 5—графитовая форма.
цилиндр в средней его части. Некоторые конструкции «сжатых» спаев представлены на рис. 71.
«Сжатыми» спаями впаивают несогласующиеся стекла в медные. и стальные цилиндры. Наибольший интерес представляют спаи стальных цилиндров со стеклом.
Спаивание со сталью несколько затруднено ввиду ее легкой окисляемости при нагревании и высокого значения коэффициента теплового расширения: 151 -70~7 К"1 (в интервале температур 20— 300 °С) *. Окислы стали довольно трудно растворяются в стекле, что препятствует получению вакуумного спая. Адгезионные свойства стекла к стали можно улучшить разными способами: применить гальваническое покрытие стали медью (толщиной около 3 мкм), хромирование поверхности стали путем нанесения хрома гальванически или из газовой фазы (окислы хрома хорошо смачиваются стеклом), а также эмалевое покрытие с добавками закиси никеля или окиси кобальта в количестве 1 вес.%.
Простейшей обработкой поверхности стали считают обработку при помощи солей. Стальные детали погружают в кипящий раствор смеси карбоната (20 весовых частей) и тетрабората натрия (60 весовых частей на 1 л воды). После того как детали прогреются до температуры кипящего раствора, их вынимают из ванны, высушивают и отжигают при температуре 800—850 °С. На поверхности металла образуется связанная стекловидная пленка с растворенным окислом железа.
Наиболее удобным и легко осуществимым в лабораторных условиях способом спаивания стекла со сталью является спаивание в печах путем спекания со стеклянным порошком в атмосфере влажного водорода. На рис. 72 схематично изображена форма для
* Буквой К обозначают градус температуры.
1SS
получения сложного «сжатого» спая, описанная Б. Роусом. Обработанные стальные детали устанавливают в отверстия графитовой формы; в промежутки между стальными деталями засыпают порошок, приготовленный из свинцового стекла с размером зерна от 0,7 до 1,5 мм. Заготовку помещают в печь в атмосферу влажного водорода. Печь разогревают до температуры спаивания, порошок сплавляется в стеклянную массу, которая и спаивается со сталью. Для получения надежного вакуумноплотного спая стеклянная часть спая должна быть вогнутой, поэтому графитовую форму делают выпуклой по местам будущих спаев.
§ 52. Изготовление многоэлектродных ножек
Различают несколько видов многоэлектродных ножек: гребеш-ковые, ножки с большим числом вводов по окружности дна широкой трубки и плоские ножки.
Гребешковые ножки. Вначале каждый металлический стержень остекловывают, затем все стержни закрепляют в специальном приспособлении (рис. 73,Л) и спаивают между собой на пламени горелки, обжимая спаиваемую часть плоскими щипцами и придавая ей форму удлиненного плоского прямоугольника. На полученном прямоугольнике делают плоское кольцо—шайбу путем напаивания стекла от палочки (штабика). При помощи кольца — шайбы полученную гребешковую ножку впаивают в стеклянную трубку.
В промышленном производстве гребешковые ножки получают штамповкой на специальных станках —автоматах.
Вводы по окружности дна стеклянной трубки. На рис. 74 показана трубка с восемью металлическими вводами. Для изготовления такой детали сначала у трубки делают плоское дно с округленными плечиками. Затем по окружности дна либо припаивают тройниковым спаем восемь отводных трубок, либо получают их вдуванием размягченного дна трубки в специальную форму. В каждую трубку — отвод поочередно впаивают остеклованные металлические вводы. Для сохранения параллельности и направленности вводов применяют специальные крепления, изготовленные из негорючего материала (графита, металла или керамики).
Плоские ножки. Плоская ножка представляет собой стеклянный диск с впаянными по окружности металлическими вводами. В крупном промышленном производстве такие ножки делают штамповкой размягченного стекла на специальных станках. Аналогичную ножку можно изготовить и на пламени горелки методом, похожим на предыдущий. В этом случае остеклованные вводы впаивают непосредственно в дно трубки. Готовую заготовку отжигают и, если это необходимо, разрезав трубку вблизи дна, сошли-фовывают лишнее стекло.
Можно воспользоваться методом изготовления плоских ножек в крупном промышленном производстве. Он состоит в спекании остеклованных вводов со стеклянным порошком, засыпанным в
