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Verfahren zur Herstellung schraubenförmiger Leuchtkörper durch Rekristallisation.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nicht durchhängenden Drahtschrauben- körpern aus hochschmelzendem Metall, z. B. Wolfram, für elektrische Glühlampen, thermionische Vor- richtungen wie Röntgenröhren, Entladungsröhren für drahtlose Telegraphie und Telephonie, Glüh- kathodengleichrichter und ähnliche Vorrichtungen, die einen Glühdraht enthalten. Der Einfachheit , halber soll im folgenden nur von Drahtschraubenkörpern für Glühlampen gesprochen werden.
Bekanntlich pflegt man in der Glühlampentechnik Wolframdrähte schraubenförmig auf einen
Kern, z. B. aus Stahldraht zu winden, worauf der Kern auf chemischem Wege, etwa mittels Salzsäure entfernt wird. Die so erhaltenen Drahtschraubenkörper werden auf Halter angebracht und in einen
Glühlampenkörper eingesetzt. Die fertigen Glühlampen zeigen nun den Nachteil, dass nach verhältnis- mässig kurzer Betriebszeit die Schraubendrähte zwischen zwei benachbarten Aufhängestellen durch- hängen, wodurch die Schraubenwindungen gestreckt werden und der Wirkungsgrad der Lampen zurück- geht. Das Durchhängen ist auf einen Rekristallisierungsvorgang zurückzuführen, der sich grösstenteils während der ersten Brennstunden der Lampen abspielt.
Sorgt man dafür, dass diese Rekristallisation nahezu oder ganz beendet ist, ehe der Schraubendraht auf den Haltern angebracht und in dem Lampen- körper eingesetzt wird, so erreicht man, dass das Durchhängen während des Betriebes der Lampe ganz oder nahezu ganz unterbleibt.
Der Übelstand des Durchhängens zeigt sich auch bei Leuchtkörpern aus Einkristalldrähten und man ist ihm dadurch begegnet, dass man den Kristall oder die einander überlappenden Kristallstücke, aus denen der schraubenförmige Leuchtkörper besteht, unverbogen ausbildet, was dadurch erreicht werden kann, dass das Wickeln des Leuchtkörpers in Schraubenform vor der Ausbildung der endgültigen
Kristallform erfolgt, welch letzteres durch ruhendes Erhitzen auf höchste Weissglut oder durch Hindurch- führen durch eine Zone höchster Temperatur bewerkstelligt werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe, das Durchhängen von Schraubendrähten zu verhindern aut einem andern Wege und geht vor allem von polykristallinen Drähten aus. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei der Betriebstemperatur der Lampe nach beendeter Rekristallisation eine unter 10% liegende Durch- hängung erfolgt, wenn die Durchschnittsgrösse der Kristalle des Schraubendrahtes unterhalb 0.05 mm liegt. Die Durchhängung kann sogar unterhalb 5% gehalten werden, wenn die durchschnittliche Kristall- grösse zwischen 0.05 und 1 mm beträgt. Diese Angaben bestätigen die bekannte Tatsache, dass das Durch- hängen der Schrauben drähte um so geringer wird, je gröber ihr Gefüge ist, also je grösser die durchschnitt- lichen Abmessungen der Kristalle sind.
Zur Erläuterung der im vorstehenden mehrfach gebrauchten
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Wenn man die in einem Drahtstück von bestimmter Länge vorhandenen Kristalle nach ihrer Abmessung in der Richtung der Drahtachse zählt, so kann man eine Frequenzkurve zeichnen, die für eine gewisse Kristallabmessung einen Höchstwert aufweisen wird. Diese Kristallabmessung kann man als die durchschnittliche bezeichnen.
Als Mass für das Durchhängen ist die in Prozenten der Sehne des Segmentes ausgedrückte Pfeilhöhe des von dem nichtdurchhängenden und dem durchhängenden Schraubenkörper gebildeten Segmentbogens angenommen.
Das Verfahren zur Herstellung der angegebenen polykristallinischen, nicht durchhängenden Schraubenkörper ist recht einfach und besteht darin, dass man einen in üblicher Weise hergestellten Draht aus hochschmelzendem Metall, gleich nach dem Spiralisieren, aber vor dem Anbringen in der Lampe hoch erhitzt, um eine Rekristallisation herbeizuführen, wodurch das Durchhängen im Gebrauch auf ein unschädliches Mass herabgesetzt wird. Besteht der Schraubendraht aus Wolfram, so beträgt die Erhitzungstemperatur über 15000 C. Je höher die Temperatur, in umso kürzerer Zeit ist der Rekristallisierungsvorgang beendet.
Das Erhitzen der Drahtsohraubenkörper kann in einem Wolframofen, d. i. in einem elektrisch erhitzten Wolframrohr, geschehen. Sehr günstige Ergebnisse können erzielt werden, wenn von einem Metalldraht ausgegangen wird, der auf einen Kern gewickelt wird, welcher aus einem Metall besteht, das in festem Zustande auf eine über der Rekristallisierungstemperatur des Metalldrahtes liegende Temperatur erhitzt werden kann. Der auf einem solchen Kern schraubenförmig aufgewunden Metalldraht wird auf eine über seiner Rekristallisierungstemperatur liegende Temperatur erhitzt und der Kerndraht wird hierauf entfernt.
Als geeignetes Material für den Kern, der bei der Rekristallisationstemperatur festbleiben muss, können Molybdän, Tantal, Zirkonium oder andere hochsehmelzende Metalle oder deren Legierungen benutzt werden ; auch hoehsehmelzende, einen nicht zu grossen Prozentsatz Wolfram ent-
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haltende Legierungen können sehr günstige Ergebnisse geben. Selbstverständlich muss die Bedingung erfüllt sein, dass der Kern in irgendeiner Weise, z. B. auf chemischem Wege, von der Schraube entfernt werden kann.
Besteht der Kerndraht aus Molybdän oder aus einer Legierung von Molybdän mit nicht zu viel Wolfram, so kann er nach dem Ausglühen der Schraube mit Hilfe eines Gemenges von konzentrierter Schwefelsäure und starker Salpetersäure oder mit Hilfe von Selenoxyehlorid chemisch entfernt werden. Nimmt man Tantal oder Zirkonium, so kann er nach dem Ausglühen der Schraube mit Hilfe von FluorwasserstoffsäU1'e (vorzugsweise mit einer Spur Platinchlorid) chemisch entfernt werden.
Beispiel : Man windet mittels einer zu diesem Zwecke üblichen Maschine, einen Wolframdraht schraubenförmig auf einen Kern aus Molybdändraht. Hierauf führt man die Schraube und den Kern durch eine Zone von über 1500 liegender Temperatur und trägt dafür Sorge, dass die erhitzten Teile mit einer indifferenten Gasatmosphäre umgeben sind, die aus einem Gemisch von Wasserstoff und Stickstoff bestehen kann. Den Sehraubendraht, in dem noch der Kerndraht steckt, schneidet man nun auf die zur Herstellung z. B. von Glühlampen einer gewissen Gattung erforderliche Länge ab. Hierauf bringt man die abgeschnittenen Sehraubendrahtstücke in ein Gemisch gleicher Teile konzentrierter Schwefelsäure und starker Salpetersäure (z.
B. vom spezifischen Gewicht 1-4), wodurch der Molybdänkern gelost wird und die Wolfiamschraube unverändert bleibt. Setzt man eine wie vorstehend erhaltene Wolfram-
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Es hat sich herausgestellt, dass man nach diesem Verfahren hergestellten Drahtschraubenkörpern eine gedrängtere Form als den auf andere Weise hergestellten Drahtschraubenkörpern geben kann, denn bei den letzteren muss bei der Wahl der Ganghöhe auf den Umstand Rücksicht genommen werden, dass durch Durchhängen der Drahtschraube nebeneinander liegende Windungen sieh berühren können und somit Windungen kurzgeschlossen werden können. Bei gegebener Drahtdicke kann also die Ganghöhe der erfindungsgemässen Drahtschraubenkörper kleiner gewählt werden als dies bis jetzt üblich war.
Auch kann der Durchmesser von solchen Drahtschrauben in bezug auf die Drahtdicke grösser als bei auf andere Weise hergestellten Drahtschraubenkörpern gewählt werden, ohne dass ein nachteiliges Durchhängen der Drahtschrauben auftritt. Dadurch erreicht man, dass eine aus einem Draht von bestimmter Länge hergestellte Drahtschraube kürzer wird, als wenn der Querschnitt der Drahtschraube kleiner gewählt wird. Schliesslich sind sehr gute Ergebnisse mit Drahtschraubenkörpern erzielt worden, die man erhält, wenn man erfindungsgemäss hergestellte Drahtschraubenkörper wieder schraubenlinienförmig windet. Dadurch können Glühkörper erhalten werden, die eine sehr gedrängte Lichtquelle liefern und nahezu kein Durchhängen der Drahtschraubenwindungen zeigen.
Gegebenenfalls kann man so erhaltene Drahtschraubenkörper, die man Drahtschraubenkörper zweiter Ordnung nennen könnte, wieder einem Rekristallisierungsverfahren unterziehen.
Lampen mit den beschriebenen Schraubendrähten haben eine sehr lange Lebensdauer, während welcher ihr Wirkungsgrad weniger zurückgeht als bei andern Lampen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung schraubenförmiger Leuchtkörper durch Rekristallisation, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach dem üblichen Herstellungsverfahren erzeugter Draht ohne jedwede mechanische oder thermische Vorbehandlung, nach dem Spiralisieren, ausserhalb der Lampe so hoch, zweckmässig über 1500 C derart erhitzt wird, dass die Rekristallisation in polykristallinischer Form stattfindet, wodurch die Durchhängung im Betriebe auf ein praktisch unschädliches Mass herabgesetzt wird.