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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines auf elektrolytischem Wege mit einem schlecht leitenden Überzug versehenen, in Abschnitte zu zersehneidenden Drahtes.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines auf elektrolytischem Wege mit einem schlecht leitenden Überzug versehenen Drahtes, der in Abschnitte zu zerschneiden ist.
Dieser Überzug kann insbesondere, falls die Drahtabschnitte als Glühkathoden verwendet werden sollen, zur Erhöhung der Elektronenemission dienen. Auch kann der Überzug beispielsweise für Isolierzwecke benutzt werden. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Überzüge auf einem langen Draht herzustellen. der ununterbrochen durch ein elektrolytisches Bad bewegt wird. Von diesem Draht werden dann Stücke von der gewünschten Länge abgeschnitten. Die beispielsweise an Stromzuführungen festzuklemmenden Enden der Drahtabschnitte müssen jedoch von der Überzugsmasse befreit werden, um einen guten Kontakt zu erzielen.
Es ist bereits bekannt, beim Überziehen des langen, erst später zu unterteilenden Drahtes an denjenigen Stellen, an denen er nachher zerschnitten werden soll, das Aufbringen der Überzugsmasse durch periodische Ausschaltung des Badstromes zu unterbrechen. Zwar wird dadurch an den betreffenden Stellen des Drahtes die Erzeugung eines Überzuges vermieden, jedoch werden diese Stellen des Drahtes durch Wechselwirkung mit dem Elektrolyten während der Stromunterbrechung verunreinigt. Es bedürfen daher die vom Überzug freigelassenen Stellen des Drahtes einer besonderen Reinigung.
Die Erfindung bezweckt, die vom Überzug freigelassenen Stellen des Drahtes schon bei der Herstellung des Überzuges auf dem Draht so sauber zu gestalten, dass eine besondere Reinigung nicht mehr erforderlich ist.
Es ist bekannt, dass in einem elektrolytischen Bad bei allmählicher Steigerung der angelegten Spannung zunächst noch ein Zustand besteht, bei dem ein Niederschlag nicht erzeugt wird. Dagegen entsteht bei diesen Spannungen Wasserstoff. Erst von einer gewissen Spannung an bildet sich auf dem Draht ein haftender Überzug. Der Übergang zwischen diesen beiden Zuständen ist durch ein sprunghaftes Absinken der Stromstärke charakterisiert, die bei weiterer Spannungssteigerung allmählich wieder ansteigt.
Gemäss vorliegender Erfindung wird die vorher erwähnte physikalische Erscheinung bei der Herstellung eines auf elektrolytischem Wege mit einem schlecht leitenden Überzug versehenen Drahtes, der in Abschnitte zu zerschneiden ist, ausgenutzt. Die Erfindung besteht darin, dass die Badspannung, welche behufs Herstellung des Überzuges oberhalb der für die Abscheidung des Niederschlages erforderlichenMinimalspannung liegt, während der Zeit, während welcher eine von dem schlecht leitenden Überzug freizuhaltende Stelle mit dem Elektrolyten in Berührung tritt, auf eine unter diesen Wert liegende Spannung ermässigt wird.
Der Strom wird also im Gegensatz zu dem oben erwähnten bekannten Verfahren bei der Berührung der vom Überzug freizuhaltenden Stellen mit dem Elektrolyten nicht ausgeschaltet, sondern die Spannung soweit geändert, dass an Stelle der Niederschlagsbildung eine Wasserstoffentwicklung eintritt. Durch die reduzierende Wirkung dieses Wasserstoffes werden an den vom Überzug freizuhaltenden Stellen alle Unsauberkeiten oder eine etwa vorhandene Oxydschicht entfernt. Auch wird verhindert, dass durch die den Draht dauernd benetzende Flüssigkeit auf der Drahtoberfläche eine verunreinigende Schicht, die bei Stromunterbrechung entstehen würde, gebildet wird.
Beim Er- findungsgegenstand ist daher, falls die Enden der Drahtabschnitte mit Stromzuführungen in Verbindung gebracht werden sollen, ein guter Kontakt zwischen den vom Überzug freigelassenen Stellen der Draht- abschnitte und den Stromzuführungen gewährleistet.
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Eine einfache und sicher-wirkende Einrichtung zur Erzielung der gewünschten Spannungsver- ringerung ist nach der Erfindung dadurch geschaffen, dass eine selbsttätig, entsprechend der Bewegung des Drahtes, gesteuerte Stromschlussvorrichtung vorgesehen ist, welche mit einem Spannungsteiler, der in den gleichen Stromkreis wie der Draht und der Elektrolyt eingeschaltet ist, derartig zusammenwirkt, dass an den mit dem Überzug zu versehenden Stellen des Drahtes eine Spannung eingeschaltet ist, die oberhalb der dem sprunghaften Absinken der Stromstärke entsprechenden Spannung liegt, und dass bei
Berührung jeder reinzuhaltenden Stelle des Drahtes mit dem Elektrolyten die Spannung auf einen Wert ermässigt wird, welcher unterhalb der dem sprunghaften Absinken der Stromstärke entsprechenden Spannung liegt.
Soll mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung der mit dem Überzug versehene Draht in Abschnitte zerschnitten werden, die als Glühkathoden für Entladungsgefässe benutzt werden sollen, so wird zweckmässig als Elektrolyt ein ameisensaures Erdalkalimetallsalzbad verwendet.
Auf der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen schematisch dargestellt.
Fig. 1 veranschaulicht das Schaltungsschema einer Einrichtung, bei welcher der Draht durch ein elektrolytisches Bad hindurchgeführt wird ; Fig. 2 ist eine Einzeldarstellung eines Drahtstückes im grossen Massstab ; Fig. 3 veranschaulicht das Diagramm der im Elektrolyt hervorgerufenen Spannungen ; Fig. 4 stellt das Schaltungsschema einer andern Ausführungsform der Einrichtung dar, bei welcher der Draht mit dem Elektrolyt übergossen wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird der mit dem Überzug für die Elektronenemission zu versehende Draht 1 auf eine (nicht dargestellte) ununterbrochen wirkende Aufspulvorrichtung beliebiger Art aufgewickelt. Der Draht 1 läuft über Rollen 2, 3, 4, J, 6. Die Rolle 4 ist in einem metallischen Behälter 7 drehbar, der den Elektrolyten 8 enthält. Als Elektrolyt kann beispielsweise ein ameisensaures Erdalkalimetallsalzbad dienen. Bei der Bewegung über die Rolle 4 wird der Draht 1 durch den Elektrolyt 8 hindurchgeführt. Der Behälter 7 ist mit dem einen Ende der als Spannungsteiler ausgebildeten Wicklung 9 einer Stromquelle 10 verbunden. Als Strom wird zweckmässig Wechselstrom hoher Periodenzahl verwendet.
Das andere Ende der Wicklung 9 steht über der Rolle 6 mit dem Draht 1 in leitender Verbindung. Der Abzweigpunkt 11 des Spannungsteilers 9 ist mit einem Schleifkontakt 12 verbunden, der auf einem Isolierstück 13 befestigt ist. Das Isolierstück 13 trägt noch einen zweiten Schleifkontakt 14, der einerseits mit dem Behälter 7 und anderseits mit dem Spannungsteiler 9 verbunden ist.
Die Schleifkontakte 12, 14 berühren eine drehbar gelagerte Scheibe 15, die aus Isolierstoff besteht und mit einem Metallsegment 16 versehen ist. Während eines Teiles jeder Umdrehung der Scheibe 15 schliesst das Metallsegment 16 den Strom zwischen den Schleifkontakten 12, 14. Am Umfang der Scheibe 15 ist eine Kegelverzahnung 17 vorgesehen, in welche ein Kegelrad 18 greift. Dieses Kegelrad ist am unteren Ende einer drehbar gelagerten, senkrechten Welle 19 angebracht, an deren oberem Ende ein Kegelrad 20 befestigt ist. Das Kegelrad 20 greift in ein mit der Rolle 2 verbundenes Kegelrad 21.
Wird die Rolle 2 bei der in der Pfeilrichtung erfolgenden Bewegung des Drahtes 1 gedreht, so wird die Drehung dieser Rolle durch das vorher erwähnte Kegelradgetriebe auf die mit dem Stromschlusssegment versehene Scheibe 15 übertragen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende :
Der Draht 1 wird in an sich bekannter Weise dauernd durch das elektrolytische Bad 8 gezogen.
Bei der Bewegung des Drahtes 1 wird durch das Kontaktstück 16 der sich dauernd selbsttätig, entsprechend der Geschwindigkeit der Rolle 2 drehenden Scheibe 15 periodisch der Strom zwischen den Schleifkontakten 12, 14 geschlossen. Solange bei der Drehung der Scheibe 15 die Schleifkontakte 12, 14 den isolierten Teil der vorgenannten Scheibe berühren, sind beide Abschnitte 22, 23 des Spannungsteilers 9 in den Stromkreis, in dem der Draht 1 und der Elektrolyt 8 liegen, eingeschaltet. Der Strom fliesst in diesem Fall vom Abschnitt 23 des Spannungsteilers 9 zum Gehäuse 7, dann durch den Elektrolyten 8 und den Draht 1 über die Rolle 6 zum Abschnitt 22 des Spannungsteilers. Die Spannung dieses Stromes ist verhältnismässig hoch und entspricht dem Punkt 24 des Diagramms in Fig. 3.
Bei dieser verhältnismässig hohen Spannung wird durch die Wirkung des elektrolytischen Bades 8 ein beispielsweise zur Elektronenemission bestimmter Überzug auf den gerade durch den Elektrolyt 8 hindurchgeführten, in Fig. 2 mit 25 bezeichneten Teil des Drahtes 1 hervorgerufen.
Sobald bei der Drehung der Scheibe 15 das Metallsegment 16 mit den Schleifkontakten 12, 14 in Berührung kommt, wird der Teil 23 des Spannungsteilers 9 kurzgeschlossen. Der Strom fliesst jetzt nur über den Abschnitt 22 des Spannungsteilers und dann vom Abzweigpunkt 11 über den Schleifkontakt-M zum Behälter 7.
Die Spannung sinkt daher bis zum Punkt 26 des Diagramms nach Fig. 3. Der Spannungsteiler 9 ist so ausgebildet, dass die eingangs geschilderte Unstetigkeit der Charakteristik, d. h. die starke Schwankung der Stromstärke zwischen den Spannungen liegt, die den Punkten 24 und 26 des Diagramms entsprechen.
Der bei der Erhöhung der Spannung vom Punkt 26 bis zum Punkt 24 sprunghaft eintretende starke Abfall und darauf wieder erfolgende Anstieg der Stromstärke ist im Diagramm mit 27 bezeichnet.
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Bei der während des Gleitens des Metallsegments 16 an den Schleiffedern 12, 14 herbeigeführten verminderten Spannung wird die Stelle 28 (Fig. 2) des Drahtes 1 durch den Elektrolyt 8 hindurchgeführt.
Der unterhalb des Punktes 27 (Fig. 3) in der Stromeharakteristik liegende Spannungsbereich ruft keine Emissionsschicht auf dem Draht hervor, jedoch wird infolge der bei der verminderten Spannung im Elektrolyt 8 eintretenden Erzeugung von naszierendem Wasserstoff eine stark reduzierende Wirkung auf die Oberfläche des Drahtes 1 ausgeübt, so dass die Stelle 28 (Fig. 2) eine grosse Reinheit erhält. Erst oberhalb des Punktes 27 in der Stromcharakteristik ist es möglich, eine festhaftende Emissionsschicht auf dem Draht 1 hervorzurufen. Die Lage und Grösse des Sprunges bezüglich der Stromstärke ändert sich mit der Beschaffenheit des Elektrolyten.
Der vorher geschilderte Vorgang wiederholt sich dauernd bei der Bewegung des Drahtes 1 und der Drehung der mit dem Kontaktsegment 16 versehenen, durch die Rolle 2 gesteuerten Scheibe 15, so dass der Draht 1 abwechselnd mit Emissionsschichten 25 (Fig. 2) und mit blanken Stellen 28 versehen wird.
Durch Verwendung eines einem grösseren oder kleineren Kreisabschnitt entsprechenden Metallsegments 16 können je nach dem Verwendungszweck der Glühkathode die Abstände der reinzuhaltenden Drahtstellen geregelt werden, d. h. es kann der in Fig. 2 dargestellte Draht 1 beispielsweise auch mit etwas kürzeren, mit den Überzügen versehenen Stellen 25 und mit etwas längeren, reinzuhaltenden Stellen 28 versehen oder es können umgekehrt die Stellen 25 noch länger und die Stellen 28 noch kürzer ausgebildet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird der über Rollen 29 und 30 laufende Draht 1 zwischen zwei mit Abstand übereinander angeordneten Behältern31 und 32 hindurcbgeführt. Hiebeiwird der Drahtl mit einem Elektrolyten 33 übergossen, der von dem Behälter 31 in den Behälter 32 strömt. Als Strom dient beispielsweise wiederum Wechselstrom hoher Periodenzahl. Der Abzweigpunkt 11 des Spannungteilers 9 ist mit der Schleiffeder 12 des oben geschilderten, mit dem Metallsegment 16 der Isolierscheibe 15 zusammenwirkenden Schleiffederpaares 12, 14 verbunden. Die Scheibe 15 wird durch das vorher erläuterte Kegelgetriebe von der Rolle 29 angetrieben. Die Schleiffeder 14 ist mit dem Behälter 31 sowie mit dem Abschnitt 23 des Spannungsteilers verbunden.
Der Abschnitt 22 des Spannungsteilers steht über der Rolle 30 mit dem Draht 1 in leitender Verbindung.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 4 entspricht im allgemeinen der Wirkungsweise der oben geschilderten Ausführungsform nach Fig. 1. Bei der Berührung des isolierten Teiles der Scheibe 15 (Fig. 4) mit den Schleifkontakten 12, 14 sind beide Abschnitte 22,23 des Spannungsteilers 9 eingeschaltet, u. zw. fliesst der Strom vom Abschnitt 23 des Spannungsteilers 9 zum Behälter 31, Elektrolyt 33, Draht 1, Rolle 30 zum Abschnitt 22 des Spannungsteilers. Es wird jetzt, wie oben erläutert worden ist, ein Überzug 25 (Fig. 2) beim Durchtritt des Drahtes 1 durch die elektrolytische Flüssigkeit 33 hervorgerufen.
Kommt das Metallsegment 16 mit den Schleiffedern 12, 14 in Berührung, so wird der Abschnitt 23 des Spannungsteilers kurzgeschlossen. Der Strom fliesst jetzt vom Abschnitt 22 über den Abzweigpunkt 11, Schleiffeder 12, Metallsegment 16, Schleiffeder 14 zum Behälter 31, Elektrolyt 33, Draht 1, Rolle 30 wieder zum Abschnitt 22. In diesem Fall wird, wie oben dargelegt worden ist, eine Anschlussstelle 28 (Fig. 2) von grosser Reinheit erzeugt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines auf elektrolytischem Wege streckenweise mit einem schlecht leitenden Überzug versehenen Drahtes, der in Abschnitte, die insbesondere als Glühkathoden verwendet werden sollen, zu zerschneiden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Badspannung periodisch auf eine Spannung ermässigt wird, die unter der für die Abscheidung des Überzuges erforderlichen Spannung liegt.