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Verfahren zur Herstellung einer Einsehmelz-Metallegierung.
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po. lenten unter Umständen leicht stabile Verbindungen eingeht und so seine Entfernung kaum mehr möglich ist.
Durch das Verfahren nach der Erfindung wird der Unterschied zwischen dem Ausdehnungs-
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insbesondere gilt dies für den sehr wichtigen Bereich zwischen der Zimmertemperatur und der Ent- spannungstemperatur des Glases. Unter der Entspannungstemperatur ist dabei diejenige Temperatur
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Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung können grosse Blöcke von 25 kg und mehr Gewicht hergestellt und ohne Schwierigkeiten geschmiedet werden, da sie keine die Bearbeitung behindernde Verunreinigungen enthalten. Es empfiehlt sich, für die Herstellung der Legierung Metalle zu verwenden, die von Anfang an einen hohen Reinheitsgrad besitzen, wie dies z. B. der Fall ist, wenn sie nach der Karbonylmethode oder auf elektrolytischem Wege hergestellt sind.
Das Metall soll vorzugsweise in feinverteilter Form oder auch in Form von dünnen porösen Blechen gereinigt werden. Die Zeit, welche für das Glühen in der Wasserstoffatmosphäre nötig ist, schwankt je nach Grösse, Gestalt und Zustand des behandelten Körpers und der Temperatur des Wasserstoffes. Das Glühen soll so lange durchgeführt werden, bis alle unerwünschten Elemente, wie Schwefel, Sauerstoff, Kohle und Stickstoff, beseitigt sind. Durch Erhöhen der Glühtemperatur kann die hiezu notwendige Zeit herabgesetzt werden.
Werden z. B. die die Legierung bildenden Metalle in kleine Stücke mit einem Durchmesser von etwa 6 ititit geteilt, dann ka-in erfahrungsgemäss die Reinigung bei einer Wasserstofftemperatur von etwa 1200" C in 24 Stunden durchgsführt sein. Bei feinerer Unterteilung des Materials genügen Temperaturen bis 900" oder es ist eine kürzere Zeit notwendig. Im allgemeinen wird man stets mit Temperaturen von höchstens 1400" C auskommen.
Die gereinigten Metalle werden vorzugsweise im Induktionsofen zusammengeschmolzen und während des Zusammensehmelzens die Aufnahme von Sauerstoff verhindert, beispielsweise dadurch,
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auch an der Luft miteinander verschmelzen, wobei in dem geschmolzenen Metall eine Schlacke entsteht. Die Desoxydation wird in üblicher Weise mit Silizium, Mangan, Aluminium oder irgendeiner Verbindung dieser oder anderer desoxydierender Elemente vorgenommen.
Die Bearbeitung der so hergestellten Legierung macht keine Schwierigkeiten, hauptsächlich deshalb, weil der Schwefelgehalt sehr niedrig ist. Der Schwefelgehalt bildet praktisch ein Mass für die Reinheit der Legierung und kann nach dem oben beschriebenen Verfahren für gewöhnlich auf weniger als 0, 01% herabgerückt werden.
Die durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellten Legierungen weisen verschiedene vorteilhafte Eigenschaften auf. Der mittlere Ausdehnungskoeffizient der Legierungen ist bei gleicher Zu- sammensetzung geringer, als wenn das Verfahren nach der Erfindung nicht angewendet wird. Ferner kann der Temperaturbereich, in dem eine gute Übereinstimmung zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Metalls und den handelsüblichen Glassorten besteht, sehr erweitert werden. Dadurch wird es möglich gemacht, dass das Glas, welches mit dem Metall verschmolzen wird, auf eine Temperatur
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werden, ohne dass bei Abkühlung auf Raumtemperatur neue Spannungen entstehen. Die Einschmel- zungen sind daher sehr widerstandsfähig gegenüber stossweisen Wärmebeanspruchungen.
Zwei Beispiele sollen zeigen, wie der Ausdehnungskoeffizient einer Legierung durch das Verfahren nach der Erfindung beeinflusst werden kann. Im folgenden werden die Ausdehnungseigenschaften zweier Legierungen verglichen, welche die gleiche Gesamtmenge an Nickel und Kobalt enthalten und bei denen das gleiche Verhältnis zwischen Nickel-und Eisengehalt besteht. Eine nach dem bekannten
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Rest aus Eisen samt den Verunreinigungen und den zusätzlichen Elementen, durch die diese Verunreinigungen unschädlich gemacht werden, besteht. Die Verunreinigungen und Zusätze betragen zusammen niemals weniger als 0, 2% und können bis zu 1% betragen.
Die Legierung besitzt die folgenden Ausdehnungskoeffizienten :
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<tb>
<tb> 4, <SEP> 21x10-6 <SEP> von <SEP> 25-400 <SEP> C
<tb> 4, <SEP> 50 <SEP> x <SEP> 10-6 <SEP> " <SEP> 25-4250 <SEP> C
<tb> 5, <SEP> 00x10-6 <SEP> " <SEP> 25-4500 <SEP> C
<tb> 5, <SEP> 40 <SEP> x <SEP> 10-6 <SEP> " <SEP> 25-4700 <SEP> C.
<tb>
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<tb>
<tb> 3, <SEP> 90x10-6 <SEP> von <SEP> 25-400 <SEP> C
<tb> 4, <SEP> 20x10-6 <SEP> ,, <SEP> 25-435 C
<tb> 4, <SEP> 75x10-6 <SEP> ,, <SEP> 25-450 C
<tb> 5, <SEP> 17 <SEP> X10-6 <SEP> 25-470 <SEP> C.
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Die Enickpunktstemperatur bleibt praktisch unverändert und liegt für beide Legierungen in der Nähe von 4100 C.
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Glas (über 65% Silikatgehalt) und in andere glasartige Materialien,
welche hochliegende Entspannungs- punkte (zwischen 400 und 7000 C) und geringere Ausdehnungskoeffizienten als 7 x 10-6 aufweisen. Ein solches Glas, welches besonders für Einschmelzungen geeignet ist und gegen thermische Beanspruchungen sehr widerstandsfähig ist, sich daher besonders gut für Hochleistungsröhren und Quecksilberdampfgleichrichter eignet, ist das sogenannte Nonex-Glas und besitzt die folgenden Ausdehnungskoeffizienten :
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<tb>
<tb> 3, <SEP> f38x10-6 <SEP> von <SEP> 25-4000 <SEP> C
<tb> 3, <SEP> 68 <SEP> x <SEP> 10-6, <SEP> 25-425'C
<tb> 3, <SEP> 70x10-6 <SEP> ,, <SEP> 25-450 C
<tb> 3, <SEP> 7] <SEP> x10-6 <SEP> ,, <SEP> 25-470 C.
<tb>
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<tb>
<tb> 4, <SEP> 45x10-6 <SEP> von <SEP> 25-400 <SEP> C
<tb> 4, <SEP> 50 <SEP> x <SEP> 10-6 <SEP> " <SEP> 25-425" <SEP> C
<tb> 4, <SEP> 60x10-6 <SEP> " <SEP> 25-4500 <SEP> C
<tb> 4, <SEP> 70x10-" <SEP> 25-470 <SEP> C.
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Der Entspannungspunkt dieses Glases liegt bei 461 C.
Es ist bemerkenswert, dass die nach der Erfindung verbesserte Legierung Ausdehnungseigenschaften besitzt, welche denen der beschriebenen Glasarten viel näherkommt, als dies bei den bekannten Legierungen der Fall ist. Von noch grösserer Bedeutung ist aber, dass dieser niedrige Ausdehnungs- koeffizient auch für höhere Temperaturen gilt. So kann bei Verwendung der beschriebenen Gläser mit der Temperatur so weit hinaufgegangen werden, dass man genügend nahe an den Entspannungs- punkt der Gläser herankommt und das Entstehen bleibender Spannungen im Glase verhindern kann.
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arten haltbare Einsehmelzungen von dicken Drähten aus Legierungen auf Eisengrundlage hergestellt werden, welche praktisch spannungsfrei und temperaturunempfindlich sind.
Aber auch für die verschiedensten anderen Glassorten und Glasmaterialien, unter anderem auch für hartes Glas, sind die erfindungsgemässen Legierungen als Einschmelzmetall gut geeignet. Legierungen auf Eisengrundlage, welche in hartes Glas eingeschmolzen werden sollen, können einen Gesamtgehalt an Nickel und Kobalt zwischen 40 und 60% besitzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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durch Erhitzen in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 850 bis 1400 C so lange gereinigt werden, bis der Schwefelgehalt auf ein geringes, unschädliches Mass herabgesetzt ist.