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Verfahren zur Herstellung von Metallfäden oder-drähten.
Den Gegenstand der Erfindung bilden Metallfäden oder-drähte, die insbesondere zum Gebrauch in elektrischen Glühlampen od. dgl. geeignet sind und die, ohne brüchig zu werden, beliebig gebogen und auch lange Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt werden können. Im nachstehenden ist der neue Metallfaden oder-draht kurz mit stabiler Draht bezeichnet.
Es ist bekannt, dass beim Drahtziehen die Metallkristallkörner gestreckt werden und dass bei aus Draht bestehenden Glühkörpern elektrischer Glühlampen bereits nach kurzer Brennndauer der letzteren die Kristallkörner sich wieder zu bilden bzw. zurückzubilden versuchen. Bei dieser Rekristallisation des Drahtes entstehen oft Kristallgrenzflächen, die sich über den grössten Teil oder sogar den gesamten Querschnitt des Drahtes erstrecken und die alsdann Veranlassung zu mechanischen Fehlerquellen bzw. Bruch des Drahtes bilden. Bekannt ist auch, dass aus feinen Kristallkörner zusammengesetzte, gespritzte Fäden, sofern sie eine genügend lange Zeit auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt werden, eine Struktur anzunehmen versuchen, die sich aus viel grösseren Körnern von ungleicher Abmessung zusammensetzt.
Im österr. Patent 81550 ist nun ein Verfahren zur Verhinderung einer derartigen Rekristallisation des Drahtes und der durch sie hervorgerufenen Fehlerquellen im Draht beschrieben. Dieses Verfahren besteht darin, dass die Metallfäden oder-drähte durch eine kurze Zone von sehr hoher Temperatur mit einer Geschwindigkeit hindurchgeführt werden, die gleich oder geringer ist als die Geschwindigkeit, mit welcher der Kristall wächst. Im genannten Patent ist angegeben, dass der Faden oder Draht durch diese Behandlung in einen einzigen Kristall oder verschiedene nebeneinander gelagerte oder die Gestalt eines Bündels annehmende Kristalle von Gebrauehslänge verwandelt wird. Draht, in welchem ein derartiger Strukturwechsel eingetreten ist, ist ein stabiler Draht im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Da, s die Erfindung bildende Verfahren gestattet einen Faden oder Draht, insbesondere aus schwer schmelzenden Metallen, wie Wolfram herzustellen, der ohne die Einkristallstruktur zu besitzen, dennoch ebenfalls stabil ist. Das neue Verfahren besteht darin, dass der Metallfaden oder-draht vorerst geglüht, dann einer eine geeignete Spannung im Metall erzeugenden Behandlung unterworfen und darauf durch eine sehr steil anwachsende Wärmezone von hoher Maximaltemperatur (hohe Weissglut) geführt wird.
Hiebei tritt ein rasches Wachsen grosser Kristalle ein, wenn die Fortbewegung des Fadens oder Drahtes in an sich bekannter Weise so geregelt wird, dass der Bereich, in welchem die geeignete Temperatur- Steigerung eintritt, mit einer Geschwindigkeit über den Draht wandert, die gleich oder geringer ist als die Wachstumsgeschwindigkeit der Kristalle. Die notwendige Spannung im Metall kann z. B. dadurch erreicht werden, dass der Draht unter Anwendung einer beim Drahtziehen üblichen Temperatur durch ein oder mehrere Zieheisen hindurchgeführt wird. Die innere Spannung kann dem Draht jedoch auch auf andere Weise gegeben werden ; die Erfindung ist jedenfalls nicht an ein bestimmtes Verfahren zur Erzeugung der notwendigen Spannung im Draht gebunden.
Gemäss der Erfindung wird ausserdem ein stabiler Draht erzeugt, dessen Eigenschaft sich durch eine solche Anordnung der Grenzflächen der Kristalle ergibt, dass die Kristalle wirksam ineinandergreifen.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Längsschnitt durch ein kurzes Stück einer beispielsweisen Anführungsform eines derartigen Drahtes im grösseren Massstabe dargestellt. Mit A und B sind
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durch die unregelmässige Linie 0 veranschaulichte Grenze hat eine derartige Gestalt, dass die Kristalle durch wirksames Ineinandergreifen bzw. Ineinanderverketten einen Teil eines stabilen Drahtes bilden können.
Zum leichteren Verständnis der Erfindung und ihrer praktischen Ausführung ist im nachstehenden als Beispiel die Anwendung des neuen Verfahrens bei einem gezogenen Wolframdraht von bestimmtem Durchmesser beschrieben.
Ein Wolframdraht von 0,043 mm Durchmesser, der etwa 0-6% Thoriumoxyd enthält, wird auf irgendwelche bekannte Weise geglüht, um die beim Ziehen des Drahtes zur angegebenen Dicke gebildete fasrige Struktur zu verändern. Das Glühen bzw. Ausglühen des Drahtes kann dadurch bewirkt werden, dass dieser in einer reduzierenden Atmosphäre auf ungefähr 1600 C., u. zw. etwa für die Dauer einer Sekunde erhitzt wird. Temperatur und Zeitdauer beim Ausglühen können jedoch entsprechend der Grösse und Zusammensetzung des Drahtes, sowie der Art der voraufgehenden mechanischen Behandlung des Drahtes verändert werden.
Der Durchmesser des Drahtes wird danach durch Ziehen des letzteren durch ein Zieheisen bzw. eine Ziehdüse von üblicher Ausbildung von 0, 043 mm auf 0-040 imin verringert. Während dieses Ziehens wird der Draht auf etwa 3000 C gehalten. In den Draht wird auf diese Weise eine geeignete Spannung gebracht.
Der Draht wird darauf in bekannter Weise durch eine Wärmezone von sehr hoher steil anwachsender Temperatur hindurchgeführt, u. zw. zweckmässig mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit von ein bis zwei Metern pro Stunde. Die Wärmezone wird zweckmässig dadurch geschaffen, dass mittels zweier, in einer reduzierenden Atmosphäre befindlicher Kontakte elektrischer Strom durch den Draht geschickt wird. Die Wärmezone kann ungefähr 1 cm lang sein. Besondere Vorsichtsmassregeln zum Kühlen des fertigen Drahtes, der schliesslich aufgespult wird, sind nicht notwendig ; es ist auch keine weitere mechanische Behandlung, etwa ein Ziehen des Drahtes, erforderlich.
Das im vornerwähnten Patent 81550 beschriebene Verfahren ist praktisch nur für Metallkörper anwendbar, die aus gespritzten Fäden bestehen, denn es ist festgestellt worden, dass mittels dieses Verfahrens gezogene Wolframdrähte nicht immer in einen einzigen Kristall und damit in einen stabilen Draht umgewandelt werden können. Die Erfindung, die sowohl für gespritzte Fäden, als auch für alle Arten von gezogenen Drähten anwendbar ist, gestattet nun aber mit besonderem Vorteil auch solche gezogene Drähte in einen stabilen Draht zu verwandeln, bei denen das vorerwähnte Einkristallverfahren nicht erfolgreich ist. Die Erfindung kann zur Erzeugung eines stabilen Drahtes dienen, welcher aus einem einzigen Kristall oder mehreren solchen nebeneinander oder in Bündelform gelagerten Kristallen besteht.
D3r Draht verdankt hiebei seine Stabilität nicht etwa nur dem Umstand, dass die Kristalle wirksam ineinandergreifen. Mit besonders gutem Erfolg lässt sich gemäss der Erfindung gezogener oder auf andere
Weise mechanisch behandelter Wolframdraht, der mit oder ohne Zusätze von Thoriumoxyd, Aluminium- oxyd oder Siliciumoxyd versehen ist, in einen stabilen Draht verwandeln.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Metallfäden oder-drähten, insbesondere aus schwerschmelz- baren Metallen, wie Wolfram, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallfaden oder-draht vorerst geglüht. dann einer eine geeignete Spannung im Metall erzeugenden Behandlung unterworfen und darauf durch eine sehr steil anwachsende Wärmezone von hoher Maximaltemperatur (hohe Weissglnt) geführt wird.