Verfahren zur Herstellung nicht durchhängender Drahtschraubenkörper aus hochschmelzendem Metall für elektrische Lampen, thermionische Vorrichtungen und dergleichen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung nichtdurchhängender Drahtschraubenkörper aus hochschmelzendem Metall für elektrische Lampen, thermionische Vorrichtungen und dergleichen.
In der Glühlampentechnik ist es üblich, Wolframdrähte schraubenlinienförmig auf einen Kern, zum Beispiel aus Stahldraht, zu winden. Nach dem Aufwinden wird dieser Kern dann auf chemischem Wege, zum Beispiel mit Hilfe von Salzsäure, entfernt. Die auf diesem Wege erhaltenen Drahtschraubenkörper werden in bekannter Weise auf Ösen gewickelt und darauf in einem Glühlampenkörper ange bracht.
Glühlampen, innerhalb deren wie vor stehend hergestellte Wolframschrauben ange bracht sind, haben den Nachteil, dass, wenn die Lampen einige Zeit im Betriebe gewesen sind, die Schraubendrähte zwischen zwei auf einanderfolgenden Aufhängestellen durchhän gen, wodurch die Schraubenwindungen ge streckt werden und der Wirkungsgrad der Lampen vermindert wird. . Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren, das diese Schwierigkeit vermeidet, und mit dem Schraubendrähte hergestellt werden können, die, auch wenn sie während längerer Zeit in Glühlampen gebrannt haben; nicht durchhängen, sondern die Form behalten, die sie beim Einbringen in die Lampe hatten.
Es hat sich ergeben, dass das Durchhän gen der Schraubendrähte, wie sie bisher in Glühlampen üblich sind, auf einen Rekristal- lisierungsvorgang zurückzuführen ist, der sich im wesentlichen während der ersten Stunden, in denen die Glühlampe brennt, abspielt. Sorgt man dafür, dass dieser Rekristallisie- rungsvorgang nahezu oder ganz zu Ende ge führt ist, bevor der Schraubendraht auf die Ösen gewickelt und in dem Lampenkörper angebracht wird, so wird während des Be triebes der Lampe ein Durchhängen der Schraube nahezu oder ganz unterbleiben.
Als Mass für das Durchhängen eines Schrauben körpers soll im Nachfolgenden die in Prozen ten der Sehne des Segments ausgedrückte Pfeilhöhe des von dem nichtdurchhängenden und dem durchhängenden Schraubenkörper gebildeten Segmentbogens benutzt werden.
Gemäss der Erfindung besteht das Ver fahren zur Herstellung nichtdurchhängender Schraubenkörper aus hochschmelzendem Me tall für Glühlampen, thermionische Vorrich tungen und dergleichen darin, dass die Schrau benkörper vor dem Anbringen in der Cllüh- lampe oder der thermionischen Vorrichtung einem Rekristallisierungsverfahren unterwor fen werden. Vorzugsweise wird Wolfram als Material für die Schraubenkörper benutzt; da die Rekristallisierungstemperatur von Wolfram annähernd bei<B>1500</B> o C liegt, müssen Wolf ramschraubenkörper auf eine Temperatur über 1500 C erhitzt werden.
Dies kann zum Beispiel durch Erhitzung der Drahtschrauben körper in einem Wolframofen 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 Rekristal- lisierungstemperatur des Metalldrahtes lie gende Temperatur erhitzt werden kann. Der wie vorstehend schraubenlinienförmig gewun dene Metalldraht wird auf eine über seiner Rekristallisierungstemperatur liegende Tem peratur erhitzt, und der Kerndraht wird hier auf entfernt.
Es ist ersichtlich, dass bei die sem Verfahren der bisher übliche Stahldraht nicht als Kern benutzt werden kann, da ein solcher Kern nicht über 1500 erhitzt werden kann, ohne dass Schmelzung eintritt. Als geeignetes Material für den Kern kann Molyb- dän, Tautal, Zirkonium oder andere hoch schmelzende Metalle oder deren Legierungen benutzt werden; auch hochschmelzende, einen nicht zu grossen Prozentsatz Wolfram ent haltende Legierungen, können sehr günstige Ergebnisse geben. Selbstverständlich muss die Bedingung erfüllt sein, dass der Kern in irgend einer Weise, zum Beispiel auf chemi schem Wege, von der Schraube entfernt wer den kann.
Besteht der Kerndraht aus Molyb- dän oder aus einer Legierung von Molybdän mit nicht zu viel Wolfram, so kann er nach dem Ausglühen der Schraube mit Hilfe eines Gemenges konzentrierter Schwefelsäure und starker Salpetersäure oder mit Hilfe von Selenoxychlorid chemisch entfernt werden. Be steht der Kerndraht aus Tantal oder Zirko- nium, so kann er nach Ausglühen der Schraube mit Hilfe von Fluorwasserstoffsäure, vorzugs weise mit einer Spur Platinchlorid, chemisch entfernt werden.
Ebenso wie nach den bisher üblichen Ver fahren hergestellte Schraubendrähte weniger durchhängen, je gröber ihre Kristallstruktur und somit je grösser die durchschnittlichen Abmessungen der Kristalle sind, so wird auch das Durchhängen von Schraubendrähten nach dem hier beschriebenen Verfahren von den durchschnittlichen Abmessungen der Kri stalle abhängen. Wenn man die in einem gewissen Drahtstück vorhandenen Kristalle nach ihrer Abmessung in der Richtung der Drahtachse zählt, so kann man eine Frequenz- hurve konstruieren, die für eine gewisse Kri stallabmessung einen Höchstwert aufweisen wird.
Diese Kristallabmessung ist die im Draht am meisten vorhandene; sie soll im Nachfolgenden der Kürze halber als die wahr- scheinliebste Grösse der Kristalle bezeichnet werden. Unter Lampen sollen verstanden werden: Elektrische Glühlampen, thermioni- sche Vorrichtungen wie Röntgenröhren, Ent ladungsröhren für drahtlose Telegraphie und Telephonie, Glühkathodengleichrichter und ähnliche Vorrichtungen, die einen Glühdraht enthalten.
Zweckmässig werden Schrauben körper benutzt, die aus Kristallen bestehen, deren wahrscheinlichste Grösse kleiner ist als 0,05 min, und die nach beendeter Rekristal- lisierung bei der Betriebstemperatur der Lampe eine Durchhäugung von weniger als 10 "/'o aufweisen. Ebenso können Schraubenkörper mit Kristallen benutzt werden, deren wahr scheinlichste Grösse zwischen 0,05 und 1 mm liegt; solche Schraubenkörper zeigen nach beendeter Rekristallisierung bei der Betriebs temperatur der Lampe eine Durchhängung von weniger als 5 "/o.
<I>Beispiel:</I> Man windet einen Wolframdraht schrau- benlinienförmig auf einen Kern aus Molyb- dändraht mit Hilfe einer zu diesem Zwecke üblichen Maschine. Hierauf führt man die Schraube und den Kern durch eine Zone von über 150011 liegender Temperatur und trägt dafür Sorge, dass die erhitzen Teile mit einer indifferenten Gasatmosphäre umgeben sind, die aus einem Gemisch von Wasserstoff und Stickstoff bestehen kann. Den Schrauben draht, in dem der Kerndraht daher noch vor handen ist, schneidet man nun auf die zur Herstellung von beispielsweise Glühlampen einer gewissen Gattung erforderliche Länge ab.
Hierauf bringt man die abgeschnittenen Schraubendrahtstücke in ein Gemisch glei cher Teile konzentrierter Schwefelsäure und starker Salpetersäure (z. B. vom spezifischen Gewicht 1,4), wodurch der Molybdänkern chemisch umgewandelt wird und die Wolf ramschraube unverändert bleibt. Setzt man eine wie vorstehend erhaltene Wolfram schraube nach Reinigung in einen Lampen körper, so zeigt sich, dass auch nach gerau mer Brenndauer die Schraube die Form be hält, die sie beim Einschmelzen in den Lam penkörper besass und dass ein Durchhängen der Schraube praktisch kaum mehr festge stellt werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass man nach diesem Verfahren hergestellten Drahtschrau- benkörpern eine- mehr gedrängte Form, als den auf andere Weise hergestellten Draht schraubenkörpern geben kann; denn bei den letzteren muss bei der Wahl der Ganghöhe auf den Umstand-Rücksicht genommen wer den, dass durch Durchhängung. der Draht schraube nebeneinander liegende Windungen sich berühren, und somit Windungen kurzge schlossen weiden können. Bei gegebener Drahtdicke kann also die Ganghöhe von nach dem Verfahren hergestellten Drahtschrauben körpern kleiner gewählt werden als bis jetzt üblich war.
Auch kann der Durchmesser von nach dem Verfahren hergestellten Draht schrauben in bezug auf die Drahtdicke grö sser als bei auf andere Weise hergestellten Drahtschraubenkörpern gewählt werden, ohne dass hinderliche Durchhängung der Draht- schrauben auftritt. Dadurch erreicht man, dass eine aus einem Draht von bestimmter Länge hergestellte Drahtschraube kürzer wird, als wenn der Durchmesser der Drahtscbraube kleiner gewählt wird.
Schliesslich sind sehr gute Ergebnisse mit Drahtschraubenkörpern erzielt worden, die man erhält, wenn man nach dem Verfahren hergestellte Drahtschrau- benkörper wiederum schraubenlinienförmig windet. Dadurch können Glühkörper erhal ten werden, die eine sehr gedrängte Licht quelle liefern und die nahezu keine Durch- hängung der Drahtschraubenwindungen zei gen.
Gegebenenfalls kann man so erhaltene Drahtschraubenkörper, die man Drahtschrau- benkörper der zweiten Ordrung nennen könnte, wiederum einem Rekristallisierungsverfahren unterziehen.
Lampen, innerhalb. deren nach dem be schriebenen Verfahren hergestellte Schrauben drähte angebracht sind, haben eine sehr lange Lebensdauer, während welcher ihr Wirkungs grad weniger zurückgeht als bei andern Lampen.
Process for the manufacture of non-sagging wire screw bodies from refractory metal for electric lamps, thermionic devices and the like. The invention relates to a method for producing non-sagging wire screw bodies made of refractory metal for electric lamps, thermionic devices and the like.
In incandescent lamp technology, it is customary to wind tungsten wires in a helical shape on a core made of steel wire, for example. After winding up, this core is then removed chemically, for example with the help of hydrochloric acid. The wire screw body obtained in this way are wound in a known manner on loops and then placed in a light bulb body.
Incandescent lamps, within which tungsten screws produced as above are attached, have the disadvantage that, when the lamps have been in operation for some time, the screw wires sag between two successive hanging points, which means that the screw turns are stretched and the efficiency of the lamps is decreased. . The invention is a Ver drive that avoids this difficulty, and can be made with the screw wires that, even if they have burned for a long time in light bulbs; do not sag, but keep the shape they had when they were placed in the lamp.
It has been found that the sagging of the screw wires, as has been common in incandescent lamps up to now, is due to a recrystallization process which essentially takes place during the first hours in which the incandescent lamp is burning. If you make sure that this recrystallization process is almost or completely completed before the screw wire is wound onto the eyelets and attached to the lamp body, the screw will almost or completely not sag during operation of the lamp.
As a measure of the sagging of a screw body, the arrow height of the segment arc formed by the non-sagging and sagging screw body, expressed in percentages of the tendon of the segment, should be used in the following.
According to the invention, the method for producing non-sagging screw bodies made of high-melting metal for incandescent lamps, thermionic devices and the like consists in that the screw bodies are subjected to a recrystallization process before being fitted in the lamp or thermionic device. Tungsten is preferably used as the material for the screw body; Since the recrystallization temperature of tungsten is approximately <B> 1500 </B> o C, the tungsten screw body must be heated to a temperature above 1500 C.
This can be done, for example, by heating the wire screw body in a tungsten furnace. Very favorable results can be achieved if a metal wire is used as the starting point, which is wound on a core which consists of a metal which, in its solid state, can be heated to a temperature above the recrystallization temperature of the metal wire. The metal wire helically wound as above is heated to a temperature above its recrystallization temperature and the core wire is removed here.
It can be seen that in this method the previously customary steel wire cannot be used as the core, since such a core cannot be heated above 1500 without melting occurring. Molybdenum, tautal, zirconium or other high-melting metals or their alloys can be used as a suitable material for the core; High-melting alloys that do not contain too high a percentage of tungsten can also give very favorable results. Of course, the condition must be met that the core can be removed from the screw in some way, for example chemically.
If the core wire consists of molybdenum or an alloy of molybdenum with not too much tungsten, it can be chemically removed after the screw has been annealed with the help of a mixture of concentrated sulfuric acid and strong nitric acid or with the help of selenium oxychloride. If the core wire is made of tantalum or zirconium, it can be removed chemically after the screw has been annealed with the aid of hydrofluoric acid, preferably with a trace of platinum chloride.
Just as screw wires produced according to the usual methods sag less, the coarser their crystal structure and thus the larger the average dimensions of the crystals, the sagging of screw wires according to the method described here will also depend on the average dimensions of the crystals. If one counts the crystals present in a certain piece of wire according to their dimension in the direction of the wire axis, one can construct a frequency curve which will have a maximum value for a certain crystal dimension.
This crystal dimension is the most common in wire; In the following, for the sake of brevity, it will be referred to as the most likely size of the crystals. Lamps are to be understood as meaning: electric incandescent lamps, thermionic devices such as X-ray tubes, discharge tubes for wireless telegraphy and telephony, hot cathode rectifiers and similar devices that contain a filament.
It is expedient to use screw bodies which consist of crystals, the most likely size of which is less than 0.05 min, and which, after recrystallization has ended, have a sag of less than 10 ″ at the operating temperature of the lamp Crystals are used, the probable size of which is between 0.05 and 1 mm; such screw bodies show a sag of less than 5 "/ o after recrystallization is complete at the operating temperature of the lamp.
<I> Example: </I> A tungsten wire is wound in a helical shape onto a core made of molybdenum wire with the help of a machine commonly used for this purpose. The screw and core are then passed through a zone with a temperature above 150011 and care must be taken that the heated parts are surrounded by an inert gas atmosphere, which can consist of a mixture of hydrogen and nitrogen. The screw wire, in which the core wire is therefore still present, is now cut to the length required for the production of, for example, incandescent lamps of a certain type.
The cut pieces of screw wire are then placed in a mixture of equal parts of concentrated sulfuric acid and strong nitric acid (e.g. with a specific gravity of 1.4), as a result of which the molybdenum core is chemically converted and the Wolf ram screw remains unchanged. If a tungsten screw obtained as above is placed in a lamp body after cleaning, it can be seen that, even after a long burning time, the screw retains the shape it had when it was melted into the lamp body and that the screw hardly sags can be determined.
It has been found that wire screw bodies produced by this process can be given a more compact shape than the wire screw bodies produced in other ways; because with the latter, when choosing the pitch, consideration must be given to the fact that due to sagging. the wire screw adjacent turns touch each other, and thus turns short-circuited can graze. For a given wire thickness, the pitch of the wire screw bodies produced by the method can be chosen to be smaller than has been customary until now.
The diameter of wire screws produced according to the method can also be selected to be larger in relation to the wire thickness than in the case of wire screw bodies produced in other ways, without the wire screws sagging. This means that a wire screw made from a wire of a certain length becomes shorter than if the diameter of the wire screw is selected to be smaller.
Finally, very good results have been achieved with wire screw bodies, which are obtained when wire screw bodies produced according to the method are again wound in a helical manner. In this way, incandescent bodies can be obtained that deliver a very compact light source and that show almost no sagging of the wire screw windings.
If necessary, wire screw bodies obtained in this way, which could be called wire screw bodies of the second order, can in turn be subjected to a recrystallization process.
Lamps, inside. whose screw wires produced by the process described be attached, have a very long service life, during which their degree of efficiency declines less than other lamps.